通信工程論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了七篇通信工程論文范文，愿它們成為您寫作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

研究生專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)應(yīng)該突出專業(yè)和英語(yǔ)的結(jié)合，英語(yǔ)作為工具為專業(yè)服務(wù)。通過(guò)前幾年的教學(xué)實(shí)踐，重慶理工大學(xué)“信息與通信工程”研究生專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)主要暴露出以下幾方面的問(wèn)題。1）教學(xué)重點(diǎn)不突出：研究生英語(yǔ)過(guò)度強(qiáng)調(diào)專業(yè)詞匯的掌握、英語(yǔ)長(zhǎng)句的翻譯，具體表現(xiàn)在采用陳舊范文式的教學(xué)。2）教學(xué)方式單一化：基本上采用傳統(tǒng)的課堂上教學(xué)，以教師為主、研究生為輔，采取一問(wèn)一答的形式，最終導(dǎo)致研究生學(xué)習(xí)興趣和欲望較低，普遍反映收獲不大。3）教材內(nèi)容的固定化：“信息與通信工程”學(xué)科發(fā)展日新月異，新技術(shù)層出不窮，固定的教材內(nèi)容完全不能反映出這種變化的趨勢(shì)，也不利用拓展其專業(yè)知識(shí)面。4）師資隊(duì)伍薄弱：考慮該課程對(duì)英語(yǔ)的要求較高，基本上都安排一位有海外經(jīng)歷的教師來(lái)授課，但每個(gè)研究生的研究方向不盡相同，教師的專業(yè)知識(shí)面不能完全滿足研究生的多樣化需求。5）僵化的考核形式：研究生的考核采用閉卷形式，單一化的考核方式不能反映研究生的口語(yǔ)和英語(yǔ)交流能力，也有違將英語(yǔ)作為工具服務(wù)于科學(xué)研究的宗旨。

二突出服務(wù)專業(yè)教育的教學(xué)思路

教學(xué)內(nèi)容上選擇電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程及其相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，教學(xué)中訓(xùn)練研究生的朗讀與準(zhǔn)確翻譯原文的能力，從矯正專業(yè)詞匯的發(fā)音、糾正翻譯中的錯(cuò)誤著手，通過(guò)大量的科技論文分析來(lái)讓研究生擴(kuò)大專業(yè)詞匯量，提高聽(tīng)、說(shuō)、讀、譯的能力，達(dá)到提高準(zhǔn)確理解與閱讀英文原版教材與參考文獻(xiàn)的實(shí)際能力，達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目的。與時(shí)俱進(jìn)的專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)內(nèi)容研究生專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)中使用的教學(xué)資料注重科學(xué)性、知識(shí)性、規(guī)范化和時(shí)間性，相關(guān)教學(xué)資料直接取自國(guó)際知名大學(xué)的信息與通信專業(yè)系列教材的部分內(nèi)容和科技論文，參考教材如下。1）RahatAliKhanLangah.(2012)PerformanceAnalysisofCooperativeCommunicationProtocols:CooperativeCommunicationsinWirelessNetwork.Pub:LAPLAMBERTAcademicPublishing.（部分內(nèi)容節(jié)選）2）B.P.Lathi.(2010)ModernDigitalandAnalogCommunication(4thEdition).Pub:OxfordUniversityPress.（部分內(nèi)容節(jié)選）3）DaleWheat.(2012)BuildingYourOwnElectronicsLab:AGuidetoSettingUpYourOwnGadgetWorkshop.Pub:ApressL.P..（部分內(nèi)容節(jié)選）4）Chi-TsongChen.(2012)LinearSystemTheoryandDesign.Pub:OxfordUniversityPress.（部分內(nèi)容節(jié)選）信息與通信工程專業(yè)英語(yǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有6人，教師隊(duì)伍全部具有博士學(xué)位（2人具有海外經(jīng)歷，所有成員均從事信息與通信類專業(yè)科研與教學(xué)），課堂教學(xué)分為6講（每講含4學(xué)時(shí)），研究生專題講座（6學(xué)時(shí)），共計(jì)30學(xué)時(shí)。其內(nèi)容與安排：1）科技文獻(xiàn)翻譯理論與方法；2）現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理及系統(tǒng)專題；3）現(xiàn)代通信技術(shù)前沿專題；4）計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)前沿專題；5）英語(yǔ)科技文獻(xiàn)寫作基礎(chǔ)知識(shí)；6）英語(yǔ)科技精讀及案例分析；7）研究生專題講解，結(jié)合專業(yè)方向，按照presention的方式做出英文的PPT，并利用投影儀在課堂上作3～5分鐘的英文演講，并相互提問(wèn)。面向應(yīng)用的專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)英文科技論文寫作是進(jìn)行國(guó)際學(xué)術(shù)交流和研究必需的技能，本課程教學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容是英語(yǔ)科技論文的精讀和寫作，它始終貫穿于教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中。英語(yǔ)科技論文的精讀和寫作教學(xué)包括以下內(nèi)容。1）分析英語(yǔ)科技文獻(xiàn)的框架結(jié)構(gòu)。以具體SCI檢索英語(yǔ)論文為例，分析英語(yǔ)科技論文的結(jié)構(gòu)，從而引出論文的一般結(jié)構(gòu)IMRaD形式（Introduction，MaterialsandMethods，Results，andDiscussion）；通過(guò)課題討論的形式，組織研討IMRaD結(jié)構(gòu)的邏輯性分別與問(wèn)題（why、what、how）之間是如何相互體現(xiàn)的？2）研討如何豐富論文框架中的內(nèi)容？以劍橋大學(xué)愛(ài)席比教授提出的“概念圖”為手段，以論文題目為向?qū)В晕宜伎己突卮鹫撐牡膭?chuàng)新點(diǎn)，根據(jù)IMRaD的結(jié)構(gòu)確定基本的段落主題，提出各種組織論文的方法，探討如何準(zhǔn)備好所需的支撐材料（理論分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）。3）研討具體的寫作技巧講解，包含題目、摘要、引言和結(jié)果等部分如何寫作，如敘述有關(guān)現(xiàn)象或普遍事實(shí)多使用現(xiàn)在時(shí)，引言中是否有足夠的篇幅對(duì)論點(diǎn)和問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明，來(lái)表示它們的重要性。

三研究生唱主角的課堂翻轉(zhuǎn)變

研究生只是作為被動(dòng)的受教育客體為參與教育過(guò)程的主體，充分調(diào)動(dòng)研究生參與的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，變單純由教師講授的“一言堂”為和諧交際式的“多言堂”。主要通過(guò)以下方式促成改變。1）在每講當(dāng)中，就是大約講授三分之二的時(shí)間，在授課過(guò)程中穿插提問(wèn)和討論，其余時(shí)間留給有相關(guān)研究方向的研究生作專題報(bào)告，并且參考文獻(xiàn)必須來(lái)自于IEEE的SCI檢索論文（學(xué)校已購(gòu)IEEE數(shù)據(jù)庫(kù)）。這無(wú)形當(dāng)中要求研究生將課后的功課做足，充分調(diào)動(dòng)研究生參與課堂的積極性。2）借簽國(guó)際會(huì)議形式，研究生事先粘貼論文海報(bào)，使研究生之間提前熟悉報(bào)告內(nèi)容，每個(gè)研究生做3～5分鐘的presentation，即研究報(bào)告進(jìn)展，報(bào)告后進(jìn)入提問(wèn)環(huán)節(jié)。在模擬國(guó)際會(huì)議期間，要求全程英語(yǔ)交流，該部分成績(jī)計(jì)入總成績(jī)。

四創(chuàng)新考核方式

篇(2)

課程教學(xué)計(jì)劃改革最主要特色是校企聯(lián)合制定教學(xué)計(jì)劃。單片機(jī)課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生較完整地掌握單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。將工程實(shí)際需要與原有教學(xué)計(jì)劃結(jié)合起來(lái)制定校企結(jié)合模式下的教學(xué)計(jì)劃。即將工程實(shí)際與該課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐有效地結(jié)合起來(lái)，在教學(xué)過(guò)程中重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，解決實(shí)踐工程問(wèn)題的主動(dòng)思考的能力。并通過(guò)實(shí)踐，使學(xué)生掌握的知識(shí)能更好地與企業(yè)的要求接軌。根據(jù)不同的企業(yè)需求，上述教學(xué)目標(biāo)也必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，同時(shí)由系部教研室和企業(yè)共同協(xié)商，制定可行的教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃改革方案。[5]根據(jù)以單片機(jī)系統(tǒng)研發(fā)和滿足行業(yè)企業(yè)的需求為前提，提出的通信工程專業(yè)“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程校企共建教學(xué)模式是，以學(xué)生能力培養(yǎng)和工程素養(yǎng)為主線，以企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)全過(guò)程為教育教學(xué)背景，以與行業(yè)企業(yè)共建教學(xué)環(huán)境為條件，教、工、學(xué)相結(jié)合的共享型資源建設(shè)為手段，在原有傳統(tǒng)教學(xué)模式基礎(chǔ)上，共調(diào)整出的12個(gè)課時(shí)（以往“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程總教學(xué)時(shí)數(shù)為40課時(shí)）。利用調(diào)整出的12個(gè)課時(shí)，結(jié)合該領(lǐng)的最新技術(shù)和應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀和前景，安排了智能控制儀、智能變送控制器、多功能馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)儀三個(gè)企業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目，三個(gè)企業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目各安排4個(gè)課時(shí)。《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的分配安排由原來(lái)課內(nèi)講課32課時(shí)+校內(nèi)實(shí)驗(yàn)8課時(shí)，整合后變成課內(nèi)講課24課時(shí)+校內(nèi)實(shí)驗(yàn)4課時(shí)+企業(yè)實(shí)踐12課時(shí)。相應(yīng)的學(xué)分比重由原來(lái)的2.5分調(diào)整為3分。理論課教材選用李建忠主編的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第二版。該教材為高等職業(yè)教育規(guī)劃教材，論述清楚、實(shí)例豐富、通俗易懂。實(shí)訓(xùn)教材選用我系教師自行編寫的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)教程，該教程兼顧單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備條件和企業(yè)要求，針對(duì)性強(qiáng)，便于學(xué)生實(shí)際操作。

1.師資力量改革。除了增強(qiáng)我校單片機(jī)原理與應(yīng)用原有理論課和實(shí)驗(yàn)課授課教師外，從合作企業(yè)中的優(yōu)秀技術(shù)人才中，經(jīng)挑選了4名實(shí)踐教學(xué)工程師，作為工程實(shí)踐教學(xué)授課教師，大大加強(qiáng)了師資力量。校內(nèi)教師承擔(dān)單片機(jī)原理與應(yīng)用課程中24課時(shí)的校內(nèi)教學(xué)任務(wù)。另外一部分師資是由來(lái)自企業(yè)專業(yè)技師、工程師作為實(shí)踐教學(xué)的校外授課與指導(dǎo)老師，并承擔(dān)企業(yè)實(shí)踐教學(xué)的12學(xué)時(shí)教學(xué)。學(xué)生分為5人一組，跟隨老師頂崗實(shí)習(xí)，學(xué)習(xí)各種工程設(shè)計(jì)與系統(tǒng)調(diào)試技能。

2.課程教學(xué)內(nèi)容整合。在改革教學(xué)模式的同時(shí)，圍繞通信工程專業(yè)與計(jì)算機(jī)相關(guān)課程教學(xué)模塊中典型單片機(jī)應(yīng)用題目，凝練教學(xué)大綱，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。首先對(duì)于“單片機(jī)原理與應(yīng)用”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)”三門課程教學(xué)內(nèi)容中重復(fù)出現(xiàn)的許多知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h除，將“單片機(jī)原理與應(yīng)用”“、微機(jī)原理與接口技術(shù)”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)”三門課程作為一個(gè)整體教學(xué)模塊來(lái)編寫各個(gè)課程的教學(xué)大綱，目的是去除各門課程之間冗余的教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到將各門課程內(nèi)容的調(diào)整融合。例如，二進(jìn)制數(shù)的概念和基本運(yùn)算在“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中有比較深入的研究和應(yīng)用。因此，精簡(jiǎn)或刪除了“單片機(jī)原理與應(yīng)用”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程中二進(jìn)制數(shù)的概念和基本運(yùn)算教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)研究二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算的應(yīng)用及相關(guān)程序設(shè)計(jì)。又比如“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中講解的CPU中各種寄存器工作原理及應(yīng)用的教學(xué)內(nèi)容，在“單片機(jī)原理與應(yīng)用”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程中會(huì)重新出現(xiàn)，那么就可以簡(jiǎn)化在“單片機(jī)原理與應(yīng)用”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中有關(guān)寄存器工作原理的教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)講授在單片機(jī)或DSP系統(tǒng)中寄存器的特點(diǎn)及應(yīng)用，尤其是其在不同項(xiàng)目中的靈活運(yùn)用，從而從本質(zhì)上了解和掌握通信工程專業(yè)計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)內(nèi)容。利用調(diào)整出的12個(gè)課時(shí)，結(jié)合該領(lǐng)的最新技術(shù)和應(yīng)用，發(fā)展現(xiàn)狀和前景，安排了智能控制儀、智能變送控制器、多功能馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)儀三個(gè)企業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目，三個(gè)企業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目各安排4個(gè)課時(shí)。去除各門課程之間冗余的教學(xué)內(nèi)容，也為了解計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀和前景提供了教學(xué)空間和時(shí)間，為增加與之相關(guān)的單片機(jī)工程實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)踐內(nèi)容提供了教學(xué)空間和時(shí)間，提高了學(xué)生對(duì)“單片機(jī)原理與應(yīng)用”“、微機(jī)原理與接口技術(shù)”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)”三門課程相關(guān)理論的理解，促進(jìn)了其對(duì)上述三門課程在本專業(yè)工程實(shí)踐需求的理解程度。教和學(xué)雙方面將計(jì)算機(jī)類課程構(gòu)建成為一個(gè)有機(jī)的整體，又各有分工和特色。[6]

二、課程改革考核方式的改變

主要的考核方式還是采用閉卷考試方式，成績(jī)的比例有所調(diào)整，平時(shí)成績(jī)由原來(lái)占30%變成調(diào)整后的45%，相應(yīng)的卷面成績(jī)由原來(lái)的70%變成55%。平時(shí)成績(jī)中作業(yè)占20%和平時(shí)考勤占20%不變，實(shí)驗(yàn)由原來(lái)占50%變成調(diào)整后的校內(nèi)實(shí)驗(yàn)占20%，企業(yè)實(shí)踐占40%。卷面考試和校內(nèi)實(shí)驗(yàn)考試與改革之前一樣，學(xué)生通過(guò)進(jìn)入企業(yè)親自動(dòng)手完成三個(gè)單片機(jī)項(xiàng)目，企業(yè)實(shí)踐的考核在學(xué)生完成這三個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)之后，通過(guò)抽簽來(lái)考核其中的一個(gè)項(xiàng)目作為企業(yè)實(shí)踐的成績(jī)，最后按比例算入總成績(jī)?！秵纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)課程的總評(píng)成績(jī)根據(jù)試驗(yàn)完成情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、出勤等三個(gè)方面綜合評(píng)定考核。按總成績(jī)滿分100分進(jìn)行考核，分為課前準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)踐考核四個(gè)實(shí)驗(yàn)考核部分，各個(gè)考核部分占總成績(jī)的百分比如表1。

三“、校企結(jié)合”實(shí)踐實(shí)施方式

采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式開(kāi)展教、學(xué)、練、做一體化的理論講授和技能訓(xùn)練。這種教學(xué)理念對(duì)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》的教學(xué)有一定的促進(jìn)作用，但是驅(qū)動(dòng)任務(wù)是由教師提供給學(xué)生的，沒(méi)有回答任務(wù)的本來(lái)根源從何而來(lái)的問(wèn)題，所以，只在一定程度上解決知識(shí)傳授和技能培養(yǎng)的問(wèn)題。校企結(jié)合的教學(xué)模式下，學(xué)生可以在進(jìn)入企業(yè)任務(wù)實(shí)施的過(guò)程中將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題，逐步學(xué)會(huì)自己提出解決問(wèn)題的方法和路線，也就是自己提出任務(wù)驅(qū)動(dòng)。顯然，較之一般化的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，校企結(jié)合教學(xué)模式可以更進(jìn)一步，任務(wù)由自己發(fā)現(xiàn)、提出，由自己運(yùn)用解決問(wèn)題。學(xué)生可以更深刻體會(huì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)與具體實(shí)踐之間的特殊關(guān)系，由實(shí)踐促進(jìn)知識(shí)點(diǎn)的深入理解，使得自身對(duì)知識(shí)的理解和掌握獲得升華。當(dāng)然，在這個(gè)過(guò)程中離不開(kāi)作為實(shí)踐導(dǎo)師現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的指導(dǎo)，從而達(dá)到舉一反三、靈活運(yùn)用知識(shí)的最終目的。研究設(shè)計(jì)的“校企結(jié)合”實(shí)踐實(shí)施方式包括項(xiàng)目描述、項(xiàng)目預(yù)設(shè)計(jì)和項(xiàng)目實(shí)施三個(gè)主要步驟。

1.項(xiàng)目描述。每個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)，首先由指導(dǎo)教師介紹項(xiàng)目?jī)?nèi)容，組織學(xué)生多方位、角度討論項(xiàng)目?jī)?nèi)容。通過(guò)討論使學(xué)生清楚了解實(shí)踐目的，學(xué)生知道該做什么，逐步知道為什么做。

2.項(xiàng)目預(yù)設(shè)計(jì)。根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，先確定設(shè)計(jì)的硬件電路方案，在老師的指導(dǎo)下讀懂硬件電路圖，進(jìn)行分組，每組負(fù)責(zé)項(xiàng)目中的不同模塊。要求教師們必須引導(dǎo)學(xué)生對(duì)每個(gè)步驟進(jìn)行思考和實(shí)踐，這樣可以較大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生硬件電路設(shè)計(jì)能力，形成電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)思想。

3.項(xiàng)目實(shí)施。學(xué)生分組進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，教師負(fù)責(zé)統(tǒng)籌管理規(guī)劃模塊做成構(gòu)架，并分析探討及模塊工作流程，提出最佳工作流程及方案。給予學(xué)生思路、給予學(xué)生結(jié)論的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、自己解決問(wèn)題、自己得出結(jié)論的教學(xué)方式。在確定硬件的基礎(chǔ)上，要進(jìn)行軟件的總體設(shè)計(jì)，包括軟件主流程的設(shè)計(jì)以及各子程序的設(shè)計(jì)，同時(shí)，要寫出詳細(xì)的操作說(shuō)明，如時(shí)間的調(diào)整方法、顯示窗口的時(shí)間切換等，以配合軟件的設(shè)計(jì)。培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力。然后進(jìn)入硬件的調(diào)試及編程工作，設(shè)計(jì)組內(nèi)的同學(xué)可根據(jù)任務(wù)分工，有調(diào)試硬件各功能，如鍵盤子程序、顯示子程序等，有進(jìn)行整體程序的編制的，各模塊的編制過(guò)程中要注意資源的銜接。培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力。最后進(jìn)機(jī)調(diào)試，各組之間聯(lián)機(jī)調(diào)試的原則也要采用分步走的原則，各個(gè)模塊要逐步套入，通過(guò)一個(gè)再增加一項(xiàng)功能，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的總體要求。最后寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，應(yīng)該包括實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)的目的、完成實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備、實(shí)驗(yàn)的思路、電路圖、程序、實(shí)驗(yàn)中遇到問(wèn)題的解決過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的思考等多個(gè)內(nèi)容。培養(yǎng)學(xué)生溝通與表達(dá)能力，形成計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用工程所必需的基本職業(yè)素養(yǎng)。

四、課程改革實(shí)施成效

篇(3)

超寬帶（UWB，Ultra Wide Band）無(wú)線技術(shù)在無(wú)線電通信、雷達(dá)、跟蹤、精確定位、成像、武器控制等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，因此被認(rèn)為是未來(lái)幾年電信熱門技術(shù)之一。1990年，美國(guó)國(guó)防部首先定義了“超寬帶”概念，超寬帶無(wú)線通信開(kāi)始得到美國(guó)軍方和政府部門的重視。2002年4月，美國(guó)FCC通過(guò)了超寬帶技術(shù)的商用許可，超寬帶無(wú)線通信在民用領(lǐng)域開(kāi)始受到普遍關(guān)注。目前“超寬帶”的定義只是針對(duì)信號(hào)頻譜的相對(duì)帶寬（或絕對(duì)帶寬）而言，沒(méi)有界定的時(shí)域波形特征。因此，有多種方式產(chǎn)生超寬帶信號(hào)。其中，最典型的方法是利用納秒級(jí)的窄脈沖（又稱為沖激脈沖）的頻譜特性來(lái)實(shí)現(xiàn)[1]。

超寬帶無(wú)線電是對(duì)基于正弦載波的常規(guī)無(wú)線電的一次突破。幾十年來(lái)，無(wú)線通信都是以正弦載波為信息載體，而超寬帶無(wú)線通信則以納秒級(jí)的窄脈沖作為信息載體。其信號(hào)產(chǎn)生、調(diào)制解調(diào)、信號(hào)隱蔽性、系統(tǒng)處理增益等方面，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尤其是能夠在密集的多徑環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高速傳輸。由于脈沖持續(xù)時(shí)間很短，多徑分量在時(shí)域上不易重疊，多徑分辨能力高，通過(guò)先進(jìn)的多徑分離技術(shù)或瑞克接收機(jī)，可以充分利用多徑分量。

目前，典型的超寬帶無(wú)線通信調(diào)制方式以TH-PPM、TH-PAM為主，本論文中，介紹超寬帶無(wú)線通信中的調(diào)制技術(shù)，主要討論TH-PPM、TH-PAM的基本原理，并且對(duì)比調(diào)制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，性能的好壞，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)的仿真，從仿真圖中較清楚的研究調(diào)制方式，從而得出正確的結(jié)論，細(xì)致的研究超寬帶無(wú)線通信中的調(diào)制技術(shù)。

關(guān)鍵字：超寬帶 調(diào)制方式 PPM調(diào)制 PAM調(diào)制 OFDM調(diào)制

2 概述

2.1 總述

近幾年來(lái)，超寬帶短距離無(wú)線通信引起了全球通信技術(shù)領(lǐng)域極大的重視。超寬帶通信技術(shù)以其傳輸速率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)成為短距離無(wú)線通信極具競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前景的技術(shù)之一。FCC(美國(guó)通信委員會(huì)) 對(duì)超寬帶系統(tǒng)的最新定義是:相對(duì)帶寬(在- 10dB 點(diǎn)處) (fH - fL)/fc > 20 %(fH ，fL ，fc分別為帶寬的高端頻率、低端頻率和中心頻率) 或者總帶寬BW> 500MHz。[1]它與現(xiàn)有的無(wú)線電系統(tǒng)比較，在花費(fèi)更小的制造成本的條件下，能夠做到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率(100～500MbPs) 、更強(qiáng)的抗干擾能力(處理增益50dB 以上) ，同時(shí)具有極好的抗多徑性能和十分精確的定位能力(精度在cm 以內(nèi)) 。

2.2 UWB基本原理

發(fā)射超寬帶(UWB) 信號(hào)最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射一種時(shí)域上很短(占空比低達(dá)0. 5 %) 的沖激脈沖。這種傳輸技術(shù)稱為“沖擊無(wú)線電( IR) ”.UWB - IR 又被稱為基帶無(wú)載波無(wú)線電，因?yàn)樗幌駛鹘y(tǒng)通信系統(tǒng)中使用正弦波把信號(hào)調(diào)制到更高的載頻上，而是用基帶信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)天線輸出的[6];由信息數(shù)據(jù)對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)制，同時(shí)，為了形成所產(chǎn)生信號(hào)的頻譜而用偽隨即序列對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行編碼。因此沖擊脈沖和調(diào)制技術(shù)就是超寬帶的兩大關(guān)鍵所在。

2.2.1 脈沖信號(hào)

從本質(zhì)上講，產(chǎn)生脈沖寬度為納秒級(jí)的信號(hào)源是UWB 技術(shù)的前提條件。目前產(chǎn)生脈沖信號(hào)源的方法有兩類: ①光電方法，基本原理是利用光導(dǎo)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通瞬間的陡峭上升沿獲得脈沖信號(hào)。由于作為激發(fā)源的激光脈沖信號(hào)可以有很陡的前沿，所以得到的脈沖寬度可達(dá)到皮秒(10 - 12 ) 量級(jí)。另外，由于光導(dǎo)開(kāi)關(guān)是采用集成方法制成的，可以獲得很好的一致性，因此是最有發(fā)展前景的一種方法。②電子方法，利用微波雙極性晶體管雪崩特性，在雪崩導(dǎo)通瞬間，電流呈“雪崩”式迅速增長(zhǎng)，從而獲得具有陡峭前沿的波形，成形后得到極短脈沖。在電路設(shè)計(jì)中，采用多個(gè)晶體管串行級(jí)聯(lián)，使用并行同步觸發(fā)的方式，加快了雪崩過(guò)程，從而達(dá)到進(jìn)一步降低脈沖寬度的目的[7]。

沖激脈沖通常采用單周期高斯脈沖，典型的單周期高斯脈沖的時(shí)域和頻域數(shù)學(xué)模型分別表示為:

(2-1)

(2-2)

單周期脈沖的寬度在納秒級(jí)(0. 1～1. 5ns) ，重復(fù)周期為25～1000ns ，具有很寬的頻譜，如圖2-1 所示。實(shí)際通信中使用的是一長(zhǎng)串的脈沖，由于時(shí)域中信號(hào)的周期性造成了頻譜的離散化，周期性的單脈沖序列頻譜中出現(xiàn)了強(qiáng)烈的能量尖峰。這些尖峰將會(huì)對(duì)信號(hào)構(gòu)成干擾，通過(guò)數(shù)據(jù)信息和偽隨機(jī)碼來(lái)進(jìn)行編碼P調(diào)制，改變脈沖與脈沖間的時(shí)間間隔，可以降低頻譜的尖峰幅度[2]。

圖2-1 　單周期脈沖的時(shí)間域和頻率域的表示

2.2.2 UWB的調(diào)制技術(shù)

超寬帶系統(tǒng)中信息數(shù)據(jù)對(duì)脈沖的調(diào)制方法可以有多種。脈沖位置調(diào)制( PPM) 和脈沖幅度調(diào)制(PAM) 是UWB 最常用的兩種調(diào)制方式。通常UWB信號(hào)模型為:

(2-3)

其中，w ( t) 表示發(fā)送的單周期脈沖， dj ， tj 分別表示單脈沖的幅度和時(shí)延。

a PAM- UWB

PAM是一種通過(guò)改變那些基于需傳輸數(shù)據(jù)的傳輸脈沖幅度的調(diào)制技術(shù)。在PAM調(diào)制系統(tǒng)中，一系列的脈沖幅度被用來(lái)代表需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。任何形狀的脈沖都是通過(guò)其幅度調(diào)制使傳輸數(shù)據(jù)在{ - 1 ， + 1}之間變化(對(duì)于雙極性信號(hào)) 或在M 個(gè)值之間變化(對(duì)于M 元PAM) 。增加傳輸脈沖所占的帶寬或減少脈沖重復(fù)頻率，都可以增加一個(gè)固定平均功率譜密度的UWB 系統(tǒng)所能達(dá)到的吞吐量和傳輸距離，可以看出這一效果與增加傳輸功率的峰值的效果是相似的。[8]

采用脈沖幅度調(diào)制(PAM)的超寬帶信號(hào)波形如下:[4]

(2-4)

其中， dj 是信息序列， Tf 是脈沖重復(fù)周期。根據(jù)dj 的不同取值， 可將PAM調(diào)制方式分為以下三種:

（1） OOK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ，UWB 信號(hào)的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ，UWB 信號(hào)的幅度為0) ;

（2）PPAM(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ，UWB 信號(hào)的幅度為β1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ，UWB 信號(hào)的幅度為β2) ;

（3）BPSK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ，UWB 信號(hào)的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ，UWB 信號(hào)的幅度為- 1) 。

對(duì)于這三種方式，在超寬帶的PAM調(diào)制方式中多采用BPSK方式。

b PPM- UWB

脈沖位置調(diào)制(PPM) 又稱時(shí)間調(diào)制(TM) ，是用每個(gè)脈沖出現(xiàn)的位置落后或超前某一標(biāo)準(zhǔn)或特定時(shí)刻來(lái)表示某個(gè)特定信息的[3]。二進(jìn)制PPM 是超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)經(jīng)常使用的一種調(diào)制方法，相對(duì)其它調(diào)制方法來(lái)說(shuō)也是較早使用的一種方法。采用PPM的一個(gè)重要原因是它能夠使用零相差的相關(guān)接收機(jī)來(lái)接收檢測(cè)信號(hào)，而這種接收機(jī)有著非常好的性能。采用脈沖位置調(diào)制( PPM) 的超寬帶信號(hào)波形如下:

(2-5)

其中， dj 取0 或1 ，δ為調(diào)制因子， 與脈沖寬度Tm (1/Tf ) 是一個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)為1 時(shí)脈沖就會(huì)相應(yīng)滯后一個(gè)時(shí)延δ。

圖2-2 給出了上述四種調(diào)制方法的信號(hào)波形圖，對(duì)這四種調(diào)制方式給出了一個(gè)比較直觀的描述。

除了這些對(duì)脈沖的調(diào)制方法外，用偽隨機(jī)碼或偽隨機(jī)噪聲(PN) 對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行編碼以得到所產(chǎn)生信號(hào)的頻譜時(shí)，根據(jù)編碼的不同即擴(kuò)頻和多址技術(shù)不同，超寬帶系統(tǒng)又被分為跳時(shí)的超寬帶系統(tǒng)(TH - UWB) 、直擴(kuò)的超寬帶系統(tǒng)(DS - UWB) 、跳頻的超寬帶系統(tǒng)(FH - UWB) 和基帶多載波超寬帶系統(tǒng)(MC - UWB) 等[9]。

圖2-2 　不同調(diào)制方式的信號(hào)波形[4]

2.3 UWB 技術(shù)特點(diǎn)

由于UWB 與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比，工作原理迥異，因此UWB 具有如下傳統(tǒng)通信系統(tǒng)無(wú)法比擬的技術(shù)特點(diǎn)[4]:

(1)系統(tǒng)容量大。香農(nóng)公式給出C = Blog2 (1 +S/N) 可以看出，帶寬增加使信道容量的升高遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)功率上升所帶來(lái)的效應(yīng)，這一點(diǎn)也正是提出超寬帶技術(shù)的理論機(jī)理。超寬帶無(wú)線電系統(tǒng)用戶數(shù)量大大高于3G系統(tǒng)。

(2)高速的數(shù)據(jù)傳輸。UWB 系統(tǒng)使用上GHz 的超寬頻帶，根據(jù)香農(nóng)信道容量公式，即使把發(fā)送信號(hào)功率密度控制得很低，也可以實(shí)現(xiàn)高的信息速率。一般情況下，其最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到幾百M(fèi)bps～1Gbps。

(3)多徑分辨能力強(qiáng)。UWB 由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率，窄脈沖的多徑信號(hào)在時(shí)間上不易重疊，很容易分離出多徑分量，所以能充分利用發(fā)射信號(hào)的能量。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)常規(guī)無(wú)線電信號(hào)多徑衰落深達(dá)10～30dB 的多徑環(huán)境，UWB 信號(hào)的衰落最多不到5dB。

(4)隱蔽性好。因?yàn)閁WB 的頻譜非常寬，能量密度非常低，因此信息傳輸安全性高。另一方面，由于能量密度低，UWB 設(shè)備對(duì)于其他設(shè)備的干擾就非常低。

(5)定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度，采用超寬帶無(wú)線電通信，可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位，而GPS 定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)。與GPS 提供絕對(duì)地理位置不同，超短脈沖定位器可以給出相對(duì)位置， 其定位精度可達(dá)厘米級(jí)。

(6)抗干擾能力強(qiáng)。UWB 擴(kuò)頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發(fā)送每個(gè)比特所用的脈沖數(shù)。UWB 的占空比一般為0. 01～0. 001 ，具有比其它擴(kuò)頻系統(tǒng)高得多的處理增益，抗干擾能力強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō)，UWB 抗干擾處理增益在50dB 以上。

(7)低成本和低功耗。UWB 無(wú)線通信系統(tǒng)接收機(jī)沒(méi)有本振、功放、鎖相環(huán)( PLL) 、壓控振蕩器(VCO) 、混頻器等， 因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本將很低。由于UWB 信號(hào)無(wú)需載波，而是使用間歇的脈沖來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時(shí)間很短，一般在0. 20ns～1. 5ns之間，有很低的占空因數(shù)，所以它只需要很低的電源功率。一般UWB 系統(tǒng)只需要50～70mW 的電源，是藍(lán)牙技術(shù)的十分之一[10]。盡管如此，UWB 在技術(shù)上面臨一定的挑戰(zhàn)， 還有諸多技術(shù)的問(wèn)題有待研究解決，比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點(diǎn)，建立信道模型，解決多徑傳播;需要進(jìn)一步研究高速脈沖信號(hào)的生成、處理等技術(shù);研究新的調(diào)制技術(shù)，進(jìn)一步降低收發(fā)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度等。

轉(zhuǎn)貼于

2.4 UWB發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成框圖

2.4.1 UWB發(fā)射機(jī)組成框圖

UWB發(fā)射機(jī)直接發(fā)送納秒級(jí)脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)而不需使用載波電路。所以，UWB發(fā)射機(jī)比現(xiàn)有的無(wú)線發(fā)射設(shè)備要簡(jiǎn)單得多。TH-UWB發(fā)射機(jī)組成框圖如圖2-3所示[5]。

圖2-3 UWB發(fā)射機(jī)組成框圖

調(diào)制后的數(shù)據(jù)與偽碼產(chǎn)生器生成的偽碼一起送入可編程延遲電路，可編程延遲電路產(chǎn)生的時(shí)延控制脈沖信號(hào)發(fā)生器的發(fā)送時(shí)刻，脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出的UWB信號(hào)由天線輻射出去。脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路的一個(gè)關(guān)鍵部分是天線，它的作用相當(dāng)于一個(gè)濾波器。

2.4.2 UWB接收機(jī)組成框圖

TH-UWB接收機(jī)采用相關(guān)接收方式，接收機(jī)框圖如圖4所示。圖4中虛線內(nèi)的部分是相關(guān)器。它由乘法器、積分器和取樣/保持電路三部分組成[5]。

接收機(jī)與發(fā)射機(jī)類似，兩者的區(qū)別在于接收機(jī)的基帶信號(hào)處理器從取樣/保持電路中解調(diào)數(shù)據(jù)，基帶信號(hào)處理器的輸出控制可編程時(shí)延電路，為可編程時(shí)延電路提供定時(shí)跟蹤信號(hào)，保證相關(guān)器正確解調(diào)出數(shù)據(jù)。

圖2-4 UWB接收機(jī)組成框圖

2.5 UWB 技術(shù)的應(yīng)用前景

UWB 系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下，UWB具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢(shì)，最大可以提供高達(dá)1000Mbps 以上的傳輸速率，使UWB 同其它短距離無(wú)線通信系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯，如表1 所示?，F(xiàn)有的各種無(wú)線解決方案(例如802. 11 ，Bluetooth等) 的速率均低于100Mbit/s ，UWB 則在10m 左右的范圍之內(nèi)打破了這一限制，UWB 的應(yīng)用將使人們可以擺脫更多線纜的牽絆，通信因而變得更為方便[6]。

2.6 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線通信已經(jīng)迅速滲入我們的生活當(dāng)中，對(duì)容量不斷增長(zhǎng)的要求需要一種不對(duì)現(xiàn)有的通信系統(tǒng)造成影響的新的無(wú)線通信方案，超寬帶脈沖無(wú)線電系統(tǒng)正好滿足了這一要求。UWB 技術(shù)對(duì)于無(wú)線短距離的高速數(shù)據(jù)通信是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的，隨著研究的深入，憑借多方面的優(yōu)勢(shì)，它將在很多領(lǐng)域占有一席之地。特別是短距離傳輸?shù)暮?G領(lǐng)域，UWB 將有廣闊的發(fā)展空間[8]。

表1 　幾種短距離無(wú)線通信比較

家庭和辦公室互連

筆記本、臺(tái)式電腦、掌上電腦、因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

無(wú)線電視、DVD ， 高速因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

3 MATLAB 軟件工具介紹

3.1 MATLAB語(yǔ)言的概述

MATLAB是一種科學(xué)計(jì)算軟件，適用于工程應(yīng)用各領(lǐng)域的分析設(shè)計(jì)與復(fù)雜計(jì)算，它使用方便，輸入簡(jiǎn)捷，運(yùn)算高效且內(nèi)容豐富，很容易由用戶自行擴(kuò)展。因此，它已成為大學(xué)教學(xué)和科學(xué)研究中最常用且必不可少的工具。

MATLAB是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”（MATrix LABoratoy）的縮寫，它是一種以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的交互式程序語(yǔ)言，著重針對(duì)科學(xué)計(jì)算、工程計(jì)算和繪圖的需求。與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)潔和智能化，適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習(xí)慣，使得編程和調(diào)試效率大大提高。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結(jié)果，人機(jī)交互性能好，為科技人員所樂(lè)于接受。特別是它可適應(yīng)多種平臺(tái)，并且隨計(jì)算機(jī)硬、軟件的更新而用時(shí)升級(jí)。因而，MATLAB語(yǔ)言是數(shù)值計(jì)算用得最頻繁的電子信息類學(xué)科工具。它大大提高了課程教學(xué)、解題作業(yè)、分析研究的效率。

3.2 MATLAB的歷史

在1980年前后，美國(guó)的Cleve Moler博士在New Mexico大學(xué)講授線性代數(shù)課程時(shí)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用其他高級(jí)語(yǔ)言編程極為不便，便構(gòu)思并開(kāi)發(fā)了MATLAB（MATrix LABoratory，矩陣實(shí)驗(yàn)室），它是集命令翻譯、科學(xué)計(jì)算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)在該大學(xué)進(jìn)行了幾次的試用之后，于1984年推出了該軟件的正式版本。它是以著名的線性代數(shù)軟件包LINPACK和特征計(jì)算軟件包EISPACK中的子程序?yàn)榛A(chǔ)發(fā)展而成的一種開(kāi)放型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，其基本的數(shù)據(jù)單元是一個(gè)維數(shù)不加限制的矩陣，這就允許用戶可以根據(jù)數(shù)值計(jì)算問(wèn)題的復(fù)雜程序，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分段甚至逐句編程處理，顯然這與C、FORTRAN等傳統(tǒng)高級(jí)語(yǔ)言完全不同。在MATLAB下，矩陣的運(yùn)算變得異常的容易，后來(lái)的版本中又增添了豐富多彩的圖形圖像處理及多媒體功能，使得MATLAB的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，Moler博士等一批數(shù)學(xué)家與軟件專家組建了名為MathWorks的軟件開(kāi)發(fā)公司，專門擴(kuò)展并改進(jìn)MATLAB。

為了準(zhǔn)確地把一個(gè)控制系統(tǒng)的復(fù)雜模型輸入給計(jì)算機(jī)，然后對(duì)之進(jìn)行進(jìn)一步的分析與仿真，1990年MathWorks軟件公司為MATLAB提供了新的控制系統(tǒng)模型圖形輸入與仿真工具，并定名為SIMULAB，該工具很快在控制界得致函廣泛的使用。但因其名字與著名的軟件SIMULA類似，所以在1992年正式改名為SIMULINK。此軟件有兩個(gè)明顯的功能：仿真與連接，亦即可以利用鼠標(biāo)在模型窗口上畫出所需的控制系統(tǒng)模型，然后利用該軟件提供的功能來(lái)對(duì)系統(tǒng)直接進(jìn)行仿真。很明顯，這種做法使得一個(gè)很復(fù)雜系統(tǒng)的輸入變得相當(dāng)容易。SIMULINK的出現(xiàn)，更使得MATLAB的控制系統(tǒng)的仿真與其在CAD中的應(yīng)用打開(kāi)了嶄新的局面。

3.3 MATLAB語(yǔ)言的特點(diǎn)

MATLAB語(yǔ)言有以下特點(diǎn)。

(1) 起點(diǎn)高

每個(gè)變量代表一個(gè)矩陣，以矩陣運(yùn)算見(jiàn)長(zhǎng)。當(dāng)前的科學(xué)計(jì)算中，幾乎無(wú)處不用矩陣運(yùn)算，這使它的優(yōu)勢(shì)得到了充分的體現(xiàn)。

(2) 人機(jī)界面適合科技人員

MATLAB的語(yǔ)言規(guī)則與筆算式相似。MATLAB的程序與科技人員的書寫習(xí)慣相近，因此，易寫易讀，易于在科技人員之間交流。矩陣的行列數(shù)無(wú)需定義。MATLAB不必有階數(shù)定義，輸入數(shù)據(jù)的行列數(shù)就決定了它的階數(shù)。鍵入算式立即得到結(jié)果，無(wú)需編譯。MATLAB是以解釋方式工作的，即它對(duì)每條語(yǔ)句解釋后立即執(zhí)行，若有錯(cuò)誤也立即做出反應(yīng)，便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調(diào)試的工作量。

(3) 強(qiáng)大而簡(jiǎn)易的做圖功能

能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)確定坐標(biāo)繪圖，能規(guī)定多種坐標(biāo)系，（極坐標(biāo)系、對(duì)數(shù)坐標(biāo)系等），能繪制三維坐標(biāo)中的曲線和曲面，可設(shè)置不同顏色、線型、視角等。如果數(shù)據(jù)齊全，通常只需一條命令即可出圖。

(4) 智能化程度高

繪圖時(shí)自動(dòng)選擇坐標(biāo)，大大方便了用戶；做數(shù)值積分時(shí)自動(dòng)按精度選擇步長(zhǎng)；自動(dòng)檢測(cè)和顯示程序錯(cuò)誤的能力強(qiáng)，易于調(diào)試。

(5) 功能豐富，可擴(kuò)展性強(qiáng)

MATLAB軟件包括基本部分和專業(yè)擴(kuò)展兩大部分。

基本部分包括矩陣的運(yùn)算和各種變換、代數(shù)和超越方程的求解、數(shù)據(jù)處理和傅立葉變換及數(shù)值積分等等?？梢猿浞譂M足大學(xué)理工科學(xué)生的計(jì)算需要。

擴(kuò)展部分稱為工具箱。它實(shí)際上是用MATLAB的基本語(yǔ)句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問(wèn)題，或?qū)崿F(xiàn)某一類的新算法?，F(xiàn)在已經(jīng)有控制系統(tǒng)、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、模糊集合、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及小波分析等工具箱，并且向公式推導(dǎo)、系統(tǒng)仿真和實(shí)時(shí)運(yùn)行等領(lǐng)域發(fā)展。

MATLAB的核心內(nèi)容在于它的基本部分，所有的工具箱子程序都是用它的基本語(yǔ)句編寫的。

3.4 MATLAB仿真

通過(guò)利用所學(xué)的理論知識(shí)，建立一個(gè)完整、準(zhǔn)確的需求說(shuō)明，清楚、準(zhǔn)確地提出仿真試驗(yàn)所要解決的問(wèn)題。

對(duì)所提出的仿真系統(tǒng)給出詳細(xì)定義，明確系統(tǒng)中的模塊、系統(tǒng)構(gòu)成、模塊之間的相互關(guān)系，系統(tǒng)的輸入輸出、邊界條件以及系統(tǒng)的約束條件，并明確仿真所要達(dá)到的目標(biāo)。

根據(jù)仿真系統(tǒng)分析的結(jié)果，確定系統(tǒng)中的參數(shù)、變量及其互之間的關(guān)系，并以數(shù)學(xué)形式將這些關(guān)系描述出來(lái)，從而構(gòu)成仿真系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)建模是系統(tǒng)仿真中最關(guān)鍵的一步，所建立的數(shù)學(xué)模型必須盡可能準(zhǔn)確地反映所關(guān)心的真實(shí)系統(tǒng)的特性，而又不能過(guò)于復(fù)雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計(jì)算過(guò)程，即建模需要根據(jù)求解問(wèn)題的要求，在模型的近似程度與復(fù)雜程度之間折中。電子與通信系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型通常以方框圖形式或數(shù)學(xué)方程形式來(lái)表達(dá)。

根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型所需要的數(shù)據(jù)元素，收集與模型系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模型，收集數(shù)據(jù)，確定其中各子模塊的結(jié)構(gòu)，輸入輸出接口，輸入輸出的數(shù)據(jù)表達(dá)形式，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式等。然后編制相應(yīng)的程序流程，用MATLAB語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。

仿真模型驗(yàn)證的目的是確定計(jì)算機(jī)仿真模型是否準(zhǔn)確表達(dá)了數(shù)學(xué)模型。仿真模型驗(yàn)證通常的方法是將數(shù)學(xué)模型的解析結(jié)果（或理論結(jié)果）與仿真所得到的數(shù)值結(jié)果相比較來(lái)完成的；或通過(guò)已知的系統(tǒng)輸入輸出結(jié)果，對(duì)比在相同條件下的系統(tǒng)仿真結(jié)果來(lái)驗(yàn)證仿真模型的正確性。

篇(4)

超寬帶（UWB,Ultra Wide Band）無(wú)線技術(shù)在無(wú)線電通信、雷達(dá)、跟蹤、精確定位、成像、武器控制等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，因此被認(rèn)為是未來(lái)幾年電信熱門技術(shù)之一。1990年，美國(guó)國(guó)防部首先定義了“超寬帶”概念，超寬帶無(wú)線通信開(kāi)始得到美國(guó)軍方和政府部門的重視。2002年4月，美國(guó)FCC通過(guò)了超寬帶技術(shù)的商用許可，超寬帶無(wú)線通信在民用領(lǐng)域開(kāi)始受到普遍關(guān)注。目前“超寬帶”的定義只是針對(duì)信號(hào)頻譜的相對(duì)帶寬（或絕對(duì)帶寬）而言，沒(méi)有界定的時(shí)域波形特征。因此，有多種方式產(chǎn)生超寬帶信號(hào)。其中，最典型的方法是利用納秒級(jí)的窄脈沖（又稱為沖激脈沖）的頻譜特性來(lái)實(shí)現(xiàn)[1]。

超寬帶無(wú)線電是對(duì)基于正弦載波的常規(guī)無(wú)線電的一次突破。幾十年來(lái)，無(wú)線通信都是以正弦載波為信息載體，而超寬帶無(wú)線通信則以納秒級(jí)的窄脈沖作為信息載體。其信號(hào)產(chǎn)生、調(diào)制解調(diào)、信號(hào)隱蔽性、系統(tǒng)處理增益等方面，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尤其是能夠在密集的多徑環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高速傳輸。由于脈沖持續(xù)時(shí)間很短，多徑分量在時(shí)域上不易重疊，多徑分辨能力高，通過(guò)先進(jìn)的多徑分離技術(shù)或瑞克接收機(jī)，可以充分利用多徑分量。

目前，典型的超寬帶無(wú)線通信調(diào)制方式以TH-PPM、TH-PAM為主，本論文中，介紹超寬帶無(wú)線通信中的調(diào)制技術(shù)，主要討論TH-PPM、TH-PAM的基本原理，并且對(duì)比調(diào)制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，性能的好壞，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)的仿真，從仿真圖中較清楚的研究調(diào)制方式，從而得出正確的結(jié)論，細(xì)致的研究超寬帶無(wú)線通信中的調(diào)制技術(shù)。

關(guān)鍵字：超寬帶 調(diào)制方式 PPM調(diào)制 PAM調(diào)制 OFDM調(diào)制

2 概述

2.1 總述

近幾年來(lái),超寬帶短距離無(wú)線通信引起了全球通信技術(shù)領(lǐng)域極大的重視。超寬帶通信技術(shù)以其傳輸速率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)成為短距離無(wú)線通信極具競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前景的技術(shù)之一。FCC(美國(guó)通信委員會(huì)) 對(duì)超寬帶系統(tǒng)的最新定義是:相對(duì)帶寬(在- 10dB 點(diǎn)處) (fH - fL)/fc > 20 %(fH ,fL ,fc分別為帶寬的高端頻率、低端頻率和中心頻率) 或者總帶寬BW> 500MHz。[1]它與現(xiàn)有的無(wú)線電系統(tǒng)比較,在花費(fèi)更小的制造成本的條件下,能夠做到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率(100～500MbPs) 、更強(qiáng)的抗干擾能力(處理增益50dB 以上) ,同時(shí)具有極好的抗多徑性能和十分精確的定位能力(精度在cm 以內(nèi)) 。

2.2 UWB基本原理

發(fā)射超寬帶(UWB) 信號(hào)最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射一種時(shí)域上很短(占空比低達(dá)0. 5 %) 的沖激脈沖。這種傳輸技術(shù)稱為“沖擊無(wú)線電( IR) ”.UWB - IR 又被稱為基帶無(wú)載波無(wú)線電,因?yàn)樗幌駛鹘y(tǒng)通信系統(tǒng)中使用正弦波把信號(hào)調(diào)制到更高的載頻上,而是用基帶信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)天線輸出的[6];由信息數(shù)據(jù)對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)制,同時(shí),為了形成所產(chǎn)生信號(hào)的頻譜而用偽隨即序列對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行編碼。因此沖擊脈沖和調(diào)制技術(shù)就是超寬帶的兩大關(guān)鍵所在。

2.2.1 脈沖信號(hào)

從本質(zhì)上講,產(chǎn)生脈沖寬度為納秒級(jí)的信號(hào)源是UWB 技術(shù)的前提條件。目前產(chǎn)生脈沖信號(hào)源的方法有兩類: ①光電方法,基本原理是利用光導(dǎo)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通瞬間的陡峭上升沿獲得脈沖信號(hào)。由于作為激發(fā)源的激光脈沖信號(hào)可以有很陡的前沿,所以得到的脈沖寬度可達(dá)到皮秒(10 - 12 ) 量級(jí)。另外,由于光導(dǎo)開(kāi)關(guān)是采用集成方法制成的,可以獲得很好的一致性,因此是最有發(fā)展前景的一種方法。②電子方法,利用微波雙極性晶體管雪崩特性,在雪崩導(dǎo)通瞬間,電流呈“雪崩”式迅速增長(zhǎng),從而獲得具有陡峭前沿的波形,成形后得到極短脈沖。在電路設(shè)計(jì)中,采用多個(gè)晶體管串行級(jí)聯(lián),使用并行同步觸發(fā)的方式,加快了雪崩過(guò)程,從而達(dá)到進(jìn)一步降低脈沖寬度的目的[7]。

沖激脈沖通常采用單周期高斯脈沖,典型的單周期高斯脈沖的時(shí)域和頻域數(shù)學(xué)模型分別表示為:

(2-1)

(2-2)

單周期脈沖的寬度在納秒級(jí)(0. 1～1. 5ns) ,重復(fù)周期為25～1000ns ,具有很寬的頻譜,如圖2-1 所示。實(shí)際通信中使用的是一長(zhǎng)串的脈沖,由于時(shí)域中信號(hào)的周期性造成了頻譜的離散化,周期性的單脈沖序列頻譜中出現(xiàn)了強(qiáng)烈的能量尖峰。這些尖峰將會(huì)對(duì)信號(hào)構(gòu)成干擾,通過(guò)數(shù)據(jù)信息和偽隨機(jī)碼來(lái)進(jìn)行編碼P調(diào)制,改變脈沖與脈沖間的時(shí)間間隔,可以降低頻譜的尖峰幅度[2]。

圖2-1 　單周期脈沖的時(shí)間域和頻率域的表示

2.2.2 UWB的調(diào)制技術(shù)

超寬帶系統(tǒng)中信息數(shù)據(jù)對(duì)脈沖的調(diào)制方法可以有多種。脈沖位置調(diào)制( PPM) 和脈沖幅度調(diào)制(PAM) 是UWB 最常用的兩種調(diào)制方式。通常UWB信號(hào)模型為:

(2-3)

其中,w ( t) 表示發(fā)送的單周期脈沖, dj , tj 分別表示單脈沖的幅度和時(shí)延。

a PAM- UWB

PAM是一種通過(guò)改變那些基于需傳輸數(shù)據(jù)的傳輸脈沖幅度的調(diào)制技術(shù)。在PAM調(diào)制系統(tǒng)中,一系列的脈沖幅度被用來(lái)代表需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。任何形狀的脈沖都是通過(guò)其幅度調(diào)制使傳輸數(shù)據(jù)在{ - 1 , + 1}之間變化(對(duì)于雙極性信號(hào)) 或在M 個(gè)值之間變化(對(duì)于M 元PAM) 。增加傳輸脈沖所占的帶寬或減少脈沖重復(fù)頻率,都可以增加一個(gè)固定平均功率譜密度的UWB 系統(tǒng)所能達(dá)到的吞吐量和傳輸距離,可以看出這一效果與增加傳輸功率的峰值的效果是相似的。[8]

采用脈沖幅度調(diào)制(PAM)的超寬帶信號(hào)波形如下:[4]

(2-4)

其中, dj 是信息序列, Tf 是脈沖重復(fù)周期。根據(jù)dj 的不同取值, 可將PAM調(diào)制方式分為以下三種:

（1） OOK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號(hào)的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號(hào)的幅度為0) ;

（2）PPAM(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號(hào)的幅度為β1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號(hào)的幅度為β2) ;

（3）BPSK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號(hào)的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號(hào)的幅度為- 1) 。

對(duì)于這三種方式,在超寬帶的PAM調(diào)制方式中多采用BPSK方式。

b PPM- UWB

脈沖位置調(diào)制(PPM) 又稱時(shí)間調(diào)制(TM) ,是用每個(gè)脈沖出現(xiàn)的位置落后或超前某一標(biāo)準(zhǔn)或特定時(shí)刻來(lái)表示某個(gè)特定信息的[3]。二進(jìn)制PPM 是超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)經(jīng)常使用的一種調(diào)制方法,相對(duì)其它調(diào)制方法來(lái)說(shuō)也是較早使用的一種方法。采用PPM的一個(gè)重要原因是它能夠使用零相差的相關(guān)接收機(jī)來(lái)接收檢測(cè)信號(hào),而這種接收機(jī)有著非常好的性能。采用脈沖位置調(diào)制( PPM) 的超寬帶信號(hào)波形如下:

(2-5)

其中, dj 取0 或1 ,δ為調(diào)制因子, 與脈沖寬度Tm (1/Tf ) 是一個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)為1 時(shí)脈沖就會(huì)相應(yīng)滯后一個(gè)時(shí)延δ。

圖2-2 給出了上述四種調(diào)制方法的信號(hào)波形圖,對(duì)這四種調(diào)制方式給出了一個(gè)比較直觀的描述。

除了這些對(duì)脈沖的調(diào)制方法外,用偽隨機(jī)碼或偽隨機(jī)噪聲(PN) 對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行編碼以得到所產(chǎn)生信號(hào)的頻譜時(shí),根據(jù)編碼的不同即擴(kuò)頻和多址技術(shù)不同,超寬帶系統(tǒng)又被分為跳時(shí)的超寬帶系統(tǒng)(TH - UWB) 、直擴(kuò)的超寬帶系統(tǒng)(DS - UWB) 、跳頻的超寬帶系統(tǒng)(FH - UWB) 和基帶多載波超寬帶系統(tǒng)(MC - UWB) 等[9]。

圖2-2 　不同調(diào)制方式的信號(hào)波形[4]

2.3 UWB 技術(shù)特點(diǎn)

由于UWB 與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比,工作原理迥異,因此UWB 具有如下傳統(tǒng)通信系統(tǒng)無(wú)法比擬的技術(shù)特點(diǎn)[4]:

(1)系統(tǒng)容量大。香農(nóng)公式給出C = Blog2 (1 +S/N) 可以看出,帶寬增加使信道容量的升高遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)功率上升所帶來(lái)的效應(yīng),這一點(diǎn)也正是提出超寬帶技術(shù)的理論機(jī)理。超寬帶無(wú)線電系統(tǒng)用戶數(shù)量大大高于3G系統(tǒng)。

(2)高速的數(shù)據(jù)傳輸。UWB 系統(tǒng)使用上GHz 的超寬頻帶,根據(jù)香農(nóng)信道容量公式,即使把發(fā)送信號(hào)功率密度控制得很低,也可以實(shí)現(xiàn)高的信息速率。一般情況下,其最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到幾百M(fèi)bps～1Gbps。

(3)多徑分辨能力強(qiáng)。UWB 由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率,窄脈沖的多徑信號(hào)在時(shí)間上不易重疊,很容易分離出多徑分量,所以能充分利用發(fā)射信號(hào)的能量。實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)常規(guī)無(wú)線電信號(hào)多徑衰落深達(dá)10～30dB 的多徑環(huán)境,UWB 信號(hào)的衰落最多不到5dB。

(4)隱蔽性好。因?yàn)閁WB 的頻譜非常寬,能量密度非常低,因此信息傳輸安全性高。另一方面,由于能量密度低,UWB 設(shè)備對(duì)于其他設(shè)備的干擾就非常低。

(5)定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度,采用超寬帶無(wú)線電通信,可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位,而GPS 定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)。與GPS 提供絕對(duì)地理位置不同,超短脈沖定位器可以給出相對(duì)位置, 其定位精度可達(dá)厘米級(jí)。

(6)抗干擾能力強(qiáng)。UWB 擴(kuò)頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發(fā)送每個(gè)比特所用的脈沖數(shù)。UWB 的占空比一般為0. 01～0. 001 ,具有比其它擴(kuò)頻系統(tǒng)高得多的處理增益,抗干擾能力強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō),UWB 抗干擾處理增益在50dB 以上。

(7)低成本和低功耗。UWB 無(wú)線通信系統(tǒng)接收機(jī)沒(méi)有本振、功放、鎖相環(huán)( PLL) 、壓控振蕩器(VCO) 、混頻器等, 因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)備成本將很低。由于UWB 信號(hào)無(wú)需載波,而是使用間歇的脈沖來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù),脈沖持續(xù)時(shí)間很短,一般在0. 20ns～1. 5ns之間,有很低的占空因數(shù),所以它只需要很低的電源功率。一般UWB 系統(tǒng)只需要50～70mW 的電源,是藍(lán)牙技術(shù)的十分之一[10]。盡管如此,UWB 在技術(shù)上面臨一定的挑戰(zhàn), 還有諸多技術(shù)的問(wèn)題有待研究解決,比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點(diǎn),建立信道模型,解決多徑傳播;需要進(jìn)一步研究高速脈沖信號(hào)的生成、處理等技術(shù);研究新的調(diào)制技術(shù),進(jìn)一步降低收發(fā)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度等。

2.4 UWB發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成框圖

2.4.1 UWB發(fā)射機(jī)組成框圖

UWB發(fā)射機(jī)直接發(fā)送納秒級(jí)脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)而不需使用載波電路。所以，UWB發(fā)射機(jī)比現(xiàn)有的無(wú)線發(fā)射設(shè)備要簡(jiǎn)單得多。TH-UWB發(fā)射機(jī)組成框圖如圖2-3所示[5]。

圖2-3 UWB發(fā)射機(jī)組成框圖

調(diào)制后的數(shù)據(jù)與偽碼產(chǎn)生器生成的偽碼一起送入可編程延遲電路，可編程延遲電路產(chǎn)生的時(shí)延控制脈沖信號(hào)發(fā)生器的發(fā)送時(shí)刻，脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出的UWB信號(hào)由天線輻射出去。脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路的一個(gè)關(guān)鍵部分是天線，它的作用相當(dāng)于一個(gè)濾波器。

2.4.2 UWB接收機(jī)組成框圖

TH-UWB接收機(jī)采用相關(guān)接收方式，接收機(jī)框圖如圖4所示。圖4中虛線內(nèi)的部分是相關(guān)器。它由乘法器、積分器和取樣/保持電路三部分組成[5]。

接收機(jī)與發(fā)射機(jī)類似，兩者的區(qū)別在于接收機(jī)的基帶信號(hào)處理器從取樣/保持電路中解調(diào)數(shù)據(jù)，基帶信號(hào)處理器的輸出控制可編程時(shí)延電路，為可編程時(shí)延電路提供定時(shí)跟蹤信號(hào)，保證相關(guān)器正確解調(diào)出數(shù)據(jù)。

圖2-4 UWB接收機(jī)組成框圖

2.5 UWB 技術(shù)的應(yīng)用前景

UWB 系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下,UWB具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢(shì),最大可以提供高達(dá)1000Mbps 以上的傳輸速率,使UWB 同其它短距離無(wú)線通信系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯,如表1 所示?，F(xiàn)有的各種無(wú)線解決方案(例如802. 11 ,Bluetooth等) 的速率均低于100Mbit/s ,UWB 則在10m 左右的范圍之內(nèi)打破了這一限制,UWB 的應(yīng)用將使人們可以擺脫更多線纜的牽絆,通信因而變得更為方便[6]。

2.6 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線通信已經(jīng)迅速滲入我們的生活當(dāng)中,對(duì)容量不斷增長(zhǎng)的要求需要一種不對(duì)現(xiàn)有的通信系統(tǒng)造成影響的新的無(wú)線通信方案,超寬帶脈沖無(wú)線電系統(tǒng)正好滿足了這一要求。UWB 技術(shù)對(duì)于無(wú)線短距離的高速數(shù)據(jù)通信是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的,隨著研究的深入,憑借多方面的優(yōu)勢(shì),它將在很多領(lǐng)域占有一席之地。特別是短距離傳輸?shù)暮?G領(lǐng)域,UWB 將有廣闊的發(fā)展空間[8]。

表1 　幾種短距離無(wú)線通信比較

IEEE802. 11a

Bluetooth

UWB

工作頻率

2. 4GHz

2. 402～2. 48GHz

3. 1～10. 6GHz

傳輸速率

54Mbps

小于1Mbps

大于480Mbps

通信距離

10m～100m

10m

小于10m

發(fā)射功率

1 瓦以上

1 毫瓦～100毫瓦

1 毫瓦以下

容量空間

80kbps/m2

30kbps/m2

1000kbps/m2

應(yīng)用范圍

無(wú)線局域網(wǎng)

家庭和辦公室互連

近距離多媒體

終端類型

筆記本、臺(tái)式電腦、掌上電腦、因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

筆記本、移動(dòng)電話、掌上電腦、移動(dòng)設(shè)備

無(wú)線電視、DVD , 高速因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

3 MATLAB 軟件工具介紹

3.1 MATLAB語(yǔ)言的概述

MATLAB是一種科學(xué)計(jì)算軟件，適用于工程應(yīng)用各領(lǐng)域的分析設(shè)計(jì)與復(fù)雜計(jì)算，它使用方便，輸入簡(jiǎn)捷，運(yùn)算高效且內(nèi)容豐富，很容易由用戶自行擴(kuò)展。因此，它已成為大學(xué)教學(xué)和科學(xué)研究中最常用且必不可少的工具。

MATLAB是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”（MATrix LABoratoy）的縮寫，它是一種以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的交互式程序語(yǔ)言，著重針對(duì)科學(xué)計(jì)算、工程計(jì)算和繪圖的需求。與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)潔和智能化，適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習(xí)慣，使得編程和調(diào)試效率大大提高。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結(jié)果，人機(jī)交互性能好，為科技人員所樂(lè)于接受。特別是它可適應(yīng)多種平臺(tái)，并且隨計(jì)算機(jī)硬、軟件的更新而用時(shí)升級(jí)。因而，MATLAB語(yǔ)言是數(shù)值計(jì)算用得最頻繁的電子信息類學(xué)科工具。它大大提高了課程教學(xué)、解題作業(yè)、分析研究的效率。

3.2 MATLAB的歷史

在1980年前后，美國(guó)的Cleve Moler博士在New Mexico大學(xué)講授線性代數(shù)課程時(shí)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用其他高級(jí)語(yǔ)言編程極為不便，便構(gòu)思并開(kāi)發(fā)了MATLAB（MATrix LABoratory，矩陣實(shí)驗(yàn)室），它是集命令翻譯、科學(xué)計(jì)算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)在該大學(xué)進(jìn)行了幾次的試用之后，于1984年推出了該軟件的正式版本。它是以著名的線性代數(shù)軟件包LINPACK和特征計(jì)算軟件包EISPACK中的子程序?yàn)榛A(chǔ)發(fā)展而成的一種開(kāi)放型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，其基本的數(shù)據(jù)單元是一個(gè)維數(shù)不加限制的矩陣，這就允許用戶可以根據(jù)數(shù)值計(jì)算問(wèn)題的復(fù)雜程序，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分段甚至逐句編程處理，顯然這與C、FORTRAN等傳統(tǒng)高級(jí)語(yǔ)言完全不同。在MATLAB下，矩陣的運(yùn)算變得異常的容易，后來(lái)的版本中又增添了豐富多彩的圖形圖像處理及多媒體功能，使得MATLAB的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，Moler博士等一批數(shù)學(xué)家與軟件專家組建了名為MathWorks的軟件開(kāi)發(fā)公司，專門擴(kuò)展并改進(jìn)MATLAB。

為了準(zhǔn)確地把一個(gè)控制系統(tǒng)的復(fù)雜模型輸入給計(jì)算機(jī)，然后對(duì)之進(jìn)行進(jìn)一步的分析與仿真，1990年MathWorks軟件公司為MATLAB提供了新的控制系統(tǒng)模型圖形輸入與仿真工具，并定名為SIMULAB，該工具很快在控制界得致函廣泛的使用。但因其名字與著名的軟件SIMULA類似，所以在1992年正式改名為SIMULINK。此軟件有兩個(gè)明顯的功能：仿真與連接，亦即可以利用鼠標(biāo)在模型窗口上畫出所需的控制系統(tǒng)模型，然后利用該軟件提供的功能來(lái)對(duì)系統(tǒng)直接進(jìn)行仿真。很明顯，這種做法使得一個(gè)很復(fù)雜系統(tǒng)的輸入變得相當(dāng)容易。SIMULINK的出現(xiàn)，更使得MATLAB的控制系統(tǒng)的仿真與其在CAD中的應(yīng)用打開(kāi)了嶄新的局面。

3.3 MATLAB語(yǔ)言的特點(diǎn)

MATLAB語(yǔ)言有以下特點(diǎn)。

(1) 起點(diǎn)高

每個(gè)變量代表一個(gè)矩陣，以矩陣運(yùn)算見(jiàn)長(zhǎng)。當(dāng)前的科學(xué)計(jì)算中，幾乎無(wú)處不用矩陣運(yùn)算，這使它的優(yōu)勢(shì)得到了充分的體現(xiàn)。

(2) 人機(jī)界面適合科技人員

MATLAB的語(yǔ)言規(guī)則與筆算式相似。MATLAB的程序與科技人員的書寫習(xí)慣相近，因此，易寫易讀，易于在科技人員之間交流。矩陣的行列數(shù)無(wú)需定義。MATLAB不必有階數(shù)定義，輸入數(shù)據(jù)的行列數(shù)就決定了它的階數(shù)。鍵入算式立即得到結(jié)果，無(wú)需編譯。MATLAB是以解釋方式工作的，即它對(duì)每條語(yǔ)句解釋后立即執(zhí)行，若有錯(cuò)誤也立即做出反應(yīng)，便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調(diào)試的工作量。

(3) 強(qiáng)大而簡(jiǎn)易的做圖功能

能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)確定坐標(biāo)繪圖，能規(guī)定多種坐標(biāo)系，（極坐標(biāo)系、對(duì)數(shù)坐標(biāo)系等），能繪制三維坐標(biāo)中的曲線和曲面，可設(shè)置不同顏色、線型、視角等。如果數(shù)據(jù)齊全，通常只需一條命令即可出圖。

(4) 智能化程度高

繪圖時(shí)自動(dòng)選擇坐標(biāo)，大大方便了用戶；做數(shù)值積分時(shí)自動(dòng)按精度選擇步長(zhǎng)；自動(dòng)檢測(cè)和顯示程序錯(cuò)誤的能力強(qiáng)，易于調(diào)試。

(5) 功能豐富，可擴(kuò)展性強(qiáng)

MATLAB軟件包括基本部分和專業(yè)擴(kuò)展兩大部分。

基本部分包括矩陣的運(yùn)算和各種變換、代數(shù)和超越方程的求解、數(shù)據(jù)處理和傅立葉變換及數(shù)值積分等等?？梢猿浞譂M足大學(xué)理工科學(xué)生的計(jì)算需要。

擴(kuò)展部分稱為工具箱。它實(shí)際上是用MATLAB的基本語(yǔ)句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問(wèn)題，或?qū)崿F(xiàn)某一類的新算法?，F(xiàn)在已經(jīng)有控制系統(tǒng)、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、模糊集合、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及小波分析等工具箱，并且向公式推導(dǎo)、系統(tǒng)仿真和實(shí)時(shí)運(yùn)行等領(lǐng)域發(fā)展。

MATLAB的核心內(nèi)容在于它的基本部分，所有的工具箱子程序都是用它的基本語(yǔ)句編寫的。

3.4 MATLAB仿真

通過(guò)利用所學(xué)的理論知識(shí)，建立一個(gè)完整、準(zhǔn)確的需求說(shuō)明，清楚、準(zhǔn)確地提出仿真試驗(yàn)所要解決的問(wèn)題。

對(duì)所提出的仿真系統(tǒng)給出詳細(xì)定義，明確系統(tǒng)中的模塊、系統(tǒng)構(gòu)成、模塊之間的相互關(guān)系，系統(tǒng)的輸入輸出、邊界條件以及系統(tǒng)的約束條件，并明確仿真所要達(dá)到的目標(biāo)。

根據(jù)仿真系統(tǒng)分析的結(jié)果，確定系統(tǒng)中的參數(shù)、變量及其互之間的關(guān)系，并以數(shù)學(xué)形式將這些關(guān)系描述出來(lái)，從而構(gòu)成仿真系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)建模是系統(tǒng)仿真中最關(guān)鍵的一步，所建立的數(shù)學(xué)模型必須盡可能準(zhǔn)確地反映所關(guān)心的真實(shí)系統(tǒng)的特性，而又不能過(guò)于復(fù)雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計(jì)算過(guò)程，即建模需要根據(jù)求解問(wèn)題的要求，在模型的近似程度與復(fù)雜程度之間折中。電子與通信系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型通常以方框圖形式或數(shù)學(xué)方程形式來(lái)表達(dá)。

根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型所需要的數(shù)據(jù)元素，收集與模型系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模型，收集數(shù)據(jù)，確定其中各子模塊的結(jié)構(gòu)，輸入輸出接口，輸入輸出的數(shù)據(jù)表達(dá)形式，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式等。然后編制相應(yīng)的程序流程，用MATLAB語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。

仿真模型驗(yàn)證的目的是確定計(jì)算機(jī)仿真模型是否準(zhǔn)確表達(dá)了數(shù)學(xué)模型。仿真模型驗(yàn)證通常的方法是將數(shù)學(xué)模型的解析結(jié)果（或理論結(jié)果）與仿真所得到的數(shù)值結(jié)果相比較來(lái)完成的；或通過(guò)已知的系統(tǒng)輸入輸出結(jié)果，對(duì)比在相同條件下的系統(tǒng)仿真結(jié)果來(lái)驗(yàn)證仿真模型的正確性。

根據(jù)仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案，讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行計(jì)算，并在執(zhí)行計(jì)算的過(guò)程中了解仿真模型對(duì)于各種不同輸入信號(hào)以及不同參數(shù)和仿真機(jī)制下的輸出，得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而預(yù)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中的運(yùn)行情況。

對(duì)仿真模型的運(yùn)行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其目的是從運(yùn)行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中找出系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律，對(duì)仿真系統(tǒng)的性能做出評(píng)價(jià)，為系統(tǒng)方案的最終決策提供輔助支持。對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)仿真數(shù)據(jù)的可靠性、一致性、置信度等做出判定，最終將仿真結(jié)果以曲線、圖表和文字等形式形成論文。

4 超寬帶無(wú)線的調(diào)制技術(shù)

發(fā)射超寬帶（UWB）信號(hào)最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射時(shí)域上很短的脈沖。這種傳輸技術(shù)稱為“沖激無(wú)線電”（Impulse Radio,簡(jiǎn)寫為IR）。信息數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)制，其調(diào)制方式可以有多種。脈沖位置調(diào)制（PPM）和脈沖幅度調(diào)制（PAM）是最常用的兩種調(diào)制方式。除了要對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)制外，為了形成所產(chǎn)生的信號(hào)的頻譜，還要用偽隨機(jī)碼或偽隨機(jī)噪聲（PN）對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行編碼。一般是，編碼后的數(shù)據(jù)符號(hào)引起脈沖在時(shí)間軸上的偏移，這就是所謂的跳時(shí)超寬帶（TH-UWB，Time-Hopping UWB）。直接序列擴(kuò)譜（DS-SS）就是編碼后的數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)基本脈沖的幅度進(jìn)行調(diào)制，這在沖激無(wú)線電（IR）中被稱為直接序列超寬帶（DS-UWB，Direct-Sequence UWB），這種調(diào)制方式似乎非常有吸引力[1]。

對(duì)于超寬帶信號(hào)，也可以通過(guò)很高的數(shù)據(jù)速率來(lái)產(chǎn)生而根本不需要具備脈沖的特性。只要UWB定義所要求的相對(duì)帶寬或最小帶寬在整個(gè)傳輸過(guò)程中得到滿足，那么，靠發(fā)射高速率數(shù)據(jù)而不是窄脈沖所產(chǎn)生的具有UWB射頻帶寬的系統(tǒng)，就不應(yīng)該被排除在UWB系統(tǒng)之外。諸如正交頻分復(fù)用（OFDM），在數(shù)據(jù)速率適當(dāng)?shù)那闆r下也可產(chǎn)生UWB信號(hào)。因此，OFDM也是一種超寬帶的調(diào)制方式。

本文主要討論TH-UWB、DS-UWB和OFDM調(diào)制方式。

4.1 PPM-TH-UWB 調(diào)制方式

4.1.1 跳時(shí)超寬帶信號(hào)的產(chǎn)生

在結(jié)合了二進(jìn)制PPM的TH-UWB(二進(jìn)制PPM-TH-UWB或者PPM-TH-UWB)中,UWB信號(hào)的產(chǎn)生可以系統(tǒng)地描述如下(參見(jiàn)圖4-1描繪的發(fā)射鏈路) [1]。

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖4-1 PPM-TH-UWB信號(hào)的發(fā)射方案

給定待發(fā)射的二進(jìn)制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…)，其速率Rb=1/Tb (b/s)，圖4-1中的第一個(gè)模塊使每個(gè)比特重復(fù)Ns次，產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制序列：

(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=

(...,a0,a1,…aj,aj+1,…)=a

新的比特速率Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。這個(gè)模塊引入了冗余，其實(shí)是一種被稱為重復(fù)碼的(Ns,1)分組編碼器。一般術(shù)語(yǔ)上稱為信道編碼。

第二個(gè)模塊是傳輸編碼器，就是應(yīng)用整數(shù)值碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)和二進(jìn)制序列a=(…,a0,a1,…,aj,aj+1,…),產(chǎn)生一個(gè)新序列d，序列d的一般元素表達(dá)式如下：

dj=cjTc+aj （4-1）

式中,Tc和 是常量，對(duì)所有的cj滿足條件cjTc+ <Ts，通常 <Tc。

這里的d是一個(gè)實(shí)數(shù)值序列，而a是二進(jìn)制序列，c是整數(shù)值序列.現(xiàn)在我們遵循最常用的方法，假定c是企業(yè)界隨機(jī)碼序列，它的元素cj是整數(shù)，且滿足

0 cj Nh-1。 碼序列c可能為周期序列，其周期表示為Np。兩種特殊情況值得討論。第一種,碼是非周期的，即 ；第二種是Np=Ns，這是最常用的一種，這時(shí)的編碼周期與二進(jìn)制碼重復(fù)的次數(shù)相等。我們必須牢記：傳輸編碼扮演了碼分多址編碼和發(fā)射信號(hào)的頻譜形成雙重角色[1]。

實(shí)數(shù)值序列d輸入到第三個(gè)模塊，即PPM調(diào)制模塊，產(chǎn)生了一個(gè)速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts(脈沖/s)的單位脈沖(Dirac pulses ) 序列。這些脈沖在時(shí)間軸上的位置為 ，因此脈沖位置在jTs基礎(chǔ)上偏移了dj，脈沖的發(fā)生時(shí)間也可表示為( )。注意是碼序列對(duì)c信號(hào)引入了TH位移，也正因?yàn)榇?，c被稱為TH碼。還要注意一點(diǎn)就是由PPM調(diào)制引起的位移 ，通常比TH碼引起的位移cjTc小得多，即： ，cj=0除外。Tc稱為碼片時(shí)間(chip time)。

最后一個(gè)模塊是脈沖形成濾波器，其沖激響應(yīng)為。必須保證脈沖形成濾波器輸出的脈沖序列不能有任何的重疊。

以上所有系統(tǒng)級(jí)聯(lián)以后的輸出信號(hào) 可表示如下：

(4-2)

比特間隔或比特持續(xù)時(shí)間，也即用于傳輸一個(gè)比特的時(shí)間Tb，可表示為：Tb=NsTs。在式(4-2)中，cjTc定義了脈沖的隨機(jī)性或者說(shuō)是相對(duì)于Ts整數(shù)倍時(shí)刻的抖動(dòng)。如果用隨機(jī)TH抖動(dòng) 來(lái)表示由TH編碼cjTc引起的時(shí)間上的位移，并假定 在0和 之間分布，則可得到：

(4-3)

正如前面提到的， 通常遠(yuǎn)大于 。這兩個(gè)量的整體效果是產(chǎn)生一個(gè)分布在0和 之間的時(shí)間隨機(jī)位移量，用 表示這個(gè)時(shí)間隨機(jī)位移，可得發(fā)射信號(hào)的如下表達(dá)式：

(4-4)

更一般性地概括式(4-2)所表示的信號(hào)，其思想是：對(duì)于信息比特“0”和“1”，可以發(fā)射兩個(gè)不同的脈沖波形 和 來(lái)分別表示。上面分析的PPM調(diào)制的例子，引入了 這個(gè)時(shí)間位移量，它的值根據(jù)它所代表的比特而有所不同，其實(shí)是上述思想的特殊例子，其中的 是 位移以后的波形。一種更一般的表達(dá)式：

(4-5)

當(dāng)將 設(shè)置為- 時(shí)，式(4-5)也表示了PAM和TH-UWB的結(jié)合，即PAM-TH-UWB模型[1]。

4.1.2 PPM-TH-UWB的發(fā)射鏈路 系統(tǒng)模型如圖4-2所示

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖4-2 PPM-TH-UWB 發(fā)射器的系統(tǒng)模型

圖4-2中的第一個(gè)模塊表示二進(jìn)制源。這個(gè)模塊的輸出是發(fā)射到物理信道的二進(jìn)制流。第二個(gè)模塊表示重復(fù)碼編碼器。二進(jìn)制流的每一個(gè)比特都被重復(fù)次。第三個(gè)模塊仿真TH編碼和二進(jìn)PPM。這里考慮偽隨機(jī)TH碼。最后一個(gè)模塊是脈沖形成。這個(gè)模塊的沖激響應(yīng)表示要發(fā)射的UWB信號(hào)的基本脈沖波形[1]。

4.1.3 PPM-TH-UWB 仿真結(jié)果及其分析

圖（4-3）顯示了參數(shù)設(shè)置如下時(shí)所產(chǎn)生的UWB信號(hào)

以dBm為單位的平均發(fā)射功率Pow， 信號(hào)的抽樣頻率fc， 由二進(jìn)制源產(chǎn)生的比特?cái)?shù)numbits， 平均脈沖重復(fù)時(shí)間Ts（單位為秒），每個(gè)比特映射的脈沖數(shù)Ns， 碼片時(shí)間Tc（秒）， 跳時(shí)碼的碼元最大值Nh和周期Np，沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間Tm, 脈沖波形形成因子tau（秒）， PPM時(shí)移dPPM（秒）。

Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=3e-9, Ns=5,

Tc=1e-9, Nh=3, Np=5, Tm=0.5e-9, tau=0.25e-9,

dPPM=0.5e-9

由圖4-3中可以看到輸出序列的前五個(gè)脈沖在其對(duì)應(yīng)時(shí)隙的中間位置，而后五個(gè)脈沖則在其對(duì)應(yīng)時(shí)隙的起始位置。

圖4-3 PPM-TH-UWB 發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)

圖4-4 PPM-TH-UWB的幅度譜

由圖4-4可以看出，TH編碼和PPM調(diào)制都對(duì)幅度譜的高斯形狀產(chǎn)生扭曲。PPM-TH-UWB信號(hào)的幅度譜將完全包含在無(wú)TH編碼和無(wú)PPM調(diào)制的幅度譜包絡(luò)中，這是因?yàn)橐酝瑯拥男螤詈屯瑯拥钠骄β蕚鬏數(shù)乳g隔脈沖的結(jié)果。

4.2 PAM-DS-UWB調(diào)制方式

4.2.1 直接序列超寬帶信號(hào)的產(chǎn)生

直接序列擴(kuò)譜（DS-SS）是一種著名的數(shù)字調(diào)制方式。這里，我們先回顧DS-SS的基本原理，并把主要精力放在它在UWB的延伸方面。

具有UWB特性的信號(hào)可以通過(guò)下面的過(guò)程產(chǎn)生：首先，用偽隨機(jī)碼或二進(jìn)制PN碼序列對(duì)要發(fā)射的二進(jìn)制進(jìn)行編碼；其次，對(duì)一串窄脈沖進(jìn)行幅度調(diào)制。這一過(guò)程可以看做是目前使用DS-SS系統(tǒng)的一種極端方式，此時(shí)脈沖在時(shí)域上是具有典型時(shí)間的奈奎斯特型脈沖或方波。讓脈沖寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于切普間隔，很容易得到DS-SS-UWB的解析表達(dá)式。在傳統(tǒng)的DS-SS系統(tǒng)中，RF發(fā)射信號(hào)是對(duì)載波進(jìn)行幅度調(diào)制后得到的，通常使用二進(jìn)制相移鍵控BPSK方式。而在DS-UWB中，如果沒(méi)有專門的要求，這一過(guò)程可省略。[1]

更詳細(xì)地，上述信號(hào)可以通過(guò)如下過(guò)程產(chǎn)生（見(jiàn)圖所示發(fā)射鏈路）。

SHAPE \* MERGEFORMAT 圖4-5 PAM-DS-UWB 信號(hào)的發(fā)射方案

假定待發(fā)射的二進(jìn)制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…)，其速率為Rb=1/Tb (b/s)，圖4-5中的第一個(gè)系統(tǒng)將每個(gè)比特重復(fù)Ns次，得到序列：(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=a*，其速率為Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。與TH方式相似，系統(tǒng)引入的冗余相當(dāng)于一個(gè)參數(shù)為(Ns,1)的重復(fù)碼編碼器。

第二個(gè)系統(tǒng)將a*序列轉(zhuǎn)換成只含有正值和負(fù)值元素的序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…)，轉(zhuǎn)換公式為：( ).

發(fā)射編碼器將一個(gè)由 1組成、周期為Np的二進(jìn)制碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)應(yīng)用到序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…)，產(chǎn)生一個(gè)新序列d=a·c，其組成元素dj=ajcj。通常假定Np等于Ns，更具一般性的假定是Np等于Ns的整數(shù)倍。注意，序列d的元素值為 1，這一點(diǎn)與序列a相同，其速率為Rc=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。

序列d進(jìn)入第三個(gè)系統(tǒng)——PAM調(diào)制器，產(chǎn)生一個(gè)速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts （脈沖/s）的單位脈沖（Dirac脈沖 ）序列，其位置在jTs處[6]。

調(diào)制器輸出的信號(hào)進(jìn)入沖洲響應(yīng)為p(t)的脈沖形成濾波器。在傳統(tǒng)的DS-SS系統(tǒng)中，沖激響應(yīng)p(t)是持續(xù)時(shí)間為Ts的矩形脈沖。而在DS-UWB系統(tǒng)中，與TH方式相似，p(t)是持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)小于Ts的脈沖。

以上系統(tǒng)級(jí)聯(lián)后的輸出信號(hào)可以表示為

(4-6)

注意，與TH方式相似，比特間隔或比特持續(xù)時(shí)間，即傳輸一個(gè)比特所用的時(shí)間是Tb=NsTs。

輸出的波形顯然是一個(gè)PAM波形。很容易知道，由于沒(méi)有時(shí)移而且脈沖以規(guī)則的時(shí)間間隔出現(xiàn)，計(jì)算式(4-6)所示信號(hào)的PSD要比計(jì)算式(4-2)所示信號(hào)的PSD更容易。

上述方式的一種變形是使用PPM調(diào)制器代替PAM調(diào)制器，得到的信號(hào)可表示為：

(4-7)

注意到在式(4-7)中，由于碼的偽隨機(jī)特性，編碼會(huì)起到白化頻譜的作用。

4.2.2 PAM-DS-UWB 發(fā)射鏈路 其系統(tǒng)模型如圖4-6所示.

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖4-6 PAM-DS-UWB 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)模型

圖4-6中的前兩個(gè)模塊分別表示二進(jìn)制源和重復(fù)碼編碼器。第三個(gè)模塊是在重復(fù)碼編碼器的輸出端實(shí)現(xiàn)DS編碼和二進(jìn)制PAM調(diào)制。我們考慮偽隨機(jī)DS碼，分配給一般用戶的是長(zhǎng)度為NP的二進(jìn)制碼序列。最后一個(gè)模塊是脈沖形成器[1]。

4.2.3 PAM-DS-UWB 仿真結(jié)果及其分析

圖4- 7 由PAM-DS-UWB發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)

圖（4-7）顯示了參數(shù)設(shè)置如下時(shí)所產(chǎn)生的UWB信號(hào)

以dBm為單位的平均發(fā)射功率Pow， 信號(hào)的抽樣頻率fc， 由二進(jìn)制源產(chǎn)生的比特?cái)?shù)numbits， 平均脈沖重復(fù)時(shí)間Ts（單位為秒），每個(gè)比特映射的脈沖數(shù)Ns， 碼片時(shí)間Tc（秒）， 跳時(shí)碼的碼元最大值Nh和周期Np，沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間Tm, 脈沖波形形成因子tau（秒）， PPM時(shí)移dPPM（秒）。

Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=2e-9,

Ns=10, Np=10, Tm=0.5e-9,

tau=0.25e-9,

這個(gè)信號(hào)由兩組脈沖序列組成，每組包含10個(gè)脈沖，每組映射信息源的一個(gè)比特。從圖4-7中可以看出每二組的10個(gè)脈沖與第一組的10個(gè)脈沖在極性上是相反的。

圖4-8 PAM-DS-UWB的幅度譜

由圖4-8可以看出，幅度譜的包絡(luò)具有基本脈沖的傅氏變換的形狀，即高斯形狀。且Np（信號(hào)每比特發(fā)射脈沖數(shù)）值越大，圖形分布越寬，即幅度峰值越小。

4.3 OFDM調(diào)制技術(shù)

4．3．1 概述

多頻帶（MB）方式與本章前兩節(jié)分析研究的IR原理不同。根據(jù)2002年，F(xiàn)CC公布的UWB定義，帶寬超過(guò)500MHz的信號(hào)都是UWB信號(hào)。因此，按照FCC規(guī)定的頻帶范圍3.1~10.6GHz，將此7.5 GHz的帶寬分割成最小帶寬為500MHz的若干個(gè)頻帶。為了盡量減小同窄帶通信系統(tǒng)的相互干擾，UWB采用較小的功率，于是UWB信號(hào)對(duì)于窄帶通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)相當(dāng)于熱噪聲，并不被窄帶通信系統(tǒng)的接收機(jī)檢測(cè)到，也可以避免特定頻帶上的非人為干擾[1]。

在每個(gè)子頻帶內(nèi)可以使用不同的數(shù)據(jù)調(diào)制類型，并不一定要用IR方式，正確的頻譜帶寬可以通過(guò)合適的比特速率實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用最廣泛的是眾所周知的正交頻分復(fù)用（OFDM）。

4．3．2 多頻段OFDM-UWB信號(hào)產(chǎn)生

一個(gè)已調(diào)的OFDM信號(hào)由調(diào)制在不同載波頻率 上的同個(gè)并行發(fā)射的信號(hào)組成。這些載波等間隔地位于頻域上，其間隔為 。OFDM調(diào)制器輸入的二進(jìn)制序列每K比特編為一組，以產(chǎn)生具有N個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)塊{ }，這里假定 是L個(gè)可能的取值中的一個(gè)，K=N1bL。最后，每個(gè)符號(hào)調(diào)制一個(gè)不同的載波。為了并行傳輸數(shù)據(jù)塊的N個(gè)符號(hào)，不同的調(diào)制載波信號(hào)在頻率上必須正交[8]。

所有調(diào)制器使用相同的矩形波，其持續(xù)時(shí)間為T：

（4-8）

如果符號(hào) 在星座圖中的點(diǎn)用 表示，OFDM信號(hào)中有N個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)塊的表達(dá)式如下[1]：

（4-9）

而相應(yīng)的復(fù)包絡(luò)是

（4-10）

其中 ，S（t）是周期為T0的周期函數(shù)。

式（4-9）中OFDM信號(hào)的數(shù)字變換相當(dāng)于傳輸式（4-10）中復(fù)數(shù)包絡(luò)的抽樣值，也就是說(shuō)傳輸序列可表示如下：

（4-11）

tc是抽樣周期。

仿真OFDM調(diào)制信號(hào)，考慮的是OFDM各個(gè)載波使用QPSK調(diào)制的情況。仿真整個(gè)發(fā)射鏈路，產(chǎn)生式（4-9）的信號(hào)。

4．3．3 OFDM仿真結(jié)果及其分析 要發(fā)射的總比特?cái)?shù)numbits； 調(diào)制信號(hào)的中心頻率fp； 抽樣頻率fc； 每個(gè)符號(hào)在其相應(yīng)載波上的傳輸時(shí)間T0； 循環(huán)前綴的持續(xù)時(shí)間TP；保護(hù)間隔時(shí)間TG， 矩形脈沖響應(yīng)的幅度為A， OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)N。

(1) numbits=8； fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;

TP=60.6e-9; TG=70.1e-9; A=1; N=4;

圖4-9 OFDM-UWB信號(hào)

圖4-10 OFDM-UWB幅度譜

圖4-10中的幅度譜由子載波的幅度譜疊加而成。

(2)numbits=8； fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;

TP=0; TG=50e-9; A=1; N=2;

圖4-11 OFDM-UWB信號(hào)圖

圖4-11 OFDM-UWB信號(hào)幅度譜

對(duì)比以上兩圖，可以看出，在同樣的時(shí)間里為了傳輸更多的符號(hào)，是以增加帶寬為代價(jià)的，也就是增加子載波的數(shù)量。

4.4 總結(jié)

通過(guò)一系列的仿真,我們可以得出以下結(jié)論:PAM、PPM兩種調(diào)制方法主要是為了進(jìn)行信息數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)脈沖的調(diào)制，而信號(hào)中的偽隨機(jī)TH碼和DS碼主要是為了產(chǎn)生信號(hào)的頻譜，使信號(hào)的功率譜密度在采用偽隨機(jī)碼調(diào)制后變得更加平滑，不能干擾到其它已經(jīng)存在的窄帶系統(tǒng)[9]。

OFDM具有良好的抗多徑干擾性能，通過(guò)頻率的合理選擇，能夠同現(xiàn)存的窄帶系統(tǒng)和開(kāi)放頻段的通信系統(tǒng)具有很好的共存性，同傳統(tǒng)的超寬帶系統(tǒng)相比有很大的優(yōu)勢(shì)[11]。

5 性能分析及應(yīng)用前景

5.1 脈位調(diào)制(PPM)和脈幅調(diào)制(PAM)

脈位調(diào)制(PPM)是一種利用脈沖位置承載數(shù)據(jù)信息的調(diào)制方式。按照采用的離散數(shù)據(jù)符號(hào)的狀態(tài)數(shù)可以分為二進(jìn)制PPM(2PPM)和多進(jìn)制(MPPM)。在這種調(diào)制方式中，一個(gè)脈沖重復(fù)周期內(nèi)脈沖可能出現(xiàn)的位置有2個(gè)或M個(gè)，脈沖位置與符號(hào)狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)。根據(jù)相鄰脈位之間距離與脈沖寬度之間關(guān)系，又可分為部分重疊的PPM和正交PPM（OPPM）。在部分重疊的PPM中，為保證系統(tǒng)傳輸可靠性，通常選擇相鄰脈位互為脈沖自相關(guān)函數(shù)的負(fù)峰值點(diǎn)，從而使相鄰符號(hào)的歐氏距離最大化。在OPPM中，通常以脈沖寬度為間隔確定脈沖位置。接收機(jī)利用相關(guān)器在相應(yīng)位置進(jìn)行相干檢測(cè)。鑒于UWB系統(tǒng)的復(fù)雜度和功率限制，實(shí)際應(yīng)用中，常用的調(diào)制方式為2PPM或2OPPM[3]。

PPM的優(yōu)點(diǎn)在于：它僅需要根據(jù)數(shù)據(jù)符號(hào)控制脈沖位置，不需要進(jìn)行脈沖幅度和極性的控制，便于以較低的復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)。因此，PPM是UWB系統(tǒng)廣泛采用的調(diào)制方式。但是，由于PPM信號(hào)為單極性，其輻射譜中往往存在幅度較高的離散譜線。對(duì)此超寬帶信號(hào)的幅度譜仿真也證明了這一點(diǎn)。如果不對(duì)這些譜線進(jìn)行抑制，將很難滿足FCC對(duì)輻射譜的要求[10]。

脈幅調(diào)制（PAM）是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)最為常用的調(diào)制方式之一。在UWB系統(tǒng)中，考慮到實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和功率有效性，不宜采用多進(jìn)制PAM（MPAM）。UWB系統(tǒng)常用的PAM有兩種方式：開(kāi)關(guān)鍵控（OOK）和二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）。前者可以采用非相干檢測(cè)降低接收機(jī)復(fù)雜度，而后者采用相干檢測(cè)可以更好地保證傳輸可靠性[3]。

當(dāng)發(fā)射能量相同時(shí)，使用二進(jìn)制PAM調(diào)制的信號(hào)可以比使用二進(jìn)制PPM調(diào)制的信號(hào)獲得更好的性能。

5.2 OFDM調(diào)制

OFDM有很多優(yōu)點(diǎn)：能夠提供較大的系統(tǒng)容量，具有較強(qiáng)的抗多徑干擾、抗頻率選擇性衰落和頻率擴(kuò)散能力，適應(yīng)多徑和移動(dòng)信道傳播條件，能夠適應(yīng)不同設(shè)計(jì)需求，靈活分配數(shù)據(jù)容量和功率，可提供靈活的高速和變速綜合數(shù)據(jù)傳輸可以實(shí)現(xiàn)較高的安全傳輸性能，允許數(shù)據(jù)在復(fù)數(shù)的高速的射頻上被編碼。由于OFDM技術(shù)的良好性能使得它在無(wú)線通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用[12]。

OFDM技術(shù)是將頻道資源分成若干個(gè)子信道，每個(gè)子信帶再采用一定的調(diào)制技術(shù)，提高頻率利用率。OFDM可與PPM、PAM等結(jié)合使用，將會(huì)有性能更好的調(diào)制技術(shù)出現(xiàn)。

5.3 UWB的應(yīng)用前景

超寬帶技術(shù)在通信、雷達(dá)和無(wú)線定位等領(lǐng)域都將有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)，人們對(duì)超寬帶技術(shù)深入的研究使超寬帶技術(shù)在系統(tǒng)理論、功率放大器、脈沖的產(chǎn)生與接收、同步、集成電路等方面取得了重大進(jìn)步，尤其是在超寬帶無(wú)線產(chǎn)生領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，使超寬帶通信成為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分成為可能。

相對(duì)于傳統(tǒng)的窄帶無(wú)線通信系統(tǒng)，超寬帶無(wú)線產(chǎn)生系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點(diǎn)和潛力，使超寬帶無(wú)線產(chǎn)生成為中短距無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的理想接入技術(shù)。根據(jù)產(chǎn)生速率不同，擠兌超寬帶無(wú)線傳輸系統(tǒng)也具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。

利用超寬帶技術(shù)可以提供高數(shù)據(jù)率傳輸?shù)哪芰εc定位功能，可以設(shè)計(jì)依賴定位信息優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源管理的WPAN或WLAN，并應(yīng)用于多媒體傳輸、計(jì)算機(jī)通信和家庭娛樂(lè)等領(lǐng)域。

利用脈沖超寬帶信號(hào)對(duì)障礙物的良好穿透特性與精確測(cè)距功能，可以設(shè)計(jì)既具有通信功能也具有定位功能的超寬帶脈沖無(wú)線通信與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括傳輸距離遠(yuǎn)（通信速率低）、頒布式移動(dòng)定位、便攜、超低成本、超低功耗、定位可靠性和精度高等特點(diǎn)。因而可以廣泛用于傳感器網(wǎng)絡(luò)、消防、公共安全、庫(kù)存盤點(diǎn)、人員監(jiān)護(hù)與救生等重要領(lǐng)域。利用超寬帶脈沖信號(hào)低截獲概率、保密性高和體積小的優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)還可以應(yīng)用與偵察、情報(bào)收集、傷員救護(hù)、武器制導(dǎo)等軍事領(lǐng)域[8]。

超寬帶信號(hào)具有很低的輻射功率，而這樣的輻射功率分布在某些方面GHz的頻率范圍內(nèi)，功率譜密度極低，類似白噪聲頻譜，具有低干擾、低截獲概率特性；同時(shí)由于使用窄脈沖為信號(hào)載體并采用跳時(shí)擴(kuò)頻，接收端必須已知發(fā)射端擴(kuò)頻碼的條件下才能解調(diào)出發(fā)射數(shù)據(jù)來(lái)，加上它對(duì)多徑干擾具有很好的魯棒特性，非常適合在軍事保密通信的應(yīng)用。非常低的輻射功率可以避免過(guò)量的電磁波對(duì)人體的傷害[7]。

結(jié)論

超寬帶無(wú)線通信技術(shù)是目前發(fā)展的熱門技術(shù)。它以其自身的優(yōu)點(diǎn)，被研究人員廣泛關(guān)注。超寬帶無(wú)線電技術(shù)大體包括基帶脈沖傳輸方式和帶通載波調(diào)制傳輸?shù)姆绞絻纱箢?。脈沖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是把信息調(diào)制在離散脈沖信號(hào)上發(fā)射，而帶通載波調(diào)制傳輸?shù)奶攸c(diǎn)則是把信息調(diào)制在正弦載波上發(fā)射。本論文是以采用基帶脈沖傳輸技術(shù)的經(jīng)典超寬帶無(wú)線電通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究的。

為了更好地了解超寬帶通信系統(tǒng)，本文先概括地介紹了超寬帶無(wú)線通信的基礎(chǔ)知識(shí)。接著將仿真的基本工具M(jìn)ATLAB的使用說(shuō)明簡(jiǎn)單介紹。然后，重點(diǎn)介紹超寬帶通信的調(diào)制方式，主要包括對(duì)TH-PPM、DS-PAM和OFDM調(diào)制方式的介紹，并通過(guò)仿真圖像加以對(duì)比，說(shuō)明調(diào)制方式的優(yōu)缺點(diǎn)。

常采用不同的調(diào)制方案，對(duì)系統(tǒng)傳輸速率、搞多徑干擾能力有很大影響。對(duì)它們進(jìn)行分析比較，對(duì)系統(tǒng)調(diào)制信號(hào)的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。通常，在一個(gè)通信系統(tǒng)中，應(yīng)用何種調(diào)制方式不僅要看調(diào)制方式本身性能，還要根據(jù)系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)加以考慮。

參考文獻(xiàn)

[1]葛利嘉，朱林，袁曉芳，陳幫富，超寬帶無(wú)線電基礎(chǔ)，電子工業(yè)出版社，2005，1~110

[2]葛利嘉，曾凡鑫，劉郁林，岳光榮，超寬帶無(wú)線通信，國(guó)防工業(yè)出版社，2005，76~107

[3]常遠(yuǎn)，UWB無(wú)線通信系統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生和調(diào)制技術(shù)的研究，哈爾濱工程大學(xué)優(yōu)秀碩士論文，2006

[4]朱慧，蘇銳，超寬帶技術(shù)概述，信息技術(shù)，2006

[5]武海斌，超寬帶無(wú)線通信技術(shù)的研究，無(wú)線電工程，2003

[6]徐征，UWB超寬帶無(wú)線通信技術(shù)，中國(guó)電力教育2006年研究綜述與論壇?？?，2006

[7]張新躍，沈樹(shù)群，UWB超寬帶無(wú)線通信技術(shù)及其發(fā)展前景，數(shù)據(jù)通信，2004

[8]張?jiān)阼。吂鈬?guó)，超寬帶無(wú)線通信技術(shù)及其應(yīng)用，技術(shù)視點(diǎn)，2004

[9]牛?模?禾危??澩?尷咄ㄐ畔低車牡髦品絞窖芯浚?繾又柿浚?004

[10]邵懷宗，李玉柏，彭啟琮，馬永，時(shí)間脈沖位置調(diào)制的超寬帶無(wú)線通信，系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2003

[11] Jeffrey H.Miller,”Why UWB? A Review of Ultrawideband Technology”, NETEX

篇(5)

通信建設(shè)工程項(xiàng)目的招投標(biāo)是通信建設(shè)工程項(xiàng)目的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括工程設(shè)計(jì)、安裝施工和訂購(gòu)設(shè)備等的招投標(biāo)。常用的招標(biāo)方式有公開(kāi)招標(biāo)和邀請(qǐng)招標(biāo)兩種，國(guó)內(nèi)的通信工程一般采用邀請(qǐng)招標(biāo)方式。

l.設(shè)計(jì)階段由于國(guó)內(nèi)經(jīng)主管建設(shè)有關(guān)部門認(rèn)可的具有通信工程設(shè)計(jì)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位多達(dá)幾百家，但設(shè)計(jì)水平和工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的差別很大，因此，采用邀請(qǐng)招標(biāo)方式時(shí)，在發(fā)標(biāo)前就必須對(duì)擬邀請(qǐng)的投標(biāo)單位進(jìn)行充分的調(diào)查以了解其設(shè)計(jì)水平和經(jīng)驗(yàn)，便于有目的、有選擇性地分發(fā)標(biāo)書。此外，在開(kāi)標(biāo)前，還要由受委托的監(jiān)理單位負(fù)責(zé)組織評(píng)標(biāo)委員會(huì)，其成員由招標(biāo)單位的代表和不得少于成員總數(shù)2／3的有關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的專家組成，對(duì)提交的投標(biāo)文件進(jìn)行客觀公正的民主評(píng)議和審查，對(duì)其設(shè)計(jì)資質(zhì)的證明、以往工程的業(yè)績(jī)和質(zhì)量保證體系再次檢驗(yàn)，提出評(píng)審意見(jiàn)及中標(biāo)單位的推薦建議，最后確定和公布中標(biāo)的設(shè)計(jì)單位，并與其協(xié)商簽訂委托承擔(dān)工程設(shè)計(jì)合同。

2.安裝施工階段由于通信工程類型涉及面廣、專業(yè)性強(qiáng)且技術(shù)要求高，必須選擇施工裝備齊全、技術(shù)力量較強(qiáng)、工程質(zhì)量和服務(wù)信譽(yù)較好的裝施工單位分發(fā)招標(biāo)邀請(qǐng)信函，要求如期交投標(biāo)書，招標(biāo)后的事宜與工程設(shè)計(jì)招投標(biāo)的方式類似。工程監(jiān)理單位應(yīng)按通信建設(shè)工程項(xiàng)目的總體目標(biāo)要求，組織程設(shè)計(jì)和安裝施工單位召開(kāi)會(huì)議，在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)交底，并向安裝施工單提出具體工程建設(shè)進(jìn)度計(jì)劃，要求施工單位及時(shí)提交施工組織設(shè)計(jì)和具體施工案，經(jīng)審查同意后由建設(shè)單位、工程監(jiān)理單位和施工單位協(xié)商確定開(kāi)工日期，體實(shí)施安裝施工事宜。

二、通信建設(shè)工程項(xiàng)目質(zhì)量控制的監(jiān)理

施工階段的工程監(jiān)理工作占據(jù)監(jiān)理工作量的很大一部分，是監(jiān)理工作的核心。在施工階段的工程監(jiān)理工作中，監(jiān)理單位應(yīng)以質(zhì)量控制為中心，以合同、設(shè)計(jì)文件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)等為依據(jù)，各階段進(jìn)行監(jiān)理。具體如下：

l.施工準(zhǔn)備階段這個(gè)階段監(jiān)理的主要工作有：對(duì)施工單位提交的施工組織設(shè)計(jì)和施工技術(shù)方案進(jìn)行嚴(yán)格審查、對(duì)工程中采用的設(shè)備和材料的質(zhì)量控制、建立完善的質(zhì)量保障體系和自檢或互檢驗(yàn)收制度等。

2.施工階段由于通信工程各分工程類別的差異較大，因此，在工程的施工過(guò)程中，質(zhì)量控制的監(jiān)理工作量很大。以地下直埋光纜工程為例：必須對(duì)光纜測(cè)試和光纜的埋設(shè)深度進(jìn)行跟蹤檢查，在復(fù)驗(yàn)合格后工程才能繼續(xù)進(jìn)行；如果己被隱蔽的直埋光纜段落和重要部位(如光纜接續(xù)處)經(jīng)驗(yàn)證有問(wèn)題，監(jiān)理人員有權(quán)且有義務(wù)進(jìn)行挖開(kāi)檢查：如若施工單位的質(zhì)量管理不力，監(jiān)理單位有權(quán)拒絕驗(yàn)收，并督促幫助予以改進(jìn)。

3.施工完成后的質(zhì)量驗(yàn)評(píng)此階段工程監(jiān)理具體工作主要包括：監(jiān)理單位編寫單項(xiàng)工程質(zhì)量評(píng)估報(bào)告、對(duì)擬報(bào)工程驗(yàn)收的工程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)初檢、組織聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)或試運(yùn)轉(zhuǎn)、配合工程質(zhì)量監(jiān)督部門進(jìn)行檢查和核驗(yàn)。值得一提的是，監(jiān)理單位應(yīng)積極配合工程質(zhì)量監(jiān)督部門對(duì)工程進(jìn)行檢查、核驗(yàn)和質(zhì)量等級(jí)評(píng)定，工作的基礎(chǔ)就是監(jiān)理單位日常檢查、復(fù)測(cè)和驗(yàn)收工作中積累的大量的記錄資料和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，是質(zhì)量控制的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

三、通信建設(shè)工程項(xiàng)目進(jìn)度控制的監(jiān)理

通信建設(shè)工程項(xiàng)目的進(jìn)度控制是工程監(jiān)理中的重要工作，且極為復(fù)雜。監(jiān)理單位必須針對(duì)工期合理控制進(jìn)度，并協(xié)調(diào)處理好與投資控制和質(zhì)量控制等之間的關(guān)系，以確保工程總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

l.項(xiàng)目進(jìn)度控制的目標(biāo)和任務(wù)監(jiān)理單位應(yīng)根據(jù)通信工程項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模和性質(zhì)、建設(shè)單位對(duì)項(xiàng)目工期和投產(chǎn)時(shí)間的要求及國(guó)家規(guī)定的工期定額、資金和設(shè)備材料的供應(yīng)計(jì)劃、建設(shè)地區(qū)客觀條件以及與施工工期有關(guān)天氣氣候等因素進(jìn)行科學(xué)分析，對(duì)最佳工期做出合理預(yù)計(jì)，并據(jù)此編制總進(jìn)度目標(biāo)和計(jì)劃，確定具體實(shí)施方案，在工程實(shí)施期間對(duì)進(jìn)度進(jìn)行控制和靈活調(diào)整，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度控制的監(jiān)督管理任務(wù)的同時(shí)優(yōu)化進(jìn)度。

2.項(xiàng)目進(jìn)度控制的實(shí)現(xiàn)方法具體可以有以下措施和方法：

(1)技術(shù)上的措施和方法。根據(jù)工程規(guī)模和實(shí)際條件，采用多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)和進(jìn)度計(jì)劃圖等先進(jìn)適用的計(jì)劃技術(shù)；實(shí)行流水作業(yè)方法和施工作業(yè)計(jì)劃體系，擴(kuò)大同時(shí)作業(yè)施工工作面，保證作業(yè)連續(xù)且有節(jié)奏地快速進(jìn)行；采用先進(jìn)的施工技術(shù)和機(jī)械設(shè)備，縮短工程作業(yè)時(shí)間和減少工序間的技術(shù)間歇時(shí)間。

(2)加強(qiáng)合同管理，以保證合同中規(guī)定的進(jìn)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。監(jiān)理單位應(yīng)嚴(yán)格控制合同變更，認(rèn)真審查各方提出的工程設(shè)計(jì)和施工等變更請(qǐng)求，必要時(shí)補(bǔ)充進(jìn)入合同文件中；加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理，在合同中充分考慮各種風(fēng)險(xiǎn)因素及其對(duì)進(jìn)度的影響，提出應(yīng)變的計(jì)劃措施：此外，合同中有關(guān)進(jìn)度控制的經(jīng)濟(jì)措施應(yīng)得到履行，如對(duì)工期提前或延誤的獎(jiǎng)勵(lì)或罰款、對(duì)工程款支付延遲履行罰款等等。

四、通信建設(shè)工程項(xiàng)目合同管理的監(jiān)理

建設(shè)方與承包設(shè)計(jì)或施工的單位是合同關(guān)系，建設(shè)方與監(jiān)理單位也是合同委托關(guān)系，因此合同管理是工程建設(shè)監(jiān)理工作的核心。依照國(guó)際上的慣例和規(guī)定，建設(shè)方與承包設(shè)計(jì)或施工單位若在執(zhí)行合同過(guò)程中出現(xiàn)爭(zhēng)端，如合同的變更、工期延誤、索賠等，應(yīng)由監(jiān)理單位做出裁決，一旦有一方不接受監(jiān)理單位的裁決，就必須提交仲裁。因此，監(jiān)理單位應(yīng)保證監(jiān)理的客觀公正性，協(xié)調(diào)為主，裁決為輔，管理好各類經(jīng)濟(jì)合同，極力減少或避免合同糾紛，使工程建設(shè)項(xiàng)目按合同的目標(biāo)和要求實(shí)現(xiàn)。

五、對(duì)做好通信工程建設(shè)監(jiān)理工作的對(duì)策和建議

1.加強(qiáng)監(jiān)理隊(duì)伍建設(shè)保證工程監(jiān)理質(zhì)量高素質(zhì)的監(jiān)理隊(duì)伍建設(shè)帶來(lái)優(yōu)質(zhì)的管理。因此企業(yè)要構(gòu)建良好的監(jiān)理人才隊(duì)伍,就要注重發(fā)掘和培養(yǎng)人才。尤其是通信工程監(jiān)理是一種科學(xué)化的、高智能的有償技術(shù)服務(wù),屬于高新技術(shù)應(yīng)用,所涉及的專業(yè)門類也比較多。所以培養(yǎng)和建設(shè)好一支高素質(zhì)的監(jiān)理隊(duì)伍,不僅能保證工程監(jiān)理質(zhì)量還關(guān)系到的企業(yè)的生存和發(fā)展。

2.提前與建設(shè)單位取得聯(lián)系,避免施工隊(duì)伍盲目調(diào)動(dòng)監(jiān)理工程師應(yīng)在工程進(jìn)入實(shí)施階段后積極與建設(shè)單位及施工單位取得聯(lián)系,同這些單位進(jìn)行交流和溝通監(jiān)理工作思路和工作方案,并建議業(yè)主將工程所涉及到到的部門召集起來(lái)開(kāi)溝通會(huì),使各有關(guān)部門在施工中能夠積極配合,相互協(xié)調(diào)。為了能夠反映施工中遇到的各種問(wèn)題,可以定期召開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理會(huì)議,各部門一起研究解決方案。當(dāng)建設(shè)單位和施工單位竣工驗(yàn)收時(shí),要求對(duì)驗(yàn)收過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析,并責(zé)令施工部門限期整改。

篇(6)

1.1人員的素質(zhì)

作為社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的主體，人類同時(shí)也是項(xiàng)目施工的實(shí)際決策者、參與者以及建設(shè)者，他們參與到整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)籌劃的全過(guò)程中，在實(shí)施建設(shè)當(dāng)中所展現(xiàn)出來(lái)的人文素養(yǎng)、職業(yè)操守、管理決策、技術(shù)水平等品質(zhì)，或多或少都會(huì)影響到通信項(xiàng)目的籌劃設(shè)計(jì)、方案的執(zhí)行以及施工質(zhì)量等方面，進(jìn)而對(duì)整個(gè)通信工程產(chǎn)生影響。因此，作為通信工程建設(shè)祖逖，建設(shè)工作者的行為準(zhǔn)則直接影響到通信工程的安全與質(zhì)量。所以，為了確保工程能夠順利竣工，首先就需要考察員工的施工行為與防范意識(shí)，能夠做到以人為本，再配合上安全培訓(xùn)講解，從內(nèi)部開(kāi)展管理，確保通信工程施工質(zhì)量。

1.2設(shè)備、材料的質(zhì)量

通信工程施工過(guò)程中所使用的材料與設(shè)備的質(zhì)量對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量產(chǎn)生了直接影響，同樣，也是通信工程質(zhì)量保障的基石，也間接地控制了工程質(zhì)量水平。所以，強(qiáng)化材料與設(shè)備的的控制與監(jiān)管才有利于施工質(zhì)量的提升，同時(shí)也可以降低成本投入，確保通信工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

1.3工藝方法

在通信工程實(shí)施時(shí)，講求了一定的科學(xué)技術(shù)與方法，我們將其稱之為工藝方法。為了保障通信工程施工質(zhì)量，在施工時(shí)就需要根據(jù)相應(yīng)的工藝方法，考慮到通信工程建設(shè)領(lǐng)域所使用的材料、設(shè)備與技術(shù)隨時(shí)都在發(fā)生變化，所以，相應(yīng)的建設(shè)工藝也出現(xiàn)了變化，才能夠適應(yīng)這種新的發(fā)展。對(duì)于通信工程的實(shí)施而言，工藝方法非常重要，主要是因?yàn)樗P(guān)系到通信工程的實(shí)施計(jì)劃以及所需要滿足的質(zhì)量要求，同時(shí)也是整個(gè)通信工程建設(shè)的核心所在。

2通信工程建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量管理措施

2.1勘察設(shè)計(jì)階段

對(duì)于通信工程項(xiàng)目的勘察設(shè)計(jì)，需要滿足單位的建設(shè)需求，通過(guò)對(duì)所面對(duì)的用戶的分布范圍、規(guī)模以及業(yè)務(wù)的需求來(lái)科學(xué)的分析與評(píng)估工程具體所需要的技術(shù)要求以及資金等內(nèi)容，然后再根據(jù)實(shí)際的勘察結(jié)果制定出通信工程的設(shè)計(jì)方案。由于整個(gè)通信工程的實(shí)施，建設(shè)初期階段的勘察設(shè)計(jì)階段很重要，會(huì)直接影響到整體工程質(zhì)量，因此，就需要嚴(yán)格的控制。一旦勘察時(shí)候不夠嚴(yán)謹(jǐn)，或者是由于某一些因素影響到勘察結(jié)果，使其偏離了實(shí)際，這樣的勘察設(shè)計(jì)就會(huì)存在合理性方面的問(wèn)題，甚至?xí)?duì)之后的工程實(shí)施產(chǎn)生致命的影響。為了確保通信工程的質(zhì)量安全，針對(duì)工程中需要涉及到的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)根據(jù)相應(yīng)的文件來(lái)明確列出來(lái)。在制定質(zhì)量指標(biāo)的時(shí)候需要考慮到：在設(shè)計(jì)質(zhì)量指標(biāo)上，應(yīng)該盡可能在滿足通信工程功能要求之上，考慮到工程建設(shè)的資本投入，但是由于實(shí)際情況會(huì)影響到通信工程的建設(shè)，因此，在最終性能方面還是可能出現(xiàn)一定的差異；質(zhì)量指標(biāo)的制定需要根據(jù)前期的項(xiàng)目勘察結(jié)果而定，而勘察設(shè)計(jì)所獲取的結(jié)果離不開(kāi)國(guó)家的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并且還需要考慮到項(xiàng)目業(yè)務(wù)拓展以及未來(lái)發(fā)展的需求，才能夠進(jìn)行綜合考量。

2.2事中控制材料質(zhì)量、提高施工工藝

在通信工程的建設(shè)事中控制上，就應(yīng)該確保材料的質(zhì)量，因此，就需要從采購(gòu)階段開(kāi)始，檢測(cè)材料的各項(xiàng)指標(biāo)，確保材料性能能夠滿足設(shè)計(jì)要求。雖然在出廠時(shí)，就會(huì)關(guān)注材料參數(shù)，但是采購(gòu)中，還需要做好參數(shù)的實(shí)際測(cè)試，做到對(duì)材料質(zhì)量的最大限度控制。考慮到通信工程的特殊性，很多材料的性能會(huì)受到環(huán)境的影響，所以在實(shí)際施工處，需要再次測(cè)試施工現(xiàn)場(chǎng)材料，必要時(shí)，還需要進(jìn)行多組的實(shí)驗(yàn)，確定在當(dāng)前的環(huán)境之下，最佳的材料使用方法，只有如此，才能確保材料質(zhì)量。另外，施工工藝的科學(xué)性和先進(jìn)性，也可以確保材料得到最大限度利用。因此，在通信工程的相關(guān)設(shè)備與施工工藝的使用與選擇，還需要將其作為質(zhì)量控制的主要內(nèi)容，監(jiān)管人員就應(yīng)該站在工程的整體角度上，控制好施工工藝的選擇，一般來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)施工工藝方案時(shí)，就已經(jīng)確定了，但是在實(shí)際的施工中，由于環(huán)境等因素的影響，必定會(huì)出現(xiàn)一些與原本設(shè)計(jì)有出入的地方。這時(shí)，就需要質(zhì)量監(jiān)管人員嚴(yán)格控制修改后的施工，只有如此控制好材料設(shè)備以及施工工藝，才能夠確保通信工程整體質(zhì)量不會(huì)受到任何影響。

2.3事后控制

事后控制也就是施工竣工階段，對(duì)通信工程質(zhì)量加以控制。項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)該將各項(xiàng)通信工程驗(yàn)收資料準(zhǔn)備好，開(kāi)展自檢與驗(yàn)收工作，根據(jù)相應(yīng)的質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，將工程項(xiàng)目的質(zhì)量評(píng)定工作完成，并且等待小組審查后，移交維護(hù)使用單位。

3結(jié)語(yǔ)

篇(7)

1.1光端機(jī)本身故障

1.1.1由于保存或運(yùn)輸不當(dāng)，光端機(jī)設(shè)備受潮、受損，出現(xiàn)死機(jī)、設(shè)備與網(wǎng)管之間中斷，導(dǎo)致設(shè)備不能正常啟動(dòng)和工作，解決方法：由供貨廠家進(jìn)行修復(fù)或更換全部或部分設(shè)備，恢復(fù)正常使用。

1.1.2光板發(fā)光功率與實(shí)際傳輸距離不匹配。設(shè)備本站和對(duì)端擴(kuò)容的光板出現(xiàn)問(wèn)題。表現(xiàn)在：光板型號(hào)與SDH光端機(jī)型號(hào)不相對(duì)應(yīng)。如果短距光板用在長(zhǎng)距上會(huì)出現(xiàn)性能不夠，而長(zhǎng)距光板用在短距上可能會(huì)出現(xiàn)收光過(guò)載，長(zhǎng)期工作易損壞收光模塊。解決方法：施工前認(rèn)真研究設(shè)計(jì)圖紙，開(kāi)通前現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收設(shè)備時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地進(jìn)行驗(yàn)貨，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，立即要求廠家更換符合本工程通信距離標(biāo)準(zhǔn)匹配的光板，盡量杜絕此類問(wèn)題的發(fā)生。

1.2外部原因

1.2.1傳輸設(shè)備工作的直流電壓為-48V±20%，允許的電壓范圍是-38.4V～-57.6V。供電電源故障或設(shè)備掉電、供電電壓過(guò)低。例如建筑66kV變電站系統(tǒng)通信工程，在該變電站所屬設(shè)備均已開(kāi)通運(yùn)行，并與通信調(diào)度核實(shí)所承載的業(yè)務(wù)均已運(yùn)轉(zhuǎn)正常且無(wú)告警，附接設(shè)備都已正常。但是回到局里通信調(diào)度通知我方建筑變電站通信業(yè)務(wù)中斷。經(jīng)與建設(shè)主管部門聯(lián)系，該變電站由于施工條件受限，調(diào)試時(shí)暫為臨時(shí)電路，此次通信業(yè)務(wù)中斷為臨時(shí)電路停電所致。也出現(xiàn)新建變電所臨時(shí)電路電壓低，導(dǎo)致出現(xiàn)業(yè)務(wù)中斷的情況。解決方法：保證穩(wěn)定的供電環(huán)境，電路恢復(fù)正常后自行恢復(fù)。

1.2.2光纖、電纜故障。開(kāi)通變電站時(shí)，由于所依托線路距離長(zhǎng)、光纜老化，光纖性能劣化，導(dǎo)致?lián)p耗過(guò)大，用長(zhǎng)距光板也不能開(kāi)通。解決方法：在變電站與變電站兩端都增加光功率放大器，提高光功率后故障排除。

1.2.3尾纖故障。在布放過(guò)程中由于彎曲過(guò)大、掛斷，重復(fù)插拔，以及尾纖端面和連接器進(jìn)入灰塵，都會(huì)導(dǎo)致電路不通。解決方法：布放尾纖不允許小角度彎折。保持尾纖端面和連接器的清潔。

1.3人為原因

1.3.1誤操作設(shè)置了光路或支路通道的環(huán)回。

1.3.2誤操作更改、刪除了配置數(shù)據(jù)。解決方法：需要網(wǎng)管人員對(duì)整個(gè)新加站點(diǎn)的業(yè)務(wù)進(jìn)行檢查，看是否有以上誤操作，導(dǎo)致業(yè)務(wù)不能開(kāi)通或不能正常運(yùn)行。

2PCM設(shè)備故障或業(yè)務(wù)不通

PCM設(shè)備是電力通信網(wǎng)中重要的接入設(shè)備，可以向用戶提供多種業(yè)務(wù)，既可以提供從2M到155M速率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)，也可以提供話音、圖象傳送、遠(yuǎn)程教學(xué)等其他業(yè)務(wù)。電力通信系統(tǒng)中，PCM承載著大量的重要用戶，如繼電保護(hù)信息、調(diào)度電話、自動(dòng)化信息、會(huì)議電話等。因此對(duì)PCM設(shè)備的維護(hù)對(duì)保證電力安全運(yùn)行來(lái)講也尤為重要。

2.1PCM本身設(shè)備故障

出廠保存及運(yùn)輸不當(dāng)造成故障?；蛘逷CM與對(duì)端相應(yīng)的系統(tǒng)的連接中由于單板配置、數(shù)據(jù)配置、虛焊、光路中斷或其它原因而導(dǎo)致的傳輸故障。解決方法：供貨廠家自行進(jìn)行處理或更換部分板卡，恢復(fù)正常使用。

2.2板卡不匹配

PCM設(shè)備局端、遠(yuǎn)端設(shè)備不通用，但是不易發(fā)現(xiàn)。解決方法：嚴(yán)格核對(duì)設(shè)備。部分板卡故障。解決方法：構(gòu)造環(huán)路檢測(cè)法（簡(jiǎn)稱自環(huán)），對(duì)PCM設(shè)備自身2M進(jìn)行自環(huán)，逐級(jí)地分離出故障點(diǎn)，根據(jù)提示找到PCM故障的部位和板卡，從而排除故障。

2.32M傳輸線故障

具體表現(xiàn)為：a.2M傳輸線插頭處內(nèi)芯與表皮短路。b.2M傳輸線插頭處內(nèi)芯斷。c.2M傳輸線插頭虛焊。d.2M傳輸線插頭與座接觸不良。解決方法：更換2M傳輸線與2M傳輸插頭，保持接觸部位正常。

2.4人為原因

2.4.1在安裝單板時(shí)用手接觸印刷電路板。解決方法：任何時(shí)候接觸板子時(shí)都要帶防靜電手腕，不能用手接觸電路板。

2.4.2在插入板子時(shí)用力過(guò)猛造成板子損壞，或者插入板子時(shí)沒(méi)有嵌入到母版中。解決方法：插入板子時(shí)，要沿著子框嵌入至母板里。遇到阻礙時(shí)，不得強(qiáng)行推入，應(yīng)拔出板子，調(diào)整好位置再試。

2.5由其它原因造成傳輸線路直接斷裂

解決方法：保證設(shè)備的安全運(yùn)行環(huán)境。連接PCM之前，首先需要對(duì)光端機(jī)到DDF架的2M進(jìn)行自環(huán)，確定DDF通道正常無(wú)故障。其次，聯(lián)絡(luò)網(wǎng)管，確定局端業(yè)務(wù)是否正常下達(dá)。再次，外觀檢測(cè)PCM的2M傳輸線是否安裝錯(cuò)誤（例如收發(fā)反向），然后用表筆對(duì)PCM自身2M線纜進(jìn)行自環(huán)測(cè)量，排除上述短路的情況發(fā)生。

3其他

目前在基建變電站系統(tǒng)通信工程中還有綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備、西門子調(diào)度電話等新的設(shè)備，與SDH、PCM設(shè)備存在類似的故障問(wèn)題。在開(kāi)通數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備的時(shí)候，如遇到故障或不能開(kāi)通的情況，在設(shè)備加電運(yùn)行良好的情況下，檢查數(shù)據(jù)網(wǎng)光模塊是否符合如下要求:a.確定模塊適用距離為10kM或是40kM（根據(jù)實(shí)際距離選擇）。b.排除多模，或是百兆速率模塊。（多模模塊傳輸距離不夠，百兆模塊與局通信系統(tǒng)交換機(jī)型號(hào)不匹配）。

4結(jié)束語(yǔ)