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1.3输入选择电路输入电路选择和控制信号来自于工作参数设置开关和工作状态控制开关。输入信号为直流电平，幅度为5V。根据所需的选择控制方式和数量，拟采用独立式非编码的键盘电路实现输入信号的选择；具体选择和控制开关设计如下：（1）工作状态控制开关K0；（2）信号序列选择开关K1、K2；其中K1—代表穷举测试序列的选择开关。其中K2—代表走步测试序列的选择开关。（3）输出频率选择开关KF（在主机电路中）分别为100KHZ、10KHZ、1KHZ三个档位。（4）输出信号幅度选择开关Ku(在输出驱动电路中)分别为5V、18V两档。
1.4输出驱动电路输出驱动电路首先要把单片机给出的两个8位的信号组合成16位电路信号输出，再根据输出信号幅度选择开关的设置输出相应的信号电平。其中，根据输出信号的电平变化和驱动能力要求，输出的两个8位信号通过锁存器实现8到16的组合，用高压输出驱动器完成电平变化和驱动要求。
1.5主机部分主机电路根据信号序列和频率变化的要求，拟采用单片机AT89C51实现所需的控制处理功能，通过软件编程的方法实现电路所要达到的功能。
2电路的主要实现原理
多路数字信号发生器是一个能够输出16位的数字信号源，它能够产生满足数字电路检测用的多路数字序列信号。通过AT89C51单片机为核心部分，通过单片机控制电路输出的序列，本电路可以产生两种序列，一种是‘穷举’测试信号序列，这种序列即为216个16路信号；一种是‘走步’测试信号序列，即为每路逐个输出“0”,与每路逐个输出“1”组合。这些序列通过单片机I/O口输出，在经过地址锁存器将所输出的信号进行锁存输出，就得到想要的16位数字信号。如果我们需要模拟信号，可经过将正弦波，三角波波形数据做成波形表，用查表法来输出波形数据。经D/A（DAC0832）转换输出波形。AT89C51有4KB的程序内存可以用来存储运行程序,而128B的RAM则可用来保存波形参数及用户自定的外部波形的数据。由于是数字合成技术,因此该信号源可以产生多种波形。在频率的选择上多路数字信号发生器通过AT89C51单片机和电路，通过软件编程的方法控制频率的输出，输出的频率分别为1KHz、10KHz、100KHz三个档位。
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1.1时钟周期时钟周期是载波的参考基准时间，其保证着载波输出数字信号的精度，这就要求时钟周期能够保证极好的精度，若不能实现则会导致输出频率出现误差。为了在时钟周期上实现兼容全部卫星信号，首先应保证采样频率高于2MHz，而作为最低2MHz的时钟频率则使得时钟周期的范围为0～500ns。
1.2设置中心频率范围中心频率是由卫星输出的中频信号决定的，故设置中心频率的范围应尽最大可能去覆盖全部的中频信号频率。根据计算现有的技术，一般中心频率保证在100MHz之内，故通过32位寄存器即能够实现全部数据的保存要求。
1.3调节范围确定频率调节的范围应首先确定其两个影响因素，包括时钟误差及多普勒频移。时钟误差是由电路中混频过程产生，这就取决于本地振荡器的频率，目前多采用1.2～1.6GHz的本地振荡器，故其对频率的影响范围为±16kHz；而多普勒频移取决于卫星与接收设备的先对运动速度，根据现有技术，其最大速度差异为8000m/s，通过计算可知其频移范围为±42kHz，故整体的频率调节范围应为±58kHz。
1.4调节精度此调节精度应满足其最高精度需求，故调节精度应为1MHz，而通过32位的寄存器进行存储的话则其覆盖范围应为±2MHz。通过上述分析，使用32位寄存器、累加器和频率控制器已经能够满足其最大精度要求。
2扩频码的设计
与载波器的设计相同，为实现跟踪不同导航卫星信号，应保证扩频码具有极好的兼容性，实现中同样以4个方面进行考虑。采用60MHz的时钟频率，32位的控制器、寄存器和累加器即可实现。
3扩频码产生器的设计
设计数字跟踪通道的扩频码产生器主要以低硬件资源和高灵活性为第一目标，故在设计中应坚持由硬件实现其逻辑需求，而通过软件实现其控制需求。
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Abstract:Duetothelimitationofoperationspeed，realtimeperformanceofdigitalsignalprocessing(DSP)systemisfarfromthatofanalogsignalprocessingsystemindecadesago.Sinceearly80’s，DSPchipshavebeengreatlyimprovedinthefollowingaspects:operationspeed，computationprecision，fabricationtechnics，cost，chipvolume，operationalpowersupplyvoltage，weightandpowerconsumption.Furthermore，developmenttoolsandmethodshavebeendevelopedgreatly.ModernDSPchipscanbeoperatedveryfast，whichmaketheimplementationofmanyDSPbasedsignalprocessingsystempossible.NowDSPchipshavebeenwidelyappliedsuccessfullyincommunication，automaticcontrol，aerospaceandmedicine.DSPbasedtechnologyhasverypromisingfutureinmannedspaceflightarea.
Keywords:digitalsignalprocessing(DSP);chip;development;application
数字信号处理作为信号和信息处理的一个分支学科，已渗透到科学研究、技术开发、工业生产、国防和国民经济的各个领域，取得了丰硕的成果。对信号在时域及变换域的特性进行分析、处理，能使我们对信号的特性和本质有更清楚的认识和理解，得到我们需要的信号形式，提高信息的利用程度，进而在更广和更深层次上获取信息。数字信号处理系统的优越性表现为：1.灵活性好：当处理方法和参数发生变化时，处理系统只需通过改变软件设计以适应相应的变化。2.精度高：信号处理系统可以通过A/D变换的位数、处理器的字长和适当的算法满足精度要求。3.可靠性好：处理系统受环境温度、湿度，噪声及电磁场的干扰所造成的影响较小。4.可大规模集成：随着半导体集成电路技术的发展，数字电路的集成度可以作得很高，具有体积小、功耗小、产品一致性好等优点。
然而，数字信号处理系统由于受到运算速度的限制，其实时性在相当长的时间内远不如模拟信号处理系统，使得数字信号处理系统的应用受到了极大的限制和制约。自70年代末80年代初DSP(数字信号处理)芯片诞生以来，这种情况得到了极大的改善。DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合进行数字信号处理运算的微处理器。DSP芯片的出现和发展，促进数字信号处理技术的提高，许多新系统、新算法应运而生，其应用领域不断拓展。目前，DSP芯片已广泛应用于通信、自动控制、航天航空、军事、医疗等领域。
DSP芯片的发展
70年代末80年代初，AMI公司的S2811芯片，Intel公司的2902芯片的诞生标志着DSP芯片的开端。随着半导体集成电路的飞速发展，高速实时数字信号处理技术的要求和数字信号处理应用领域的不断延伸，在80年代初至今的十几年中，DSP芯片取得了划时代的发展。从运算速度看，MAC（乘法并累加）时间已从80年代的400ns降低到40ns以下，数据处理能力提高了几十倍。MIPS（每秒执行百万条指令）从80年代初的5MIPS增加到现在的40MIPS以上。DSP芯片内部关键部件乘法器从80年代初的占模片区的40%左右下降到小于5%，片内RAM增加了一个数量级以上。从制造工艺看，80年代初采用4μm的NMOS工艺而现在则采用亚微米CMOS工艺，DSP芯片的引脚数目从80年代初最多64个增加到现在的200个以上，引脚数量的增多使得芯片应用的灵活性增加，使外部存储器的扩展和各个处理器间的通信更为方便。和早期的DSP芯片相比，现在的DSP芯片有浮点和定点两种数据格式，浮点DSP芯片能进行浮点运算，使运算精度极大提高。DSP芯片的成本、体积、工作电压、重量和功耗较早期的DSP芯片有了很大程度的下降。在DSP开发系统方面，软件和硬件开发工具不断完善。目前某些芯片具有相应的集成开发环境，它支持断点的设置和程序存储器、数据存储器和DMA的访问及程序的单部运行和跟踪等，并可以采用高级语言编程，有些厂家和一些软件开发商为DSP应用软件的开发准备了通用的函数库及各种算法子程序和各种接口程序，这使得应用软件开发更为方便，开发时间大大缩短，因而提高了产品开发的效率。
目前各厂商生产的DSP芯片有：TI公司的TMS320系列、AD公司的ADSP系列、AT&T公司的DSPX系列、Motolora公司的MC系列、Zoran公司的ZR系列、Inmos公司的IMSA系列、NEC公司的PD系列等。
通用DSP芯片的特点1.在一个周期内可完成一次乘法和一次累加。
2.采用哈佛结构，程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。
3.片内有快速RAM，通常可以通过独立的数据总线在两块中同时访问。
4.具有低开销或无开销循环及跳转硬件支持。
5.快速中断处理和硬件I/O支持。
6.具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。
7.可以并行执行多个操作。
8.支持流水线操作，取指、译码和执行等操作可以重叠进行。
DSP芯片的应用
随着DSP芯片性能的不断改善，用DSP芯片构造数字信号处理系统作信号的实时处理已成为当今和未来数字信号处理技术发展的一个热点。随着各个DSP芯片生产厂家研制的投入，DSP芯片的生产技术不断更新，产量增大，成本和售价大幅度下降，这使得DSP芯片应用的范围不断扩大，现在DSP芯片的应用遍及电子学及与其相关的各个领域。
典型应用(1)通用信号处理：卷积，相关，FFT，Hilbert变换，自适应滤波，谱分析，波形生成等。(2)通信：高速调制/解调器，编/译码器，自适应均衡器，仿真，蜂房网移动电话，回声/噪声对消，传真，电话会议，扩频通信，数据加密和压缩等。(3)语音信号处理：语音识别，语音合成，文字变声音，语音矢量编码等。(4)图形图像信号处理：二、三维图形变换及处理，机器人视觉，电子地图，图像增强与识别，图像压缩和传输，动画，桌面出版系统等。(5)自动控制：机器人控制，发动机控制，自动驾驶，声控等。(6)仪器仪表：函数发生，数据采集，航空风洞测试等。(7)消费电子：数字电视，数字声乐合成，玩具与游戏，数字应答机等。
在医学电子学方面的应用如同其它数字图像处理一样，DSP芯片已在医学图像处理，医学图像重构等领域，如CT、核磁成象技术等方面得到了广泛的应用，已取得了令人满意的效果。在助听，电子耳涡等方面也取得了相当的进展(文献［1,2］)。国内、外也有关于脑电、心电、心音和肌电信号处理方面基于DSP芯片系统的报道(文献［4～7］)，我们对1996年以前国外生物医学工程的部分核心期刊，如IEEETransactionsonBiomedicalEngineering,ComputersandBiomedicalResearch等核心期刊进行检索，有关基于DSP芯片处理系统的报道很少。对国内生物医学工程的核心期刊，如《中国医疗器械杂志》、《中国生物医学工程杂志》、《生物医学工程学杂志》和《中国生物医学工程学报》等刊物进行检索，未见有关基于DSP芯片系统方面的报道。对我所的光盘数据库进行检索，未见有关在航天医学方面应用的报告。
我们认为在生理信号处理领域基于DSP芯片的技术可以解决我们在实际工作中遇到的某些问题，如当生理信号数据量很大(如脑电，肌电等)且处理算法相对复杂时，现有的微机在实时采样、处理、存储和显示方面往往不能满足实际应用要求，而基于DSP芯片的高速处理单元和微机构成主从系统可以较好地解决这类问题。
载人航天领域中信号传输带宽的限制需要对生理数据进行实时压缩；大型实验中对庞大的数据进行实时处理依赖于数字处理系统的构成；载人航天中对数据处理精度，可靠性要求以及功耗、工作电压、体积、重量等方面的限制需要我们在构造处理系统中选择性能优良的芯片。我们认为将DSP技术应用于载人航天领域具有十分重要的意义。
结束语
以DSP芯片为核心构造的数字信号处理系统，可集数据采集、传输、存储和高速实时处理为一体，能充分体现数字信号处理系统的优越性，能很好地满足载人航天领域设备测量精度、可靠性、信道带宽、功耗、工作电压和重量等方面的要求。目前，DSP芯片正在向高性能、高集成化及低成本的方向发展，各种各类通用及专用的新型DSP芯片在不断推出，应用技术和开发手段在不断完善。这样为实时数字信号处理的应用——尤其是在载人航天领域中的应用提供了更为广阔的空间。我们有理由相信，DSP芯片进一步的发展和应用将会对载人航天信号处理领域产生深远的影响。
［参考文献］
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1．2信号处理中矩阵的相关性分析一个自适应系统输入的有用信号可以是确定信号或随机信号，而输入信号中不可避免的混有噪声或干扰，在频域考虑可能是窄带的也可能是宽带的［7］。一个自适应系统的输入信号和信号特性，通常对该系统的结构和性能起重要作用，输入信号用向量的形式表示，隐去时间函数，则信号向量X可以表示为。矩阵分析作为一种重要的数学工具，在信号与信息处理领域起着不可替代的作用。由于在现代信号处理、图像处理，以及通信相关领域中的操作和运算中，为了满足性能需要，所以对数据的吞吐量有极高的要求，其中很多操作都必须实时完成，所以对相关算法的实现速度就有了很高的要求。在数字信号处理中，大部分处理信号和图像的算法具有局部化、计算数据密集以及海量的矩阵运算等特点，所以为了提高算法的实现速度，寻找一种高速矩阵运算和高速密集型数据运算的方法对很多在数字信号处理中应用的复杂算法是十分有意义的［8］。
2GPU上大型矩阵快速运算的具体实现
在GPU中实现矩阵的快速乘法时，不仅要保证运算的精度问题，同时，也要保证运算的效率，提高运算的速度。所以，根据GPU的硬件结构，应该设计一种矩阵分块和内存分配方法［9］，以便减少内存的访问次数。
2．1运算精度目前对于很多GPU来说，其只支持32b浮点数运算，所以在大量数据累加时，后面的数字位数一定被舍去过多，从而导致了运算结果的精度下降。而CUDA的浮点数运算是符合IEEE754运算精度标准的，因此，可以利用Kahan求和公式来提高运算的精度，具体流程伪代码如下。虽然Kahan求和公式在优化运算结果精度的同时增加了每个线程的运算量，但对于GPU来说，并没有内存存取的动作，所以对整体的运算效率影响很小，并且精度问题是整体运算结果的前提保证，所以这一步骤是十分必要的。
2．2矩阵分块由于CUDA平台一个线程块只同时支持512个线程并行工作，所以只有当内存控制器从某个固定倍数地址开始读取时，工作效率最高。解决这个问题最好的办法就是将大矩阵分解为16×16的小矩阵，这样每一个线程块就同时使用256个线程并行计算。所以小矩阵就可以完全加载到高速共享内存中，同时小矩阵自身乘法也不需要再存取外部内存。为了方便进行线程块的计算，对于两个矩阵A和B，可以分别为每个线程块分配16×16个线程，再建立(m/16)×(n/16)个线程块。但是，由于参加运算的矩阵阶不一定是16的倍数，所以对于最后一次分块，程序可以利用判断语句来控制。即:如果本线程的矩阵块没有超出A、B的阶数，就进行分块;如果超出，则只运算原始矩阵剩下的部分。
2．3内存分配为了使GPU高效率工作，在矩阵A和B的分块矩阵初始内存空间时，直接把内存大小配置成16的倍数，并在复制矩阵到显卡内存之前，将其清零。这种处理方法充分利用了GPU的硬件结构特点，满足GPU高效率读取内存的原则［10］。并且，CUDA提供的cudaMallocPitch()函数就可以满足该要求，它是一种节距分配，可以使分配的内存在硬件中的节距对齐，以提高共享内存的访问速度，并返回指向已分配内存的指针。
3实验结果与分析
在进行信号相关性分析的时候，往往计算量比较大，随着信号处理中矩阵的阶数不断增加，如果仅仅基于CPU的传统的串行算法，大大增加了计算所耗费的时间。在进行矩阵的相关性分析计算的过程中，实验环境配置见表1。分别对不同大小的一维矩阵进行相关性分析计算，矩阵的大小见表2。通过对矩阵A的列两两进行交叉相关性计算，产生一个一个大型矩阵输出，然后分别得出计算不同矩阵大小情况下相关性计算CPU和GPU所耗费的时间，分析计算出加速比。对不同大小的二维矩阵进行相关性分析计算，矩阵的大小见表3。对其中一个矩阵固定其大小，另外一个矩阵不断增大，对两个矩阵做二维的相关性计算，分别得出其基于CPU和GPU的相关性计算所耗费的时间，分析计算出加速比。由实验结果图3、图4可以得出，单一矩阵基于CPU和GPU进行相关性计算的的加速比最高达到了14.5倍，二维矩阵基于CPU和GPU进行相关性计算的加速比最高达到了5.3倍，二维矩阵的相关性计算涉及的数据量和计算量较大，通过计算时间可以看出基于GPU的相关性计算所耗费时间明显少于基于CPU下的相关性计算。通过实验对比可以得到随着矩阵的不断增大，进行相关性计算所用的时间不断增加，基于CPU的传统计算方式所耗费的时间增大幅度远远大于基于GPU的并行计算方式。因此基于GPU的并行加速数字信号处理中相关性算法效率明显高于传统的基于CPU的串行算法。
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所它在最近才开始出现的一个新领域。尽管如此，多维信号处埋仍然对以下一些间提了解决的办法，这些问题是：计算机辅动断层成术(CAT)，即综合来自不同方向的X射线的投影，以重建人体某一部分的三维图，源声纳阵列的设计及通过人造卫星地球资源。多维数字信号处理除具有许多引人注目和浅显易行的应用之外，它还具有坚卖的数学基础，这不仅使我们能了解它的实现情况，而且当新问题出现时，也当及时解决。
典型的信号处理任务就是把信息从一种信号传递到另一种信号上，例如，可将一张照片加以扫描、抽样，并将共存储在计算机的存储器中，在这种情况下，信息是从可变的银粒密度转换戌可见光束，再变成电的波形，最后变戍数字的序列，随后该数字序列用。磁盘上磁畴的排列来表示CAT扫描器是一个比较复杂，经过处理，最后显赤射线管(CRT)的荧光屏上或胶片上。数字处理能增加信息，但可以重新排列信息，使观察者能更方便地理解它.观察者不必观看多个不同测面的投影而可直接观察截面图。
人们感兴趣的是信号所包含的信息，而不管信号本身是什么形式。也许可以概括地说，信号处理涉及两个基本任务一一信息的重新排列和信息的压缩。
二、数字信号处理涉及到用数的序列表示的信号的处理，而多维数字信号处理则涉罚用多维阵列表示的信号的处理，例如对同时从几个传感器所接收的抽样图像和抽样的时间波形的处理。由于信号是因而它可以用数字硬件处理，同时可以将信号处理的运算规定为算法。
促使人们采用数字方法的是不言而喻的。数字方法既有效灵活。我们可以用数字系统使其有自适应性并易于重新组合。可以很方便地把数字算法由一个厂商的设备上转换到另一个厂商的设备上去，或者把专用数字硬件来实现。同样，数字算法也可用来处理作为时间函数或空间信号，数字算法自然地和逻辑算符如模式分类相联系。数字信号能够长时间无差错地存储。对很多种应用而言，数字方法Ⅸ其它方法更为简单，对另外一些应用，则可能根本不存在其他方法。多维信号处理是不同于一维信号处理，想在多维序列上实现的多运算，例如抽样、滤波和交换等，用于一维序列，然而，严格芯说，我们不得不说多终信号处理与一维信弓有很大差别的。
信号处理与一维信号处理还是有很大差别的，这是由三个因素造成的；(l)二维通常比一维问题包含的数据量大得多；(2)处理多维系统在数些上不如处理一维系统那样完备；(3)多维信号处理有更多的自由度，这给系统设计音以一维情况中无法比拟的灵活性。虽然所有递归数字滤波器都是用差分方程实现的，一维情况下差分方程是全有序的，而在多维情况下差分方程仅是部分有序的，冈而就存在着灵活性，在一维情况小，离散传里旰变换CDET)可以用快速傅里叶变换CEPT)算法来计算，而在多维情况下，有多且每一个OFT又可用多种AFT算法来计算。在一维情况下，我们可以调整速率。而且也可以调整抽排列。从另一方面来说，多维多项式不能进行因式分解，而一维多项式是可以进行因式分解的。因而在多维情况下，我们不能论及孤立的极，气、孤立的零点及孤立的根。所以，多维信号处理与一维信号处理有相当大的差别。在20世纪60年代初期，用数字系统来模仿模拟系统的想法，使得一维数字信号处毫的各种方法得到了发展。这样，仿照模拟系统理论，创立了许多离散系统理论。随后，当数字系统可以很好地模仿模拟系统时，人们认识到数字系统同时也可以完成更多的功能。由丁这种认识及数字硬件工艺的有力推动，数字信号处理得到了发展，而且现今很多通用的方法，已成为数字方法所特有的，没有与其等效的模拟方法，在发展多维数字信号处理时，可观察到同一发展趋向。因为没有连续时间的(或模拟的)二维系统理论可以仿效，因而最初的二维系统是以一维系统为基础的，80年代后期，多数二维信号处理都是用可分的二维系统。可分的二维系统与用于二维数据的一维系统几乎没有差别。随后，发展了独特的多维算法，该算法相当于一维算法的逻辑推理。这是一段失败的时期，由干许多二维应用要求数据量很大，且IT缺少二维多项式太分解理论，很多一维方法不能很好地推广到二维上来。我们现在正处于认识的萌芽时代。计算机工业以其部件的小型化和价格日趋低廉而有助于我们解决数据量问题。尽管我们总是受限于数学问题，但仍然认识到，多维系统也给了我们新的自由度。以上这些，使得该领域既富于挑战性又无穷乐趣，电子信息技术的结合之软件结台，传统产业中可用电产信息技术的地方，仍然可以在生产或很低的条件下使用人力或传统机械。电予信息技术应到限制，在不同领域和不同水平有各种原因，但烂有一个共大原因是缺乏认识。没有认识，便没有应层。
事实上，在一维和二维信号处理理论之间有实质性的差别，而在二维和更高维之间，除了计算上的复杂世方耐差异之外，似乎差别较小。
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目前内屏蔽层接续工艺主要有2种，一是采用双铜环对屏蔽铜网和内屏蔽层进行压接，此种方式的缺陷在于容易造成芯线“皮－泡－皮”绝缘层的损伤。二是采用一截铜网与待接续的内屏蔽层重叠搭接，再用塑料扎带进行绑扎紧固，该方式不能保证内屏蔽层与铜网之间的可靠连接，尤其是当灌入冷封胶时，冷封胶逐渐渗入到内屏蔽层与铜网之间的接触面形成绝缘层。在这种情况下，如果有外界干扰电流在内屏蔽层上引起较大的纵向电动势，就会在内屏蔽层与铜网的接续处造成发热，甚至产生烧损电缆的严重后果。因此，必须采取技术手段实现内屏蔽层与接续铜网之间的可靠电气连接。为保证可靠接续，采用一种含有低熔点金属的焊锡膏进行快速焊接。具体方案如下：将内屏蔽层剥开2cm，在内屏蔽层与四线组之间缠绕一圈云母纸。在内屏蔽层与接续铜网接头处的接触面上，均匀涂抹一种含有低熔点金属的焊锡膏。将排流线（内屏蔽层与四线组间或在内屏蔽层外有一根铜导线称为排流线）缠绕绑扎在铜网与内屏蔽层的接头处，起到一定的固定作用。4．用电子气焊枪加热使焊锡膏熔化，实现内屏蔽层、接续铜网、排流线三者的可靠接续。经过反复实践操作，得出“锡膏焊接法”的特点：一是焊锡膏可以直接涂抹在屏蔽层与铜网的接触面上，比使用普通焊锡丝操作起来更方便；二是焊锡膏含有助焊剂和焊料粉，与普通焊锡丝相比更易融化，所需加热时间更短，四芯组外包裹云母纸，起到隔热、防火和绝缘的作用，仅这两点就可以避免损坏芯线绝缘层；三是焊锡膏在加热过程中有较强的去氧化膜功能和较好的粘附性能，焊接质量可靠。
3成端工艺改进
内屏蔽铁路数字信号电缆在结构上与普通铁路信号电缆相比，增加了内屏蔽层及排流线。内屏蔽铁路数字信号电缆引入室外信号箱盒进行成端时，要求将内屏蔽层及排流线引出并接地，这就是内屏蔽铁路数字信号电缆成端工艺的关键点。目前，施工单位常用的工艺，是采用铜压接管来压接内屏蔽层、排流线和引出线。然而，内屏蔽铁路数字信号电缆芯线的“皮－泡－皮”绝缘层在外力作用下容易损伤，作业人员难以掌握恰当的压接力度，一旦力度过大就会损伤芯线绝缘层，如果施工时只是破皮而未完全破损，那么这一隐患点就难以及时发现，只会在日后的运营过程中随着列车震动造成的摩擦最终破损而导致芯线对地绝缘不良。因此，解决这一问题的关键在于施工过程中要尽量避免对芯线“皮－泡－皮”绝缘层的挤压。经过大量工程实践摸索，建议采用一种含有低熔点金属的焊接材料进行焊接，来替代原来普遍采用的铜环压接或普通焊锡丝焊接工艺，具体操作如下：首先将内屏蔽层与四线组剥离开，再采用一种基于低熔点金属构成的焊锡膏将7×0．52塑料铜芯线与内屏蔽层进行焊接，焊接完成后认真整理内屏蔽层，可采用棉布隔离内屏蔽层与四线组，以防铜屏蔽层割伤芯线，由此杜绝损伤电缆芯线。
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1数字电视传输技术的特点
（1）数字电视信号在传输过程中可靠度更高，原因是数字电视信号是通过多次采样、量化及编码后处理得到的。即便在传输过程中容易受到外界杂波的干扰，但仍可以用错误编码技术对在额定点评的可控范围内的干扰波进行及时纠正。（2）数字电视设备方便储存信号，而且对信号强度和时间没有要求。（3）信号传输的有效性较高。将来，单频网络技术将主要运用于数字电视信号的传播。
2安装和应用数字电视卫星传输技术
2.1安装卫星接收设备工序
在卫星接收设备安装前，有关技术工作人员需要对安装设备的说明书仔细阅读，熟悉了解每个部件的使用用途，如图1为卫星接收设备。一是，在接收天线、高频头安装过程中，应该固定住连接接收天线、底座，之后连接上所有高频头和接收机间的电缆。二是，安装接收机。在安装之前需要接通接收设备电源，之后将在电视机与接收机之间安装音视频线。三是，调试接收机，在调试过程中需要对调试说明书内容全面掌握，之后严格根据说明书的内容展开调试。
2.2应用卫星接收设备的可行性
在传输有线数字电视信号中，卫星接收设备发挥着积极的作用，卫星接收设备质量的高低影响着有线数字电视是否可以正常运作。在近些来信息技术的迅猛发展下，有线数字电视遍布在全国各地，以前的接收设备已经很难满足传输数字电视信号的要求，为了可以更好的满足人们需求，卫星接收设备应运而生，得到了各地区人们的普遍认可。卫星接收设备既可以在各个地区中发送已经接收的信号，也以发送速度极快被人们所肯定。
2.3维护卫星接收设备注意事项
（1）检查设备里的连接件。在安装卫星接收设备中，连接件发挥着尤为关键的作用，如果连接件出现松动或者变形情况，那么卫星设备就不能正常运作。所以，有关技术工作人员需要经常检查与维护连接件。同时，在螺丝表面上有锈蚀后，有关人员需要第一时间处理螺丝，进而确保卫星接收设备能够正常接收到信号。（2）检查馈线与高频头之间的连接。在这项工作进行过程中，有关人员需要适度的调整卫星接收设备，进而保证卫星接收设备能够及时接收到信号。在调整卫星天线之前，有关人员需要对如何安装天线进行了解，之后遵循相关标准实施调整。同时，在调整前，有关人员需要了解是什么原因造成天线出现故障，之后，采取可行的解决措施。
3安装和应用数字电视传输技术
3.1安装数字电视
安装对于后期的维护非常重要，所以，在安装有线数字电视中必须要高度重视。在连接有线数字电视信号中，机顶盒上的信号接入线必须要定期或者不定期检查，一旦发现有破损情况，应及时换一个新的电缆线。通过调查发现，若是信号接人线是旧的，则有线数字电视网络就难以保障正常运作。同时在实际操作中，必须要防止塑料式的插头线使用，进而避免脱落引发故障。在分接电视信号中，必须要做好分支器选型、分配器选型工作，进而提高有线数字电视网络运作效率。
3.2应用数字电视
传统模拟电视与有线数字电视对比而言，前者很难接收到数据信号，必须辅助机顶盒才可以，而机顶盒具有占据空间大、接线复杂等不足，已经逐渐被家电市场淘汰。而数字一体机自身内置中包括数字电视高频头，可以直接接收到数字信息，不需要使用机顶盒，之后将接收数据、解码数据、显示数据融合在一起，实现了“三模式、全数字”的电视播放模式，也正是因为这一使用优势，有线数字电视彻底淘汰了传统模拟电视，成为了各地区人们购买家电的首选。
3.3维护数字电视两种故障的方法
（1）零星用户故障的维护。这一故障会严重影响着有线数字电视网络的有效运作，所以，有关技术人员需要尽可能降低零星用户故障的发生率。大多数零星用户故障的产生都是因为接人电压值太低而造成的，通常会出现线路接触不良的状况。在进行这项工作中，需要检查好故障所在之处，在明确故障位置后，再展开相应的处理。如：可成立检查故障小组，并且为用户开设固定的咨询热线，全天二十四小时内为用户服务，一旦有用户反应有问题，故障检查小组就需要及时检测用户的有线电视，在找到引发故障的原因后，针对性的解决，保证用户可以在最短的时间继续正常使用有线数字电视。（2）局部点片出现故障。这一故障先要深入研究局部点片故障中的线路，在检查中对接触不良、导体霉断等方面进行排查，特别是要光发射机中存在的问题进行深入检查，在检查中，维修工作人员需要掌握导致局部点片故障发生的原因全面了解，并且还需要明确解决好这一故障的各种方法，进而保证完善解决这一故障。
4结语
从上面的分析中可见，在普遍推广和使用有线数字电视下，不但给人们带来了更多的欢乐，而且也将更多的信息传递给人们，在开阔人们知识视野的基础上，也帮助人们更好的享受了生活。在信息时代的今天，数字电视企业不能因为取得很好的成绩而沾沾自喜，还需要对数字电视深入研究，对数字电视技术不断改进与完善，以便可以为社会公众提供更多更好的服务。
作者:李晓光 单位:山西广播电视无线管理中心
参考文献
[1]谭志远.数字电视信号传输技术的研究与分析[J].西部广播电视,2016,(01):230.
[2]刘兆杉.浅谈实现移动数字电视信号传输的有效方式[J].数字技术与应用,2016,(02):256.
[3]杨睿.数字电视信号传输技术研究[J].通讯世界,2016(19):65-66.
篇8
分前端机房在数字电视整体转换前所做的准备工作主要有两部分:分前端机房一级数字电视广播信号平台的搭建工作和为数字电视整体转换备用的CMTS、IPQAM、HFC网管信号等窄播信号系统的搭建工作。分前端一级数字电视广播信号平台的搭建相对简单，当主、备路电视广播光信号传输到分前端后，经过光开关对主备路光信号转换后，输出到光解复用器对光信号进行解复用，相应数字电视的29CH波长光信号被解出来。把解出来的数字电视光信号按照原模拟信号分前端的一级骨干广播光信号建设的结构模式进行复制，复制时尽量保证其在结构上和光功率输出上大体一致，最好能和模拟信号在物理位置上也保持相近，这样在调整电视广播信号时就非常方便。窄播信号的混合以及传输仍保持和原模拟电视系统广播窄播相同的模式，我们采用的是广播窄播1550nm光信号DWDM光合波复用传输方式，把分前端CMTS、IPQAM、HFC网管监控的射频信号进行混合后驱动ITU窄播光发射机，光发射机输出后与分前端一级电视广播光信号通过复用器进行光合波，经EDFA放大分配后或直接传输到线路，覆盖分前端机房区域内有线电视及CableModem用户。由于分前端机房一般带用户比较多，受到成本和机房空间等因素的限制，对窄播系统也全部复制一遍不大可能，另外我们数字电视整转采用的是分区域分批次的方式，可以对窄播系统先行建设能满足5个区域批次数字电视整转的窄播信号，和本地的数字电视一级骨干广播光信号进行合波复用，这样就成为可以满足5个区域批次数字电视整转的广播窄播系统信号，作为数字电视整转初期信号割接使用。当然这备用的5个片区数字电视广播窄播系统信号，只是一个举例，具体要按照分前端实际使用划分的片区数来定备用系统信号片区数，实际使用片区多的可以多建几个备用片区。窄播光发也要选用DWDM特定波长光发射机。在搭建数字电视系统信号平台时，我们要充分考虑到分前端内不同功率光信号的需求:(1)机房直接传输光信号到光接收机的，一般2～3dB的光功率即可;(2)线路上有光分路器的需要5～15dB的光功率;(3)线路上是V－Hub、EDFA的，需要广播窄播合波直接传输到线路上的需要6～8dB的光功率。通过对图2在结构上简单的调整即可满足不同光功率的需求。信号系统搭建时，尽量保证机房光信号传输分配物理结构上的一致性，对个别特殊需求的可以稍做调整即可，这样对机房的运维管理工作会带来很大便利。
3数字电视整体转换广播窄播信号的割接
采用分区域分批次的整转方式，除了线路上覆盖有较多用户的大型节点外，其余光节点模数信号转换割接工作基本都是在分前端来完成，所以分前端机房是模拟电视信号转换为数字电视信号的主要割接点。在数字电视整转前，要对分前端机房覆盖区域内的光节点全景图资料进行详细统计，结合数字电视整换区域批次，提前做好相应的光节点片区规划工作。按照分区域分批次整转方式，我们可以把需要数字电视整转初期的用户，割接到前期已经建好备用的5个片区数字电视的系统信号上来。数字电视整转进行一段时间后，前期备用的5个片区光信号将使用完毕时，我们再对没有数字整转的信号进行调整，把未整转完数字电视信号但已经割接走很多信号的片区进行合并，这样就可以空余出来满足一到两片区数字整转的设备，把该片区的广播信号更换为数字电视信号即可。然后依次类推，逐步完成数字电视信号的割接。在割接信号时，窄播系统的规划也非常重要，尤其是IPQAM和CMTS系统，要根据光节点覆盖双向IPQAM和CableModem的用户数做好下行和回传设备的合理分配，充分考虑IPQAM端口下行流量及CMTS上行端口CableModem数量的负载均衡，这样就保证了用户视频点播的流畅和网络的顺畅，减少了后期的扩容工作，提高了网络运行的稳定性。在割接电视下行信号时，必然会对相应片区CableModem用户也进行割接，把下行割接到新建的数字电视系统信号时，回传也要割接调整到CMTS下行相对应的上行端口。在割接前要做好CMTS端口CableModem数量以及SNR值的统计，主要统计在线的CableModem数量，割接调整后要查看在新端口上线CableModem数量和割接前是否一致，接收发射电平是否正常，端口SNR是否正常。做好与整转现场人员的沟通，信号割接后在现场及时测量信号，如有问题及时处理。同时要做好资料的更新整理工作，保证资料的准确性。
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线性调频信号具有非线性相位谱，能够获得较大的时宽带宽积;与其它脉压信号相比，很容易用数字技术产生，且技术上比较成熟;所用的匹配滤波器对回波信号的多卜勒频移不敏感，因而可以用一个匹配滤波器处理具有不同多卜勒频移的回波信号。这将大大简化信号处理系统，因此它在工程中得到了广泛的应用。采用这种信号的雷达可以同时获得远的作用距离和高的距离分辨率。
一、线性调频信号的产生方法
随着数字技术的发展，以前由模拟方法完成的许多功能逐渐被数字方法所取代，复杂的雷达信号的产生也基本完成了由模拟技术到数字技术的质的转变。因为与模拟方法相比，数字方法具有灵活性好、可靠性高、失真补偿方便，及易于实现相参等明显优越性，现己成为产生高性能线性调频信号的主要方法。数字方法产生线性调频信号的方法主要包括两种，波形存储直读法和直接数字合成法（DDS）。
波形存储直读法是一种经典的基带信号产生方法。它是预先根据采用频率、基带带宽、时宽等信号参数，通过线性调频信号的数学表达式分别计算出两路正交信号的采样值，按照顺序预先写入高速内存中。通过对采用时钟进行计数而顺序产生高速内存译码地址，依次从高速内存中读出预先写入的两路正交信号的采样值。I、Q两路分别经过数模变换、低通滤波产生两路正交线性调频基带信号。这种方法具有原理简单、成本低廉、对器件依赖小等优点，并具有较好的幅相预失真补偿能力，但是存在电路结构比较复杂、需要高速控制电路配合，也增加了软件的复杂度。经正交调制和倍频器，对基带信号进行带宽扩展和频谱搬移，输出所需带宽和频段的线性调频信号。直接数字合成（Direct Digital Synthesis，简称DDS）方法。用这种方法产生的线性调频信号的技术日益受到重视并广泛应用，它是根据线性调频信号的频率线性变化、相位平方变化的特点而设计的。直接数字合成法采用两级相位累加结构来得到线性调频信号的二次变化的相位，然后根据相位值查存储在ROM里的正弦、余弦表，将查得的值经D/A转化得到相应的I、Q两路基带线性调频信号。这种方法通过数控电路能对DDS输出波形、频率、幅度、相位实现精确控制，可在调频带宽内对雷达系统的幅度和相位进行校正，产生近乎理想的线形调频信号。只要改变某些电路的参数设置，就可以改变线性调频信号的时宽和带宽。但由于DDS的全数字的全数字结构，杂散电平高是其自身固有的缺陷。
二、线性调频脉冲信号压缩的实现方法
线性调频脉冲信号的压缩通常有两种方式：模拟压缩和数字压缩。目前模拟式脉冲压缩器件有：具有大带宽、小时宽的声表面波（SAW）器件；中等时宽和中等带宽的体声波反射阵列压缩器等。随着高速、大规模集成电路器件的发展，对于大时宽大带宽信号的脉冲压缩通常采用数字方式压缩。
数字脉冲压缩系统较之模拟方法具有一系列优点：数字法可获得高稳定度、高质量的线性调频信号，脉冲压缩器件在实现匹配滤波的同时，可以方便地实现旁瓣抑制加权处理，既可有效地缩小脉冲压缩系统的设备量，又具有高稳定性和可维护性，并提高了系统的可编程能力。科技论文，压缩方法。因此，数字处理方法获得了广泛的重视和应用。
1、线性调频脉冲信号的时域数字压缩实现
线性调频信号的时域数字脉冲压缩处理，通常在视频进行，并采用I、Q两路正交双通道处理方案，以避免回波信号随机相位的影响，可减少约3dB的系统处理损失。中频回波信号经正交相位检波，还原成基带视频信号，再经A/D变换形成数字信号，进行数字脉冲压缩处理。I、Q双路数字压缩按复相关运算（即匹配滤波）进行，双路相关运算输出经求模处理、D/A变换，输出模拟脉冲压缩信号；I、Q双路相关输出的数字信号还可送后级信号处理。
2、线性调频脉冲信号的频域数字压缩实现
由于高速A/D变换器、大规模集成电路技术以及快速傅立叶变换技术的应用，使宽带信号的实时处理成为可能。科技论文，压缩方法。采用DSP及FPGA的频域数字脉冲压缩处理的优点是处理速度高、工作稳定、重复性好，并且具有较大的灵活性。
3、线性调频脉冲压缩方案
根据线性调频信号的特点及其脉冲压缩原理，数字脉冲压缩系统首先要将回波信号经A/D采样变成数字信号，再进行脉冲压缩。时域数字脉冲压缩实际上是将回波数据与匹配滤波器进行复卷积，而频域数字脉冲压缩则是通过对回波数据进行FFT后，与匹配滤波器的系数进行复数乘法运算，然后再经过IFFT得到压缩脉冲的数字数据。对于N点长度的信号，在时域实现数字脉压，需要进行L2次复数乘法运算，而频域卷积法仅需2L1og2L次复数乘法运算，大大减小了运算工作量。另外，考虑到抑制旁瓣加权函数，若在时域实现数字脉压，不仅要增加存储器，而且运算量将增加一倍，在频域实现抑制旁瓣加权函数，不需增加存储器和运算量。
三、线性调频脉冲信号的加权处理
线性调频信号通过匹配滤波器后，输出脉冲的包络近似Sinc(x)形状。其中最大的第一对旁瓣为主瓣电平的一13.2dB，其他旁瓣电平随其离主瓣的间隔x按1/X的规律衰减，旁瓣零点间隔是1/B。在多目标环境中，这些旁瓣会埋没附近较小目标的主信号，引起目标丢失。为了提高分辨多目标的能力，必须采用旁瓣抑制的措施，简称加权技术。科技论文，压缩方法。加权可以在发射端、接收端或收、发两端上进行，分别称为单向加权或双向加权。科技论文，压缩方法。其方式可以是频率域幅度或相位加权，也可以是时间域幅度或相位加权。科技论文，压缩方法。此外，加权可在射频、中频或视频级中进行。科技论文，压缩方法。为了使发射机工作在最佳功率状态，一般不在发射端进行加权。目前应用最广的是在接受端中频级采用频率域幅度加权。
引入加权网络实质上是对信号进行失配处理，所以它不仅使旁瓣得到抑制，同时使输出信号包络主瓣降低、变宽。换句话说，旁瓣抑制是以信噪比损失及距离分辨力变差为代价的。如何选择加权函数这涉及到最佳准则的确定。考虑到信号的波形和频谱的关系与天线激励和远场的关系具有本质上的共性，人们应用天线设计中的旁瓣抑制原理，曾提出海明加权、余弦平方、余弦四次方加权等几种最佳加权函数。但是这些理想的加权函数都较难实现。因此，只能在旁瓣抑制、主瓣加宽、信噪比损失、旁瓣衰减速度以及技术实现难易等几个方面进行折衷的考虑选取合适的加权函数。
结语：随着数字技术和大规模集成电路技术的飞速发展，数字脉冲压缩(也称脉压)技术以其性能稳定、抗干扰能力强、控制方式灵活以及硬件系统更小型化等优点，逐步取代早期的模拟脉压技术，成为现代脉压系统的发展趋势。特别是近年来高性能通用数字信号处理器的出现，为雷达脉冲压缩处理的数字化实现提供了一种工程实现途径。数字脉压系统的实现可以满足体积小、功耗低和成本低等条件，其相关问题的研究成为国内外广大学者研究的热点问题之一。
参考文献：
1、王世一《数字信号处理（第1版）》[J]北京:北京理工大学出版社1997；
2、任培红《脉冲压缩信号的特点、产生、及压缩方法》[J]电讯技术1999(2)；
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中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）01-0100-02
“信号与系统”和“数字信号处理”课程是高等学校信息科学和电气工程等专业重要的基础课程。两门课程的教学内容有着不可分割的内在联系。在“信号与系统”的教学中，连续信号与系统在前，离散信号与系统在后。因此“信号与系统”课程实际上是“数字信号处理”的基础课程。这两者的内容虽然互有侧重，各成体系，但依然出现授课内容重复、衔接不合理、综合不够等诸多问题，因此不少论文针对这些问题进行了探索研究。[1-3]文献[4]指出，在相当长时间内，课程的基本理论内容将保持相对稳定，在课程中不断更新，增加应用实例分析，将成为课程改革的主题。与此相应，必须注重加强综合性大作业练习和Matlab 实验。当然这些观点对于“数字信号处理”课程也是适用的。
结合多年在两门课程的教学经验，论文将对这两门课程的相互关系以及教学思路和方法进行探讨，以期能克服这两门课程在设置和课堂教学实施中存在的一些问题，提升两门课程的教学效果。
一、课程设置弊端
目前在大多数高校的相关专业都开设了“信号与系统”和“数字信号处理”课程，但这两门课程的设置普遍存在一些弊端，主要表现为：
“信号与系统”课程和“数字信号处理”课程内容有部分混叠。现行绝大多数“数字信号处理”教材，对离散信号与系统的分析、Z变换等内容都做了系统的分析，这部分知识点与“信号与系统”中的内容基本重复。正是由于两门课程的主要内容存在一定篇幅的重复，按照课程教学计划实施教学，会使部分内容重复讲授，造成有限课时的浪费。因而在高校缩减课时的总体趋势下，相关专业对课程内容进行优化整合具有现实意义。
“信号与系统”和“数字信号处理”课程中有关离散信号与系统分析，以及Z变换等部分内容缺乏统一性、完整性和系统性。两门课程虽然都是对信号和系统进行讲解，却没有形成有机的整体，在教学过程中经常存在配合不好的现象。而在课程开设时，学校为了课程各自体系的完整，出现授课的重复性和不相关性等问题，对学生系统掌握连续和离散信号与系统的分析人为制造了障碍。
两门课程都具有理论性过强，不易理解，而实际应用较少的特点。厚厚的教材、大量的数学公式及推导过程、众多需要理解和掌握的知识点，加大了学习的难度，使学生在学习过程中形成畏惧心理，又对后续课程的学习丧失兴趣和信心。另外，课程缺乏“新鲜元素”，绝大多数教材没有介绍信号最新的技术和发展趋势，教师在授课时也会因为课时问题而忽略这部分信息，以至于使部分学生认为学习“信号与系统”课程和“数字信号处理”课程缺乏实用性，降低了学生学习的兴趣和动力。
正是课程在设置时存在的这些问题，在某种意义上给教师授课和学生学习带来一定困难。针对这些问题，论文将结合本院课程体系现状，分析这两门课程优化整合的思路。
二、宿迁学院课程体系现状
在本院电子信息工程专业，“信号与系统”课程开设在本科第四学期，“数字信号处理”开设在第五学期，经过长达两个月的假期，学生对很多内容产生遗忘的现状，这就为“数字信号处理”的学习带来困难。因此，“数字信号处理”课程的前几章主要涉及离散信号与系统的时域分析以及Z变换，这部分内容实际在前面课程已经讲授过。文献[5]的作者结合其专业的具体情况，经过3年的对比教学，得出在“数字信号处理”课程的开始前，以8个学时来复习“信号与系统”课程的基本概念和理论是最佳的教学方式的结论。
然而，本院电子信息工程专业的教学计划中，“信号与系统”理论50学时、实验10学时，“数字信号处理”理论40学时、实验5学时，这两门课程的学时较少。由于“信号与系统”课程教学内容多，而课时偏少，在一个学期将本该70课时左右的课程压缩到50课时，具有很大难度。因此，把离散部分的许多基本内容留给后续课程讲解，如离散信号与系统的时域与Z域分析这部分内容主要放置在“数字信号处理”中讲解，将有限的课时用于连续信号与系统的分析讲解，这更有利于提高课时利用率。另外，结合课程特点，为了促进学生对理论知识的理解和掌握，本院将一定数量的习题课改为学生课后习题，并结合课程考核以督促学生独立认真完成，通过这种做法，将有限课时用于课程内容讲授和师生互动。
三、课堂教学方式和方法
1.启发式教学
这两门课程都具有自身内容抽象，仅凭想象难以理解的特点，教师照本宣科将使学生感到烦躁，丧失学习兴趣，在具体教学中运用了以下教学方法：第一，采用“类比”的方法。教师根据“信号与系统”特有的对称特性，按连续时间信号与系统的分析方法，采用类比方法分析离散时间信号与系统。在傅里叶变换的基本性质和拉氏变换的基本性质等的讲解中也采用了该方法；第二，课堂教学尽可能体现“提出问题、分析问题和解决问题”这个过程。在教学中教师通过问题来启发、引导学生积极思考和分析问题，尽量让学生在实践中解决问题，使学生在课程学习过程中逐渐提高学习的兴趣和能力。
2.传统教学与现代电教法的结合
传统教学主要以教师板书，学生记笔记为主，虽然具有思路详细、公式定理推导严谨的优点，但这种“满堂灌”的教学方式在增加教师劳动强度的同时，沉闷的课堂气氛也降低了学生学习的兴趣。现代电教法在授课时虽然能有“声”有“色”，但是过多的感官刺激也会使学生麻痹，另外，电教法在课堂教学中普遍存在信息容量大的问题，相比传统教学法，学生需要接收更多信息，如果课后学生未及时复习整理，将会出现课堂热闹，下课作业困难，学生考试成绩不理想的现象。传统教学与现代电教法为主的教学模式各有优缺点，在教学中扮演着各自不同的角色，教师取长补短、灵活应用不同的教学方法，才能改善授课效果。因此在教学过程中，笔者根据课程的特征灵活应用多种教学方法，如以电教法为主，传统教学为辅的教学模式，以提高教师授课效率和学生学习兴趣。
电教法可以分为“多媒体教学”以及“网络教学”两种模式。多媒体教学主要指教师课堂授课使用多媒体辅助教学，这要求备课时准备课件。图文并茂的视觉演示为抽象概念的讲解提供了方便，另外多媒体教学还可以增加较多的应用示例，拓宽学生的知识面，提高学生的学习兴趣。但这种教学方式也存在一些缺点，如过多的视觉冲击会造成学生视觉疲劳。
为了弥补传统教学模式与多媒体教学手段的局限性，本院正在积极建设“信号与系统”网络课程。课程网站为学生自主学习创造了条件，提供了帮助和指导。教师将课程教学大纲和学习要求、教学课件、习题、模拟试题及实验教学等资源放置在课程网站上，可以方便学生自学。而网络课程中的在线交流模块，方便了教师对学生进行教学指导和答疑，加强了师生之间的交流，提高了学生学习的兴趣。当然教师应该引导和督促学生访问课程网站，积极利用丰富的学习资源。比如将传统的纸质作业上网，要求学生登录自己的帐号，完成规定数量的习题并实时由系统打分，在课程考察时将这部分成绩纳入期末成绩。网络课程可以克服传统教学对教学时间、教学地点的限制，促进教学质量的提高。
四、实践教学
实践教学可以使学生对信号及信息处理领域有一个全面的认识，因此实践教学是至关重要的一个教学环节，合理安排实践教学对课程的学习很重要。本课程的实验教学可以结合Matlab 软件应用安排编程练习。目前，这种做法已取得国内、外广大任课教师的共识。[4]本院这两门课程实验主要采用Matlab软件仿真的方式，主要由验证性实验和综合设计性实验组成。验证性实验是为了培养学生的实验动手能力和数据处理等其它技能。比如在“信号与系统”的验证性实验中，设计了用Matlab 软件实现常见连续和离散信号，通过这个实验，学生可以初步了解使用Matlab软件编程实现一些简单函数的方法，为后继设计性和验证性实验打下基础。在进行了一定数量的验证性实验之后，就可以进行综合性实验。综合设计性实验要求学生根据实验要求编写程序，获取仿真结果，并对结果进行分析总结，并完成相应思考题。这能够培养学生分析、解决问题的能力，提高学生设计的能力。
五、结论
结合近几年对这两门课程的教学实践和思考，笔者认为“信号与系统”是“数字信号处理”的基础课程。“信号与系统”的课程重点在于连续信号和连续系统的分析和处理上，强调信号和系统的一些基本概念和傅立叶变换、拉普拉斯变换以及Z变换三大基本变换的学习，使学生建立起信号与信息处理类课程学习的思维方式与方法。“数字信号处理”课程教学重点是离散信号和离散系统的分析与处理，强化学生工程设计以及工程应用的思想，为后续课程提供理论基础和技术支持。
理顺课程之间关系，明确各课程的任务和地位，统一规划才能使课程之间很好衔接。课程体系的建设以及整合优化是一项系统工程。教师在长期教学实践过程中，只有不断发现和思考问题，积极解决教学中存在的一些问题，进一步改进和完善教学工作，才能取得更好的教学效果。
参考文献：
[1]罗鹏飞，吴京，张文明.信号处理系列课教学改革与实践[J].高等教育研究学报，2009，32（2）：82-84.
[2]周小微，金宁，胡建荣.信号处理课程群教学改革的实践与探索[J].中国电力教育，2011，（1）：86-87.
篇11
由于数字信号处理这款软件涉及大量的运算，所以教师自己绘制图像时会耗费大量的精力，如果通过一个简易的软件来绘制图像，就会大大减轻教师的工作。
根据数字信号处理这门课程的基本内容，我们将这款软件分为4个模块来进行开发，具体分为时域分析、频域分析、复频域分析以及滤波器四大模块，每一个模块又由一些功能模块组成，它们各自对应了数字信号处理这门学科的内容。
在涉及这款软件中，我们尽量要做到界面友好简易，教师不需要了解软件代码，只需要填写绘制图像的最基础特征，然后图像即可绘制，并且，尽量使用大学广泛使用的编程语言，从而使得教师不需要单独安装另一软件，经过刷选，Matlab拥有自己独特的数字信号绘制图像语言及界面开发工具，完全符合开发的需求。
2.软件开发
2.1 软件的整体结构
如前文所写，在开发软件时，我们按照数字信号课程分成四个模块，并加入一个帮助模块，这样，软件开发的基本结构就成型了，如图2.1所示。
2.2 软件的具体设计
在具体设计软件时，又分为两大阶段，第一阶段是用户使用的界面，目标是简明易懂，用户可以直接操作，通过简单地操作完成自己的目标。
因此，软件主界面图以MATLAB为平台，如图2.1所示，这种平台具有操作方便，功能完善，能够更方便直接的对数据文件进行计算和处理，输出形象直观等特点。
首先用MATLAB的GUIDE建立开始主界面，然后在主界面设置按钮，分别对应六大功能，设置好后，分别设置跳转功能，使得点击开始界面后可以跳转到各个功能的子界面。子界面的设置与主界面大致相同，但是要多设置”返回”按钮的功能，通过返回按钮，返回到之前的开始界面，在子界面之下，则是功能界面，也就是各个不同子界面绘制功能的具体界面，通过跳转功能，使得子界面和功能界面连接到一起，在功能界面，关键是一个界面上实现多个功能，这就要求在一个有限的空间内分配好各个按钮和生成图像的位置。
第二阶段则为数字图像处理各个具体功能绘图的代码编写，通过matlab进行编写，下面是一个巴特沃斯低通模拟滤波器生成代码，：
3.结果展示
软件编写结束后，子界面成果如图3.1所示。
由图3.1可以看到，进入复频域子界面后，有两种不同功能的绘图模式，并且有着返回和退出功能。
图3.2是DTFT功能界面，由图可见，当输入需要绘制图形的参数后，选取确定，则相关图像就会绘制出来。
4.结束语
论文完成了一个Matlab教学辅助程序的开发，从而克服了数字图像处理难以绘图的缺点，拥有简单直观，便于操作的优点。
篇12
频移键控（FSK）是用不同频率的载波来传送数字信号，并用数字基带信号控制载波信号的频率。具有抗噪声性能好、传输距离远、误码率低等优点[1]。在中低速数据传输中，特别是在衰落信道中传输数据时，有着广泛的应用。但传统的用硬件实现FSK的方法，特别是相干解调需要提取载波，设备相对比较复杂,成本比较高。本文基于 FPGA 芯片，采用 VHDL语言提出了一种 FSK调制解调器的实现方法。
1 . FSK调制
FSK调制的核心部分包括分频器、二选一选通开关等。图1[2]中的两个分频器分别产生两路数字载波信号；二选一选通开关的作用是：以基带信号作为控制信号，当基带信号为“0”，选通载波f1；当基带信号为“1”时，选通载波f2。从选通开关输出的信号就是数字FSK信号，调制信号为数字信号。
图1 FSK调制方框图
FSK调制VHDL程序仿真图如图2所示，载波f1和f2分别是通过对clk的12分频和2分频得到的。
图2 FSK调制VHDL程序仿真图
2.FSK解调
在解调器的设计中,已调信号是连续的波形，有两个不同的频率，在 FPGA实验平台上，已调信号可以通过矩形脉冲来代替，在一定的时间内，通过检测时钟上升沿来确定输入信号的频率，从而判断出基带信号。在本设计中，先设计一个同步信号，即当同步信号start为高电平时开始解调。论文格式。
图3 FSK解调方框图
图4是依照图3[2]编写VHDL语言解调程序得到的时序仿真图，在仿真图中，clk是输入的时钟信号，start信号为高电平，编辑输入调制信号x，通过时序仿真得出结果。论文格式。从图中可以看出，输出信号 y有延迟。计数器q计数时钟信号clk的上升沿，m计数输入调制信号的上升沿，计数器q计数到11时清零，若计数器q为10时，m计数小于等于3则判基带信号为“0”，否则判为“1”。论文格式。
图4 FSK解调VHDL程序仿真图
3.结论
整个设计使用VHDL语言编写，以EP1K30144-3为下载的目标芯片，在MAX+PLUSⅡ软件平台上进行布局布线后进行波形仿真，得到了正确的波形。结果正确无误，经验证满足预期的设计指标要求，且其整个工作过程可通过软件波形仿真，或是实际硬件电路通过示波器来直观、清晰观察。传统的FSK调制解调方式都是采用硬件电路实现，电路复杂、调试不便，采用VHDL语言用FPGA来实现的调制解调方式，设计灵活、修改方便，有效地缩小了系统的体积，增加了可靠性，具有良好的可移植性及产品升级的系统性。
参考文献
[1] 陈华鸿.频移键控(FSK)及其最新应用[J ].现代计算机,2000(9) :36-39.
篇13
数字调制解调技术是现代通信的重要技术之一。对于数字通信系统而言，因为所传送的基带数字信号中包含的是低频部分，不适用于远距离传输。如果需要进行远距离的传输，例如对于有限带宽的高频无线信道、光纤信道等传输时，就需要对基带数字信号进行载波调制后再进行传输。因此，数字调制是指将基带数字信号的频谱搬移到较高的载波频谱。数字调制包括移幅键控（ASK）、移频键控（FSK）、移相键控（PSK）等调制方式。其中，频移键控是一种易于实现，方法简单的技术，另外，在解调时不需要恢复本地载波，能够实现异步传输。此外，频移键控的抗噪声能力和抗衰落性能力也比较强。因此，频移键控调制技术得到了广泛地应用。本论文主要研究二进制频移键控（2FSK）调制解调系统的实现，仿真完成对数字信号的调制及解调。
1 二进制移频键控（2FSK）原理
频移键控容易实现，但其主要的缺点是占用频带较宽，其频带利用率低。故频移键控一般主要应用在低、中速数据的传输，以及频带较宽的信道与衰落信道。
频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。二进制频移键控（2FSK），是指载波的频率随二进制基带信号的变化，在两个频率点f1和f2之间变化。表达式如下：
发送1时
发送0时
产生2FSK信号的方法一般主要有两种。一种是直接调频法，即可以采用模拟电路来实现。另一种是采用键控法。键控法是在二进制基带矩形脉冲序列的控制下，通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选择，使其在每一个码元期间输出f1和f2两个载波之一。
解调与调制是一个相反的过程，其原理是将一个2FSK信号分解为上下两路2ASK信号，再对两路2ASK信号分别进行解调，然后再做判决。这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小。2FSK信号的常用解调方法包括非相干解调（包络检波）和相干解调。
2 2FSK调制解调的仿真分析
通过MATLAB仿真设计程序，实现2FSK信号的调制解调的程序仿真。误码率是衡量一个数字通信系统性能的重要指标，又由于ASK与FSK均具有相干和非相干解调方法，所以将相干ASK、非相干ASK、相干FSK以及非相干FSK与PSK的误码率进行预测对比。
仿真：产生一个二进制数作为随机信号源，如图1所示；分别用两个频率的余弦函数作为载波；对该信号进行制2FSK调制；模拟加入一个高斯白噪声；然后对调制信号进行解调，通过低通滤波器和判别器产生接收信号。2FSK的调制波形如图2所示，2FSK的解调过程如图1所示。
图1 二进行随机序列
图2 2FSK调制波形
图3 相干解调后的信号与原序列比较
图4 非相干解调后的信号与原序列比较
分析：通过调制信号的时域波形图，可知原信号经过2FSK调制，再经过解调后的信号与原信号大体一致。仿真结果的分析说明该2FSK仿真模型是成功的、符合理论的。
3 误码率仿真分析
我们假设同一幅度的信号，分别经过2ASK相干解调、2ASK非相干解调、2FSK相干解调、2FSK非相干解调、2PSK解调后根据小表比较信噪比和误码率的关系。
分析：随着信噪比的增大，各种方式的误码率都会减少。而对同一调制方式而言，相干解调方式的误码率要低于非相干解调方式的误码率。在信噪比较大时，2FSK系统的相干解调和非相干解调差距减少。在误码率相同的情况下，所需要的信噪比2ASK最高，2FSK其次，2PSK最小；反过来，若信噪比一定时，2PSK系统的误码率比2FSK的小，2FSK系统误码率比2PSK的小。
图5 误码率曲线
4 结束语
本论文设计运用了MATLAB实现了2FSK调制解调过程的仿真，在调制解调过程中观察了各个环节时域和频域的波形，并对比了2ASK、2FSK、2PSK三种误码率情况。从仿真结果与理论结果的对比，从而得出此次仿真的可靠性。
参考文献
