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篇(1)

關(guān)鍵詞：DDSFPGA頻率合成器跳頻通信

在眾多的通信技術(shù)中，擴(kuò)頻通信技術(shù)由于具有獨(dú)特的抗干擾能力以及寬的使用頻帶而在軍事通信領(lǐng)域倍受青睞。根據(jù)擴(kuò)頻通信調(diào)制方式的不同，它可以分為直接序列擴(kuò)頻方式（DS）、跳頻方式（FH）、跳時(shí)方式（FT）及兼有以上方式中二種以上的混合方式。其中跳頻通信具有保密性好、不易受遠(yuǎn)近干擾和多徑干擾的影響等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前景的通信方式。跳頻系統(tǒng)的頻率跳變，受到偽隨機(jī)碼的控制。不同的時(shí)間、不同的偽碼相位，頻率合成器產(chǎn)生的相應(yīng)頻率也不同。把跳頻系統(tǒng)的頻率跳變規(guī)律稱為跳頻圖案。跳頻圖案是時(shí)間和頻率的函數(shù)，故又稱為時(shí)間－頻率矩陣，簡(jiǎn)稱時(shí)頻矩陣。時(shí)頻矩陣可直觀描述出頻率跳變規(guī)律，如圖1所示。

跳頻圖案的設(shè)計(jì)是跳頻通信系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，直接影響到跳頻系統(tǒng)的保密、抗干擾、多址等性能。一般要求跳頻圖案的周期要長(zhǎng)，這就要求控制跳頻圖案的偽隨機(jī)碼周期要長(zhǎng)，即移位寄存器的級(jí)數(shù)要大。

1基于FPGA和DDS技術(shù)的跳頻信號(hào)源設(shè)計(jì)

跳頻信號(hào)源即為載波頻率按照一定跳頻圖案跳變的信號(hào)發(fā)生器。設(shè)計(jì)一個(gè)性能優(yōu)異的跳頻信號(hào)源，困難在于其優(yōu)良的頻譜性能。筆者提出了一種基于FPGA12和DDS技術(shù)的跳頻圖案的設(shè)計(jì)方案。指標(biāo)如下：600跳／秒跳速；20個(gè)跳頻點(diǎn)；3．4MHz跳頻基帶；68MHz跳頻帶寬；106．78MHz～172．14MHz跳頻頻率中20個(gè)頻點(diǎn)。DDS采用AD公司的最新頻率合成器件AD9852，寫頻率控制字采用ALTARA公司的可編程邏輯器件APEX20K系列中的EP20K100，其邏輯資源為10萬(wàn)門，兩者通過(guò)40針總線接口相連3。其中，F(xiàn)PGA完成存儲(chǔ)頻率控制字、定時(shí)寫入頻率控制字的功能，AD9852則實(shí)現(xiàn)頻率合成輸出。頻率合成器DDS是跳頻信號(hào)源中的一個(gè)關(guān)鍵部件，其原理如圖2所示。這種頻率合成器工作頻率高，可達(dá)GHz數(shù)量級(jí)；分辨率高，可達(dá)1Hz以下，穩(wěn)定度高；體積小，重量輕，集成度高，這些都是其他頻率合成器件難以比擬的。AD9852是近年推出的高速芯片，具有小型的80管腳表貼封裝形式，其時(shí)鐘頻率為300MHz，并帶有兩個(gè)12位高速正交D／A轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)48位可編程頻率寄存器、兩個(gè)14位可編程相位移位寄存器、12位幅度調(diào)制器和可編程的波形開關(guān)鍵功能，并有單路FSK和BPSK數(shù)據(jù)接口，易產(chǎn)生單路線性或非線性調(diào)頻信號(hào)。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘源時(shí)，AD9852可產(chǎn)生高穩(wěn)定的頻率、相位、幅度可編程的正、余弦輸出，可用作捷變頻本地振蕩器和各種波形產(chǎn)生器。AD9852提供了48位的頻率分辨率，相位量化到14位，保證了極高頻率分辨率和相位分辯率，極好的動(dòng)態(tài)性能。其頻率轉(zhuǎn)換速度可達(dá)每秒100×106個(gè)頻率點(diǎn)。在高速時(shí)鐘產(chǎn)生器應(yīng)用中，可采用外接300MHz時(shí)鐘或外接低頻時(shí)鐘倍頻兩種方式，給電路板帶來(lái)了極大的方便，同時(shí)也避免了采用高頻時(shí)鐘帶來(lái)的問(wèn)題。在AD9852芯片內(nèi)部時(shí)鐘輸入端有4～20倍可編程參考時(shí)鐘鎖相倍頻電路，外部只需輸入一低頻參考時(shí)鐘60MHz，通過(guò)AD9852芯片內(nèi)部的倍頻即可獲得300MHz內(nèi)部時(shí)鐘。300MHz的外部時(shí)鐘也可以采用單端或差分輸入方式直接作為時(shí)鐘源。AD9852采用＋3．3V供電，降低了器件的功耗。工作溫度范圍在－40°C～＋85°C。

本文采用AD9852所設(shè)計(jì)的頻率合成器結(jié)構(gòu)如圖3所示。DDS模塊分成二路輸出：（1）第一路輸出

100MHz～150MHz信號(hào)；（2）第二路輸出150MHz～200MHz信號(hào)。其中DDS輸出12．5MHz～25MHz的信號(hào)，經(jīng)SWCON開關(guān)分成兩路輸出，一路輸出12．5MHz～18．75MHz信號(hào)，經(jīng)放大倍頻、濾波，輸出100MHz～150MHz信號(hào)；另一路輸出18．75MHz～25MHz的信號(hào)經(jīng)放大倍頻、濾波輸出150MHz～200MHz信號(hào)。

2FPGA與DDS接口設(shè)計(jì)

FPGA主要完成從外部向DDS寫入頻率控制字功能，其中頻率控制字存儲(chǔ)在FPGA內(nèi)部RAM單元中。雙方通過(guò)40針總線連接，其中信號(hào)線為：8位數(shù)據(jù)線、6位地址線、復(fù)位信號(hào)、updateclk（頻率跳變信號(hào)）、swcon（開關(guān)：高頻段和低頻段轉(zhuǎn)換信號(hào)，當(dāng)swcon為低時(shí)輸出高頻段，當(dāng)swcon為高時(shí)，輸出低頻段）、wr（寫信號(hào)）。

AD9852用于頻率合成時(shí)工作在單頻模式（singletonemode）其工作時(shí)序關(guān)系如圖4所示。

篇(2)

由于高校實(shí)際情況限制，所開設(shè)的移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)課很難全面涵蓋這些內(nèi)容，尤其是涉及到移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容時(shí)，更顯得力不從心。這樣在有限學(xué)時(shí)內(nèi)就導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只能側(cè)重于基本調(diào)制技術(shù)、信道特性等基礎(chǔ)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，即便是開設(shè)GSM/CDMA的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，也只是停留在相應(yīng)模塊的功能應(yīng)用上，很難有深層次的提高[11-13]。這就使得學(xué)生反映移動(dòng)通信理論課程很精彩，實(shí)驗(yàn)課程很乏味。為了改變這一現(xiàn)狀，必須探索新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路，創(chuàng)立新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

新的移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，將先修課學(xué)習(xí)、工業(yè)實(shí)習(xí)、理論課學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)課開展、畢業(yè)論文等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，形成從基礎(chǔ)理論仿真到專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作、工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等一個(gè)開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系通過(guò)通信類先修課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生準(zhǔn)備好相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)也對(duì)移動(dòng)通信在課程體系中的地位有明確的定位[14，15]。相應(yīng)編程語(yǔ)言類課程的學(xué)習(xí)更為實(shí)驗(yàn)仿真提供了良好的基礎(chǔ)。

移動(dòng)通信理論課程的講授為實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)提供了直接的理論平臺(tái)。工業(yè)實(shí)習(xí)安排在移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)課開設(shè)前一學(xué)期開展，實(shí)習(xí)內(nèi)容是到各通信運(yùn)營(yíng)商公司和設(shè)備廠家進(jìn)行跟崗實(shí)習(xí)，涉及到的內(nèi)容有：移動(dòng)通信系統(tǒng)基站的建設(shè)與維護(hù)；交換與傳輸系統(tǒng)管理和維護(hù)；光纖傳輸設(shè)施維護(hù)；移動(dòng)終端制造與維修；3G應(yīng)用等多個(gè)方面。通過(guò)工業(yè)實(shí)習(xí)使學(xué)生對(duì)當(dāng)前移動(dòng)通信所涉及到具體問(wèn)題有了充分的感性認(rèn)識(shí)，這對(duì)之后實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展，特別是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)方面實(shí)訓(xùn)的進(jìn)行有很好的促進(jìn)作用。移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展涵蓋以下幾個(gè)方面：基礎(chǔ)理論仿真、專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作、工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)。基礎(chǔ)理論仿真是利用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)：QPSK調(diào)制及解調(diào)；MSK、GMSK調(diào)制及相干解調(diào)；QAM調(diào)制及解調(diào)；OFDM調(diào)制解調(diào)；m序列產(chǎn)生及特性分析；Gold序列產(chǎn)生及特性分析；數(shù)字鎖相環(huán)載波恢復(fù)；Rake接收機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。例如，OFDM調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)，按照?qǐng)D2OFDM仿真結(jié)構(gòu)圖，利用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)圖2中不同測(cè)試點(diǎn)處的信號(hào)波形。專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作則是在南京潤(rùn)眾RZ6001實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基礎(chǔ)之上，利用TMS320和GSM模塊實(shí)現(xiàn)：直接序列擴(kuò)頻編解碼；跳頻通信；DS/CDMA碼分多址；利用AT命令實(shí)現(xiàn)GSM/GPRS移動(dòng)臺(tái)短信收發(fā)、語(yǔ)音呼叫；CDMA數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)。例如，直接序列擴(kuò)頻實(shí)驗(yàn)，利用DSP編程實(shí)現(xiàn)圖3結(jié)構(gòu)功能，并用示波器測(cè)量比較各測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)波形。

工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)階段則是利用3G天線獲取實(shí)際信號(hào)，利用頻譜分析儀等儀器實(shí)現(xiàn)CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA信號(hào)的分析。同時(shí)實(shí)現(xiàn)基站放大器、塔頂放大器性能指標(biāo)的測(cè)試。例如，圖4中給出利用頻譜分析儀所測(cè)得實(shí)際CDMA2000和WCDMA信號(hào)的頻譜特性。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)階段主要是針對(duì)有興趣參加各類設(shè)計(jì)競(jìng)賽的學(xué)生開展，將全國(guó)及各省、校級(jí)電子設(shè)計(jì)大賽題目進(jìn)行改造，從中選取與移動(dòng)或無(wú)線通信有關(guān)，且具有創(chuàng)新性、前瞻性、實(shí)用性的方案，經(jīng)過(guò)適當(dāng)修改作為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)階段的實(shí)驗(yàn)案例。學(xué)生可以通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)案例了解各級(jí)大賽的要求及特點(diǎn)，教師則也可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，選拔優(yōu)秀學(xué)生參加各級(jí)大賽，進(jìn)而提高學(xué)生的能力和水平。畢業(yè)設(shè)計(jì)階段主要是利用實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)條件，從學(xué)院承擔(dān)的科研項(xiàng)目中，將某些項(xiàng)目進(jìn)行簡(jiǎn)化、修改、重組，轉(zhuǎn)化成通信專業(yè)類論文題目，或從本專業(yè)最新的科技論文中選擇其中合適的內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，作為通信專業(yè)類綜合性畢業(yè)設(shè)計(jì)案例，從而將先進(jìn)的科研成果打造為優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的結(jié)合。為通信類專業(yè)學(xué)生提供了廣闊的選擇空間和開放的培養(yǎng)環(huán)境。

篇(3)

【關(guān)鍵詞】小水電;電能量數(shù)據(jù);完整率

1.概述

江門地區(qū)總面積為9541平方公里，丘陵廣布，山體起伏較大，落差大，溝脊、水系發(fā)育、水庫(kù)較多，小水電多分布在溝谷中。2013年，我局小水電共計(jì)196個(gè)，由于地處偏遠(yuǎn)，無(wú)公網(wǎng)信號(hào)或公網(wǎng)信號(hào)不穩(wěn)定等原因，造成負(fù)控終端長(zhǎng)期處于離線狀態(tài)或上線不，導(dǎo)致數(shù)據(jù)上送不持續(xù)，丟失嚴(yán)重，直接影響電能量數(shù)據(jù)的采集，難以滿足計(jì)量裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控、抄核收、線損分析等計(jì)量營(yíng)銷業(yè)務(wù)的需要。

2.原因分析

江門供電局計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)公變、配變及集抄系統(tǒng)廣泛采用公網(wǎng)公司的GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)VPN網(wǎng)絡(luò)。受網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響，部分終端不能上線采集。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，2013年在接入計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的145臺(tái)小水電終端中，有41臺(tái)由于地處偏遠(yuǎn)，處于公網(wǎng)信號(hào)盲區(qū)的原因，造成負(fù)控終端長(zhǎng)期處于離線狀態(tài)，10臺(tái)由于樹木、山石等障礙造成了信號(hào)衰減，導(dǎo)致公網(wǎng)信號(hào)不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)丟失嚴(yán)重。我們抽取了2013年1月份到4月份的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果如表1所示：

表1 2013年小水電終端運(yùn)行情況分析

月份 終端在線率 數(shù)據(jù)完整率

1月 74.5% 78.6%

2月 76.7% 80.2%

3月 78.6% 81.7%

4月 79.8% 83.5%

從上表可知，小水電終端對(duì)整體的在線情況和數(shù)據(jù)完整率的影響，未能達(dá)到98%以上;

3.各種通信解決方案分析和選擇

針對(duì)公網(wǎng)盲區(qū)及信號(hào)不穩(wěn)定問(wèn)題主要可以通過(guò)以下方法解決。

（1）采用非公網(wǎng)上行方式，完全避免無(wú)線通信不穩(wěn)定性問(wèn)題、電房電柜屏蔽問(wèn)題，保證實(shí)時(shí)在線。非公網(wǎng)上行方式可考慮采用電話線通信、寬帶網(wǎng)絡(luò)通信、電力光纜等。

（2）采用公網(wǎng)上行方式，但通過(guò)其他通信方式接駁，如通過(guò)載波、485 通信、微功率無(wú)線等方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

（3）采用公網(wǎng)上行方式，但采用信號(hào)增強(qiáng)擴(kuò)展公網(wǎng)通信距離。如通過(guò)同軸電纜信號(hào)放大、無(wú)線直放站、新建基站等方式。

3.1 非公網(wǎng)上行

非公共網(wǎng)主要有電話撥號(hào)接入方式、公共有線電視、光纜等。此種方式均需要布線，由于小水電地處偏遠(yuǎn)，布線成本巨大，且環(huán)境惡劣，維護(hù)困難。

3.2 公網(wǎng)上行，其他通信方式接駁

（1）電力載波

電力載波方式是將終端通信模塊外置于能接收到公網(wǎng)信號(hào)位置，電表通過(guò)電力載波方式與終端交換數(shù)據(jù)，該方案省卻了布線或無(wú)線信號(hào)干擾影響，但實(shí)際應(yīng)用存在信號(hào)衰減快、干擾大、不能跨變壓器、互感器等諸多問(wèn)題。

（2）有線中繼接入

該方案采用終端側(cè)模塊和外置側(cè)模塊，通過(guò)以太網(wǎng)雙絞線RJ45接口連接。由于采用雙絞線，通信線路以100米為宜，最長(zhǎng)不超過(guò)300米。

（3）無(wú)線中繼通信

該方案是通過(guò)微功率無(wú)線通信的方式傳輸數(shù)據(jù)，中繼器采用470MHz 通信時(shí)，通信距離經(jīng)測(cè)試在150 米以內(nèi)，距離較遠(yuǎn)時(shí)，可通過(guò)增加中繼的方式延長(zhǎng)通信距離，目前可增加2級(jí)中繼。該方案的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，初次投入不大，且后續(xù)無(wú)運(yùn)行費(fèi)用，但需對(duì)GPRS 轉(zhuǎn)接器提供220V電源，如終端維護(hù)口協(xié)議非標(biāo)準(zhǔn)廣電規(guī)約，GPRS 轉(zhuǎn)接器處需對(duì)協(xié)議進(jìn)行處理后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，該方案理論上適用于任意廠家終端。

圖1 無(wú)線中繼實(shí)現(xiàn)方式示意圖

3.3 公網(wǎng)上行，信號(hào)增強(qiáng)擴(kuò)展公網(wǎng)通信距離

（1）無(wú)線放大器方案

無(wú)線放大器（也稱直放站）屬于同頻放大設(shè)備，其基本功能就是一個(gè)射頻信號(hào)功率增強(qiáng)器。該方案施工雖相對(duì)復(fù)雜，但無(wú)需對(duì)終端側(cè)設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)，適用于所有廠家終端，可以一個(gè)無(wú)線放大器帶幾臺(tái)終端設(shè)備，通過(guò)共享設(shè)備，成本相對(duì)較低，更重要的是，不需后續(xù)運(yùn)行費(fèi)用。但該方案也有其局限性，受到信號(hào)衰減影響，實(shí)際通信距離在40米內(nèi)（采用更好質(zhì)量的同軸電纜可適當(dāng)延長(zhǎng)距離，但一般不超過(guò)100米）。

（2）運(yùn)營(yíng)商建基站

運(yùn)營(yíng)商建設(shè)新基站，增加信號(hào)的覆蓋范圍，對(duì)于局方來(lái)說(shuō)，是一勞永逸的方式。但投資一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基站需要接近兩百萬(wàn)元，同時(shí)該部分區(qū)域一般客戶數(shù)量較為稀少，出于對(duì)投資收益的考慮，運(yùn)營(yíng)商短時(shí)間內(nèi)不會(huì)考慮投入，故短時(shí)間內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

4.方案選擇及應(yīng)用

以上各種解決方案在特定場(chǎng)景均具備實(shí)際運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)和可行性。但結(jié)合供電局計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行以及運(yùn)維成本、通信可靠性等綜合考慮，采用“安裝無(wú)線中繼通信設(shè)備”方式投入成本小、安裝周期短、設(shè)備安裝方便靈活。因此本文選擇無(wú)線中繼方式，如圖1所示。

圖2 試點(diǎn)月在線時(shí)長(zhǎng)對(duì)比圖

圖3 試點(diǎn)數(shù)據(jù)完整率對(duì)比圖

5.實(shí)際運(yùn)行效果

本文選取了5個(gè)試點(diǎn)，使用無(wú)線中繼通信方式解決終端長(zhǎng)期離線及數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定問(wèn)題，結(jié)果表明終端在線時(shí)間和數(shù)據(jù)完整率大幅度提高。如圖2、圖3所示。

參考文獻(xiàn)

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篇(4)

大連海洋大學(xué)是我國(guó)北方地區(qū)唯一的一所以海洋和水產(chǎn)學(xué)科為特色，多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的涉海高等院校，為振興遼寧老工業(yè)基地，適應(yīng)遼寧省及全國(guó)沿海省市對(duì)海洋漁業(yè)通信工程發(fā)展的需要，發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟(jì)，滿足我國(guó)和全省經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)海洋漁業(yè)通信工程專業(yè)人才的需求，大力發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)建設(shè)，通信工程專業(yè)自2003年開始招生。在開辦的這十二年時(shí)間里，我們下大力氣，狠抓專業(yè)建設(shè)規(guī)范，注重教學(xué)質(zhì)量。隨著本專業(yè)師資力量的逐步增強(qiáng)，我們對(duì)本專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展規(guī)律的深入研究把握，對(duì)專業(yè)定位的認(rèn)識(shí)逐步統(tǒng)一，大連海洋大學(xué)通信工程專業(yè)的特色目標(biāo)和人才培養(yǎng)目標(biāo)逐步清晰明確。

1培養(yǎng)目標(biāo)

大連海洋大學(xué)信息工程學(xué)院通信工程專業(yè)是從學(xué)校的學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和學(xué)科特色出發(fā)，合理配置學(xué)校的教學(xué)資源，在電子信息工程、通信工程、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、船舶與海洋工程和航海技術(shù)的學(xué)科交叉基礎(chǔ)上設(shè)立的專業(yè)。學(xué)校以提升人才培養(yǎng)質(zhì)量為核心，立足遼寧，面向黃、渤海，輻射全國(guó)，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，為國(guó)家水產(chǎn)和海洋事業(yè)服務(wù)，致力于培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，知識(shí)面寬，基礎(chǔ)扎實(shí)，綜合素質(zhì)高，具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，敬業(yè)、專業(yè)、樂(lè)業(yè)、創(chuàng)業(yè)的復(fù)合性應(yīng)用型人才的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略。在人才培養(yǎng)過(guò)程中注重培養(yǎng)學(xué)生的自主性、研究性學(xué)習(xí)的能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要確定本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、任務(wù)和要求，加強(qiáng)海洋漁業(yè)通信方面的特色教育。在多年辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)多方調(diào)研，結(jié)合本校實(shí)際，制定并逐步完善了通信工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)：以培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，熟練掌握通信技術(shù)、通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能與方法，并具備電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面知識(shí)，具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，能夠從事固定通信、移動(dòng)通信及船舶通信等現(xiàn)代通信系統(tǒng)及設(shè)備的研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)與應(yīng)用的，具有海洋、漁業(yè)科學(xué)背景的人才。

2課程體系的改革和優(yōu)化

課程體系主要包括課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容及課程結(jié)構(gòu)，是教學(xué)思想、教育理念的具體化，也是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)與綜合素質(zhì)提高的保證。課程設(shè)置是否科學(xué)，教學(xué)內(nèi)容是否合理，直接影響創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與綜合素質(zhì)的提高。按照我校建設(shè)“藍(lán)色大學(xué)”理念，構(gòu)建了通信工程專業(yè)藍(lán)色人才培養(yǎng)方案。培養(yǎng)方案堅(jiān)持“加強(qiáng)通識(shí)教育、拓寬學(xué)科基礎(chǔ)、凝練專業(yè)方向、提升實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神”的人才培養(yǎng)原則，優(yōu)化人才培養(yǎng)過(guò)程，構(gòu)建課內(nèi)、課外一體化的培養(yǎng)模式，依照“淺藍(lán)、蔚藍(lán)、湛藍(lán)、深藍(lán)”的藍(lán)色課程體系，用藍(lán)色課程元素來(lái)承載水的精神與海的文化，延伸至涉海涉水教學(xué)內(nèi)容要素。（1）淺藍(lán)（通識(shí)課程）包括公共基礎(chǔ)課（思想政治理論課、大學(xué)外語(yǔ)、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、體育等），公共選修課（軍事理論、健康與安全教育、選修課），公共集中實(shí)踐環(huán)節(jié)（軍訓(xùn)）。通識(shí)課程雖然不一定與通信專業(yè)有直接聯(lián)系，但它是培養(yǎng)具有遠(yuǎn)大的理想、高尚的情操、科學(xué)的思維、可持續(xù)發(fā)展的能力和健康的心里的人才，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)提供方法論的不可缺少的課程。基于學(xué)校開展課程建設(shè)的“雙百工程”，從公共選修課著手，打造了藍(lán)色海洋類、人文與社科類、藝術(shù)與體育類、自然科學(xué)與技術(shù)類共100門校級(jí)精品視頻公開課。其中藍(lán)色海洋類公共選修課有利于進(jìn)一步加深學(xué)生的海洋知識(shí)背景。（2）蔚藍(lán)（學(xué)科基礎(chǔ)課）包括復(fù)變函數(shù)、電路理論、信號(hào)與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理、微機(jī)原理與應(yīng)用、電磁場(chǎng)與電磁波、單片機(jī)原理與接口技術(shù)、通信原理等。學(xué)科基礎(chǔ)課是通信工程專業(yè)學(xué)生必須具有的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)，為專業(yè)課程提供有效的支撐，使學(xué)生具備本專業(yè)的基礎(chǔ)理論和基本工程應(yīng)用能力，有獨(dú)立獲取知識(shí)、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力及開拓創(chuàng)新精神，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)方向課打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（3）湛藍(lán)（專業(yè)課）包括專業(yè)必修課（電子線路仿真、電子線路CAD、移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)通信、DSP技術(shù)與應(yīng)用）、專業(yè)方向課、專業(yè)任選課（C＋＋高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、隨機(jī)信號(hào)處理、電視原理與技術(shù)、現(xiàn)代通信系統(tǒng)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C、擴(kuò)頻通信、通信工程專業(yè)英語(yǔ)）。通過(guò)對(duì)其他高校相同專業(yè)的大量調(diào)研，反復(fù)論證比較，通信工程專業(yè)設(shè)立兩個(gè)專業(yè)方向：通信工程（程控交換技術(shù)、船舶通信、光纖通信）、計(jì)算機(jī)通信（數(shù)字通信、多媒體通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）。通信專業(yè)依托海洋信息技術(shù)，在船舶通信、船舶導(dǎo)航、海洋漁業(yè)3S技術(shù)等方面進(jìn)行了卓有成效的嘗試，同時(shí)，緊隨時(shí)代的發(fā)展，對(duì)部分課程進(jìn)行壓縮和調(diào)整，開設(shè)一些學(xué)生喜愛的，又能與現(xiàn)實(shí)接軌的課程，如擴(kuò)頻通信、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)等選修課。（4）深藍(lán)（專業(yè)集中實(shí)踐環(huán)節(jié)）包括模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、電子線路仿真課程設(shè)計(jì)、電子線路CAD上機(jī)、高頻電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、現(xiàn)代通信系統(tǒng)仿真技術(shù)上機(jī)、通信原理課程設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)、通信工程專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)、通信工程專業(yè)實(shí)習(xí)、通信工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等。專業(yè)集中實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)通信專業(yè)逐步樹立工程觀念、提高解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，有著極為重要的作用。

3強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)提高創(chuàng)新能力

通信工程專業(yè)將實(shí)踐環(huán)節(jié)作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的主要途徑，制定了科學(xué)合理的實(shí)踐教學(xué)方案，構(gòu)建了多層次、全程化實(shí)踐教學(xué)體系，較好地保證了通信工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的需要。堅(jiān)持實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)并重、實(shí)踐教育與創(chuàng)新教育結(jié)合，對(duì)構(gòu)成實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)要素進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，所有的實(shí)踐環(huán)節(jié)圍繞培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力而展開，把實(shí)踐環(huán)節(jié)分成實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）、科技創(chuàng)新五個(gè)模塊，模塊之間銜接緊密、層層推進(jìn)，為學(xué)生從入門到提高再到創(chuàng)新夯實(shí)基礎(chǔ)。

3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊主要依托遼寧省海洋信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、遼寧省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，以提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力為主線，以掌握基本實(shí)驗(yàn)技能和方法、融會(huì)貫通科學(xué)知識(shí)、促進(jìn)創(chuàng)新思維為主要教學(xué)目標(biāo)。加強(qiáng)基礎(chǔ)課、主干課實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容優(yōu)化配合，避免重復(fù)或脫節(jié)；增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)的比重，形成基本實(shí)驗(yàn)、選做實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)組成的立體化實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)；對(duì)含有實(shí)驗(yàn)的課程，加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)課程考核中的比例；鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在2013版培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱中都有體現(xiàn)。針對(duì)不同課程的特點(diǎn)，有選擇地在教學(xué)過(guò)程中引入仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備和空間的緊張情況，有效擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)空間和時(shí)間，節(jié)省資金。

3.2課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)著眼點(diǎn)是把理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生初步掌握設(shè)計(jì)的程序和方法。一般以單門課或課程群為主選擇題目，它是畢業(yè)設(shè)計(jì)的初級(jí)階段。課程設(shè)計(jì)教學(xué)中壓縮驗(yàn)證性課題，增加能夠體現(xiàn)設(shè)計(jì)型、綜合型和創(chuàng)造性的課題。在課程設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生自主選題，自行討論方案，自己組織實(shí)施，給予學(xué)生自我發(fā)揮的余地，充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，為學(xué)生個(gè)性的發(fā)揮和創(chuàng)造能力的鍛煉創(chuàng)造條件。

3.3實(shí)習(xí)

以校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地為平臺(tái)，以使學(xué)生學(xué)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際、建立工程意識(shí)和鍛煉實(shí)際操作技能為主要教學(xué)目的，并且通過(guò)接觸社會(huì)，增強(qiáng)學(xué)生的勞動(dòng)觀念和社會(huì)責(zé)任感。目前，通信工程專業(yè)校外實(shí)習(xí)基地2個(gè)（人民4810廠，北京尚觀科技有限公司大連分公司），合作的企事業(yè)單位有18個(gè)（渤海船舶重工有限責(zé)任公司等），同時(shí)學(xué)校也正在積極運(yùn)作與通信公司合作。到企業(yè)參觀實(shí)習(xí)和請(qǐng)企業(yè)技術(shù)專家來(lái)校講座，通過(guò)參觀和專家公開課的形式，使學(xué)生對(duì)企業(yè)文化、船舶通信及導(dǎo)航設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)和本行業(yè)領(lǐng)域的前沿技術(shù)等有所了解，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的確定和職業(yè)素質(zhì)的提高。

3.4畢業(yè)論文

（設(shè)計(jì)）以學(xué)院各類實(shí)驗(yàn)室、校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地為平臺(tái)，學(xué)生通過(guò)完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），在綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)能力、外語(yǔ)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、信息資料檢索和收集能力、論文撰寫能力和解決實(shí)際問(wèn)題等能力上有較大提高。為切實(shí)保障畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的質(zhì)量，從以下幾方面進(jìn)行加強(qiáng)：①精心設(shè)計(jì)備選題目，組織開題報(bào)告。學(xué)生選題后，在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，查閱文獻(xiàn)和撰寫文獻(xiàn)綜述，并精心組織好開題報(bào)告，以保證畢業(yè)論文的先進(jìn)性、可行性；②加強(qiáng)畢業(yè)論文的中期檢查，以保證畢業(yè)論文在有限的時(shí)間內(nèi)按質(zhì)按量完成；③建立畢業(yè)論文答辯規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在畢業(yè)論文答辯期間開展“畢業(yè)論文檢查周”活動(dòng)，有效提升了畢業(yè)論文的質(zhì)量。④學(xué)校出臺(tái)了《大連海洋大學(xué)本科生學(xué)位論文學(xué)術(shù)規(guī)范檢測(cè)暫行辦法》，針對(duì)畢業(yè)的本科生的學(xué)位論文進(jìn)行了學(xué)術(shù)不端行為的檢測(cè)，有效地杜絕了學(xué)術(shù)不端行為。

3.5科技創(chuàng)新

以各類興趣小組和科技社團(tuán)、大學(xué)生科技創(chuàng)新基地、科研實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，學(xué)生通過(guò)參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、科學(xué)研究等活動(dòng)，使創(chuàng)新意識(shí)和能力得到進(jìn)一步培養(yǎng)和提高。低年級(jí)的學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)還比較薄弱，鼓勵(lì)他們參加興趣小組或者科技社團(tuán)，以增加學(xué)生對(duì)創(chuàng)新的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生對(duì)創(chuàng)新的興趣；高年級(jí)的學(xué)生參加各種校內(nèi)外的競(jìng)賽，使學(xué)生在競(jìng)賽過(guò)程中自主學(xué)習(xí)、自我探索、自我發(fā)現(xiàn)。目前，通信工程專業(yè)學(xué)生在教師有針對(duì)性的訓(xùn)練下，參加了“飛思卡爾杯”全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽、“大唐杯”全國(guó)大學(xué)生移動(dòng)通信技術(shù)大賽、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽等，并取得了優(yōu)異的成績(jī)。

4結(jié)語(yǔ)

大連海洋大學(xué)通信工程專業(yè)作為涉海高校的“非特色”專業(yè)，在復(fù)合性應(yīng)用型培養(yǎng)目標(biāo)的前提下充分利用和挖掘自己的優(yōu)勢(shì)資源，發(fā)揮地方特色、行業(yè)特色；在加強(qiáng)學(xué)生思想道德教育和身心素質(zhì)培養(yǎng)的同時(shí)，主動(dòng)適應(yīng)國(guó)家和遼寧省沿海經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的新需求，抓住實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的核心，對(duì)通信專業(yè)的人才培養(yǎng)模式進(jìn)行調(diào)整，使之更好地符合學(xué)校的定位與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，從而更好地適應(yīng)社會(huì)需要，符合高等教育的發(fā)展趨勢(shì)，并在實(shí)踐中不斷探索與發(fā)展。

主要參考文獻(xiàn)

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篇(5)

【關(guān)鍵詞】溫度 at89s52 nrf9e5

1 引言

由于在局部的溫度通常具有不一致性，因此在檢測(cè)環(huán)境溫度時(shí)，傳統(tǒng)的單一測(cè)點(diǎn)測(cè)量溫度的方法并不能夠準(zhǔn)確說(shuō)明實(shí)際的溫度信息。在同一環(huán)境中，對(duì)多點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)量，能夠有效解決這一問(wèn)題，使得溫度測(cè)量更加準(zhǔn)確。但是多點(diǎn)溫度測(cè)量的溫度測(cè)量點(diǎn)比較分散，如果使用傳統(tǒng)的有線布線方式的話，則系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，十分麻煩。本論文設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線傳輸?shù)臏囟炔杉到y(tǒng)，采用了nrf9e5無(wú)線芯片，主控芯片采用的是at89s52單片機(jī)，溫度測(cè)量的傳感器為ds18b20[1]。

本論文首先介紹系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案，然后分別簡(jiǎn)要介紹硬件電路設(shè)計(jì)以及部分軟件程序設(shè)計(jì)。

2 系統(tǒng)方案

無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸按照傳輸方式的不同，可以分為：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)以及多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)。本論文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由主控芯片51單片機(jī)、主接收器以及多個(gè)測(cè)量終端組成。每個(gè)測(cè)量終端都是通過(guò)無(wú)線傳輸模塊nrf9e5傳遞數(shù)據(jù)，進(jìn)而形成無(wú)線傳輸?shù)臏囟炔杉到y(tǒng)。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

將相應(yīng)的溫度傳感器分布在所要測(cè)量環(huán)境的不同位置，就能夠精確評(píng)估環(huán)境溫度。然后再將這些測(cè)量得到的溫度經(jīng)過(guò)無(wú)線通信模塊發(fā)送到主控芯片上，主控芯片對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊

nrf9e5具有和8051相互兼容的微控制器，但是時(shí)序和指令都與其有些差別。nrf9e5與cpu的數(shù)據(jù)交換是通過(guò)串口來(lái)進(jìn)行的。

nrf9e5和其他模塊通信主要是通過(guò)自身內(nèi)部的并行口和內(nèi)部的spi口。nrf9e5與nrf905等具有一樣的功能。收發(fā)器在與微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的過(guò)程中，主要是通過(guò)片內(nèi)的spi和并行口。在要傳輸通信的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好之后，就能夠產(chǎn)生中斷，供微控制器使用。

3.2 溫度測(cè)量電路

溫度檢測(cè)的方法有很多，比如采用熱電偶等。但是本論文采用的是ds18b20溫度傳感器。該溫度傳感器采用的是one-wire總線，即只采用一根信號(hào)線與單片機(jī)進(jìn)行連接。該測(cè)溫傳感器能夠測(cè)量零下55度到125攝氏度的溫度范圍，同時(shí)分辨率能夠達(dá)到0.5攝氏度。工作電壓范圍很寬，一般為3.0至5.5v。

3.3 主控芯片

本論文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集器使用的主控芯片是at89s52單片機(jī)。msc-51單片機(jī)是八位的非常實(shí)用的單片機(jī)。本論文所使用的at89s52單片機(jī)就是基于這款單片機(jī)的。msc-51單片機(jī)的基本架構(gòu)被atmel公司購(gòu)買，繼而在其基本內(nèi)核的基礎(chǔ)上加入了許多新的功能，同時(shí)擴(kuò)展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內(nèi)核的單片機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此無(wú)論是在工業(yè)上還是在一些電子產(chǎn)品上應(yīng)用都很多。全球也有許多大公司對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機(jī)仍然在控制系統(tǒng)中占據(jù)很大市場(chǎng)。

下面對(duì)本論文所使用的單片機(jī)作簡(jiǎn)要介紹。這款單片機(jī)具有最大能夠支持的64k外部存儲(chǔ)擴(kuò)展，同時(shí)還具有8k字節(jié)的flash空間。該單片機(jī)具有4組i/o口，分別是從p0到p3，同時(shí)每組端口具有8個(gè)引腳。每個(gè)引腳除了能夠作為普通的輸入和輸出端口外，還具有其它功能，也就是我們通常所說(shuō)的引腳復(fù)用。其還具有斷電保護(hù)、看門口、計(jì)時(shí)器和定時(shí)器。51單片機(jī)一般的工作電壓是5v。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 通信協(xié)議

本系統(tǒng)為單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信，主接收器在可靠通信范圍內(nèi)分別與每個(gè)數(shù)據(jù)終端通信。主接收器與每個(gè)數(shù)據(jù)終端都有一個(gè)唯一的地址，因此在通信過(guò)程中必須明確接收方的地址。系統(tǒng)通信協(xié)議定制如表1所示。

4.2 溫度測(cè)量程序

本論文采用的溫度傳感器是one-wire總線的器件，與主控芯片進(jìn)行一根數(shù)據(jù)線連接，就能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)的雙向傳輸。但是這樣就要求主控芯片的時(shí)序必須具有嚴(yán)格的要求。在出廠之前，每個(gè)器件的rom上都光刻上64位的編碼，這個(gè)編碼地址序列是唯一的，我們可以通過(guò)這個(gè)編碼地址序列來(lái)進(jìn)行多

點(diǎn)的組網(wǎng)。但是本論文所設(shè)計(jì)的溫度采集系統(tǒng)，在每一個(gè)結(jié)點(diǎn)只是用一個(gè)溫度傳感器，因此在程序中并不需要讀取其rom編碼。

5 總結(jié)

在實(shí)際的溫度測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量單點(diǎn)的溫度往往并不能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際溫度信息，需要對(duì)同一環(huán)境進(jìn)行多次測(cè)量，同時(shí)要對(duì)多個(gè)溫度節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。但是多點(diǎn)溫度測(cè)量的溫度測(cè)量點(diǎn)比較分散，如果使用傳統(tǒng)的有線布線方式的話，則系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，十分麻煩。本論文設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線傳輸?shù)臏囟炔杉到y(tǒng)，采用了nrf9e5無(wú)線芯片，主控芯片采用的是at89s52單片機(jī)，溫度測(cè)量的傳感器為ds18b20。本論文首先介紹系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案，然后分別簡(jiǎn)要介紹硬件電路設(shè)計(jì)以及部分軟件程序設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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篇(6)

論文摘要：擴(kuò)頻通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中新的通信方式，它具有較強(qiáng)的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能，頻譜利用率高。本文介紹了擴(kuò)頻通信的工作原理、特點(diǎn)、及其發(fā)展應(yīng)用。

一、擴(kuò)頻通信的工作原理

在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號(hào)，然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號(hào)以展寬信號(hào)的頻譜，展寬后的信號(hào)再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號(hào)，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去相關(guān)解擴(kuò)，再經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出。可見，一般的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較，多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。擴(kuò)頻通信應(yīng)具備如下特征：(1)數(shù)字傳輸方式；(2)傳輸信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無(wú)關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對(duì)被傳信息的信元重新進(jìn)行調(diào)制實(shí)現(xiàn)的；(4)接收端用相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(解擴(kuò))，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴(kuò)頻函數(shù)(也稱偽隨機(jī)碼)調(diào)制和對(duì)信號(hào)相關(guān)處理是擴(kuò)頻通信有別于其他通信的兩大特點(diǎn)。

二、擴(kuò)頻通信技術(shù)的特點(diǎn)

擴(kuò)頻信號(hào)是不可預(yù)測(cè)的、偽隨機(jī)的寬帶信號(hào)，其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬，同時(shí)接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。

1．抗干擾性強(qiáng)

擴(kuò)頻信號(hào)的不可預(yù)測(cè)性，使擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。干擾者很難通過(guò)觀察進(jìn)行干擾，干擾起不了太大作用。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過(guò)程中擴(kuò)展了信號(hào)帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號(hào)功率低于干擾信號(hào)功率的情況下，仍能不受干擾、高質(zhì)量地進(jìn)行通信，擴(kuò)展的頻譜越寬，其抗干擾性越強(qiáng)。

2.低截獲性

擴(kuò)頻信號(hào)的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號(hào)的功率密度很低，偵察接收機(jī)很難監(jiān)測(cè)到，因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。

3.抗多路徑干擾性能好

多路徑干擾是電波傳播過(guò)程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號(hào)與直達(dá)路徑信號(hào)相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會(huì)嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過(guò)程，利用擴(kuò)頻碼序列間的相關(guān)特性，在接收端解擴(kuò)時(shí)，從多徑信號(hào)中分離出最強(qiáng)的有用信號(hào)，或?qū)⒍鄰叫盘?hào)中的相同碼序列信號(hào)疊加，這樣就可有效消除無(wú)線通信中因多徑干擾造成的信號(hào)衰落現(xiàn)象，使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發(fā)射功率下，擴(kuò)頻信號(hào)分布在很寬的頻帶內(nèi)，無(wú)線信道中有用信號(hào)功率譜密度極低，這樣信號(hào)可以在強(qiáng)噪聲背景下，甚至在有用信號(hào)被噪聲淹沒(méi)的情況下進(jìn)行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進(jìn)一步檢測(cè)出信號(hào)的特征參數(shù)就更難了．所以擴(kuò)頻系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隱蔽通信。同時(shí)，對(duì)不同用戶使用不同碼，旁人無(wú)法竊聽通信，因而擴(kuò)頻系統(tǒng)具有高保密性。

5.易于實(shí)現(xiàn)碼分多址

在通信系統(tǒng)中，可充分利用在擴(kuò)頻調(diào)制中使用的擴(kuò)頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，接收端利用相關(guān)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號(hào)，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時(shí)通話而互不干擾。

三、擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

在過(guò)去由于技術(shù)的限制，人們一直在走增加信號(hào)功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無(wú)助于事．近幾年，由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實(shí)，擴(kuò)頻通信獲得極其迅速的發(fā)展．通信的發(fā)展史又到了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，由用信噪比換帶寬的年代進(jìn)入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴(kuò)頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機(jī)+最佳接收機(jī)．幾十年來(lái)，最佳接收理論已經(jīng)很成熟，但最佳發(fā)射問(wèn)題一直沒(méi)有很好解決，偽碼擴(kuò)頻是一種最佳的信號(hào)形式和調(diào)制制度，構(gòu)成了最佳發(fā)射機(jī)．因此，有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴(kuò)頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識(shí)，人們就不難預(yù)測(cè)擴(kuò)頻通信的未來(lái)前景．從9O年代無(wú)線通信開始步人擴(kuò)頻通信和自適應(yīng)通信的年代．?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來(lái)的峰窩通信、無(wú)繩通信和個(gè)人通信以及各種無(wú)線本地環(huán)路，發(fā)揮越來(lái)越大的作用．接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng)，逐步發(fā)展、演變和升級(jí)而形成的．現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)．由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚，往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”，各國(guó)都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展，因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經(jīng)營(yíng)者和用戶不需申請(qǐng)授權(quán)就可以自由地使用這些頻段，而無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無(wú)線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段．在無(wú)線接人系統(tǒng)中，擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有著3個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾性強(qiáng)、頻點(diǎn)問(wèn)題容易處理、價(jià)格比較便宜．而且，擴(kuò)頻微波接入技術(shù)相對(duì)有線接入技術(shù)來(lái)說(shuō)，有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢(shì)，在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用．

擴(kuò)頻微波主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面．語(yǔ)音接入(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))；數(shù)據(jù)接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(wǎng)(Internet)接入。

四、結(jié)語(yǔ)

擴(kuò)頻通信是通信的一個(gè)重要分支和發(fā)展方向，是擴(kuò)頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)、理論可行性及典型的工作方式。擴(kuò)頻通信的強(qiáng)抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點(diǎn)，使它的應(yīng)用迅速?gòu)能娪脭U(kuò)展到民用通信中，它的易于實(shí)現(xiàn)碼分多址的特點(diǎn)，使它能與第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)完美結(jié)合，發(fā)展前景極為廣闊。

參考文獻(xiàn)：

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篇(7)

10月6日下午,2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉,高錕與美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的威拉德?博伊爾(Willard Boyle)、喬治?史密斯(George Smith)共獲殊榮。高錕的獲獎(jiǎng)成果,是在英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電訊實(shí)驗(yàn)室完成的。后來(lái),他在香港中文大學(xué)做過(guò)九年校長(zhǎng)(1987年至1996年),直至退休。

由于在光纖通信領(lǐng)域的開創(chuàng)性成就,高錕將獲得約140萬(wàn)美元獎(jiǎng)金的一半,博伊爾和史密斯發(fā)明了用于數(shù)字圖像技術(shù)的CCD傳感器,將各獲四分之一的獎(jiǎng)金。

三位科學(xué)家40年前的研究,幫助構(gòu)建了當(dāng)下的信息時(shí)代,也為自己贏得了諾貝爾獎(jiǎng)。

高錕與低損耗光纖

20世紀(jì)60年代初,激光器的發(fā)明給光通信研究帶來(lái)了新的希望――激光束不僅具有亮度高等優(yōu)點(diǎn),還可以在光纖中傳播。

但由于缺乏穩(wěn)定、可靠和低損耗的傳輸介質(zhì),光通信似乎仍是一個(gè)遙不可及的目標(biāo),因?yàn)楣庑盘?hào)在當(dāng)時(shí)的光纖材料中只能傳輸20米。

當(dāng)時(shí),高錕是國(guó)際電話電報(bào)公司旗下英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電訊實(shí)驗(yàn)室的一名研究人員。他1933年11月出生在上海的一個(gè)書香門第,孩提時(shí)代的他就喜歡科學(xué)實(shí)驗(yàn),甚至自制過(guò)小型炸藥彈丸。

后來(lái),高錕隨家人遷居香港,曾在香港圣約瑟書院就讀。1954年,他遠(yuǎn)赴英倫,在倫敦大學(xué)攻讀電機(jī)工程。

與不少同行因此對(duì)光纖傳輸?shù)募夹g(shù)前景產(chǎn)生懷疑不同,高錕研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為更值得關(guān)注的,是光纖原材料問(wèn)題。

他后來(lái)回憶道:“那時(shí)面對(duì)的最大難題,就是玻璃的雜質(zhì)問(wèn)題。玻璃看似透明,其實(shí)雜有不純的元素,所以我們構(gòu)想,假若有一種沒(méi)有雜質(zhì)的玻璃,光波的傳導(dǎo)就不會(huì)衰減。”

1966年6月,高錕與同事喬治?霍肯(George Hockham)在《電氣電子工程師學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》上發(fā)表題為“用于光頻的光纖表面波導(dǎo)”的論文指出,提純?cè)牧虾罂芍圃斐鲞m合長(zhǎng)距離通信使用的低損耗光纖:在純的玻璃纖維中,光信號(hào)可傳輸100公里以上。

這一研究奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。這一年,他年僅32歲。1970年,美國(guó)康寧公司研制出第一種超純光纖。1975年,英國(guó)安裝了世界上第一套光纖通信系統(tǒng)。

北京郵電大學(xué)前校長(zhǎng)林金桐對(duì)記者說(shuō):“從高錕和霍肯的論文,到世界上第一個(gè)商用光纖通信系統(tǒng)的誕生,僅用了十年時(shí)間,這在重大科學(xué)研究成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化的眾多案例中,顯得格外突出。”

諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)在新聞公報(bào)中表示,這些低損耗的玻璃纖維推動(dòng)了因特網(wǎng)等寬帶通信的發(fā)展,光在這些玻璃纖維中流動(dòng),文本、音樂(lè)、圖像和視頻可在瞬間進(jìn)行全球傳輸,“如果我們拆開密布全球的玻璃纖維,將得到一條10億公里以上的長(zhǎng)線,足夠環(huán)繞地球2.5萬(wàn)多圈。”

香港中文大學(xué)前任校長(zhǎng)金耀基甚至將高錕研究成果的重要性,與印刷術(shù)、火藥、指南針等中國(guó)古明相提并論,“今天生活在網(wǎng)絡(luò)社會(huì),就是因?yàn)楣饫w的發(fā)明改變了我們的生活。”(更多關(guān)于高錕的資料,見本期“華人”欄目)

貝爾實(shí)驗(yàn)室和CCD

在現(xiàn)代的高速網(wǎng)絡(luò)通信中,數(shù)字圖像是最主要的承載內(nèi)容,而這很大程度上要?dú)w功于本年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的另一項(xiàng)獲獎(jiǎng)內(nèi)容――美國(guó)朗訊公司貝爾實(shí)驗(yàn)室的威拉德?博伊爾和喬治?史密斯發(fā)明的用于數(shù)字圖像的裝置:電荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)。

博伊爾1924年出生于加拿大,26歲時(shí)在加拿大麥基爾大學(xué)獲得博士學(xué)位。他在1953年加入貝爾實(shí)驗(yàn)室,并在1962年與同事首先發(fā)明了可以連續(xù)運(yùn)行的紅寶石激光器。

史密斯1930年出生于美國(guó),29歲時(shí)在美國(guó)芝加哥大學(xué)獲得博士學(xué)位后也進(jìn)入貝爾實(shí)驗(yàn)室。

1969年10月的一天,史密斯走進(jìn)同在貝爾實(shí)驗(yàn)室半導(dǎo)體研究部門工作的博伊爾的辦公室,兩人進(jìn)行了一場(chǎng)“頭腦風(fēng)暴”。在不到兩個(gè)小時(shí)的時(shí)間里,博伊爾和史密斯在黑板上大致勾繪出一種新裝置的藍(lán)圖,兩人將其命名為電荷耦合器件。

這種新技術(shù)的源頭,還要追溯到愛因斯坦提出的光電效應(yīng),即通過(guò)光電效應(yīng),光可以被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。然而,如何在極短時(shí)間內(nèi)收集并讀出信號(hào),看上去卻是一個(gè)無(wú)法逾越的技術(shù)挑戰(zhàn)。因此,一開始,很多同行都對(duì)CCD的概念嗤之以鼻。

但博伊爾和史密斯堅(jiān)信自己的想法,并成功地將藍(lán)圖變成了現(xiàn)實(shí)。他們采用特殊的硅半導(dǎo)體材料,并將硅片細(xì)分為一個(gè)個(gè)“單元格”或者說(shuō)“像素”,這樣,當(dāng)光照射到像素之上,會(huì)產(chǎn)生信號(hào)電荷。當(dāng)時(shí),很多電子器件以電流或電壓作為信號(hào),CCD則采用電荷作為信號(hào)。

信號(hào)電荷不僅可以在CCD內(nèi)存貯,還可以穿越一排排的“像素”,在電極與電極之間快速傳輸(電荷耦合),并最終被讀出。

CCD的發(fā)明,帶來(lái)了攝影的一場(chǎng)革命。光能夠被電子化捕捉,而不再需要傳統(tǒng)的感光膠卷,數(shù)碼相機(jī)也得以走進(jìn)千家萬(wàn)戶。