序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇通信工程論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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2.實踐教學要有專業(yè)特色。通信工程專業(yè)對于學生的動手操作能力以及創(chuàng)新能力都有較高的要求，但是學生只有在掌握扎實的專業(yè)基礎知識條件下才會知道如何動手操作，怎樣去創(chuàng)新。因此該專業(yè)在重視實踐教學的同時也不要放松對于專業(yè)理論知識的教學。該專業(yè)的實踐地點一般是各自學校的實驗室或者與學校合作的校內外企業(yè)，所以學校需要建立起自己的實習基地，保障與外界企業(yè)的良好合作，同時學生去實習也要為自己的學校爭光，給企業(yè)留下好的印象，讓企業(yè)相信我們學生的能力，為下一屆學生再次去企業(yè)實習奠定基礎。

3.實踐教學要有可操作性。在進行通信工程的實踐教學中，最重要的一點就是要保障實踐過程的質量，讓每個學生都能從中收益，所以學校必須對實踐教學進行監(jiān)督考察，并且建立適當的實踐教學制度體系，在實踐教學中形成自己的操作程序和操作規(guī)范，學生和老師從中積累經驗，讓實際教學和實踐教學具有很強的可操作性。

二、通信工程專業(yè)實踐教學中存在的問題

1.實驗室條件和環(huán)境較差。由于大部分學校都在進行學生的擴招和學校的擴建，通信專業(yè)的人數也會大幅度地增加，學校在擴建過程中會存在資金問題，導致對于實驗室儀器設備的資金投入不足，設備更新緩慢，與現代快速發(fā)展的通信技術嚴重脫節(jié)，學生在實踐過程中學到的知識也是幾年前的，已經過時。同時在擴招過程中該專業(yè)人數大幅度增加，導致實踐教學的場地緊缺，存在多人共用一套實驗設備進行實踐學習的情況，這就導致實踐教學的質量不是很理想。

2.實踐教學的老師對于這門課程不夠重視。與老師熟知的理論教學相比較，實踐教學操作十分麻煩，其中各種各樣的環(huán)節(jié)讓人頭疼，長期從事理論教學的老師難以適應這樣的教學過程，他們就會選擇逃避，沒有將實踐教學真正地開展起來，學生只是進行一些簡單的操作，無法學到真正的知識，沒有獲得實際的動手能力和創(chuàng)新能力。有些學生在老師的影響下也是持比較消極的態(tài)度，認為該專業(yè)的實踐教學可有可無，沒有十分重要的存在意義。

3.提供給學生的實習單位較少。有些學校處在偏遠地區(qū)，當地沒有大型的通信企業(yè)，城市的經濟相對較為落后，只有一些移動、聯通、電信的服務型營業(yè)廳，沒有從事通信工程方面的產品生產的大型公司，所以學生很少有機會進行實習，如果到深圳、廣州等通信產業(yè)發(fā)達的城市進行實習，不僅組織起來比較困難，而且需要大量的資金投入，學生過去之后的管理問題也不是特別的方便。所以老師只是為學生講解一些實習的經驗供學生參考，學生學習效果不明顯。

4.集中式的實踐教學多是形式主義。在通信工程專業(yè)的實踐教學中大多采取的是集中式的實踐學習，在這個時間段學生要進行畢業(yè)論文的撰寫，學生在時間上存在較大的問題，他們沒有足夠的時間寫自己的畢業(yè)論文，往往就在網絡上下載一些資料，選擇一些沒有創(chuàng)新意義的主題，抄襲問題不可避免。學生專業(yè)工程實踐的時間和畢業(yè)論文的時間沖突，學生為了順利畢業(yè)，把很多時間用在寫畢業(yè)論文上面，集中實踐的效果從而受到影響，這樣就導致集中式的專業(yè)實踐教學形式化，沒有達到想要的效果。

三、通信工程專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)教學改革的主要方式

1.加強通信工程專業(yè)課程體系的建設。通信工程專業(yè)的課程設計主要培養(yǎng)學生的能力，科學合理地構造該專業(yè)的課程模體系和專業(yè)模塊，根據不同學生的不同能力、不同愛好，老師為他們選擇合適的模塊，讓教學的基本要素和基本內容與學生能力密切聯系。（1）通信基礎課程。學生主要學習的課程有信號與系統(tǒng)、通信原理、通信電子線路等，在對這些理論基礎學習的時候注重培養(yǎng)學生的信息分析處理能力，為以后的專業(yè)課奠定基礎，讓學生對通信系統(tǒng)有一定的分析和設計能力。（2）通信技術課程。學生需要學習的課程有移動通信、光纖通信、計算機通信網、交換技術等等，主要讓學生能夠圍繞著通信技術進行其中的理論學習，掌握現代的通信技術，將其應用到通信行業(yè)，促進通信行業(yè)的發(fā)展，促進新產品的開發(fā)。（3）專業(yè)任選課程。學生學習的主要課程有電子測量技術、數字圖像處理、光傳輸和光交換、電信業(yè)務開發(fā)等等，這些課程主要是根據學生興趣開設的專業(yè)方向課程，相對來說難度大一些，主要是讓學生有一個學習的專業(yè)方向，學生根據自己的特長和興趣學習專業(yè)課程，學生學習的積極性和主動性也會提高，視野更加開闊，為以后工作打下必要的專業(yè)基礎。

2.加強通信工程專業(yè)實踐教學體系的建設。通信工程專業(yè)課程基本體系的建設要以實踐教學體系為重點，在通信工程專業(yè)的實踐教學環(huán)節(jié)中，其設計性、科學性、創(chuàng)新性要全面地體現出來，讓每個學生在實踐中都能夠提升自身的能力，并且要注重學生整體能力的培養(yǎng)，加強實踐教學的應用性，讓學生在實踐中分析問題、解決問題，對于課程設計、畢業(yè)設計重點管理和監(jiān)督，學生在實踐中有明確的目標，各自有明確的任務和分工，全面構造通信工程專業(yè)實踐教學體系，為學生在未來的就業(yè)競爭中提供有效保障。

3.加強通信工程專業(yè)實驗室的建設。在通信工程專業(yè)實踐中，實驗室是學生的主要實踐地點，學校應當關注實驗室的設備的更新，對實驗室進行科學合理的管理，加大資金的投入，為學生創(chuàng)造良好的實驗室學習和實踐條件，同時實驗室也要制定相應的管理制度，損壞實驗儀器的學生應當賠償一定的費用，學生在實驗室進行實驗之后要打掃衛(wèi)生，保障實驗室的良好環(huán)境。實驗室應當長期對學生開放，為學生提供良好的實驗環(huán)境和條件。

4.加強校企協(xié)作，在校外投資實習基地。實習是實踐教學的重要組成部分，學生總是在實驗室中進行實驗無法學到真正的工作經驗，只有將學生帶到通信工程的企業(yè)，讓他們在其中進行實際的動手操作，他們才會學到實際有用的東西。因此，學校就必須與校外通信企業(yè)進行良好的溝通，學校與企業(yè)之間聯合進行人才的培養(yǎng)，共同制定實習方案，讓學生參與到實際的測試、開發(fā)、設計中，增加學生的興趣，畢業(yè)后學校為該企業(yè)提供專業(yè)型人才，保持與該企業(yè)的良好聯系。如果條件允許，學?？梢栽谛Ｍ馔度胭Y金建設校企，這樣就更加方便學生進行實習。

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材料與設備是建設通信工程的基礎物質條件，倘若材料與施工設備本身質量存在缺陷，那么工程整體質量絕對會受到影響。通信工程中最為常見的材料之一是光導纖維，又稱光纜。假如選擇不當或使用了劣質光纜，工程項目完工后投入使用的壽命與效果均會明顯不達標。在通信工程施工中，儀器儀表是必不可缺的關鍵設備，針對工程項目的特殊要求，因此使用到的儀器儀表規(guī)格、功能、精度等級都是不一樣的，一旦混淆使用或操作不當均會給施工質量造成嚴重損害。

1.2施工工藝與方法

施工工藝與方法的選擇是決定施工質量的關鍵。通常，通信工程項目的施工工藝與方法是在施工前就已經確定的，若無特殊情況是不可隨便更改的。各類新技術、新材料逐漸滲透進工程建設工作中，要協(xié)調好技術、材料、設備間的相互聯系，充分發(fā)揮出各類組成成分的優(yōu)秀性能，施工工藝的選擇至關重要。在現實施工過程中，施工質量與進度，很大程度上取決于施工工藝與方法是否合理。

1.3作業(yè)條件與環(huán)境因素

工程施工現場環(huán)境和作業(yè)條件是影響施工質量的主要外因。由于通信工程施工周期長，施工范圍比較大，所以容易受到環(huán)境條件的影響。惡劣的環(huán)境條件無法滿足施工對作業(yè)條件的需求，勢必會對施工質量造成影響，偶爾還會因為天氣過于惡劣，施工作業(yè)不得不暫停的情況，嚴重影響施工進度。所以，在施工過程中施工人員務必對環(huán)境因素進行充分考量。

二、通信工程施工質量控制的有效對策

2.1施工準備階段的質量控制工作

通信工程項目施工準備工作，是為后期施工的順利開展奠定良好基石。所以，施工準備工作不可怠慢。以光纜線路工程為例，施工準備工作具體可從以下幾方面著手：2.1.1技術準備拿到設計圖紙后，施工人員應對其進行研究，如有疑問應及時與設計部門溝通，并對設計工程量進行核對，確定準確無誤，開始擬定技術實施方案。組織施工人員進行路由復測及技術交底。另外，要準備足夠的施工技術材料，結合施工規(guī)范與質量驗收標準，制定適合的施工組織計劃與質量控制措施。對施工期間所需要使用到的材料和儀器進行檢查，一經發(fā)現任何異常務必及時處理。把所有的準備工作落實到位。2.12光纜單盤檢測在準備階段，應著重注意查看光纜技術性能是否完好?？山柚鈺r域反射儀，檢驗測試光纖的衰減、長度及色散等參數，確保光纜各項指標能夠滿足施工需求。結合光纜訂貨清單與設計要求，對光纜的規(guī)格、型號、長度進行檢查。光纜開盤后，重點檢查纜身有無破損，端頭封裝是否嚴密。尤其是在對材料的相關性能進行測試時，要做好材料檢測結果的記錄，方便日后工作交接或對質。確定光纜出廠合格證與測試記錄均符合標準，為光纖性能提供可靠保障。2.1.3光纜配盤光纜的配盤工作至關重要。一般情況下應以復測路由的結果作為主要依據，通過計算確定最終光纜鋪設的總長度，根據工程需求選擇合適單盤進行配纜。原則要求：根據路由復測，光纜配盤應盡量做到整盤敷設，減少接頭，同時應考慮人（手）孔間的累計距離及必要的盤留，減少浪費光纜。保證全程衰耗指標達到設計要求；近局端設備側光纜長度不少于1公里，且光纜接頭盡可能避開交通要道；不同型號的光纜按設計要求進行布放；編制并保存好中繼段光纜配盤圖，以備竣工資料使用，為日后通信工程的正常維護提供方便。

2.2施工過程中的質量控制

通信工程的施工環(huán)節(jié)對工程質量影響深遠，若希望為工程施工質量提供可靠保障，務必采取有效措施，處理好施工過程中的每一個細節(jié)。通信工程的各個工序是一環(huán)扣一環(huán)，各環(huán)節(jié)的施工質量與否至關重要，對任何異常情況都要給予及時干預，盡量避免紕漏的出現。2.2.1光纜架（敷）設光纜架（敷）設可謂是整個通信項目建設工作的重點內容，其施工質量的好壞將會直接影響到后期的施工質量。光纜架（敷）設方式一般分為：架空光纜、管道光纜、進局光纜。架空光纜架設前，應檢查并保證架空桿路及相應吊線的施工質量符合相關的規(guī)范要求。在架設光纜時，通常利用掛鉤吊掛；在山地或路面不平的地方架設光纜，則以綁扎法固定光纜。光纜接頭應盡量設置在方便維護的地方，預留光纜一般固定在電桿上。架空桿路的光纜間隔3~5檔桿則需設置U型伸縮彎，避免因溫度變化而引起的熱漲冷縮。當架空光纜轉為管道光纜時，應使用鍍鋅鋼管予以保護并用防火泥封住管口。鋪設管道光纜前，務必要提前檢查管道內有無異物，有無堵塞現象。光纜布放的孔位以設計文件要求為主，如有變更應及時做好記錄。光纜敷設之前須先在管孔內穿放光纖子管，光纜敷設盡量選擇同孔位同顏色子管敷設，其他空置的管孔孔頭要進行封堵，避免管孔的堵塞，便于后期其他管線敷設使用。結合人工敷設的方法來看，為確保光纜不會受到磨損，管道光纜應盡量采取整盤的方式進行鋪設。布放時盡量降低牽引力，而整盤光纜的布放則從中間開始，分別向四周進行布放，于每個人孔處設置施工人員輔助牽引。光纜出管孔15cm內，不可進行彎曲處理，人（手）孔內的光纜余線要進行必要的固定，并貼上不同標志方便識別。局內光纜敷設時，一般從局前人孔經進線室引至傳輸機房。布放時上下樓道及每個拐彎處應設專人，按統(tǒng)一指揮牽引，牽引中保持光纜呈松弛狀態(tài)，嚴禁出現打小圈和死彎。應根據設計要求或規(guī)定留足預留光纜，預留光纜應盤放在繞圈盤上。光纜經由走線架、拐彎點（前、后）應予綁扎，并墊膠管，避免光纜受側壓。光纖在機架內的盤繞應大于規(guī)定的曲率半徑。金屬回強芯、屏蔽線、鎧裝層，應按設計要求接地或終結。局內光纜應當作好標志，并在醒目部位標明方向和序號。2.2.2光纜接續(xù)該環(huán)節(jié)為工程施工中的關鍵部分，這部分工作的質量將會直接影響到施工質量與日后投入使用的效果。所以，在施工期間，務必給予該環(huán)節(jié)足夠的重視，利用有效措施，增強質量控制力度。具體可通過以下方法進行：首先，在剝離光纜護套時，務必把握好切割深度，過淺會導致切割不充分，過深則容易損壞纖芯。其次，在光纖涂覆層剝離時，操作者應注意動作輕柔且干凈利落，在順利剝離光纖涂覆層的同時，不會對光纖造成損害。再者，光纖端面切割是整個接續(xù)過程中的關鍵。在對光纖進行切割的過程中，操作者務必要做到平穩(wěn)、迅速，確保斷面平整干凈無毛刺。最后，在進行光纖熔接的操作時，操作者應注意仔細查看熔接情況，發(fā)現異狀，應立刻停止熔接并查明原因，妥善解決問題。接續(xù)損耗應達到規(guī)范要求。2.2.3測試光纖接續(xù)時，施工人員要對熔接過程中的所有光纖進行雙向測試，實時監(jiān)測光纖熔接質量，嚴格核算光纖損耗，抽查盤纖質量。最后，在封裝接頭盒前，務必再次對所有光纖進行反復檢測，確保全程衰耗達到設計要求。確定無誤后方可封盒，以免因需調試反復開啟接頭盒，影響封盒質量。最后做好測試記錄，收集技術資料。

2.3竣工驗收階段的質量控制

在進行該環(huán)節(jié)工作時，首先要對竣工驗收資料進行匯總與整理，形成竣工文件，對工程質量進行初步驗收。工程初驗中發(fā)現的質量問題應在建設單位及監(jiān)理單位規(guī)定的時間內，按規(guī)范要求進行整改。整改的工程項目應重新經過驗證，合格后交付建設單位，并辦理相關的簽證手續(xù)。在終驗期間，要對工程進行全面、徹底的檢查，具體操作可結合相關質量評定標準執(zhí)行。工程質量應符合國家現行有關法律、法規(guī)技術標準、合同規(guī)定及設計文件的要求。驗收合格后交給維護單位。筆者需要強調的是，在進行隱蔽工程質量現場驗收時，要會同建設單位和監(jiān)理單位做好隨工簽證記錄，為順利驗收與投入使用提供可靠依據。

2.4提高對影響工程質量因素的控制力度

為進一步提高通信工程的整體施工質量，提高防范意識，加強影響工程高質量的各類因素的監(jiān)管力度很有必要。具體詳情如下所示：2.4.1加強對施工人員的管理力度前文中提到，在通信工程施工期間，人為因素是影響施工質量的重要因素。所以，筆者認為，應加強對施工人員的管理力度，最大化降低失誤的發(fā)生率。要定期舉辦培訓活動，加強技術考核，注重對道德文化的培養(yǎng)，幫助員工樹立正確的思想觀念，始終堅持質量第一。同時，加強對現場施工與管理人員專業(yè)技能的培訓，提升他們的專業(yè)技能水平，能夠選擇正確的施工工藝與施工方法，并規(guī)范執(zhí)行各項操作。最后，要設立健全的責任制與獎懲制度，激發(fā)員工工作積極性，對員工不良習慣和違規(guī)行為加以約束。提高員工責任感，激發(fā)員工工作潛能。對于部分施工難度系數大、技術含量要求高的施工環(huán)節(jié)，盡量選擇技術過硬的員工來完成。2.4.2加強施工材料與設備的管理前文中筆者談到，材料與設備是建設通信工程的基礎物質條件，倘若材料與施工設備本身質量存在缺陷，那么工程整體質量絕對會受到影響。所以，提高對材料與機械設備的管理力度，為工程質量提供良好保障很有必要。施工管理人員對材料質量要進行嚴格把關，結合工程需求，篩選合適材料。對進場的材料進行仔細審核，材料務必三證齊全且密封性良好，抽檢結果也要毫無問題。材料入庫后，應指定專人進行管理，負責材料的出庫與入庫，避免因管理不善引起資源浪費現象的發(fā)生。要對施工期間需要用到的機械設備進行檢查，確保其性能是否良好，精準度是否符合標準。另外，還要定期對設備進行保養(yǎng)與維護，必要時送相關計量中心檢測，確保設備隨時保持最佳的工作狀態(tài)，滿足工程施工的需要。2.4.3方法因素的控制施工決策層應提前根據工程設計，結合現有人力資源與物力資源，擬定科學、合理、可行性強的施工規(guī)劃，選擇最為合適的施工方法，提前準備好各類突發(fā)事件的應急措施。盡量確保項目施工順利進行，在提高施工效率的同時，提高資源有效利用率，為工程質量提供可靠保障。2.4.4環(huán)境因素的控制在項目施工期間，工程施工現場環(huán)境和作業(yè)條件是影響施工質量的主要外因，由于通信工程施工周期長，施工范圍比較大，容易受到環(huán)境條件的影響。所以，要根據工程技術環(huán)境、施工現場作業(yè)環(huán)境的實際情況，采取有效措施，盡量降低環(huán)境因素對工程質量的不利影響。共建和諧、文明的施工環(huán)境，降低安全事故的發(fā)生率，為施工質量創(chuàng)造有利條件。

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2采用質量、環(huán)境、職業(yè)健康安全管理體系

目前，在通信工程監(jiān)理工作中，為了提高監(jiān)理企業(yè)監(jiān)理效果并使監(jiān)理工作和國際接軌，應當采用質量、環(huán)境、職業(yè)健康安全管理體系，并貫徹落實ISO9000標準。通信工程監(jiān)理企業(yè)在采用質量、環(huán)境、職業(yè)健康安全管理體系的過程中，應當做到以人為本，充分體現內審員的價值，培養(yǎng)一支高素質、高專業(yè)標準的內審員隊伍。此外，通信工程監(jiān)理企業(yè)也應當積極完善內部質量審核標準，加強管理評審，嚴格依照ISO9000管理標準進行項目管理，提升監(jiān)理工作的科學性。

3采用崗位責任制將監(jiān)理責任落實到位

在通信工程監(jiān)理工作中，如果監(jiān)理工作的崗位職責落實不到位，就很容易導致各責任人相互推脫責任、推諉扯皮的情況發(fā)生，大大降低了監(jiān)理工作的實效。因此，需要在監(jiān)理工作中采用崗位責任制，并嚴格落實各個崗位的職責，明確每個工作人員的職責。這樣，一旦監(jiān)理工作出現問題或者失誤，可以第一時間找到責任人，對其按規(guī)定進行懲處，不至于出現無人承擔監(jiān)理責任的情況。并且，采用崗位責任制可以給監(jiān)理工作人員帶來適當的壓力，使工作人員在壓力的作用下產生更強的工作動力，順利完成工作任務。

4加強監(jiān)理企業(yè)人才建設

對于企業(yè)來說，人才是企業(yè)發(fā)展過程中必不可少的資源。監(jiān)理企業(yè)應當積極制定人才戰(zhàn)略，招聘和引進高素質的監(jiān)理工作人才，并在企業(yè)內部構造良好的人力資源儲備機制，通過人才的推動實現企業(yè)的快速、健康、可持續(xù)發(fā)展。并且，企業(yè)應當充分利用人才資源，合理培訓企業(yè)內部人才，培養(yǎng)具有綜合能力、實踐能力的高質量復合型人才，發(fā)揮每一位工作人員的工作特長，通過工作人員相互之間的高效合作，使監(jiān)理企業(yè)接受的監(jiān)理任務順利、高質量完成。

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二、通信工程成本管理過程中存在的問題

1.工程成本控制計劃性不強。一些通信工程企業(yè)都有工程施工計劃，但是很少有企業(yè)制定專門的成本控制計劃，導致很多因素沒考慮到，計劃的執(zhí)行性不強，導致通信施工企業(yè)對項目的管控力度不到位，遇到問題往往是項目負責人說了算。往往抬高了工程預算，降低了企業(yè)的營利水平。

2.項目負責人對成本管理重視不夠。在通信工程建設過程中，項目負責人主要考慮了工程的質量及安全問題，減少了對成本的考慮。另外，項目負責人的待遇與整個工程利潤高低的關聯度不夠高，這就使得項目負責人開展項目工程成本管理工作的積極性不高；再者迫于工程建設工期的要求，項目負責人為了能夠盡早地交工，勿視了對工程成本的關注，使得項目施工成本管控中出現問題，整個工程的利潤不高。

3.過度關注工程質量，忽略工程成本。在現在的施工過程中，往往是甲供材料，導致項目負責人有一種錯誤的理念，材料成本不關我事的想法，更多地去關注施工安全、質量及進度等多個問題，項目施工負責人將重點放到施工安全與質量上時，對施工材料、先進的施工技術及設備等的管控會少些，很多不必要的支出會增加，從而導致施工總體成本上升。因此，通信施工企業(yè)必須把成本控制也納入項目經理的考核范圍，不能過于強調工程質量。

三、通信工程中的成本管控措施

1.制定成本控制計劃，做好成本事前控制。事前控制即為運用一定的科學手段，幫助企業(yè)降低工程成本和制定最完美的計劃方案。成本控制計劃應該涵蓋工程全過程中所涉及到的管理費、材料、機械的費用；變更施工方案涉及的費用；各種輔助工程費、設施費等費用以及成本失控后帶來的風險。全面考慮各種費用，并以此確定工、料、機的控制標準及工期進度，從工程前期就開始控制工程成本。

2.加強員工管理，提高內部管控能力。人才是企業(yè)最重要的資源也是企業(yè)最具有創(chuàng)造價值的資源，只有更大限度發(fā)掘人力資源，才能從根本上保證企業(yè)的成本控制。因而在通信工程項目工程中，應形成內部控制制度，把事前預防作為重中之重，并輔之以事后控制。借鑒先進企業(yè)的優(yōu)秀經驗，搞好內部控制制度建設。一方面規(guī)范員工的工程流程，制定員工操作規(guī)范。另一方面加大對員工的考核力度，完善考核體系，提高員工工作的責任心。從而為企業(yè)的良性運行提高保證。

3.加強對工程項目的資金管控。工程項目資金是按照國家的相關標準進行預算，通信施工企業(yè)應該一方面從總額上控制，另一方面也應該從過程中進行控制。特別是加大對結算管理。嚴格按照國家現行的有關制度法規(guī)予以結算，按法定程序進行審批；再者還要加強資金的安全管理，保證現金安全。再者還要加大對費用支出的審批，最好做到項項有審批，事事有管控。力爭做到動態(tài)控制成本。

4.設置專門的成本核算專員。通信工程一般都由專業(yè)的企業(yè)去做，但是隨著通信行業(yè)的進一步發(fā)展，通信行業(yè)越來越發(fā)達，越來越完善，對專業(yè)公司提出了更高的要求，通信項目企業(yè)應按照市場及項目需求，積極引進優(yōu)秀的成本核算專員，并對其定期進行培訓。同時，不斷探索出新的成本核算管理方法，推動通信企業(yè)更快更好的良性運轉。

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2課程體系改革堅持的原則

課程體系是學校人才培養(yǎng)的總體設計，是安排教學內容、組織教學活動的基本依據，同時也是學校教學改革的總體反映。通信工程專業(yè)是應用性很強的專業(yè)，其課程體系的建設既要保證人才的知識系統(tǒng)性和學科前沿性的要求，又要體現應用型人才培養(yǎng)的實踐特性。因此，我校通信工程專業(yè)的辦學理念堅持以滿足國家重大需求為導向，瞄準國際發(fā)展前沿，理工兼?zhèn)?、綜合發(fā)展。在上述教學理念的指導下，通信工程專業(yè)課程體系的改革遵循以下幾個原則：（1）秉承“允公允能、日新月異”校訓，堅持“以人為本、立德樹人”的中國特色社會主義辦學方向；（2）學習和借鑒國內外知名高校成功的辦學理念和經驗，突出我校的歷史積淀和辦學精神，凝練通信工程專業(yè)的教學特色、優(yōu)化本科課程教學體系；（3）科學、合理的分類設置基礎課、專業(yè)基礎課和專業(yè)課，充分考慮專業(yè)間、課程間以及不同年級知識結構的關聯度，避免因人設課的現象；（4）在全體專業(yè)教師范圍內選拔勝任的任課教師，組成課程組，定期開展教研活動；（5）教授必須上教學第一線，承擔并完成本科基礎課教學任務；（6）深化教學方式改革，貫徹“講一練二考三”要求。

3課程體系改革的內容與措施

3.1組織調研

對國內外高等學校的通信專業(yè)進行考察與調研：國外高校主要通過網上調研的方式，通過訪問各國外高校的網站，對人才培養(yǎng)目標和專業(yè)課程設置等進行調研；國內高校主要通過派出相關專業(yè)教師到清華大學、北京郵電大學、電子科技大學等高校進行實地考察，對無線通信技術、寬帶通信、光纖通信、移動通信技術、計算機通信等方向的人才培養(yǎng)目標、課程設置、教材建設、畢業(yè)生就業(yè)情況以及未來幾年內的人才需求情況進行了調研。同時，走進與通信學科密切相關的各大企業(yè)，充分調查研究社會企業(yè)對通信工程人才的知識與能力結構需求。

3.2建設課程體系

構建“專業(yè)+模塊”的課程體系，其中“專業(yè)”是保證通信工程專業(yè)人才的基本規(guī)格和全面發(fā)展的共性要求，體現“厚基礎、寬口徑”，“模塊”主要是實現不同方向人才的分流培養(yǎng)，體現個性。將公共基礎課分為數學類課程模塊、物理類課程模塊、英語類課程模塊和計算機類課程模塊，專業(yè)基礎課分為電子電路課程模塊和應用設計模塊，專業(yè)課分為通信理論模塊、通信網絡和專業(yè)實踐模塊。這種模塊化的教學模式，是對傳統(tǒng)教學模式的整合與創(chuàng)新。傳統(tǒng)教學課程之間缺乏良好的銜接，彼此內容間有重疊。模塊化課程可以使教學避免課程間的重復和脫節(jié)，適度把握課程間的交叉與滲透，構成完整的知識體系，幫助學生融會貫通。各個模塊課程的授課教師組成了課題組，以課題為引領，帶動教師參與到課程建設中來，課題組通過顧問專家指導、講座等形式完善課程和教材建設，合理設置專業(yè)課程結構，整合教學內容，改革教學方法，以期形成獨具特色的教學體系。此外，我們對課程體系中的細節(jié)問題進行了修訂。全面考查專業(yè)課程名稱并進行調整，對6門專業(yè)選修課的課課程名稱進行規(guī)范；新開設4門專業(yè)選修課，補充了調整前缺少的相關領域的課程；將通信電路和現代交換原理與技術兩門課程由專業(yè)選修課調整為專業(yè)必修課；陸續(xù)開設科技論文寫作、通信技術系列講座、實踐類的一系列課程，形成一整套優(yōu)質的課程體系。

3.3優(yōu)化課程內容

直接反映授課內容的是課程的教學大綱，課程大綱首先由任課教師制定，由教學指導委員會審核并修訂，審核通過后，主講教師按照教學大綱執(zhí)行教學計劃。在課程講授過程中，如果主講教師發(fā)現問題，或者隨著社會發(fā)展需求更新教學內容、授課教材等，需要及時修改教學大綱，調整教學內容。要求教師根據課程的學科知識體系，梳理出相關知識群，形成課程教學的知識脈絡和框架，明晰課程的整體教學目標和教學內容。同時，進行精品課程的建設，通信電路作為通信工程專業(yè)的基礎課，將作為通信工程專業(yè)重點培養(yǎng)的精品課程，推出一系列教學改革措施，包括課時的調整、理論講授與實際練習比重的調整、授課方式的改革、加強課程資源共享系統(tǒng)和共享制度建設等等，最終實現“講一練二考三”的教學理念。

3.4增加實踐比重

在綜合考慮各門課程知識之間的銜接關系，對專業(yè)基礎課和專業(yè)課的開設時間和講授內容進行調整的基礎上，我們適當地增加了涉及通信前沿技術的選修課程，并著重加強實驗和實踐類課程，重視學生創(chuàng)新能力、實踐能力的培養(yǎng)和鍛煉，適當開設或增加實習、實訓的課時和學分，開設認知實習課程，鼓勵學生進行實踐。由此，拓寬學生的專業(yè)知識面，滿足學生的未來發(fā)展需要，培養(yǎng)學生多方面、多角度立體思維的能力，強調寬厚的基礎知識學習和創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。積極鼓勵學生參加電子設計競賽、國創(chuàng)、百項等實踐活動，利用開放實驗室資源，組織學生形成研發(fā)設計小組。鼓勵學生利用這些資源進行系統(tǒng)設計、電路焊接調試等動手練習，并組織專業(yè)教師指導，充分發(fā)揮學生的主動能動性，進一步加強學生實驗動手能力的培養(yǎng)。

3.5加強教學管理

成立教學指導委員會，通過聽課、審核大綱等方式，加強教學規(guī)范化管理，進一步理順教學管理體系，明晰職責，加強教學督導。實施院領導聽課制度，明確教學系職責，強化過程管理。建立課程建設課題組，以課題為引領，帶動一部分教師參與到學校課程建設中來，通過顧問專家指導、講座等形式完善課程和教材建設，合理設置專業(yè)課程結構，整合教學內容，改革教學方法，以期形成獨具特色的教學體系。

篇（6）

引入通信工程專業(yè)課教學中，建立面向物聯網的通信工程課程體系，構建以一級項目為主線，二級項目為支撐，三級項目為基礎的分級、分階段課程群。結合項目訓練，將核心課程教育與對專業(yè)的整體認識統(tǒng)一起來，培養(yǎng)掌握系統(tǒng)專業(yè)知識的跨學科復合型人才。強調校企合作，廣泛建立實習基地，實行學分制，學生參加企業(yè)的培訓可進行學分置換。

1．2專業(yè)課程設置

根據物聯網應用需求設置專業(yè)課程。物聯網架構從下至上可以分為感知層、網絡層和應用層。感知層以智能卡、二維碼、攝像頭、RFID、傳感器和傳感網等感知設備為主，實現對“物”的識別以及信息采集；網絡層主要由移動通信網和互聯網組成，實現感知層數據的可靠傳輸；應用層主要由智能終端組成，實現智能運算與智能處理，實現網絡層和應用服務間接口，完成信息分析處理和決策。在保留通信工程專業(yè)原有“信號與系統(tǒng)”、“通信原理”、“通信電子線路”等核心課程的基礎上，新增“物聯網工程導論”、“RFID原理及應用”、“無線傳感器網路”、“Zigbee技術及應用”等面向物聯網的特色課程。

2基于CDIO的實踐教學

實踐教學堅持課堂、實訓、企業(yè)培訓實習有機結合，采用金字塔結構，將CDIO工程教育模式引入通信工程專業(yè)課程教學，建立以一級項目為主線，二級項目為支撐，三級項目為基礎的教育教學模式。一級項目貫穿于整個學習階段，主要依托電子設計競賽、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計以及企業(yè)實習實訓等。二級項目以核心課程群為基礎，以自學能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)為目標，是對課程知識的綜合應用。主要包括電子電路綜合課程設計、信號處理綜合設計、嵌入式綜合設計、通信系統(tǒng)綜合設計等課程，以集中實訓的方式開展，安排在暑假前兩三周進行。三級項目以每門課程為依托，綜合該門課程的主干內容，以課堂子項目的形式設置不同的任務。根據CDIO教育理念修訂每門課程的教學大綱。如單片機原理課，以洗衣機的控制系統(tǒng)設計為主線，涵蓋顯示、定時、中斷、電動機控制等內容，在更新教學內容的基礎上，改革課堂教學模式，并出版配套教材。

3課程考核方式

改革從提高學生分析問題、解決問題的能力出發(fā)，打破章節(jié)限制，對課程教學內容進行模塊化整合，建立起理論知識點與實際工程問題之間的聯系，并充分運用慕課等教學技術。課程考核方式不再沿襲傳統(tǒng)方式，強調過程考核、多元主體考核、多種形式考核。

3．1過程考核結合

教學過程各環(huán)節(jié)，對學生進行全方位考核，包括學生的課堂表現、課后作業(yè)、實踐項目及期中、期末考試成績。

3．2多元主體考核

通過教師評價和學生互評對實踐項目進行考核。（1）教師考核。包括：階段性考核———每個階段完成項目的情況和完成質量；項目成果———項目實施策略與方法評價，項目創(chuàng)新性；專業(yè)能力評價———能否獨立完成小型項目或合作完成中大型項目；非專業(yè)能力評價———有嚴謹的設計開發(fā)態(tài)度和踏實的學習工作精神。（2）學生考核。包括：①自我評價。由學生本人從以下方面對所完成的項目進行評價：項目過程、項目完成質量、專業(yè)能力、非專業(yè)能力、態(tài)度；②同學互評：由項目組長評價，主要評價承擔項目任務情況、項目實施態(tài)度、對小組的貢獻。

3．3多種形式考核

通過課堂討論、項目答辯、考試等對學生進行客觀評價。另外結合慕課教學，針對每個知識點進行相應的考核，形式可以是習題、設計性實驗、某個工程實際問題等，學生通過考核可以獲得該部分的成績。

篇（7）

2強化實踐教學體系建設，構建實踐教學新體系

以培養(yǎng)專業(yè)能力為目標，重新構建教學體系，加強對實踐教學體系的建設就要做到注重對學生個人能力的培養(yǎng)的整體設計，將實驗教學作者主導思想貫徹落實于每一個教學實踐中。對學生的培養(yǎng)要注重其個人的學習基礎，加強學生對所學知識的應用，緊跟學科的前沿，培養(yǎng)學生分析解決實際中的通信工程的問題的能力，提高學生就業(yè)率。每一個實踐環(huán)節(jié)都要具有設計、綜合、創(chuàng)新性，以保證學生實踐能力可以更上一層樓。不斷深化改革完善教學體系不僅可以提高實踐教學在教學活動中的地位，還有利于培養(yǎng)新一代具有應用、工程、創(chuàng)新性的高級應用型人才。加強課程設計、實習—含了解實習、生產實習和畢業(yè)實習和畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)的實施與管理，把工程化教育和學生實踐能力、應用能力的培養(yǎng)落到實處。實驗教學內容和體系的改革是實驗教學改革的重點和難點，創(chuàng)新實踐教學體系要緊緊圍繞創(chuàng)新教育對人才培養(yǎng)的要求，既要注重縱向知識體系的系統(tǒng)性和完整性，又要注重橫向知識體系的相互滲透相互促進；既要考慮到學生的共性需求，又要成分注意學生的個性發(fā)展；既要發(fā)揮教師的領導和主導作用，更要注意學生主體作用和自身能動性的發(fā)揮。

3加強校企合作，建立校外實習實訓基地，提高學生工程實踐能力

真實實習是實踐教學體系的重要組成部分，對培養(yǎng)學生工程實踐能力至關重要。本專業(yè)亟需在校內校外建立一批集實驗、實習、模擬訓練和崗位實踐諸功能為一體，兼具素質教育、創(chuàng)新意識培養(yǎng)的實踐教學實訓基地，同時要和企業(yè)一起共同制定更加符合企業(yè)用人需求的實習實訓方案，讓學生有機會直接進入知名企業(yè)開展測試、開發(fā)和設計工作。這些改革措施對學生熟悉工作環(huán)境，積累工程實踐經驗及提高工程實踐能力是必要的，也是必需的。

4引入國家級專業(yè)技能考核體系，實施雙證教育

通信工程專業(yè)引入工業(yè)和信息化部人才交流中心授權的“全國電子專業(yè)人才考試中心”，可開展“通信設備終端維修”“EDA設計與開發(fā)”“單片機設計與開發(fā)”“PCB設計”“電子組裝與維護”五個科目人才考試與測評工作。采取“畢業(yè)證+專業(yè)技能證”相結合的模式，以國家級專業(yè)人才考試作為人才培養(yǎng)質量的檢驗標準，學生動手能力得到了極大的提高。

篇（8）

超寬帶無線電是對基于正弦載波的常規(guī)無線電的一次突破。幾十年來，無線通信都是以正弦載波為信息載體，而超寬帶無線通信則以納秒級的窄脈沖作為信息載體。其信號產生、調制解調、信號隱蔽性、系統(tǒng)處理增益等方面，具有獨特的優(yōu)勢，尤其是能夠在密集的多徑環(huán)境下實現高速傳輸。由于脈沖持續(xù)時間很短，多徑分量在時域上不易重疊，多徑分辨能力高，通過先進的多徑分離技術或瑞克接收機，可以充分利用多徑分量。

目前，典型的超寬帶無線通信調制方式以TH-PPM、TH-PAM為主，本論文中，介紹超寬帶無線通信中的調制技術，主要討論TH-PPM、TH-PAM的基本原理，并且對比調制技術的優(yōu)缺點，性能的好壞，并進行動態(tài)的仿真，從仿真圖中較清楚的研究調制方式，從而得出正確的結論，細致的研究超寬帶無線通信中的調制技術。

關鍵字：超寬帶 調制方式 PPM調制 PAM調制 OFDM調制

2 概述

2.1 總述

近幾年來,超寬帶短距離無線通信引起了全球通信技術領域極大的重視。超寬帶通信技術以其傳輸速率高、抗多徑干擾能力強等優(yōu)點成為短距離無線通信極具競爭力和發(fā)展前景的技術之一。FCC(美國通信委員會) 對超寬帶系統(tǒng)的最新定義是:相對帶寬(在- 10dB 點處) (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]它與現有的無線電系統(tǒng)比較,在花費更小的制造成本的條件下,能夠做到更高的數據傳輸速率(100～500MbPs) 、更強的抗干擾能力(處理增益50dB 以上) ,同時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) 。

2.2 UWB基本原理

發(fā)射超寬帶(UWB) 信號最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射一種時域上很短(占空比低達0. 5 %) 的沖激脈沖。這種傳輸技術稱為“沖擊無線電( IR) ”.UWB - IR 又被稱為基帶無載波無線電,因為它不像傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中使用正弦波把信號調制到更高的載頻上,而是用基帶信號直接驅動天線輸出的[6];由信息數據對脈沖進行調制,同時,為了形成所產生信號的頻譜而用偽隨即序列對數據符號進行編碼。因此沖擊脈沖和調制技術就是超寬帶的兩大關鍵所在。

2.2.1 脈沖信號

從本質上講,產生脈沖寬度為納秒級的信號源是UWB 技術的前提條件。目前產生脈沖信號源的方法有兩類: ①光電方法,基本原理是利用光導開關導通瞬間的陡峭上升沿獲得脈沖信號。由于作為激發(fā)源的激光脈沖信號可以有很陡的前沿,所以得到的脈沖寬度可達到皮秒(10 - 12 ) 量級。另外,由于光導開關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,在雪崩導通瞬間,電流呈“雪崩”式迅速增長,從而獲得具有陡峭前沿的波形,成形后得到極短脈沖。在電路設計中,采用多個晶體管串行級聯,使用并行同步觸發(fā)的方式,加快了雪崩過程,從而達到進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域和頻域數學模型分別表示為:

(2-1)

(2-2)

單周期脈沖的寬度在納秒級(0. 1～1. 5ns) ,重復周期為25～1000ns ,具有很寬的頻譜,如圖2-1 所示。實際通信中使用的是一長串的脈沖,由于時域中信號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了強烈的能量尖峰。這些尖峰將會對信號構成干擾,通過數據信息和偽隨機碼來進行編碼P調制,改變脈沖與脈沖間的時間間隔,可以降低頻譜的尖峰幅度[2]。

圖2-1 　單周期脈沖的時間域和頻率域的表示

2.2.2 UWB的調制技術

超寬帶系統(tǒng)中信息數據對脈沖的調制方法可以有多種。脈沖位置調制( PPM) 和脈沖幅度調制(PAM) 是UWB 最常用的兩種調制方式。通常UWB信號模型為:

(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延。

a PAM- UWB

PAM是一種通過改變那些基于需傳輸數據的傳輸脈沖幅度的調制技術。在PAM調制系統(tǒng)中,一系列的脈沖幅度被用來代表需要傳輸的數據。任何形狀的脈沖都是通過其幅度調制使傳輸數據在{ - 1 , + 1}之間變化(對于雙極性信號) 或在M 個值之間變化(對于M 元PAM) 。增加傳輸脈沖所占的帶寬或減少脈沖重復頻率,都可以增加一個固定平均功率譜密度的UWB 系統(tǒng)所能達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]

采用脈沖幅度調制(PAM)的超寬帶信號波形如下:[4]

(2-4)

其中, dj 是信息序列, Tf 是脈沖重復周期。根據dj 的不同取值, 可將PAM調制方式分為以下三種:

（1） OOK(發(fā)送數據為1 ,UWB 信號的幅度為1 ;發(fā)送數據為0 ,UWB 信號的幅度為0) ;

（2）PPAM(發(fā)送數據為1 ,UWB 信號的幅度為β1 ;發(fā)送數據為0 ,UWB 信號的幅度為β2) ;

（3）BPSK(發(fā)送數據為1 ,UWB 信號的幅度為1 ;發(fā)送數據為0 ,UWB 信號的幅度為- 1) 。

對于這三種方式,在超寬帶的PAM調制方式中多采用BPSK方式。

b PPM- UWB

脈沖位置調制(PPM) 又稱時間調制(TM) ,是用每個脈沖出現的位置落后或超前某一標準或特定時刻來表示某個特定信息的[3]。二進制PPM 是超寬帶無線通信系統(tǒng)經常使用的一種調制方法,相對其它調制方法來說也是較早使用的一種方法。采用PPM的一個重要原因是它能夠使用零相差的相關接收機來接收檢測信號,而這種接收機有著非常好的性能。采用脈沖位置調制( PPM) 的超寬帶信號波形如下:

(2-5)

其中, dj 取0 或1 ,δ為調制因子, 與脈沖寬度Tm (1/Tf ) 是一個數量級。當發(fā)送數據為1 時脈沖就會相應滯后一個時延δ。

圖2-2 給出了上述四種調制方法的信號波形圖,對這四種調制方式給出了一個比較直觀的描述。

除了這些對脈沖的調制方法外,用偽隨機碼或偽隨機噪聲(PN) 對數據符號進行編碼以得到所產生信號的頻譜時,根據編碼的不同即擴頻和多址技術不同,超寬帶系統(tǒng)又被分為跳時的超寬帶系統(tǒng)(TH - UWB) 、直擴的超寬帶系統(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 　不同調制方式的信號波形[4]

2.3 UWB 技術特點

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)無法比擬的技術特點[4]:

(1)系統(tǒng)容量大。香農公式給出C = Blog2 (1 +S/N) 可以看出,帶寬增加使信道容量的升高遠遠大于信號功率上升所帶來的效應,這一點也正是提出超寬帶技術的理論機理。超寬帶無線電系統(tǒng)用戶數量大大高于3G系統(tǒng)。

(2)高速的數據傳輸。UWB 系統(tǒng)使用上GHz 的超寬頻帶,根據香農信道容量公式,即使把發(fā)送信號功率密度控制得很低,也可以實現高的信息速率。一般情況下,其最大數據傳輸速度可以達到幾百Mbps～1Gbps。

(3)多徑分辨能力強。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,窄脈沖的多徑信號在時間上不易重疊,很容易分離出多徑分量,所以能充分利用發(fā)射信號的能量。實驗表明,對常規(guī)無線電信號多徑衰落深達10～30dB 的多徑環(huán)境,UWB 信號的衰落最多不到5dB。

(4)隱蔽性好。因為UWB 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 設備對于其他設備的干擾就非常低。

(5)定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度,采用超寬帶無線電通信,可在室內和地下進行精確定位,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。與GPS 提供絕對地理位置不同,超短脈沖定位器可以給出相對位置, 其定位精度可達厘米級。

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

(7)低成本和低功耗。UWB 無線通信系統(tǒng)接收機沒有本振、功放、鎖相環(huán)( PLL) 、壓控振蕩器(VCO) 、混頻器等, 因而結構簡單,設備成本將很低。由于UWB 信號無需載波,而是使用間歇的脈沖來發(fā)送數據,脈沖持續(xù)時間很短,一般在0. 20ns～1. 5ns之間,有很低的占空因數,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,是藍牙技術的十分之一[10]。盡管如此,UWB 在技術上面臨一定的挑戰(zhàn), 還有諸多技術的問題有待研究解決,比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點,建立信道模型,解決多徑傳播;需要進一步研究高速脈沖信號的生成、處理等技術;研究新的調制技術,進一步降低收發(fā)結構的復雜度等。

2.4 UWB發(fā)射機和接收機組成框圖

2.4.1 UWB發(fā)射機組成框圖

UWB發(fā)射機直接發(fā)送納秒級脈沖來傳輸數據而不需使用載波電路。所以，UWB發(fā)射機比現有的無線發(fā)射設備要簡單得多。TH-UWB發(fā)射機組成框圖如圖2-3所示[5]。

圖2-3 UWB發(fā)射機組成框圖

調制后的數據與偽碼產生器生成的偽碼一起送入可編程延遲電路，可編程延遲電路產生的時延控制脈沖信號發(fā)生器的發(fā)送時刻，脈沖信號發(fā)生器輸出的UWB信號由天線輻射出去。脈沖信號產生電路的一個關鍵部分是天線，它的作用相當于一個濾波器。

2.4.2 UWB接收機組成框圖

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

接收機與發(fā)射機類似，兩者的區(qū)別在于接收機的基帶信號處理器從取樣/保持電路中解調數據，基帶信號處理器的輸出控制可編程時延電路，為可編程時延電路提供定時跟蹤信號，保證相關器正確解調出數據。

圖2-4 UWB接收機組成框圖

2.5 UWB 技術的應用前景

UWB 系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下,UWB具有巨大的數據傳輸速率優(yōu)勢,最大可以提供高達1000Mbps 以上的傳輸速率,使UWB 同其它短距離無線通信系統(tǒng)的技術優(yōu)勢非常明顯,如表1 所示?，F有的各種無線解決方案(例如802. 11 ,Bluetooth等) 的速率均低于100Mbit/s ,UWB 則在10m 左右的范圍之內打破了這一限制,UWB 的應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 結束語

無線通信已經迅速滲入我們的生活當中,對容量不斷增長的要求需要一種不對現有的通信系統(tǒng)造成影響的新的無線通信方案,超寬帶脈沖無線電系統(tǒng)正好滿足了這一要求。UWB 技術對于無線短距離的高速數據通信是非常有競爭力的,隨著研究的深入,憑借多方面的優(yōu)勢,它將在很多領域占有一席之地。特別是短距離傳輸的后3G領域,UWB 將有廣闊的發(fā)展空間[8]。

表1 　幾種短距離無線通信比較

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

應用范圍

無線局域網

家庭和辦公室互連

近距離多媒體

終端類型

筆記本、臺式電腦、掌上電腦、因特網網關

筆記本、移動電話、掌上電腦、移動設備

無線電視、DVD , 高速因特網網關

3 MATLAB 軟件工具介紹

3.1 MATLAB語言的概述

MATLAB是一種科學計算軟件，適用于工程應用各領域的分析設計與復雜計算，它使用方便，輸入簡捷，運算高效且內容豐富，很容易由用戶自行擴展。因此，它已成為大學教學和科學研究中最常用且必不可少的工具。

MATLAB是“矩陣實驗室”（MATrix LABoratoy）的縮寫，它是一種以矩陣運算為基礎的交互式程序語言，著重針對科學計算、工程計算和繪圖的需求。與其他計算機語言相比，其特點是簡潔和智能化，適應科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習慣，使得編程和調試效率大大提高。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結果，人機交互性能好，為科技人員所樂于接受。特別是它可適應多種平臺，并且隨計算機硬、軟件的更新而用時升級。因而，MATLAB語言是數值計算用得最頻繁的電子信息類學科工具。它大大提高了課程教學、解題作業(yè)、分析研究的效率。

3.2 MATLAB的歷史

在1980年前后，美國的Cleve Moler博士在New Mexico大學講授線性代數課程時，發(fā)現應用其他高級語言編程極為不便，便構思并開發(fā)了MATLAB（MATrix LABoratory，矩陣實驗室），它是集命令翻譯、科學計算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)，經過在該大學進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軟件包LINPACK和特征計算軟件包EISPACK中的子程序為基礎發(fā)展而成的一種開放型程序設計語言，其基本的數據單元是一個維數不加限制的矩陣，這就允許用戶可以根據數值計算問題的復雜程序，對問題進行分段甚至逐句編程處理，顯然這與C、FORTRAN等傳統(tǒng)高級語言完全不同。在MATLAB下，矩陣的運算變得異常的容易，后來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的應用范圍越來越廣泛，Moler博士等一批數學家與軟件專家組建了名為MathWorks的軟件開發(fā)公司，專門擴展并改進MATLAB。

為了準確地把一個控制系統(tǒng)的復雜模型輸入給計算機，然后對之進行進一步的分析與仿真，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。此軟件有兩個明顯的功能：仿真與連接，亦即可以利用鼠標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對系統(tǒng)直接進行仿真。很明顯，這種做法使得一個很復雜系統(tǒng)的輸入變得相當容易。SIMULINK的出現，更使得MATLAB的控制系統(tǒng)的仿真與其在CAD中的應用打開了嶄新的局面。

3.3 MATLAB語言的特點

MATLAB語言有以下特點。

(1) 起點高

每個變量代表一個矩陣，以矩陣運算見長。當前的科學計算中，幾乎無處不用矩陣運算，這使它的優(yōu)勢得到了充分的體現。

(2) 人機界面適合科技人員

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

(3) 強大而簡易的做圖功能

能根據輸入數據自動確定坐標繪圖，能規(guī)定多種坐標系，（極坐標系、對數坐標系等），能繪制三維坐標中的曲線和曲面，可設置不同顏色、線型、視角等。如果數據齊全，通常只需一條命令即可出圖。

(4) 智能化程度高

繪圖時自動選擇坐標，大大方便了用戶；做數值積分時自動按精度選擇步長；自動檢測和顯示程序錯誤的能力強，易于調試。

(5) 功能豐富，可擴展性強

MATLAB軟件包括基本部分和專業(yè)擴展兩大部分。

基本部分包括矩陣的運算和各種變換、代數和超越方程的求解、數據處理和傅立葉變換及數值積分等等?？梢猿浞譂M足大學理工科學生的計算需要。

擴展部分稱為工具箱。它實際上是用MATLAB的基本語句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問題，或實現某一類的新算法?，F在已經有控制系統(tǒng)、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、模糊集合、神經元網絡及小波分析等工具箱，并且向公式推導、系統(tǒng)仿真和實時運行等領域發(fā)展。

MATLAB的核心內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句編寫的。

3.4 MATLAB仿真

通過利用所學的理論知識，建立一個完整、準確的需求說明，清楚、準確地提出仿真試驗所要解決的問題。

對所提出的仿真系統(tǒng)給出詳細定義，明確系統(tǒng)中的模塊、系統(tǒng)構成、模塊之間的相互關系，系統(tǒng)的輸入輸出、邊界條件以及系統(tǒng)的約束條件，并明確仿真所要達到的目標。

根據仿真系統(tǒng)分析的結果，確定系統(tǒng)中的參數、變量及其互之間的關系，并以數學形式將這些關系描述出來，從而構成仿真系統(tǒng)的數學模型。數學建模是系統(tǒng)仿真中最關鍵的一步，所建立的數學模型必須盡可能準確地反映所關心的真實系統(tǒng)的特性，而又不能過于復雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計算過程，即建模需要根據求解問題的要求，在模型的近似程度與復雜程度之間折中。電子與通信系統(tǒng)的數學模型通常以方框圖形式或數學方程形式來表達。

根據建立的數學模型所需要的數據元素，收集與模型系統(tǒng)有關的數據。根據數學模型建立系統(tǒng)的計算機仿真模型，收集數據，確定其中各子模塊的結構，輸入輸出接口，輸入輸出的數據表達形式，數據的存儲方式等。然后編制相應的程序流程，用MATLAB語言實現。

仿真模型驗證的目的是確定計算機仿真模型是否準確表達了數學模型。仿真模型驗證通常的方法是將數學模型的解析結果（或理論結果）與仿真所得到的數值結果相比較來完成的；或通過已知的系統(tǒng)輸入輸出結果，對比在相同條件下的系統(tǒng)仿真結果來驗證仿真模型的正確性。

根據仿真試驗設計的方案，讓計算機執(zhí)行計算，并在執(zhí)行計算的過程中了解仿真模型對于各種不同輸入信號以及不同參數和仿真機制下的輸出，得出試驗數據，從而預測系統(tǒng)在實際環(huán)境中的運行情況。

對仿真模型的運行階段所產生的數據進行分析，其目的是從運行階段所產生的數據中找出系統(tǒng)運行規(guī)律，對仿真系統(tǒng)的性能做出評價，為系統(tǒng)方案的最終決策提供輔助支持。對仿真結果進行分析，對仿真數據的可靠性、一致性、置信度等做出判定，最終將仿真結果以曲線、圖表和文字等形式形成論文。

4 超寬帶無線的調制技術

發(fā)射超寬帶（UWB）信號最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射時域上很短的脈沖。這種傳輸技術稱為“沖激無線電”（Impulse Radio,簡寫為IR）。信息數據符號對脈沖進行調制，其調制方式可以有多種。脈沖位置調制（PPM）和脈沖幅度調制（PAM）是最常用的兩種調制方式。除了要對脈沖進行調制外，為了形成所產生的信號的頻譜，還要用偽隨機碼或偽隨機噪聲（PN）對數據符號進行編碼。一般是，編碼后的數據符號引起脈沖在時間軸上的偏移，這就是所謂的跳時超寬帶（TH-UWB，Time-Hopping UWB）。直接序列擴譜（DS-SS）就是編碼后的數據符號對基本脈沖的幅度進行調制，這在沖激無線電（IR）中被稱為直接序列超寬帶（DS-UWB，Direct-Sequence UWB），這種調制方式似乎非常有吸引力[1]。

對于超寬帶信號，也可以通過很高的數據速率來產生而根本不需要具備脈沖的特性。只要UWB定義所要求的相對帶寬或最小帶寬在整個傳輸過程中得到滿足，那么，靠發(fā)射高速率數據而不是窄脈沖所產生的具有UWB射頻帶寬的系統(tǒng)，就不應該被排除在UWB系統(tǒng)之外。諸如正交頻分復用（OFDM），在數據速率適當的情況下也可產生UWB信號。因此，OFDM也是一種超寬帶的調制方式。

本文主要討論TH-UWB、DS-UWB和OFDM調制方式。

4.1 PPM-TH-UWB 調制方式

4.1.1 跳時超寬帶信號的產生

在結合了二進制PPM的TH-UWB(二進制PPM-TH-UWB或者PPM-TH-UWB)中,UWB信號的產生可以系統(tǒng)地描述如下(參見圖4-1描繪的發(fā)射鏈路) [1]。

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖4-1 PPM-TH-UWB信號的發(fā)射方案

給定待發(fā)射的二進制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…)，其速率Rb=1/Tb (b/s)，圖4-1中的第一個模塊使每個比特重復Ns次，產生一個二進制序列：

(…,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)。這個模塊引入了冗余，其實是一種被稱為重復碼的(Ns,1)分組編碼器。一般術語上稱為信道編碼。

第二個模塊是傳輸編碼器，就是應用整數值碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)和二進制序列a=(…,a0,a1,…,aj,aj+1,…),產生一個新序列d，序列d的一般元素表達式如下：

dj=cjTc+aj （4-1）

式中,Tc和 是常量，對所有的cj滿足條件cjTc+ <Ts，通常 <Tc。

這里的d是一個實數值序列，而a是二進制序列，c是整數值序列.現在我們遵循最常用的方法，假定c是企業(yè)界隨機碼序列，它的元素cj是整數，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，這時的編碼周期與二進制碼重復的次數相等。我們必須牢記：傳輸編碼扮演了碼分多址編碼和發(fā)射信號的頻譜形成雙重角色[1]。

實數值序列d輸入到第三個模塊，即PPM調制模塊，產生了一個速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts(脈沖/s)的單位脈沖(Dirac pulses ) 序列。這些脈沖在時間軸上的位置為 ，因此脈沖位置在jTs基礎上偏移了dj，脈沖的發(fā)生時間也可表示為( )。注意是碼序列對c信號引入了TH位移，也正因為此，c被稱為TH碼。還要注意一點就是由PPM調制引起的位移 ，通常比TH碼引起的位移cjTc小得多，即： ，cj=0除外。Tc稱為碼片時間(chip time)。

最后一個模塊是脈沖形成濾波器，其沖激響應為。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)級聯以后的輸出信號 可表示如下：

(4-2)

比特間隔或比特持續(xù)時間，也即用于傳輸一個比特的時間Tb，可表示為：Tb=NsTs。在式(4-2)中，cjTc定義了脈沖的隨機性或者說是相對于Ts整數倍時刻的抖動。如果用隨機TH抖動 來表示由TH編碼cjTc引起的時間上的位移，并假定 在0和 之間分布，則可得到：

(4-3)

正如前面提到的， 通常遠大于 。這兩個量的整體效果是產生一個分布在0和 之間的時間隨機位移量，用 表示這個時間隨機位移，可得發(fā)射信號的如下表達式：

(4-4)

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

(4-5)

當將 設置為- 時，式(4-5)也表示了PAM和TH-UWB的結合，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中的第一個模塊表示二進制源。這個模塊的輸出是發(fā)射到物理信道的二進制流。第二個模塊表示重復碼編碼器。二進制流的每一個比特都被重復次。第三個模塊仿真TH編碼和二進PPM。這里考慮偽隨機TH碼。最后一個模塊是脈沖形成。這個模塊的沖激響應表示要發(fā)射的UWB信號的基本脈沖波形[1]。

4.1.3 PPM-TH-UWB 仿真結果及其分析

圖（4-3）顯示了參數設置如下時所產生的UWB信號

以dBm為單位的平均發(fā)射功率Pow， 信號的抽樣頻率fc， 由二進制源產生的比特數numbits， 平均脈沖重復時間Ts（單位為秒），每個比特映射的脈沖數Ns， 碼片時間Tc（秒）， 跳時碼的碼元最大值Nh和周期Np，沖激響應持續(xù)時間Tm, 脈沖波形形成因子tau（秒）， PPM時移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脈沖在其對應時隙的中間位置，而后五個脈沖則在其對應時隙的起始位置。

圖4-3 PPM-TH-UWB 發(fā)射機產生的信號

圖4-4 PPM-TH-UWB的幅度譜

由圖4-4可以看出，TH編碼和PPM調制都對幅度譜的高斯形狀產生扭曲。PPM-TH-UWB信號的幅度譜將完全包含在無TH編碼和無PPM調制的幅度譜包絡中，這是因為以同樣的形狀和同樣的平均功率傳輸等間隔脈沖的結果。

4.2 PAM-DS-UWB調制方式

4.2.1 直接序列超寬帶信號的產生

直接序列擴譜（DS-SS）是一種著名的數字調制方式。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特性的信號可以通過下面的過程產生：首先，用偽隨機碼或二進制PN碼序列對要發(fā)射的二進制進行編碼；其次，對一串窄脈沖進行幅度調制。這一過程可以看做是目前使用DS-SS系統(tǒng)的一種極端方式，此時脈沖在時域上是具有典型時間的奈奎斯特型脈沖或方波。讓脈沖寬度遠遠小于切普間隔，很容易得到DS-SS-UWB的解析表達式。在傳統(tǒng)的DS-SS系統(tǒng)中，RF發(fā)射信號是對載波進行幅度調制后得到的，通常使用二進制相移鍵控BPSK方式。而在DS-UWB中，如果沒有專門的要求，這一過程可省略。[1]

更詳細地，上述信號可以通過如下過程產生（見圖所示發(fā)射鏈路）。

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

假定待發(fā)射的二進制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…)，其速率為Rb=1/Tb (b/s)，圖4-5中的第一個系統(tǒng)將每個比特重復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)引入的冗余相當于一個參數為(Ns,1)的重復碼編碼器。

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

發(fā)射編碼器將一個由 1組成、周期為Np的二進制碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)應用到序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…)，產生一個新序列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的整數倍。注意，序列d的元素值為 1，這一點與序列a相同，其速率為Rc=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。

序列d進入第三個系統(tǒng)——PAM調制器，產生一個速率為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]。

調制器輸出的信號進入沖洲響應為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p(t)是持續(xù)時間為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)時間遠小于Ts的脈沖。

以上系統(tǒng)級聯后的輸出信號可以表示為

(4-6)

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

輸出的波形顯然是一個PAM波形。很容易知道，由于沒有時移而且脈沖以規(guī)則的時間間隔出現，計算式(4-6)所示信號的PSD要比計算式(4-2)所示信號的PSD更容易。

上述方式的一種變形是使用PPM調制器代替PAM調制器，得到的信號可表示為：

(4-7)

注意到在式(4-7)中，由于碼的偽隨機特性，編碼會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)射機系統(tǒng)模型

圖4-6中的前兩個模塊分別表示二進制源和重復碼編碼器。第三個模塊是在重復碼編碼器的輸出端實現DS編碼和二進制PAM調制。我們考慮偽隨機DS碼，分配給一般用戶的是長度為NP的二進制碼序列。最后一個模塊是脈沖形成器[1]。

4.2.3 PAM-DS-UWB 仿真結果及其分析

圖4- 7 由PAM-DS-UWB發(fā)射機產生的信號

圖（4-7）顯示了參數設置如下時所產生的UWB信號

以dBm為單位的平均發(fā)射功率Pow， 信號的抽樣頻率fc， 由二進制源產生的比特數numbits， 平均脈沖重復時間Ts（單位為秒），每個比特映射的脈沖數Ns， 碼片時間Tc（秒）， 跳時碼的碼元最大值Nh和周期Np，沖激響應持續(xù)時間Tm, 脈沖波形形成因子tau（秒）， PPM時移dPPM（秒）。

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

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

tau=0.25e-9,

這個信號由兩組脈沖序列組成，每組包含10個脈沖，每組映射信息源的一個比特。從圖4-7中可以看出每二組的10個脈沖與第一組的10個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，幅度譜的包絡具有基本脈沖的傅氏變換的形狀，即高斯形狀。且Np（信號每比特發(fā)射脈沖數）值越大，圖形分布越寬，即幅度峰值越小。

4.3 OFDM調制技術

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2002年，FCC公布的UWB定義，帶寬超過500MHz的信號都是UWB信號。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信號對于窄帶通信系統(tǒng)來說相當于熱噪聲，并不被窄帶通信系統(tǒng)的接收機檢測到，也可以避免特定頻帶上的非人為干擾[1]。

在每個子頻帶內可以使用不同的數據調制類型，并不一定要用IR方式，正確的頻譜帶寬可以通過合適的比特速率實現。應用最廣泛的是眾所周知的正交頻分復用（OFDM）。

4．3．2 多頻段OFDM-UWB信號產生

一個已調的OFDM信號由調制在不同載波頻率 上的同個并行發(fā)射的信號組成。這些載波等間隔地位于頻域上，其間隔為 。OFDM調制器輸入的二進制序列每K比特編為一組，以產生具有N個符號的數據塊{ }，這里假定 是L個可能的取值中的一個，K=N1bL。最后，每個符號調制一個不同的載波。為了并行傳輸數據塊的N個符號，不同的調制載波信號在頻率上必須正交[8]。

所有調制器使用相同的矩形波，其持續(xù)時間為T：

（4-8）

如果符號 在星座圖中的點用 表示，OFDM信號中有N個符號的數據塊的表達式如下[1]：

（4-9）

而相應的復包絡是

（4-10）

其中 ，S（t）是周期為T0的周期函數。

式（4-9）中OFDM信號的數字變換相當于傳輸式（4-10）中復數包絡的抽樣值，也就是說傳輸序列可表示如下：

（4-11）

tc是抽樣周期。

仿真OFDM調制信號，考慮的是OFDM各個載波使用QPSK調制的情況。仿真整個發(fā)射鏈路，產生式（4-9）的信號。

4．3．3 OFDM仿真結果及其分析 要發(fā)射的總比特數numbits； 調制信號的中心頻率fp； 抽樣頻率fc； 每個符號在其相應載波上的傳輸時間T0； 循環(huán)前綴的持續(xù)時間TP；保護間隔時間TG， 矩形脈沖響應的幅度為A， OFDM系統(tǒng)的子載波數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

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信號圖

圖4-11 OFDM-UWB信號幅度譜

對比以上兩圖，可以看出，在同樣的時間里為了傳輸更多的符號，是以增加帶寬為代價的，也就是增加子載波的數量。

4.4 總結

通過一系列的仿真,我們可以得出以下結論:PAM、PPM兩種調制方法主要是為了進行信息數據符號對脈沖的調制，而信號中的偽隨機TH碼和DS碼主要是為了產生信號的頻譜，使信號的功率譜密度在采用偽隨機碼調制后變得更加平滑，不能干擾到其它已經存在的窄帶系統(tǒng)[9]。

OFDM具有良好的抗多徑干擾性能，通過頻率的合理選擇，能夠同現存的窄帶系統(tǒng)和開放頻段的通信系統(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[11]。

5 性能分析及應用前景

5.1 脈位調制(PPM)和脈幅調制(PAM)

脈位調制(PPM)是一種利用脈沖位置承載數據信息的調制方式。按照采用的離散數據符號的狀態(tài)數可以分為二進制PPM(2PPM)和多進制(MPPM)。在這種調制方式中，一個脈沖重復周期內脈沖可能出現的位置有2個或M個，脈沖位置與符號狀態(tài)一一對應。根據相鄰脈位之間距離與脈沖寬度之間關系，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函數的負峰值點，從而使相鄰符號的歐氏距離最大化。在OPPM中，通常以脈沖寬度為間隔確定脈沖位置。接收機利用相關器在相應位置進行相干檢測。鑒于UWB系統(tǒng)的復雜度和功率限制，實際應用中，常用的調制方式為2PPM或2OPPM[3]。

PPM的優(yōu)點在于：它僅需要根據數據符號控制脈沖位置，不需要進行脈沖幅度和極性的控制，便于以較低的復雜度實現調制與解調。因此，PPM是UWB系統(tǒng)廣泛采用的調制方式。但是，由于PPM信號為單極性，其輻射譜中往往存在幅度較高的離散譜線。對此超寬帶信號的幅度譜仿真也證明了這一點。如果不對這些譜線進行抑制，將很難滿足FCC對輻射譜的要求[10]。

脈幅調制（PAM）是數據通信系統(tǒng)最為常用的調制方式之一。在UWB系統(tǒng)中，考慮到實現復雜度和功率有效性，不宜采用多進制PAM（MPAM）。UWB系統(tǒng)常用的PAM有兩種方式：開關鍵控（OOK）和二進制相移鍵控（BPSK）。前者可以采用非相干檢測降低接收機復雜度，而后者采用相干檢測可以更好地保證傳輸可靠性[3]。

當發(fā)射能量相同時，使用二進制PAM調制的信號可以比使用二進制PPM調制的信號獲得更好的性能。

5.2 OFDM調制

OFDM有很多優(yōu)點：能夠提供較大的系統(tǒng)容量，具有較強的抗多徑干擾、抗頻率選擇性衰落和頻率擴散能力，適應多徑和移動信道傳播條件，能夠適應不同設計需求，靈活分配數據容量和功率，可提供靈活的高速和變速綜合數據傳輸可以實現較高的安全傳輸性能，允許數據在復數的高速的射頻上被編碼。由于OFDM技術的良好性能使得它在無線通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應用[12]。

OFDM技術是將頻道資源分成若干個子信道，每個子信帶再采用一定的調制技術，提高頻率利用率。OFDM可與PPM、PAM等結合使用，將會有性能更好的調制技術出現。

5.3 UWB的應用前景

超寬帶技術在通信、雷達和無線定位等領域都將有廣闊的應用前景。近年來，人們對超寬帶技術深入的研究使超寬帶技術在系統(tǒng)理論、功率放大器、脈沖的產生與接收、同步、集成電路等方面取得了重大進步，尤其是在超寬帶無線產生領域的技術進步，使超寬帶通信成為無線網絡的重要組成部分成為可能。

相對于傳統(tǒng)的窄帶無線通信系統(tǒng)，超寬帶無線產生系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點和潛力，使超寬帶無線產生成為中短距無線網絡的理想接入技術。根據產生速率不同，擠兌超寬帶無線傳輸系統(tǒng)也具有不同的特點和應用領域。

利用超寬帶技術可以提供高數據率傳輸的能力與定位功能，可以設計依賴定位信息優(yōu)化網絡資源管理的WPAN或WLAN，并應用于多媒體傳輸、計算機通信和家庭娛樂等領域。

利用脈沖超寬帶信號對障礙物的良好穿透特性與精確測距功能，可以設計既具有通信功能也具有定位功能的超寬帶脈沖無線通信與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括傳輸距離遠（通信速率低）、頒布式移動定位、便攜、超低成本、超低功耗、定位可靠性和精度高等特點。因而可以廣泛用于傳感器網絡、消防、公共安全、庫存盤點、人員監(jiān)護與救生等重要領域。利用超寬帶脈沖信號低截獲概率、保密性高和體積小的優(yōu)點，該系統(tǒng)還可以應用與偵察、情報收集、傷員救護、武器制導等軍事領域[8]。

超寬帶信號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，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；同時由于使用窄脈沖為信號載體并采用跳時擴頻，接收端必須已知發(fā)射端擴頻碼的條件下才能解調出發(fā)射數據來，加上它對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用。非常低的輻射功率可以避免過量的電磁波對人體的傷害[7]。

結論

超寬帶無線通信技術是目前發(fā)展的熱門技術。它以其自身的優(yōu)點，被研究人員廣泛關注。超寬帶無線電技術大體包括基帶脈沖傳輸方式和帶通載波調制傳輸的方式兩大類。脈沖傳輸的特點是把信息調制在離散脈沖信號上發(fā)射，而帶通載波調制傳輸的特點則是把信息調制在正弦載波上發(fā)射。本論文是以采用基帶脈沖傳輸技術的經典超寬帶無線電通信系統(tǒng)為基礎進行研究的。

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線通信的基礎知識。接著將仿真的基本工具MATLAB的使用說明簡單介紹。然后，重點介紹超寬帶通信的調制方式，主要包括對TH-PPM、DS-PAM和OFDM調制方式的介紹，并通過仿真圖像加以對比，說明調制方式的優(yōu)缺點。

常采用不同的調制方案，對系統(tǒng)傳輸速率、搞多徑干擾能力有很大影響。對它們進行分析比較，對系統(tǒng)調制信號的設計具有一定的參考意義。通常，在一個通信系統(tǒng)中，應用何種調制方式不僅要看調制方式本身性能，還要根據系統(tǒng)總的設計加以考慮。

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二、通信工程技術在國民經濟各個領域中的應用

1.國民經濟的內涵。國民經濟是對一個國家社會經濟活動的總稱。從經濟環(huán)節(jié)上看包括生產、分配、交換、消費等環(huán)節(jié)，從經濟層次上包括宏觀經濟、中觀經濟和微觀經濟等層次，從經濟部門上看包括工農商、建筑通信、文化教育科研等部門，從經濟地區(qū)上看包括國內不同經濟區(qū)域以及各國之間的交叉經濟區(qū)域和國際交叉區(qū)域。

2.通信工程技術在國民消費領域中的應用。（1）在日常消費領域，通信工程技術主要促進了通信終端制造業(yè)的發(fā)展，提升了人們對電腦、移動電話、互聯網絡等通信終端產品的消費需求，實現了信息資源在整個社會政治、經濟、文化、科技、教育、法制等領域的跨界融合，提高了人們的生活質量，刷新了人們的消費理念，改變了人們的思維模式。（2）在生產行業(yè)領域，通信工程技術催生了網購經濟、微信經濟等新型商業(yè)模式，降低了生產型企業(yè)的日常運營成本，改善了公司與客戶關系，創(chuàng)建了大眾致富平臺。（3）在衛(wèi)星導航領域，通信工程技術進步促進了GPS系統(tǒng)改造升級，拉近了世界各地之間的距離，讓遙遠的宇宙星球通過衛(wèi)星圖片畫面變得清晰逼真，擴大了人類的生存視野和生存范圍。我國北斗導航衛(wèi)星技術在GPS基礎上實現了對高山、高寒等極端環(huán)境區(qū)域的廣泛覆蓋，提高了自然災害和突發(fā)事件預警系統(tǒng)的工作效能，保障了國民經濟的安全穩(wěn)定運行。（4）在國家安全領域，通信工程技術以衛(wèi)星監(jiān)測的形式實現了對我國領土、領海和領空等重點要害防區(qū)的實時監(jiān)控，以監(jiān)控攝像視頻的形式實現了對城市主干道、重點路口、居民區(qū)、涉錢、類公司等的實時監(jiān)控，一旦發(fā)現異常情況即可利用各類通信傳媒進行全民通告。（5）在航空航天領域，通信工程技術為載人火箭、宇宙飛船等航天設備的成功發(fā)射升空、完成宇宙探測使命提供基礎通信技術保障，監(jiān)控其飛行軌道和運行狀態(tài)，提高各類飛行器的動作精確度，實時攝錄飛行實況景象，采集、傳輸特定高度、速度、時空環(huán)境下的宇宙數據，提高我國航天科研領域的創(chuàng)新發(fā)展。

三、通信工程行業(yè)的發(fā)展前景

1.通信工程行業(yè)的未來發(fā)展方向。據相關科研資料顯示，我國通信工程在未來發(fā)展過程中，一方面將運用光通信技術、云電技術和無線寬帶網絡技術實現全國全城無線戰(zhàn)略，擺脫空間距離的溝通限制，徹底改變人們的通信體驗；一方面將與生態(tài)環(huán)保理念相結合，降低通信工程在生產和消費上的環(huán)保成本，加大通信工程技術與生態(tài)環(huán)?？蒲谐晒拿芮薪Y合，結合國民經濟各領域的行業(yè)發(fā)展現狀，設立以生態(tài)通信理念為主導的綜合類通信工程技術項目，讓通信工程更好地服務于當代社會的同時，也要更好地造福于子孫后代。

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由于傳統(tǒng)的實驗教學目標著眼于鞏固和加深理論教學效果，實驗項目基本上都是授課老師按理論課程需要而設置,各科為政,缺乏整體性、系統(tǒng)性,并且多以驗證性實驗為主,不利于對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此,我們本著以學生為本作為出發(fā)點，通過課程群討論，構建了包含驗證性實驗、設計性實驗、綜合性實驗、項目式實驗的實驗教學體系。

1.2軟硬結合

我國通信事業(yè)現代化建設所需要的高級工程技術人才，不僅具備計算機應用能力和信號處理能力，掌握計算機網絡、衛(wèi)星通信和移動通信等現代通信技術還要具有較強的軟硬件動手能力。在過去的實踐教學過程中，大多數是實驗箱的實驗，軟件工程方面的實踐幾乎沒有。其原因是在過去的培養(yǎng)方案里，所設專業(yè)課和專業(yè)基礎課硬件課程占了絕大部分。為了更好的培養(yǎng)社會所需的通信類人才，為了使學生形成更完整的理論體系和實踐體系，在培養(yǎng)方案里增加了軟件課程，如《高級程序設計》、《數據庫原理及應用》等課程。

2實踐教學體系改革的實施

2.1加強對實踐教學的調整和整合

加強對實踐教學的調整和整合，如在《信息論與編碼》設有霍夫曼編碼一實驗，在《多媒體通信技術》設有圖像處理實驗（利用霍夫曼編碼）。既注意到各門課程的獨立性，又要考慮各門課程之間的連貫性及專業(yè)的系統(tǒng)性。

2.2增加專業(yè)實訓增強專業(yè)實習

為了更好培養(yǎng)通信方向結合型、應用性人才，提高學生的工程項目能力，增加了專業(yè)實訓，增強專業(yè)見習。我專業(yè)專門建立了專業(yè)實訓實驗室-TD實驗室；有組織的帶領學生到公司企業(yè)實習，打破以前放羊式實習。經過專業(yè)訓練和實習后，豐富了同學對通信工程項目立項、通信工程方案設計、通信工程線路施工、通信系統(tǒng)設備安裝調試、通信工程竣工驗收，以及通信工程項目監(jiān)理等方面的認識。

2.3加強校企合作，建設校外實習基地

堅持科學、規(guī)模、結構、質量、效益協(xié)調發(fā)展的原則，拓寬專業(yè)口徑，構建電子與信息工程大平臺，將相近學科的實驗室“聯合共建”，形成“大概念”、“全方位”實踐基地，以擴大其規(guī)模效應。建立一個現代化、多功能、多層次、立體型、開放型的工程綜合訓練中心。通過實地學習，使學生增強了實踐能力，也提高其學習理論課的興趣，有利于其知識體系的形成我們積極與企業(yè)聯系，2013年1月與三亞移動公司簽訂了通信工程專業(yè)校外實習基地合約；2013年3月，我們與三亞豫權光纖通信公司簽訂了校外實習基地的協(xié)議。在2012、2013、5014年分別派09通信工程、10通信工程和11通信工程專業(yè)全體同學到實習基地學習和實訓。