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時(shí)間：2023-03-02 15:09:05
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1.2頻率分辨率頻率分辨率在信號(hào)譜分析中是一個(gè)非常重要的概念，它反應(yīng)了將兩個(gè)相鄰譜峰分開(kāi)的能力，是分辨兩個(gè)不同頻率分量的最小間隔。頻域采樣間隔F=fs/N=1/NT=1/Tp，而文獻(xiàn)中指出F=fs/N稱為計(jì)算分辨率，即該分辨率是靠計(jì)算得到的，但它不反映真實(shí)的頻率分辨率能力。F=1/Tp稱為物理分辨率，補(bǔ)零僅僅提高了物理分辨率，而要得到高分辨率譜，則要通過(guò)增加數(shù)據(jù)記錄。這讓學(xué)生很難理解，教師也不好描述，以Matlab程序輔助圖形講解，如圖2所示的兩個(gè)模擬信號(hào)，通過(guò)圖2可觀察到的信號(hào)截取的有效長(zhǎng)度對(duì)頻率確定的影響。（a）只能觀察到正弦信號(hào)很短的時(shí)間，不能測(cè)量其頻率。（b）觀察到周期的一半，可以估計(jì)出其頻率，但有很大的不確定性。（c）觀察到兩個(gè)周期，不確定性被大大降低。
2例題圖示引導(dǎo)法
雙線性變換法與脈沖響應(yīng)不變法相比其主要優(yōu)點(diǎn)是避免了頻率響應(yīng)的混疊現(xiàn)象，但它的優(yōu)點(diǎn)以頻率的嚴(yán)重非線性為代價(jià)的。對(duì)于分段常數(shù)型的濾波器，雙線性變換后，仍得到幅頻特性為分段常數(shù)的濾波器，但是各個(gè)分段的邊緣的臨界頻率發(fā)生了畸變，需要進(jìn)行預(yù)畸變。
3類比法
拉普拉斯變化可以理解為是一種廣義的傅立葉變換，它把頻域擴(kuò)展為復(fù)頻域，擴(kuò)大了信號(hào)的變換范圍，并為分析系統(tǒng)響應(yīng)提供了統(tǒng)一的規(guī)范方法。即H（s）為H（j贅）的推廣。具體方法是：信號(hào)（ft）之所以不能滿足絕對(duì)可積的條件，是當(dāng)t寅∞或t寅-∞時(shí)，（ft）不為零，若用一個(gè)實(shí)指數(shù)函數(shù)e-滓t去乘（ft），只要滓的數(shù)值選擇適當(dāng)，就可以使收斂條件成立，e-滓t稱為收斂因子。此時(shí)傅立葉變換公式變?yōu)椤Ｅc所學(xué)過(guò)的知識(shí)，類比講述，學(xué)生很容易掌握并且不容易忘記。這樣的例子還很多，包括時(shí)域采樣定理與頻域采樣，F(xiàn)IR濾波器的窗函數(shù)法和頻率采樣法等知識(shí)點(diǎn)的類比法。
應(yīng)針對(duì)不同的衛(wèi)星信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而保證載波器的兼容性，首先應(yīng)保證其時(shí)鐘周期頻率的設(shè)計(jì)，之后通過(guò)設(shè)置中心頻率的范圍、調(diào)節(jié)范圍及精度以提高其兼容性。
1.1時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期是載波的參考基準(zhǔn)時(shí)間，其保證著載波輸出數(shù)字信號(hào)的精度，這就要求時(shí)鐘周期能夠保證極好的精度，若不能實(shí)現(xiàn)則會(huì)導(dǎo)致輸出頻率出現(xiàn)誤差。為了在時(shí)鐘周期上實(shí)現(xiàn)兼容全部衛(wèi)星信號(hào)，首先應(yīng)保證采樣頻率高于2MHz，而作為最低2MHz的時(shí)鐘頻率則使得時(shí)鐘周期的范圍為0～500ns。
1.2設(shè)置中心頻率范圍中心頻率是由衛(wèi)星輸出的中頻信號(hào)決定的，故設(shè)置中心頻率的范圍應(yīng)盡最大可能去覆蓋全部的中頻信號(hào)頻率。根據(jù)計(jì)算現(xiàn)有的技術(shù)，一般中心頻率保證在100MHz之內(nèi)，故通過(guò)32位寄存器即能夠?qū)崿F(xiàn)全部數(shù)據(jù)的保存要求。
1.3調(diào)節(jié)范圍確定頻率調(diào)節(jié)的范圍應(yīng)首先確定其兩個(gè)影響因素，包括時(shí)鐘誤差及多普勒頻移。時(shí)鐘誤差是由電路中混頻過(guò)程產(chǎn)生，這就取決于本地振蕩器的頻率，目前多采用1.2～1.6GHz的本地振蕩器，故其對(duì)頻率的影響范圍為±16kHz；而多普勒頻移取決于衛(wèi)星與接收設(shè)備的先對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，其最大速度差異為8000m/s，通過(guò)計(jì)算可知其頻移范圍為±42kHz，故整體的頻率調(diào)節(jié)范圍應(yīng)為±58kHz。
1.4調(diào)節(jié)精度此調(diào)節(jié)精度應(yīng)滿足其最高精度需求，故調(diào)節(jié)精度應(yīng)為1MHz，而通過(guò)32位的寄存器進(jìn)行存儲(chǔ)的話則其覆蓋范圍應(yīng)為±2MHz。通過(guò)上述分析，使用32位寄存器、累加器和頻率控制器已經(jīng)能夠滿足其最大精度要求。
2擴(kuò)頻碼的設(shè)計(jì)
與載波器的設(shè)計(jì)相同，為實(shí)現(xiàn)跟蹤不同導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，應(yīng)保證擴(kuò)頻碼具有極好的兼容性，實(shí)現(xiàn)中同樣以4個(gè)方面進(jìn)行考慮。采用60MHz的時(shí)鐘頻率，32位的控制器、寄存器和累加器即可實(shí)現(xiàn)。
3擴(kuò)頻碼產(chǎn)生器的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)數(shù)字跟蹤通道的擴(kuò)頻碼產(chǎn)生器主要以低硬件資源和高靈活性為第一目標(biāo)，故在設(shè)計(jì)中應(yīng)堅(jiān)持由硬件實(shí)現(xiàn)其邏輯需求，而通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)其控制需求。
(2)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)碾m然都是已調(diào)制的高頻信號(hào),但數(shù)字頻道是多電平正交幅度調(diào)制(64QAM)的數(shù)字調(diào)制方式。模擬頻道是殘留邊帶幅度調(diào)制的模擬調(diào)制方式,二者共同點(diǎn)是都有“幅度調(diào)制”的特點(diǎn),對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的幅度線性失真都是非常敏感的。
(3)要全面理解數(shù)字頻道和模擬頻道在傳輸電平測(cè)量上的區(qū)別。1)不管是模擬頻道還是數(shù)字頻道,在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸功率都是相同的,但二者在頻道內(nèi)的能量分布不同,特別是峰值能量的數(shù)值差異很大。在測(cè)量上,二者的傳輸電平有不同的表述方式。數(shù)字頻道是數(shù)字信號(hào)調(diào)制的高頻載波,在頻道內(nèi),能量是相對(duì)均勻分布的,各頻率處“峰值”相等。測(cè)量時(shí)用“頻道內(nèi)平均功率”來(lái)表示。模擬頻道是模擬信號(hào)調(diào)制的高頻載波,頻道內(nèi)功率比較集中分布在“圖像載波”和“伴音載波”附近,有明顯的峰值,測(cè)量時(shí),用峰值處的平均電平表示,所以盡管數(shù)字頻道與模擬頻道傳輸時(shí)功率大致相同,但在測(cè)試上數(shù)字頻道電平要比模擬頻道電平低10dB左右。二者差值太小數(shù)字頻道容易進(jìn)入非線性狀態(tài),除自身信號(hào)劣化外,還會(huì)干擾網(wǎng)絡(luò)內(nèi)模擬頻道；二者差值太大,數(shù)字頻道電平低,載噪比損失大,數(shù)字信號(hào)也會(huì)劣化?；蛘吣M頻道電平的峰值超過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的最大失真范圍,信號(hào)變劣,還會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物,干擾數(shù)字頻道。2)每個(gè)環(huán)節(jié)電平控制。網(wǎng)絡(luò)中傳輸電平是由光電收發(fā)設(shè)備、放大器、機(jī)頂盒等有源設(shè)備,器件的性能,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、布置,傳輸節(jié)目套數(shù),用戶數(shù)量等共同決定的,在設(shè)計(jì)時(shí)作了詳盡充分的考慮,并在系統(tǒng)圖中標(biāo)定了各關(guān)鍵點(diǎn)的傳輸電平。所以,按照設(shè)計(jì)要求,隨時(shí)控制各關(guān)鍵點(diǎn)的傳輸電平是網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的關(guān)鍵,只有如此,才能穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)中,控制各個(gè)環(huán)節(jié)電平,以下幾個(gè)原則問(wèn)題應(yīng)做到:①數(shù)字頻道與模擬頻道的電平是由前端決定的,特別是二者的差值是由前端保證的,所以前端調(diào)制器輸出電平要嚴(yán)格控制好,隨時(shí)檢測(cè),發(fā)現(xiàn)電平差異,立即糾正。②前端輸入到光發(fā)射機(jī)的高頻信號(hào)電平要認(rèn)真按設(shè)計(jì)要求控制,不要因?yàn)橥S電纜分配網(wǎng)的某些變化隨意提高或降低,同軸電纜分配網(wǎng)的電平調(diào)整服從光傳輸電平。③所有光接收機(jī)的輸出電平也要按照設(shè)計(jì)調(diào)整,并留有電纜放大器自動(dòng)控制的余量,用于溫度變化補(bǔ)償,機(jī)內(nèi)各部位的衰減器也要按設(shè)計(jì)標(biāo)定的數(shù)值安裝,因?yàn)椴煌h(huán)節(jié)的衰減器分別影響非線性失真和載噪比。④原有的模擬同軸電纜分配網(wǎng)不需做大的變動(dòng),電平大體可維持正常。偏差太大的,就必須按設(shè)計(jì)要求重新配置干線放大器,調(diào)整電平也要象處理光接收機(jī)一樣,按要求配置各環(huán)節(jié)衰減器。光接收機(jī)實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)加了光接收模塊的干線放大器。用戶放大器以下的電纜分配網(wǎng)絡(luò)調(diào)整時(shí)以用戶獲得足夠電平、用戶之間點(diǎn)評(píng)均衡為原則。總之,模擬數(shù)字混合傳輸網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)的電平控制至關(guān)重要。對(duì)于模擬信號(hào),輸出信號(hào)太高,會(huì)造成非線性失真‘出現(xiàn)網(wǎng)紋、交調(diào)等；輸出信號(hào)太低,造成載噪比低,出現(xiàn)雪花、噪點(diǎn)等。而對(duì)于數(shù)字信號(hào)，電平輸出過(guò)高或過(guò)低,都表現(xiàn)為停幀、馬賽克或黑屏等。因此,各個(gè)環(huán)節(jié)的電平要控制得當(dāng)。
2如何檢測(cè)和處理數(shù)字電視故障
(1)初次安裝時(shí)無(wú)法收到數(shù)字電視節(jié)目,一般由于兩個(gè)原因:一是有線電視線路故障,維修人員應(yīng)用數(shù)字場(chǎng)強(qiáng)儀測(cè)量數(shù)字信號(hào)電平是否在合理范圍內(nèi),或者檢查連接線接頭是否松動(dòng),應(yīng)使各種街頭連接牢固。二是因?yàn)橛脩魶](méi)有將視頻線連到機(jī)頂盒與電視上,或沒(méi)有把電視調(diào)到AV狀態(tài)下,這種現(xiàn)象占報(bào)修率60%以上。
(2)安裝后收臺(tái)不全,很多頻道顯示加密狀態(tài),多數(shù)情況是用戶沒(méi)有弄清數(shù)字電視收費(fèi)政策,只有已付費(fèi)的頻道才能收看,其他需要另外付費(fèi)的節(jié)目雖然可以看到臺(tái)標(biāo)但都會(huì)是加密狀態(tài)。
(3)收看時(shí)出現(xiàn)馬賽克或卡碟的聲音,基本是有線電視線路故障,多出在雨雪天或大風(fēng)天之后,對(duì)有線線路進(jìn)行維修后可以好轉(zhuǎn)。還可能是用戶室內(nèi)有線接頭接觸不良,現(xiàn)行的方法都是手工完成的,這就要求工作人員在各器件與電纜的連接中不能有絲毫大意,否則將產(chǎn)生電弧及打火現(xiàn)象。當(dāng)頻率較低時(shí)阻抗大、信號(hào)衰減大,載噪比在25dB以下時(shí),將出現(xiàn)個(gè)別頻點(diǎn)播出的電視節(jié)目出現(xiàn)馬賽克或卡碟的聲音。
(4)前端機(jī)房節(jié)目播出頻點(diǎn)改變后部分頻道無(wú)信號(hào),更改播出頻點(diǎn)這種問(wèn)題不會(huì)經(jīng)常發(fā)生,但是改動(dòng)后會(huì)給用戶收看節(jié)目造成不便,如果不重新搜索,部分頻道將顯示無(wú)信號(hào),這時(shí)應(yīng)盡量教會(huì)用戶如何重新設(shè)置新的頻點(diǎn)并搜索。也有的機(jī)頂盒需要進(jìn)行軟件升級(jí)。
(5)如果單個(gè)或幾個(gè)數(shù)字頻道電平過(guò)低,比鄰近數(shù)字頻道低5dB以上,會(huì)引起該頻道所有節(jié)目都無(wú)法觀看,這時(shí)要檢查該頻道電平比其他頻道信號(hào)過(guò)低的原因。其主要有以下幾種故障:同軸電纜屏蔽網(wǎng)接觸不良、折斷；電纜或插接頭的主芯生銹,接觸不良；光接點(diǎn)輸出故障；致使輸出單個(gè)或幾個(gè)數(shù)字頻道電平過(guò)低等。
1.2可變相位信號(hào)30Hz信號(hào)(F)和載波f0經(jīng)邊帶測(cè)角器產(chǎn)生30Hz的調(diào)幅邊帶波信號(hào)。可變相分量以30Hz的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此可見(jiàn)，當(dāng)點(diǎn)位不同時(shí)，基準(zhǔn)信號(hào)與可變信號(hào)的相位差也不同，相位差與VOR臺(tái)的具置有關(guān)系。通過(guò)比較接收機(jī)中的基準(zhǔn)相位信號(hào)和可變相位信號(hào)，確定用戶的方位。
二、接收信號(hào)數(shù)字處理
在甚高頻全向信標(biāo)系統(tǒng)的定向原理中，30Hz信號(hào)比相是其核心。根據(jù)9960副載波可以得出基準(zhǔn)相位信號(hào)，通過(guò)相位比較器可以對(duì)相移θ進(jìn)行檢測(cè)，并確定方位。然后將基準(zhǔn)相位30Hz信號(hào)和可變相位30Hz信號(hào)進(jìn)行過(guò)0點(diǎn)檢測(cè)，通過(guò)計(jì)數(shù)器得出相位差，將計(jì)算結(jié)果處理成數(shù)字方位的格式，并將其送到無(wú)線電磁指示器（RMI），通過(guò)RMI進(jìn)行全方位顯示。
相位差θ和計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間t的關(guān)系式。以基準(zhǔn)信號(hào)為基準(zhǔn)，若發(fā)現(xiàn)其正向過(guò)零點(diǎn)，則利用計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，直到可變信號(hào)正向過(guò)0點(diǎn)時(shí)，結(jié)束計(jì)數(shù)，將檢測(cè)到的相差點(diǎn)數(shù)計(jì)算出來(lái)，并將計(jì)數(shù)器清零準(zhǔn)備下次計(jì)數(shù)，若系統(tǒng)采樣率為fs，則VOR方位角度分辨率。因?yàn)樯醺哳l通信系統(tǒng)會(huì)被鄰頻或同頻干擾，在信號(hào)處理的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)誤差的情況，導(dǎo)致比相信號(hào)的不穩(wěn)定和抖動(dòng)，所以，在解算相位差時(shí)，不能只進(jìn)行一次求解就得出，而要經(jīng)過(guò)多次的換算取所有結(jié)果的平均值，但這樣又會(huì)引發(fā)其他問(wèn)題，即當(dāng)兩個(gè)相位基本一致的時(shí)候，相位差會(huì)一致在0度左右擺動(dòng)，這樣角度就可能會(huì)在360度和0度之間轉(zhuǎn)換，那么，經(jīng)過(guò)多次計(jì)算得出的角度將會(huì)出現(xiàn)誤差，解決這一問(wèn)題的主要方法有。式中，Z：最終輸出的相位差。經(jīng)過(guò)上述公式處理方式，可以有效避免信號(hào)在0度附近擺動(dòng)形成的計(jì)算誤差是。
一、隨著集成電路的運(yùn)算速度更快，集成度更高，就有可能耐復(fù)雜目益增加均一些多維數(shù)字信號(hào)處理。
所它在最近才開(kāi)始出現(xiàn)的一個(gè)新領(lǐng)域。盡管如此，多維信號(hào)處埋仍然對(duì)以下一些間提了解決的辦法，這些問(wèn)題是：計(jì)算機(jī)輔動(dòng)斷層成術(shù)(CAT)，即綜合來(lái)自不同方向的X射線的投影，以重建人體某一部分的三維圖，源聲納陣列的設(shè)計(jì)及通過(guò)人造衛(wèi)星地球資源。多維數(shù)字信號(hào)處理除具有許多引人注目和淺顯易行的應(yīng)用之外，它還具有堅(jiān)賣的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，這不僅使我們能了解它的實(shí)現(xiàn)情況，而且當(dāng)新問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，也當(dāng)及時(shí)解決。
典型的信號(hào)處理任務(wù)就是把信息從一種信號(hào)傳遞到另一種信號(hào)上，例如，可將一張照片加以掃描、抽樣，并將共存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，在這種情況下，信息是從可變的銀粒密度轉(zhuǎn)換戌可見(jiàn)光束，再變成電的波形，最后變戍數(shù)字的序列，隨后該數(shù)字序列用。磁盤(pán)上磁疇的排列來(lái)表示CAT掃描器是一個(gè)比較復(fù)雜，經(jīng)過(guò)處理，最后顯赤射線管(CRT)的熒光屏上或膠片上。數(shù)字處理能增加信息，但可以重新排列信息，使觀察者能更方便地理解它.觀察者不必觀看多個(gè)不同測(cè)面的投影而可直接觀察截面圖。
人們感興趣的是信號(hào)所包含的信息，而不管信號(hào)本身是什么形式。也許可以概括地說(shuō)，信號(hào)處理涉及兩個(gè)基本任務(wù)一一信息的重新排列和信息的壓縮。
二、數(shù)字信號(hào)處理涉及到用數(shù)的序列表示的信號(hào)的處理，而多維數(shù)字信號(hào)處理則涉罰用多維陣列表示的信號(hào)的處理，例如對(duì)同時(shí)從幾個(gè)傳感器所接收的抽樣圖像和抽樣的時(shí)間波形的處理。由于信號(hào)是因而它可以用數(shù)字硬件處理，同時(shí)可以將信號(hào)處理的運(yùn)算規(guī)定為算法。
促使人們采用數(shù)字方法的是不言而喻的。數(shù)字方法既有效靈活。我們可以用數(shù)字系統(tǒng)使其有自適應(yīng)性并易于重新組合?？梢院芊奖愕匕褦?shù)字算法由一個(gè)廠商的設(shè)備上轉(zhuǎn)換到另一個(gè)廠商的設(shè)備上去，或者把專用數(shù)字硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。同樣，數(shù)字算法也可用來(lái)處理作為時(shí)間函數(shù)或空間信號(hào)，數(shù)字算法自然地和邏輯算符如模式分類相聯(lián)系。數(shù)字信號(hào)能夠長(zhǎng)時(shí)間無(wú)差錯(cuò)地存儲(chǔ)。對(duì)很多種應(yīng)用而言，數(shù)字方法Ⅸ其它方法更為簡(jiǎn)單，對(duì)另外一些應(yīng)用，則可能根本不存在其他方法。多維信號(hào)處理是不同于一維信號(hào)處理，想在多維序列上實(shí)現(xiàn)的多運(yùn)算，例如抽樣、濾波和交換等，用于一維序列，然而，嚴(yán)格芯說(shuō)，我們不得不說(shuō)多終信號(hào)處理與一維信弓有很大差別的。
信號(hào)處理與一維信號(hào)處理還是有很大差別的，這是由三個(gè)因素造成的；(l)二維通常比一維問(wèn)題包含的數(shù)據(jù)量大得多；(2)處理多維系統(tǒng)在數(shù)些上不如處理一維系統(tǒng)那樣完備；(3)多維信號(hào)處理有更多的自由度，這給系統(tǒng)設(shè)計(jì)音以一維情況中無(wú)法比擬的靈活性。雖然所有遞歸數(shù)字濾波器都是用差分方程實(shí)現(xiàn)的，一維情況下差分方程是全有序的，而在多維情況下差分方程僅是部分有序的，岡而就存在著靈活性，在一維情況小，離散傳里旰變換CDET)可以用快速傅里葉變換CEPT)算法來(lái)計(jì)算，而在多維情況下，有多且每一個(gè)OFT又可用多種AFT算法來(lái)計(jì)算。在一維情況下，我們可以調(diào)整速率。而且也可以調(diào)整抽排列。從另一方面來(lái)說(shuō)，多維多項(xiàng)式不能進(jìn)行因式分解，而一維多項(xiàng)式是可以進(jìn)行因式分解的。因而在多維情況下，我們不能論及孤立的極，氣、孤立的零點(diǎn)及孤立的根。所以，多維信號(hào)處理與一維信號(hào)處理有相當(dāng)大的差別。在20世紀(jì)60年代初期，用數(shù)字系統(tǒng)來(lái)模仿模擬系統(tǒng)的想法，使得一維數(shù)字信號(hào)處毫的各種方法得到了發(fā)展。這樣，仿照模擬系統(tǒng)理論，創(chuàng)立了許多離散系統(tǒng)理論。隨后，當(dāng)數(shù)字系統(tǒng)可以很好地模仿模擬系統(tǒng)時(shí)，人們認(rèn)識(shí)到數(shù)字系統(tǒng)同時(shí)也可以完成更多的功能。由丁這種認(rèn)識(shí)及數(shù)字硬件工藝的有力推動(dòng)，數(shù)字信號(hào)處理得到了發(fā)展，而且現(xiàn)今很多通用的方法，已成為數(shù)字方法所特有的，沒(méi)有與其等效的模擬方法，在發(fā)展多維數(shù)字信號(hào)處理時(shí)，可觀察到同一發(fā)展趨向。因?yàn)闆](méi)有連續(xù)時(shí)間的(或模擬的)二維系統(tǒng)理論可以仿效，因而最初的二維系統(tǒng)是以一維系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，80年代后期，多數(shù)二維信號(hào)處理都是用可分的二維系統(tǒng)?？煞值亩S系統(tǒng)與用于二維數(shù)據(jù)的一維系統(tǒng)幾乎沒(méi)有差別。隨后，發(fā)展了獨(dú)特的多維算法，該算法相當(dāng)于一維算法的邏輯推理。這是一段失敗的時(shí)期，由干許多二維應(yīng)用要求數(shù)據(jù)量很大，且IT缺少二維多項(xiàng)式太分解理論，很多一維方法不能很好地推廣到二維上來(lái)。我們現(xiàn)在正處于認(rèn)識(shí)的萌芽時(shí)代。計(jì)算機(jī)工業(yè)以其部件的小型化和價(jià)格日趨低廉而有助于我們解決數(shù)據(jù)量問(wèn)題。盡管我們總是受限于數(shù)學(xué)問(wèn)題，但仍然認(rèn)識(shí)到，多維系統(tǒng)也給了我們新的自由度。以上這些，使得該領(lǐng)域既富于挑戰(zhàn)性又無(wú)窮樂(lè)趣，電子信息技術(shù)的結(jié)合之軟件結(jié)臺(tái)，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中可用電產(chǎn)信息技術(shù)的地方，仍然可以在生產(chǎn)或很低的條件下使用人力或傳統(tǒng)機(jī)械。電予信息技術(shù)應(yīng)到限制，在不同領(lǐng)域和不同水平有各種原因，但爛有一個(gè)共大原因是缺乏認(rèn)識(shí)。沒(méi)有認(rèn)識(shí)，便沒(méi)有應(yīng)層。
事實(shí)上，在一維和二維信號(hào)處理理論之間有實(shí)質(zhì)性的差別，而在二維和更高維之間，除了計(jì)算上的復(fù)雜世方耐差異之外，似乎差別較小。
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2數(shù)字電視信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)過(guò)程中會(huì)發(fā)生的問(wèn)題
2.1數(shù)字電視未能正常播放
在數(shù)字電視出現(xiàn)以來(lái)，我國(guó)的播放設(shè)施快速的進(jìn)行了更新?lián)Q代的工作。與原有的模擬信號(hào)相比較，在觀看電視時(shí)，屏幕出現(xiàn)雪花和不能同步的問(wèn)題得到了極大的改善。與傳統(tǒng)模擬信號(hào)比較，數(shù)字電視信號(hào)在一般情況下對(duì)于電平值的接受要求下降，該情況的發(fā)生致使數(shù)字電視的抗干擾能力更強(qiáng)，在正常接收信號(hào)后電視即可出現(xiàn)清晰畫(huà)面。但與此同時(shí)，數(shù)字信號(hào)的接收將會(huì)出現(xiàn)更多的信號(hào)信息，該過(guò)程中由于相關(guān)人員或者技術(shù)的不成熟，電視將無(wú)法正常播放。
2.2無(wú)法及時(shí)對(duì)數(shù)字電視信號(hào)進(jìn)行處理
數(shù)字信號(hào)的傳輸和正常工作對(duì)于設(shè)備的要求更高，在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，任何一個(gè)元部件或者是程序的錯(cuò)誤都將導(dǎo)致無(wú)法接收正確信號(hào)。在設(shè)備勞損度達(dá)到一定程度后，想要在眾多部件中找到損毀元件極為不易。該種情況導(dǎo)致工作人員和技術(shù)人員無(wú)法及時(shí)對(duì)數(shù)字電視信號(hào)進(jìn)行正規(guī)的處理，在經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間后才能查出問(wèn)題的關(guān)鍵所在。數(shù)字化電視更加復(fù)雜和多樣化，在電視正常工作期間，數(shù)字信號(hào)會(huì)由遠(yuǎn)端接收器進(jìn)行傳送以及處理。該過(guò)程中，數(shù)字信號(hào)會(huì)經(jīng)歷更多的不確定因素，如果無(wú)法及時(shí)對(duì)該過(guò)程中的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可能導(dǎo)致信號(hào)傳輸無(wú)法預(yù)知的中斷甚至消失。
3數(shù)字電視信號(hào)監(jiān)測(cè)手段的建議
在監(jiān)測(cè)數(shù)字電視信號(hào)過(guò)程當(dāng)中，工作人員的管理應(yīng)按照有效益性、選擇性和相輔相成作為監(jiān)測(cè)原則。由于數(shù)字電視信號(hào)具有自身特有的性質(zhì)，在各種環(huán)境下的問(wèn)題不盡相同，因此，面對(duì)數(shù)字電視信號(hào)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該綜合多種因素，認(rèn)真對(duì)待每一種可能出現(xiàn)的情況。而對(duì)于數(shù)字電視信號(hào)的質(zhì)量監(jiān)測(cè)方式通?？蓜澐譃槿N形式：故障模式監(jiān)測(cè)、故障樹(shù)監(jiān)測(cè)和部件模型監(jiān)測(cè)。在三種方式運(yùn)用過(guò)程當(dāng)中，全方位的保持信號(hào)的穩(wěn)定性是所有因素的大前提。
3.1故障模式監(jiān)測(cè)
故障模式監(jiān)測(cè)技術(shù)是維護(hù)和監(jiān)測(cè)數(shù)字電視系統(tǒng)最為常見(jiàn)的一種方式，也被稱為FMEA方式，該種模式對(duì)于處理系統(tǒng)本身的復(fù)雜信號(hào)具有明顯效果。故障模式監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用在對(duì)數(shù)字電視信號(hào)監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要將數(shù)字信號(hào)的邏輯性重新理順，將所有部件引起的信號(hào)失效狀況全部找出，加以分析其失效后會(huì)發(fā)生的狀況，進(jìn)行歸納和推理，得出任一部件失效后所會(huì)產(chǎn)生的故障結(jié)果，以此確定由于元部件導(dǎo)致的電視信號(hào)受損原因，確定失效部件。并且及時(shí)給出相應(yīng)的改善措施與修復(fù)手段。
3.2故障樹(shù)監(jiān)測(cè)
故障樹(shù)的監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)于數(shù)字電視信號(hào)系統(tǒng)在發(fā)生錯(cuò)誤后，通過(guò)發(fā)生錯(cuò)誤的多種現(xiàn)象來(lái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié)，檢測(cè)出整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作是否可靠。在數(shù)字電視系統(tǒng)進(jìn)行工作過(guò)程中，可以通過(guò)該種方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和檢查，用以協(xié)助更好的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。故障樹(shù)監(jiān)測(cè)技術(shù)需要利用圖形來(lái)進(jìn)行模擬工作，大體將數(shù)字電視信號(hào)的故障現(xiàn)象通過(guò)圖像來(lái)進(jìn)行直觀的顯示。通過(guò)找出信號(hào)故障時(shí)發(fā)生的種種現(xiàn)象，來(lái)對(duì)故障進(jìn)行分級(jí)。該種分級(jí)將數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)設(shè)置為第一級(jí)，在以下將會(huì)如樹(shù)結(jié)構(gòu)般分支出多種問(wèn)題，直到問(wèn)題不能再次進(jìn)行分支為止。此時(shí)說(shuō)明問(wèn)題已經(jīng)找到，利用圖表方式來(lái)直觀找出問(wèn)題的根本原因。該類方式對(duì)于監(jiān)控工作有著協(xié)助作用，能夠完善工作內(nèi)容。
3.3模擬部件監(jiān)測(cè)
在數(shù)字電視工作出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，由于其多變、復(fù)雜的特性很難從直觀上發(fā)現(xiàn)其問(wèn)題所在，且其元件數(shù)量極多，期間某個(gè)部件發(fā)生故障時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致所有流程都失效。但是經(jīng)過(guò)對(duì)這些組成元件的可靠性的邏輯關(guān)系分析，采用部件模擬的監(jiān)測(cè)方式能夠看出不同組成部件之間的模型處于何種關(guān)系。利用模型與其工作效果對(duì)比，快速找出問(wèn)題所在，該類型為部件模型監(jiān)測(cè)技術(shù)。
1數(shù)字電視廣播信號(hào)無(wú)線定位概述
1.1無(wú)線電定位的概念
同時(shí)接收多個(gè)已知空間坐標(biāo)和時(shí)間基準(zhǔn)的無(wú)線電發(fā)射源的輻射信號(hào)，可以確定接收端用戶所在的地理位置，即經(jīng)度、緯度和高程（海拔高度）。
隨著超大規(guī)模集成電路（VLSI）工藝的進(jìn)步，基于電纜或衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)字電視（DTV）系統(tǒng)已在全球范圍廣為使用。DTV地面廣播系統(tǒng)也已開(kāi)始大規(guī)模建設(shè)，在全球不同區(qū)域逐漸形成以各自廣播標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的數(shù)字電視和數(shù)字聲音廣播網(wǎng)。與GPS相比，DTV定位有以下優(yōu)點(diǎn)：定位誤差小，可達(dá)1m量級(jí)；市區(qū)定位概率高，還可滿足室內(nèi)定位要求；定位實(shí)時(shí)性好；信號(hào)處理要求低，處理設(shè)備少，功耗低；可利用現(xiàn)有的DTV基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)需改變就可用作定位。
1.2數(shù)字電視地面廣播與標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)字電視地面廣播與數(shù)字衛(wèi)星廣播相比較，有容易普及、接收價(jià)格低廉的特點(diǎn)；與數(shù)字有線電視廣播比較，則不易受城市施工建設(shè)、自然災(zāi)害、戰(zhàn)爭(zhēng)等因素造成的網(wǎng)絡(luò)中斷影響，因此在傳輸狀況、應(yīng)用需求等方面，地面?zhèn)鬏敺绞礁訌?fù)雜，全球各地在地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)方案的選擇上爭(zhēng)議也最大。
世界各國(guó)對(duì)于數(shù)字電視地面廣播進(jìn)行了長(zhǎng)期研究。基本形成了美國(guó)的ATSC，歐洲的DVB-T和日本的ISDB-T三大標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)模擬電視采用的是歐洲的PAL制式，因此要向數(shù)字電視過(guò)渡基于DVB-T標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)是切實(shí)可行的。
2基于DTV數(shù)字電視廣播信號(hào)無(wú)線定位系統(tǒng)方案的實(shí)現(xiàn)
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)的組建可以劃分為兩大部分：發(fā)射和接收。發(fā)射部分建在DTV地面廣播信號(hào)發(fā)射臺(tái)。對(duì)于按DVB-T標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射的電視信號(hào)來(lái)說(shuō)，首先要為不同發(fā)射臺(tái)分配不同的系統(tǒng)標(biāo)識(shí)碼（ID），再將發(fā)射臺(tái)的空間坐標(biāo)、發(fā)射時(shí)間和標(biāo)識(shí)碼等信息進(jìn)行信道編碼，最后通過(guò)DTV數(shù)字廣播系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)射。而對(duì)于按DMB-T標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射的信號(hào)來(lái)說(shuō)，由于在發(fā)射信號(hào)中已經(jīng)加入幀號(hào)、基站識(shí)別碼、起始發(fā)射時(shí)間，只要將發(fā)射臺(tái)的坐標(biāo)預(yù)先存儲(chǔ)在接收機(jī)的處理器中即可。
基于數(shù)字廣播電視信號(hào)的無(wú)線定位系統(tǒng)特征在于通過(guò)接收多個(gè)空間坐標(biāo)已知的數(shù)字地面發(fā)射臺(tái)的信號(hào)，確定接收者的空間坐標(biāo)。
2.2系統(tǒng)工作流程
本文定位方法是建立在無(wú)線電信號(hào)廣播發(fā)射系統(tǒng)上的，系統(tǒng)的工作步驟如下：
（1）接收信號(hào)：由天線接收到的電視信號(hào)經(jīng)射頻放大后下變頻為中頻信號(hào)；
（2）通過(guò)模擬/數(shù)字（A/D）變換完成中頻信號(hào)的數(shù)字化；
（3）在數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）內(nèi)完成信號(hào)的同步跟蹤、解調(diào)和解碼任務(wù)，建立信號(hào)載波和碼同步跟蹤回路；
（4）將數(shù)字電視系統(tǒng)廣播數(shù)據(jù)幀的時(shí)間間隔作為系統(tǒng)觀測(cè)的基本時(shí)間單位，排定以數(shù)據(jù)幀間隔或其倍數(shù)作為觀測(cè)間隔，確定觀測(cè)時(shí)間序列；
（5）已預(yù)先排定的觀測(cè)序列時(shí)間定時(shí)從同步跟蹤環(huán)路提取出一個(gè)數(shù)字電視發(fā)射源的原始偽距觀測(cè)值，以及通過(guò)解調(diào)和解碼后的數(shù)據(jù)得到該發(fā)射源標(biāo)識(shí)和空間坐標(biāo)信息；
（6）重復(fù)步驟（5）觀測(cè)跟蹤所有在有效測(cè)量范圍內(nèi)的數(shù)字電視發(fā)射臺(tái)；將所有得到的信息送入偽距解算方程，即從接收跟蹤環(huán)路提取得到各發(fā)射源的偽距值和發(fā)射源空間坐標(biāo)值，計(jì)算出最終接收天線的空間位置坐標(biāo)，并換算為接收系統(tǒng)的定位信息：包括位置、速度和加速度，這些信息為基本導(dǎo)航定位信息；
（7）測(cè)量隨后各數(shù)字電視廣播數(shù)據(jù)幀接收時(shí)刻，得到屬于該觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)所有有效同步幀頭的偽距信息；
（8）以步驟（6）得到的基本導(dǎo)航定位信息，依次代入步驟（7）中的偽距信息和接收時(shí)間信息，完成基于順序雙濾波器平滑算法的計(jì)算，最終輸出系統(tǒng)最優(yōu)定位信息。
2.3軟件接收機(jī)的流程實(shí)現(xiàn)
對(duì)于DVB-T標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，同步部分利用時(shí)域保護(hù)間隔和頻域?qū)ьl信號(hào)，估計(jì)并跟蹤時(shí)域FFT窗口位置，同時(shí)估計(jì)由于收發(fā)端上下變頻引起的頻偏；采樣時(shí)鐘同步估計(jì)得到收發(fā)晶振不能完全匹配帶來(lái)的采樣時(shí)鐘誤差，經(jīng)數(shù)字鎖相環(huán)使收發(fā)采樣時(shí)鐘同步。對(duì)于DMB-T標(biāo)準(zhǔn)，將傳統(tǒng)的DVB-T系統(tǒng)中的CP由一段PN序列取代，而在IDFT幀體中不插入任何導(dǎo)頻。PN幀頭既作為訓(xùn)練序列用于同步和信道估計(jì)，又在客觀上起保護(hù)間隔的作用。DMB-T的每一幀采用不同的PN頭作為幀標(biāo)志，在發(fā)射端對(duì)PN頭采用BPSK調(diào)制以獲得可靠的傳輸效果；在接收端則通過(guò)同樣的PN序列發(fā)生器產(chǎn)生本地PN序列，并與接收信號(hào)的PN碼幀頭進(jìn)行時(shí)域相關(guān)，從而完成幀同步、頻率同步、時(shí)間同步、信道傳輸特性估計(jì)等一系列同步運(yùn)算。3數(shù)字電視接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)
3.1接受原理
（1）模擬處理部分。
從天線接收到的信號(hào)通過(guò)調(diào)諧器經(jīng)預(yù)選放大抑制鏡像干擾、混頻后得到中頻信號(hào)，經(jīng)中頻濾波器濾波抑制鄰道干擾后送入中頻放大器中得到放大了的中頻信號(hào)。在中頻放大器中設(shè)置AGC以穩(wěn)定信號(hào)輸出。
（2）符號(hào)起始同步與定時(shí)粗同步。
利用保護(hù)間隔的循環(huán)重復(fù)特性可獲得定時(shí)的粗同步和符號(hào)起始，提供給FFT。其基本原理是由于保護(hù)間隔中的數(shù)據(jù)是有效數(shù)據(jù)的部分重復(fù)。而相鄰符號(hào)的數(shù)據(jù)則完全不同，這樣計(jì)算差值s（t）－s（t－Tu），并對(duì)其進(jìn)行段積分，則可獲得粗同步。
（3）OFDM解調(diào)和傳輸參數(shù)（TPS）提取。
為簡(jiǎn)化接收機(jī)方案，可采用流水結(jié)構(gòu)兩倍規(guī)模的FFT解調(diào)。中頻信號(hào)經(jīng)抗混疊濾波后進(jìn)入ADC中進(jìn)行兩倍采樣率采樣，每1個(gè)符號(hào)得到2N樣點(diǎn)，這2N樣點(diǎn)直接送入2N點(diǎn)FFT的ASIC處理器進(jìn)行FFT。
（4）頻率和定時(shí)同步。
由定時(shí)符號(hào)粗同步后，接收機(jī)對(duì)連續(xù)2個(gè)符號(hào)采樣的2N個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行FFT，頻率估計(jì)器按參考序列給出的連續(xù)導(dǎo)頻地址找到這2個(gè)符號(hào)的連續(xù)導(dǎo)頻值。對(duì)頻率偏移進(jìn)行估計(jì)得到頻率誤差信號(hào)，經(jīng)D/A變換及環(huán)路濾波后控制中頻VXCO本振完成頻率同步。
定時(shí)估計(jì)器在當(dāng)前符號(hào)中找到導(dǎo)頻后，對(duì)定時(shí)偏移進(jìn)行估計(jì)得到定時(shí)誤差信號(hào)，經(jīng)D/A變換和時(shí)鐘環(huán)路濾波器濾波后完成定時(shí)的精同步。這一同步過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，以緩慢調(diào)整達(dá)到精同步鎖定。
（5）信道估計(jì)。
①信道校正。信道響應(yīng)估計(jì)器通過(guò)對(duì)分布和連續(xù)導(dǎo)頻點(diǎn)響應(yīng)的估計(jì)，利用時(shí)/頻域內(nèi)插得到信道在全頻段的響應(yīng)估計(jì)值，對(duì)各數(shù)據(jù)載波進(jìn)行復(fù)相均衡后可得到信道校正。
②信道狀態(tài)估計(jì)。信號(hào)輸出電平的估計(jì)可通過(guò)對(duì)FFT輸出信號(hào)的能量獲得。信號(hào)電平估計(jì)后通過(guò)D/A變換以及AGC環(huán)路濾波后可對(duì)信號(hào)的輸出電平進(jìn)行精確控制；信道在各數(shù)據(jù)載波點(diǎn)上的狀態(tài)估計(jì)可通過(guò)對(duì)該點(diǎn)信噪比的估計(jì)，給出信道在各數(shù)據(jù)載波點(diǎn)上的狀態(tài)量度，與該載波點(diǎn)數(shù)據(jù)一起送到Viterbi譯碼器，對(duì)每一位提供“可靠性消息”進(jìn)行軟判決譯碼。
（6）信道譯碼及碼流處理。
①積碼的解碼。由數(shù)據(jù)格式化后得到G1、G2格式的3bit碼流送入Viterbi譯碼器進(jìn)行軟判決譯碼。軟判決是根據(jù)提供的信道狀態(tài)估計(jì)每比特的可靠性信息進(jìn)行的。內(nèi)信道譯碼后通過(guò)串/并轉(zhuǎn)換把比特碼流轉(zhuǎn)換成字節(jié)碼流送入解外交織器。②解外交織。由于發(fā)射端采用的是同步卷積交織器，因而解交織時(shí)需要同步。在交織過(guò)程中，同步字節(jié)sync或sync總是從第0路送入，在解交織時(shí)只要設(shè)置窗口校驗(yàn)同步字節(jié)后（即字節(jié)碼流獲得同步后），把同步字節(jié)送入第0路解交織即可完成解交織。③RS譯碼。從解外交織器送來(lái)的字節(jié)碼流送入RS（204，188）譯碼器進(jìn)行外信道譯碼。RS譯碼是在找到同步字節(jié)sync或sync后把同步字節(jié)和后面的187Byte為一組進(jìn)行譯碼的。譯碼后的字節(jié)碼流經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換變成比特碼流，同時(shí)還給出同步信號(hào)送入反隨機(jī)化處理。④反隨機(jī)化。RS解碼后的數(shù)據(jù)碼流在同步sync后的8個(gè)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度內(nèi)與隨機(jī)化序列進(jìn)行異或后即得到反隨機(jī)化的數(shù)據(jù)流，反隨機(jī)化中每遇到同步比特串，即為隨機(jī)序列的異或禁止。同時(shí)若同步字節(jié)為sync，即對(duì)其求反處理得sync，完成反隨機(jī)化后的碼流送出信道譯碼器給MPEG-2碼流復(fù)用器。最后得到TS碼流。
3.2信號(hào)定位實(shí)現(xiàn)
DTV信號(hào)定位采用偽距法。這里的偽距是指從數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)天線至接收機(jī)天線信號(hào)之間的幾何距離加上各種系統(tǒng)誤差。位置計(jì)算可以在用戶終端實(shí)現(xiàn)。終端要測(cè)量每一個(gè)視距范圍發(fā)射臺(tái)的偽距，3個(gè)發(fā)射臺(tái)的偽距足以解決用戶的經(jīng)度、緯度和時(shí)鐘偏差，DTV發(fā)射臺(tái)的位置數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在用戶終端。
定位系統(tǒng)所要確定的系統(tǒng)狀態(tài)一般為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和系統(tǒng)時(shí)鐘誤差項(xiàng)，即：空間位置、速度、加速度和時(shí)鐘偏差和時(shí)鐘漂移。系統(tǒng)狀態(tài)為：
式中［PR，VR，AR］T，［δtR，δtR］T分別為系統(tǒng)位置、速度加速度三維坐標(biāo)矢量以及接收時(shí)鐘偏差和漂移矢量。
3.3定位誤差分析
定位精度依賴于由電波傳播環(huán)境、接收機(jī)設(shè)計(jì)、噪聲和干擾特性以及采樣信號(hào)處理的復(fù)雜度。在實(shí)際的定位系統(tǒng)中，定位誤差主要由以下兩部分組成：
（1）接收端檢測(cè)設(shè)備帶來(lái)的誤差。如時(shí)鐘同步誤差、檢測(cè)設(shè)備時(shí)延帶來(lái)的誤差等。這部分誤差隨著定時(shí)技術(shù)及信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展而降低；
（2）主要由多徑效應(yīng)和非視距傳播帶來(lái)的信道誤差。主要取決于信道環(huán)境，可以利用相應(yīng)算法減少其對(duì)定位精度的影響。非視距傳播是無(wú)線定位的主要誤差源，即使在無(wú)多徑效應(yīng)和采用高精度定時(shí)的情況下，非視距傳播也會(huì)引起測(cè)量誤差。
因此，如何降低非視距傳播的影響是提高定位精度的關(guān)鍵。目前降低非視距傳播影響的方法有：利用測(cè)距誤差統(tǒng)計(jì)的先驗(yàn)信息將一段時(shí)間內(nèi)的NLOS測(cè)量值調(diào)節(jié)到接近LOS的測(cè)量值；降低LS算法中NLOS測(cè)量值的權(quán)重，在LS算法中增加約束項(xiàng)等。
參考文獻(xiàn)
［1］余兆明，余智.數(shù)字電視原理［M］.北京：人民郵電出版社，2004.
［2］何峰,吳樂(lè)南.基于數(shù)字廣播電視信號(hào)的無(wú)線電組合定位方法［P］.發(fā)明專利公開(kāi)號(hào)：CN1776448A.
2分前端機(jī)房廣播與窄播信號(hào)的傳輸
分前端機(jī)房在數(shù)字電視整體轉(zhuǎn)換前所做的準(zhǔn)備工作主要有兩部分:分前端機(jī)房一級(jí)數(shù)字電視廣播信號(hào)平臺(tái)的搭建工作和為數(shù)字電視整體轉(zhuǎn)換備用的CMTS、IPQAM、HFC網(wǎng)管信號(hào)等窄播信號(hào)系統(tǒng)的搭建工作。分前端一級(jí)數(shù)字電視廣播信號(hào)平臺(tái)的搭建相對(duì)簡(jiǎn)單，當(dāng)主、備路電視廣播光信號(hào)傳輸?shù)椒智岸撕螅?jīng)過(guò)光開(kāi)關(guān)對(duì)主備路光信號(hào)轉(zhuǎn)換后，輸出到光解復(fù)用器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用，相應(yīng)數(shù)字電視的29CH波長(zhǎng)光信號(hào)被解出來(lái)。把解出來(lái)的數(shù)字電視光信號(hào)按照原模擬信號(hào)分前端的一級(jí)骨干廣播光信號(hào)建設(shè)的結(jié)構(gòu)模式進(jìn)行復(fù)制，復(fù)制時(shí)盡量保證其在結(jié)構(gòu)上和光功率輸出上大體一致，最好能和模擬信號(hào)在物理位置上也保持相近，這樣在調(diào)整電視廣播信號(hào)時(shí)就非常方便。窄播信號(hào)的混合以及傳輸仍保持和原模擬電視系統(tǒng)廣播窄播相同的模式，我們采用的是廣播窄播1550nm光信號(hào)DWDM光合波復(fù)用傳輸方式，把分前端CMTS、IPQAM、HFC網(wǎng)管監(jiān)控的射頻信號(hào)進(jìn)行混合后驅(qū)動(dòng)ITU窄播光發(fā)射機(jī)，光發(fā)射機(jī)輸出后與分前端一級(jí)電視廣播光信號(hào)通過(guò)復(fù)用器進(jìn)行光合波，經(jīng)EDFA放大分配后或直接傳輸?shù)骄€路，覆蓋分前端機(jī)房區(qū)域內(nèi)有線電視及CableModem用戶。由于分前端機(jī)房一般帶用戶比較多，受到成本和機(jī)房空間等因素的限制，對(duì)窄播系統(tǒng)也全部復(fù)制一遍不大可能，另外我們數(shù)字電視整轉(zhuǎn)采用的是分區(qū)域分批次的方式，可以對(duì)窄播系統(tǒng)先行建設(shè)能滿足5個(gè)區(qū)域批次數(shù)字電視整轉(zhuǎn)的窄播信號(hào)，和本地的數(shù)字電視一級(jí)骨干廣播光信號(hào)進(jìn)行合波復(fù)用，這樣就成為可以滿足5個(gè)區(qū)域批次數(shù)字電視整轉(zhuǎn)的廣播窄播系統(tǒng)信號(hào)，作為數(shù)字電視整轉(zhuǎn)初期信號(hào)割接使用。當(dāng)然這備用的5個(gè)片區(qū)數(shù)字電視廣播窄播系統(tǒng)信號(hào)，只是一個(gè)舉例，具體要按照分前端實(shí)際使用劃分的片區(qū)數(shù)來(lái)定備用系統(tǒng)信號(hào)片區(qū)數(shù)，實(shí)際使用片區(qū)多的可以多建幾個(gè)備用片區(qū)。窄播光發(fā)也要選用DWDM特定波長(zhǎng)光發(fā)射機(jī)。在搭建數(shù)字電視系統(tǒng)信號(hào)平臺(tái)時(shí)，我們要充分考慮到分前端內(nèi)不同功率光信號(hào)的需求:(1)機(jī)房直接傳輸光信號(hào)到光接收機(jī)的，一般2～3dB的光功率即可;(2)線路上有光分路器的需要5～15dB的光功率;(3)線路上是V－Hub、EDFA的，需要廣播窄播合波直接傳輸?shù)骄€路上的需要6～8dB的光功率。通過(guò)對(duì)圖2在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單的調(diào)整即可滿足不同光功率的需求。信號(hào)系統(tǒng)搭建時(shí)，盡量保證機(jī)房光信號(hào)傳輸分配物理結(jié)構(gòu)上的一致性，對(duì)個(gè)別特殊需求的可以稍做調(diào)整即可，這樣對(duì)機(jī)房的運(yùn)維管理工作會(huì)帶來(lái)很大便利。
3數(shù)字電視整體轉(zhuǎn)換廣播窄播信號(hào)的割接
采用分區(qū)域分批次的整轉(zhuǎn)方式，除了線路上覆蓋有較多用戶的大型節(jié)點(diǎn)外，其余光節(jié)點(diǎn)模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換割接工作基本都是在分前端來(lái)完成，所以分前端機(jī)房是模擬電視信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電視信號(hào)的主要割接點(diǎn)。在數(shù)字電視整轉(zhuǎn)前，要對(duì)分前端機(jī)房覆蓋區(qū)域內(nèi)的光節(jié)點(diǎn)全景圖資料進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，結(jié)合數(shù)字電視整換區(qū)域批次，提前做好相應(yīng)的光節(jié)點(diǎn)片區(qū)規(guī)劃工作。按照分區(qū)域分批次整轉(zhuǎn)方式，我們可以把需要數(shù)字電視整轉(zhuǎn)初期的用戶，割接到前期已經(jīng)建好備用的5個(gè)片區(qū)數(shù)字電視的系統(tǒng)信號(hào)上來(lái)。數(shù)字電視整轉(zhuǎn)進(jìn)行一段時(shí)間后，前期備用的5個(gè)片區(qū)光信號(hào)將使用完畢時(shí)，我們?cè)賹?duì)沒(méi)有數(shù)字整轉(zhuǎn)的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，把未整轉(zhuǎn)完數(shù)字電視信號(hào)但已經(jīng)割接走很多信號(hào)的片區(qū)進(jìn)行合并，這樣就可以空余出來(lái)滿足一到兩片區(qū)數(shù)字整轉(zhuǎn)的設(shè)備，把該片區(qū)的廣播信號(hào)更換為數(shù)字電視信號(hào)即可。然后依次類推，逐步完成數(shù)字電視信號(hào)的割接。在割接信號(hào)時(shí)，窄播系統(tǒng)的規(guī)劃也非常重要，尤其是IPQAM和CMTS系統(tǒng)，要根據(jù)光節(jié)點(diǎn)覆蓋雙向IPQAM和CableModem的用戶數(shù)做好下行和回傳設(shè)備的合理分配，充分考慮IPQAM端口下行流量及CMTS上行端口CableModem數(shù)量的負(fù)載均衡，這樣就保證了用戶視頻點(diǎn)播的流暢和網(wǎng)絡(luò)的順暢，減少了后期的擴(kuò)容工作，提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在割接電視下行信號(hào)時(shí)，必然會(huì)對(duì)相應(yīng)片區(qū)CableModem用戶也進(jìn)行割接，把下行割接到新建的數(shù)字電視系統(tǒng)信號(hào)時(shí)，回傳也要割接調(diào)整到CMTS下行相對(duì)應(yīng)的上行端口。在割接前要做好CMTS端口CableModem數(shù)量以及SNR值的統(tǒng)計(jì)，主要統(tǒng)計(jì)在線的CableModem數(shù)量，割接調(diào)整后要查看在新端口上線CableModem數(shù)量和割接前是否一致，接收發(fā)射電平是否正常，端口SNR是否正常。做好與整轉(zhuǎn)現(xiàn)場(chǎng)人員的溝通，信號(hào)割接后在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)測(cè)量信號(hào)，如有問(wèn)題及時(shí)處理。同時(shí)要做好資料的更新整理工作，保證資料的準(zhǔn)確性。
作者簡(jiǎn)介：藍(lán)會(huì)立（1975-），男，壯族，廣西馬山人，廣西工學(xué)院電子信息與控制工程系，講師；廖鳳依（1977-），女，廣西融水人，廣西工學(xué)院電子信息與控制工程系，講師。（廣西 柳州 545006）
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2012）01-0050-02
“數(shù)字信號(hào)處理”課程是電氣信息類專業(yè)本科生的一門(mén)重要專業(yè)基礎(chǔ)課，它以信號(hào)與系統(tǒng)課程的理論為基礎(chǔ)，直接面向?qū)嶋H應(yīng)用，注重算法的研究，是繼續(xù)學(xué)習(xí)其它信號(hào)處理課程、通信與電子系統(tǒng)課程的必不可少的基礎(chǔ)。該課程的特點(diǎn)是使用數(shù)學(xué)語(yǔ)言對(duì)工程實(shí)踐中的數(shù)據(jù)采集、分析與處理問(wèn)題進(jìn)行描述，內(nèi)容比較抽象，理論性強(qiáng)，包含大量公式的推導(dǎo)和證明，課程闡述的理論與現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展前沿和應(yīng)用密切相關(guān)。因此，有效提高該課程教學(xué)質(zhì)量，對(duì)提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和綜合分析解決問(wèn)題的能力有著重要的意義。在廣西工學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我?！保?，“數(shù)字信號(hào)處理”作為電子信息、自動(dòng)化和測(cè)控專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在初期教學(xué)采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，重視研究教師教法和理論教學(xué)，而忽視了實(shí)踐教學(xué)及對(duì)學(xué)生潛力的挖掘和應(yīng)用基本理論解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)，教學(xué)效果不明顯。近幾年來(lái)，課程組對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行重新定位，在積極探索課程課堂教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法和手段，完善課程考核方式等方面進(jìn)行了全面地改革和實(shí)踐，取得了較好的成果。
一、調(diào)整優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
“數(shù)字信號(hào)處理”和“信號(hào)與系統(tǒng)”構(gòu)成了我校電氣類學(xué)科的信號(hào)處理基礎(chǔ)理論平臺(tái)，課程內(nèi)容既具有明確的分工又緊密關(guān)聯(lián)?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”涉及信號(hào)分析與系統(tǒng)分析，信號(hào)分析是基礎(chǔ)，突出信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析和變換域分析的物理概念和工程概念，而三大變換只是實(shí)現(xiàn)時(shí)域分析到變換域分析的數(shù)學(xué)工具。“數(shù)字信號(hào)處理”課程涉及數(shù)字信號(hào)分析和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)。離散傅里葉變換DFT是實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)字化分析的核心技術(shù)，F(xiàn)FT是提高DFT運(yùn)算效率的重要算法。信號(hào)分析是信號(hào)處理的基礎(chǔ)，而數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)則是信號(hào)處理的具體實(shí)現(xiàn)。其中離散信號(hào)與系統(tǒng)分析是信號(hào)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，也是“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”課程承上啟下的內(nèi)容，在兩門(mén)課中都占有比較多的學(xué)時(shí)，造成教學(xué)重復(fù)和學(xué)生的厭學(xué)情緒，同時(shí)本門(mén)課程的重點(diǎn)內(nèi)容因?qū)W時(shí)少而縮減。傳統(tǒng)教學(xué)計(jì)劃都強(qiáng)調(diào)每門(mén)課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性，造成內(nèi)容多學(xué)時(shí)少的矛盾，單門(mén)課程的教學(xué)改革很難收到理想效果，如何優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，避免重復(fù)教學(xué)是“數(shù)字信號(hào)處理”課程教學(xué)改革的一個(gè)核心。因此，建立了信號(hào)處理課程群，即將內(nèi)在聯(lián)系較為緊密的“數(shù)字信號(hào)處理”和“信號(hào)與系統(tǒng)”等課程組合起來(lái)構(gòu)成一個(gè)課群，作為信號(hào)處理基礎(chǔ)系列課程，其課程體系和教學(xué)內(nèi)容被作為一個(gè)整體進(jìn)行優(yōu)化整合。課程群建設(shè)實(shí)行二級(jí)負(fù)責(zé)制，課程群組長(zhǎng)負(fù)責(zé)各門(mén)課程之間的協(xié)調(diào)，課程負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)本課程內(nèi)部的調(diào)整，以便能適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)的改革與發(fā)展。根據(jù)“數(shù)字信號(hào)處理”課程在課程群中的任務(wù)和地位，以及學(xué)生就業(yè)應(yīng)具備的能力，重新規(guī)劃制定課程教學(xué)計(jì)劃，通過(guò)對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行分解、整合，編寫(xiě)適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)和教學(xué)的教學(xué)大綱，在強(qiáng)調(diào)基本概念和原理的基礎(chǔ)上，以突出應(yīng)用性、實(shí)踐性為原則，側(cè)重于學(xué)生綜合分析解決問(wèn)題和動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，做好“數(shù)字信號(hào)處理”課程與其他課程部分重復(fù)內(nèi)容的銜接，避免造成課時(shí)浪費(fèi)，使學(xué)生掌握課程的精髓部分，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
其次，針對(duì)課程理論教學(xué)大多只討論算法的理論及其推導(dǎo)，較少涉及實(shí)現(xiàn)方法及相關(guān)的軟硬件技術(shù)，我們對(duì)實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，開(kāi)設(shè)了少學(xué)時(shí)的MATLAB信號(hào)處理課程和DSP硬件技術(shù)應(yīng)用課程。通過(guò)課堂演示、基于MATLAB的算法仿真實(shí)驗(yàn)及分析、基于DSP的硬件算法綜合實(shí)驗(yàn)等三個(gè)層次的實(shí)踐活動(dòng)，強(qiáng)化工程素質(zhì)和實(shí)踐能力的綜合訓(xùn)練，幫助學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)和深化課堂上學(xué)到的有關(guān)數(shù)字信號(hào)處理的基本概念、基本原理以及基本的信號(hào)處理操作及濾波器設(shè)計(jì)方法。使學(xué)生逐步克服了對(duì)DSP的陌生和恐懼心理，激發(fā)了同學(xué)們強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，分析解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新精神。
二、教學(xué)方法改革
“數(shù)字信號(hào)處理”課程的特點(diǎn)是理論性、概念性比較強(qiáng)，涉及到大量的數(shù)學(xué)公式和理論推導(dǎo)，學(xué)生普遍感覺(jué)吃力，不易理解，缺乏興趣。要提高教學(xué)效果，必須改進(jìn)滿堂灌的傳統(tǒng)教學(xué)方法，采用多種教學(xué)方法相結(jié)合來(lái)豐富課程的教學(xué)過(guò)程。在教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合學(xué)習(xí)的規(guī)律性，針對(duì)不同階段、不同知識(shí)點(diǎn)靈活運(yùn)用不同的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)的主動(dòng)性。
在教學(xué)過(guò)程的初期主要采用引導(dǎo)式教學(xué)法，即通過(guò)形象化的成果引導(dǎo)學(xué)生去了解理論知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。例如，通過(guò)課堂講授與課外專題講座形式介紹學(xué)科發(fā)展前沿，開(kāi)拓學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；或者在開(kāi)始講授新的內(nèi)容體系之前，通過(guò)多媒體等形式有針對(duì)性地介紹相應(yīng)技術(shù)在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的工程應(yīng)用，以調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，以致提高教學(xué)效果。
在教學(xué)的中間過(guò)程主要采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)方法。這是一種以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的課堂討論式教學(xué)方法，鼓勵(lì)學(xué)生積極投入到課堂教學(xué)的過(guò)程中，由被動(dòng)接受知識(shí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，改變單向灌輸?shù)慕虒W(xué)模式。在課堂上，重視討論和交流，教師根據(jù)授課內(nèi)容設(shè)計(jì)一些思考題，在課堂上以設(shè)問(wèn)的方式，引導(dǎo)學(xué)生積極思考和討論，積極引導(dǎo)學(xué)生參與到教學(xué)過(guò)程中來(lái)，教師根據(jù)學(xué)生的分析思路和結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、糾正和總結(jié)，積極鼓勵(lì)學(xué)生形成問(wèn)題意識(shí)、進(jìn)行批判思維。這種方法可以活躍課堂氣氛，重點(diǎn)突出，學(xué)生比較容易把握教學(xué)重點(diǎn)。
在教學(xué)的后期主要采用研究式教學(xué)方法。研究式教學(xué)就是將科學(xué)領(lǐng)域的研究方法引入課堂，通過(guò)教師的激勵(lì)、引導(dǎo)和幫助使學(xué)生去主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，并在探究過(guò)程中獲取知識(shí)、訓(xùn)練技能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在教學(xué)過(guò)程中，組織多名學(xué)生為一組，圍繞課程中一些主題，獨(dú)立搜集研究方向，在課外依循一定的步驟開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，最終提供一份包含有課題題目、問(wèn)題提出、程序、調(diào)試波形和結(jié)果說(shuō)明的完整研究報(bào)告，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理的知識(shí)分析、解決問(wèn)題，注重學(xué)生思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在研究中加深對(duì)數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)知識(shí)的理解，提高利用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
三、教學(xué)手段改革
本課程的特點(diǎn)是大量使用了數(shù)學(xué)的方法來(lái)表示物理的過(guò)程，公式較多，計(jì)算繁復(fù)，學(xué)生不容易掌握，因此采用單一的教學(xué)手段很難提高教學(xué)效果，必須針對(duì)授課內(nèi)容采用多種教學(xué)手段相結(jié)合的授課方式。其一，采用多媒體課件教學(xué)手段，使教案多媒體化、教學(xué)過(guò)程互動(dòng)化。多媒體教學(xué)信息量大，可以拓展學(xué)生的知識(shí)面，精簡(jiǎn)課堂授課學(xué)時(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。例如，在對(duì)概念、公式和定理的物理含義闡述和定性分析中，利用聲音、圖像、視頻、動(dòng)畫(huà)等多媒體教學(xué)手段，使抽象的內(nèi)容形象化和可視化，令學(xué)生理解其物理含義或包含的思想。但是多媒體教學(xué)存在不足是授課速度比較快，因此對(duì)于基本原理和基本方法的推導(dǎo)和證明，宜配合板書(shū)的授課方式，放慢講課速度，讓學(xué)生跟上教師的思路和有足夠時(shí)間領(lǐng)會(huì)。其二，通過(guò)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，使教學(xué)資源共享化、教學(xué)方式多樣化和教師答疑實(shí)時(shí)化。針對(duì)課后的復(fù)習(xí)、相關(guān)背景知識(shí)的學(xué)習(xí)以及課堂內(nèi)容的擴(kuò)展部分，充分利用網(wǎng)絡(luò)，建立課程主頁(yè)，提供相關(guān)資源和討論空間，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)、網(wǎng)上課程研討、網(wǎng)上交付作業(yè)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告和優(yōu)秀作業(yè)展示等。
四、完善課程考核方式
成績(jī)?cè)u(píng)定既是一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，也是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要手段，教學(xué)模式的改革要求課程考核方式應(yīng)靈活多樣，評(píng)價(jià)方法由“一考定全局”的傳統(tǒng)終結(jié)性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合、課內(nèi)教學(xué)與課外自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的全程評(píng)價(jià)，從而體現(xiàn)教學(xué)評(píng)價(jià)的全面性、導(dǎo)向性、實(shí)效性、過(guò)程性和發(fā)展性特點(diǎn)。完善課程考核方式，對(duì)素質(zhì)教育的實(shí)施和學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)非常有利，使學(xué)生考試成績(jī)更加具有層次性，更加體現(xiàn)學(xué)生的綜合素質(zhì)。教師要加強(qiáng)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)情況考查，采用筆試、口試和論文答辯等多樣化的考核方式，多方面地測(cè)量學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。課程綜合評(píng)定成績(jī)主要包括期末考試成績(jī)（50％）、課程論文（20％）、實(shí)驗(yàn)（15％）和平時(shí)成績(jī)（15％）。期末考試主要考查學(xué)生對(duì)基本概念的掌握和知識(shí)的靈活運(yùn)用能力，避免過(guò)多公式推導(dǎo)與演算。課程論文主要考查評(píng)估學(xué)生知識(shí)掌握程度、文獻(xiàn)查閱調(diào)研能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、論文撰寫(xiě)和表達(dá)能力。實(shí)踐表明，這種多模式相結(jié)合的考試方式更能檢查學(xué)生的真實(shí)能力，避免了對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)一刀切，有利于學(xué)生對(duì)考核的認(rèn)同和接受，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和自覺(jué)性，激發(fā)學(xué)生的潛能和個(gè)性的發(fā)展。
五、結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)“數(shù)字信號(hào)處理”課程的特點(diǎn)，結(jié)合我校的人才培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生的總體水平層次，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容體系、教學(xué)方法和手段、教學(xué)評(píng)價(jià)方式進(jìn)行了改革，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的潛能和個(gè)性發(fā)展，注重學(xué)生思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過(guò)學(xué)生的評(píng)教及后續(xù)課程的評(píng)價(jià)表明課程的教學(xué)改革取得了很好的教學(xué)效果，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)明顯提高。
參考文獻(xiàn)：
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1 2ASK調(diào)制方法
調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)時(shí)，對(duì)載波信號(hào)的振幅進(jìn)行調(diào)制，這種調(diào)制稱為振幅鍵控調(diào)制即ASK(Amplitude Shift Keying)。在2ASK調(diào)制中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，即利用數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)的載波，使載波不連貫的輸出。有載波輸出的部分用“1”表示，無(wú)載波輸出的部分用“0”表示。
2ASK(二進(jìn)制振幅鍵控)信號(hào)的碼元可以表示為：
e0(t)=b(t)cosωct (1-1)
式中，wc為載波角頻率，s(t)為單極性NRZ矩形脈沖序列
b(t)=ang(t-nTb) (1-2)
其中，g(t)是持續(xù)時(shí)間為T(mén)b、高度為的矩形脈沖，常稱為門(mén)函數(shù);an為二進(jìn)制數(shù)字，當(dāng)an=1，出現(xiàn)概率為P;當(dāng)an=0，出現(xiàn)概率為(1-P)。
在二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制中，載波的幅度隨著調(diào)制信號(hào)的變化而變化，實(shí)現(xiàn)這種調(diào)制的方式有兩種：
1.1 相乘法
通過(guò)相乘器直接將載波信號(hào)coswct和數(shù)字信號(hào)s(t)相乘，得到輸出信號(hào)，輸出的信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)，這種直接利用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的振幅來(lái)調(diào)制正弦載波的方式稱為相乘法。相乘器用來(lái)進(jìn)行信號(hào)的頻率搬移的，相乘后輸出的信號(hào)通過(guò)濾波器濾除高頻諧波和低頻干擾信號(hào)，從而得到振幅鍵控信號(hào)。
1.2 開(kāi)關(guān)法
開(kāi)關(guān)法又稱鍵控法，是2ASK的一種常用的方式。這種方法是使載波在二進(jìn)制信號(hào)“1”和“0”來(lái)控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)基帶信號(hào)為高頻信號(hào)“1”時(shí)，開(kāi)關(guān)打開(kāi)，當(dāng)基帶信號(hào)為低頻信號(hào)“0”時(shí)，開(kāi)關(guān)關(guān)閉，模擬雙向開(kāi)關(guān)在電路中起接通信號(hào)或斷開(kāi)信號(hào)的作用，這種二進(jìn)制振幅鍵控方式稱為開(kāi)關(guān)鍵控方式，以二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)去控制一個(gè)初始相位為0的正弦載波幅度，可得其時(shí)域表達(dá)式如下：
e(t)=As(t)coswct (1-3)
式中的各參數(shù)含義如下：A為載波振幅，s(t)為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)，Wcω為載波角頻率，e(t)為2ASK已調(diào)波。
2 2ASK調(diào)制電路總體設(shè)計(jì)
如圖1所示。
ASK編碼調(diào)制原理是：當(dāng)基帶信號(hào)為0時(shí)，不輸出，當(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí)，則輸出。本案例基于FPGA進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。從上文公式可以看出，ASK為模擬信號(hào)，而要用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)ASK的調(diào)制解調(diào)，而FPGA只能產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，就需要用到FPGA產(chǎn)生分頻器、M序列產(chǎn)生器、跳變檢查電路、正弦波信號(hào)產(chǎn)生電路，除此之外，還有一個(gè)獨(dú)立的DAC數(shù)模變換器。
首先，針對(duì)分頻電路，對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻作為載波信號(hào)，對(duì)該正弦信號(hào)進(jìn)行抽樣，每個(gè)有效周期內(nèi)采100點(diǎn)，然后進(jìn)行計(jì)數(shù)得到輸出。
m序列是最常用的偽隨機(jī)序列，是由一個(gè)帶有兩個(gè)反饋抽頭的3級(jí)以為寄存器，這樣就使m序列具備隨機(jī)特性，預(yù)先可確定性，循環(huán)特性等特點(diǎn)，通過(guò)移位寄存，得到多項(xiàng)式F(x)=x3+x+1，最后得到“1110010”循環(huán)序列，在電路中，通過(guò)變化始終的頻率，可以方便的改變輸入碼元的速率。
為了在示波器上面[第一論文 網(wǎng)專業(yè)提供論文寫(xiě)作和教育的服務(wù)，歡迎光臨DYLW.NET]顯示一個(gè)連續(xù)的波形，便于觀察，采用跳變檢測(cè)器，在基帶信號(hào)上升沿或者是下降沿到來(lái)的時(shí)候，對(duì)應(yīng)輸出波形位于正弦波形的sin0處。
基帶信號(hào)只需要計(jì)數(shù)器對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行技術(shù)，就可以得到所需要的序列信號(hào)。
2ASK是模擬調(diào)制，這里采用DAC變換器可以滿足要求，根據(jù)奈奎斯特定理可以知道，當(dāng)以fs》2f進(jìn)行抽樣時(shí)，可以保留原始信號(hào)的所有信息，調(diào)制系統(tǒng)中，調(diào)制信號(hào)和已調(diào)信號(hào)都是模擬信號(hào)，所以在實(shí)驗(yàn)中對(duì)正弦信號(hào)每個(gè)周期抽樣100個(gè)點(diǎn)，相當(dāng)于fs=100f，完全可以顯示出模擬正弦波信號(hào)。
參考文獻(xiàn)
[1]樊昌信，曹麗娜主編.通信原理(第六版)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005.
1.設(shè)計(jì)與背景
由于數(shù)字信號(hào)處理這款軟件涉及大量的運(yùn)算，所以教師自己繪制圖像時(shí)會(huì)耗費(fèi)大量的精力，如果通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)易的軟件來(lái)繪制圖像，就會(huì)大大減輕教師的工作。
根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理這門(mén)課程的基本內(nèi)容，我們將這款軟件分為4個(gè)模塊來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，具體分為時(shí)域分析、頻域分析、復(fù)頻域分析以及濾波器四大模塊，每一個(gè)模塊又由一些功能模塊組成，它們各自對(duì)應(yīng)了數(shù)字信號(hào)處理這門(mén)學(xué)科的內(nèi)容。
在涉及這款軟件中，我們盡量要做到界面友好簡(jiǎn)易，教師不需要了解軟件代碼，只需要填寫(xiě)繪制圖像的最基礎(chǔ)特征，然后圖像即可繪制，并且，盡量使用大學(xué)廣泛使用的編程語(yǔ)言，從而使得教師不需要單獨(dú)安裝另一軟件，經(jīng)過(guò)刷選，Matlab擁有自己獨(dú)特的數(shù)字信號(hào)繪制圖像語(yǔ)言及界面開(kāi)發(fā)工具，完全符合開(kāi)發(fā)的需求。
2.軟件開(kāi)發(fā)
2.1 軟件的整體結(jié)構(gòu)
如前文所寫(xiě)，在開(kāi)發(fā)軟件時(shí)，我們按照數(shù)字信號(hào)課程分成四個(gè)模塊，并加入一個(gè)幫助模塊，這樣，軟件開(kāi)發(fā)的基本結(jié)構(gòu)就成型了，如圖2.1所示。
2.2 軟件的具體設(shè)計(jì)
在具體設(shè)計(jì)軟件時(shí)，又分為兩大階段，第一階段是用戶使用的界面，目標(biāo)是簡(jiǎn)明易懂，用戶可以直接操作，通過(guò)簡(jiǎn)單地操作完成自己的目標(biāo)。
因此，軟件主界面圖以MATLAB為平臺(tái)，如圖2.1所示，這種平臺(tái)具有操作方便，功能完善，能夠更方便直接的對(duì)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行計(jì)算和處理，輸出形象直觀等特點(diǎn)。
首先用MATLAB的GUIDE建立開(kāi)始主界面，然后在主界面設(shè)置按鈕，分別對(duì)應(yīng)六大功能，設(shè)置好后，分別設(shè)置跳轉(zhuǎn)功能，使得點(diǎn)擊開(kāi)始界面后可以跳轉(zhuǎn)到各個(gè)功能的子界面。子界面的設(shè)置與主界面大致相同，但是要多設(shè)置”返回”按鈕的功能，通過(guò)返回按鈕，返回到之前的開(kāi)始界面，在子界面之下，則是功能界面，也就是各個(gè)不同子界面繪制功能的具體界面，通過(guò)跳轉(zhuǎn)功能，使得子界面和功能界面連接到一起，在功能界面，關(guān)鍵是一個(gè)界面上實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能，這就要求在一個(gè)有限的空間內(nèi)分配好各個(gè)按鈕和生成圖像的位置。
第二階段則為數(shù)字圖像處理各個(gè)具體功能繪圖的代碼編寫(xiě)，通過(guò)matlab進(jìn)行編寫(xiě)，下面是一個(gè)巴特沃斯低通模擬濾波器生成代碼，：
3.結(jié)果展示
軟件編寫(xiě)結(jié)束后，子界面成果如圖3.1所示。
由圖3.1可以看到，進(jìn)入復(fù)頻域子界面后，有兩種不同功能的繪圖模式，并且有著返回和退出功能。
圖3.2是DTFT功能界面，由圖可見(jiàn)，當(dāng)輸入需要繪制圖形的參數(shù)后，選取確定，則相關(guān)圖像就會(huì)繪制出來(lái)。
4.結(jié)束語(yǔ)
論文完成了一個(gè)Matlab教學(xué)輔助程序的開(kāi)發(fā)，從而克服了數(shù)字圖像處理難以繪圖的缺點(diǎn)，擁有簡(jiǎn)單直觀，便于操作的優(yōu)點(diǎn)。
