信号与通信

关键词：

信号与通信（精选十篇）

信号与通信篇1

一、电子通信信号干扰控制特征简析

由于电子通信采用不同的方式和不同网络来满足各种各样不同的需求, 而干扰控制技术又与网络密不可分, 电子通讯的种类和范围不断发展, 造成了电子干扰与控制的不断发展。电子通信信号的干扰与控制主要特征体现在多维的控制和多层次的控制上, 也就是平常所理解的全方位多层次的控制[1]。车载电子系统的主要特征如下:电路开启比较频繁, 对数据比较敏感, 覆盖的电子信号频率范围比较广泛。自从2006年以后美国开始着手制定关于车载系统标准化的一些规定, 使得车载电子设备有了新的特点:电路的开启不再像以前那么频繁, 人们在不使用车载电子设备时可以让其处于待机或休眠状态而无需关闭它;对数据更加敏感, 新的车载电子系统更加敏感电子信号, 对电子信号的区分度很强, 原来很可能由于区分度不高而漏掉的电子信息, 现在全部能够捕捉到得到;覆盖范围更加广泛, 现在的覆盖范围基本可以达到原来的二倍, 真正实现了大数据的采集, 使用户在车上就能够收集到大量的有用信息。

二、通信干扰与控制的种类简介

2.1.硬件设施的干扰及其控制简介

1、硬件设施干扰因素。一般情况下, 电子通讯信号发生故障无法正常工作时, 首先应该想到的是检查相应的硬件设施有没有损坏[2]。一般硬件设施的问题主要从三个方面来考虑:第一, 发射源的问题, 检查相应的发射信号装置是否损坏。第二, 网络连接介质问题, 这是一个中间连接装置的问题, 如果中间传递信号的环节发生破坏, 信号将无法正常传递。详细的电子通讯的三个环节见图1电子通讯装置图。

2、硬件设施干扰的控制措施。解决硬件设施造成的电子通信信号干扰问题, 一般来说需要逐个排除硬件设施的问题, 首先是接收装置的检查, 这是最容易接触到的地方, 也是最容易发现问题的地方。接下来是中间传输介质的检查, 这个需要借助一定的电子设备, 检查方法也有一定的技术含量。最后一个是发射装置的检查, 这个需要专业的公司和专业的技术人员来检查, 一般人员无法操作。

2.2相关配置产生的干扰及其控制简介

1、配置产生干扰的因素。在实际中, 大部分的电子通信讯号被干扰, 并不是硬件设备的问题, 很多情况下是相关配置的问题。2、相关配置干扰的控制措施。首先判断是不是硬件设施的问题, 一般情况下如果发现借助网线等通讯介质可以获得电子通讯的信号, 而拔掉网线, 凭借无线介质却难以实现对电子信号的获取, 基本可以判定是相关配置干扰的问题。此时一般采用以下两种方法来控制解决:无线终端测试方法, SSID修改法。

三、干扰控制效果的因素分析

3.1周边的其他无线电设备

无线电设备的干扰与控制主要是通过其他无线电设备来实现的, 众所周知, 不同的无线电设备和电子通信信号都会有或多或少的干扰, 所以如果电子通信的干扰与控制项目附近有大量的无线电设备, 干扰控制效果必定会受到影响[3]。

3.2操作人员的技术及从业精神

再好的机器设备也难以全自动化及智能化, 还是会需要相关技术人员的操作和监管, 如果操作人员的技术不熟练甚至手生则可能会造成技术原因导致设备工作效率不高, 进而影响干扰控制效果。当然仅有娴熟的技术还是不够的, 从业人员还需要有一个对工作负责的心态, 只有这样, 他才会全身心的投入到工作中, 认真操控和监管相应设备的工作状态, 使得干扰控制能够取得良好的效果。

四、总结

本文系统的分析了电子通讯信号遭到干扰的各种可能因素以及相应的解决措施, 希望对广大使用电子通讯的人们以及公司和机关提供有用的帮助, 使得电子通讯技术能够更好地造福社会, 服务人类。

参考文献

[1]唐新灿.浅谈电子通讯中接入点的定位规划[J].电脑知识与技术2010 (24) :10-11

[2]陈国先.电子通讯室内信号干扰因素分析及处理[J].湖南工业大学学报, 2011 (03) :5-16

信号与通信篇2

第一：数字电路笔试，今年是4.14号进行的数字电路笔试，三个小时8：30－11：30，除了最后一道题是键盘扫描电路（15分）稍难点之外，其它题都是往年的常规题，可以通过历年的数字电路真题加以掌握。

第二：英语测试，我们通信的数字电视方向4.15号下午进行了英语测试，先是几十人一组被叫到了一间教室里，然后说了一下注意事项和流程，然后每人现场分配具体的测试教室，然后去分配的教室门口等待。英语测试开始后，没有自我介绍（注意这是与一般学校不同的地方，中传所有的专业英语口试都无自我介绍环节），老师放一段磁带，大约3、4分钟后老师提问有关所放短文的两个问题，回答完后进入抽题回答环节，抽两道题号，老师根据题号提问你问题，回答后就完事了。

第三：面试，这一环节是最重要的，老师直接有一票否决权，今年的这一环节跟往年的不太一样，往常六、七名面试老师（报考哪个方向，哪个方向的老师参与面试）问完问题就没事了，今年分两部分：前一部分是六、七名老师在教室前面提问你问题（前十分钟，先抽两道题，一道基础题，一道专业题，自己将题目念一遍再答题，然后是老师随便问问相关知识，涉及数字信号处理、通信原理、电视原理、数字电视等方面的问题，当然毕业设计是老师必问，学生必答的，如果你是应届生，毕社没好好整，不妨说说整体思路也是可以的），后一部分是答完问题后去教室后面，后面有一名老师负责考考你EDA或C语言编程方面的问题，一般大家都选C语言方面的问题，先给你一段纯C的程序，如问你一下其中一条语句是什么意思：int ……unsigned……这还比较简单，自己回顾一下一般是没什么问题的，EDA的那个是让你找器件，连引脚的问题，也许也容易，但我不太会处理。中传采取的是按方向面试，数字电视方向是比较火的一个方向，故安排在第一天4.16号进行，第二天4.17号有四个这个方向的战友接到通知去信号专业的DSP方向再次面试，被刷的一部分再等再接到通知后等第三天4.18号到电磁场这个方向参加面试，这就是今年的情况。

信号与通信篇3

关键词：高速光纤；通信系统；信号损伤缓解；补偿技术

随着信息化时代的到来，通信成为人们日常生活不可分离的一部分，通信容量呈现出不断上升的趋势。科学家预测未来每名通信用户的通信容量高达1000Mb/s，可见未来人们对通讯需求之大，因此，高速光纤通信系统的未来发展会逐渐向高速率和大容量发展。

1 高速光纤通信系统中信号损伤与补偿

高速光纤通信系统在传播过程中常常会发生信号损伤的问题，色散和光纤耗损是导致高速光纤通信系统中信号损伤的主要原因。传统光纤系统中，多模光纤较为常见，在不同模式下光纤的信号传播速度不同，证明了信号传播过程中存在模间色散。随着科技的发展，单模光纤在光纤通信系统中使用广泛，在一定程度上减少了色散，也就缓解了模间色散的问题。但是，随着通信容量的不断扩大，信号传输距离也越来越远，新的问题也随之出现，长距离运输过程中的光纤虚耗成为制约信号传播的关键。单模光纤能够解决模间色散问题，但是会受到材料和波导色散的干扰，导致色度色散问题的存在，在传播过程中损伤通信信号。

因此，人们开始采用色散补偿光纤来补偿色散问题，促进单载波速率的提高，进而解决信号损伤的问题。大量实践经验也表明，采取措施缓解和补偿高速光纤系统中的信号损伤能够大大提高通信的速率。

近年来，我国科学技术不断发展，偏振模色散使用广泛，相干接收和高级码型调制格式也获得了广泛的应用，导致偏振模色散和偏振串扰成为损伤通信系统的主要因素，加上光纤非线性和激光器的相位噪声的制约，信号损伤问题仍然是通信系统研究的主要问题。

2 高速光纤通信系统中偏振模色散

2.1 高速光纤中偏振模色散概念

单模光纤中，一个基模由两个相互之间垂直的偏振模组合而成，但是，单模光纤在实际运行过程中，会受到多种因素的制约，导致两个偏振模间的无法保持运行速度一致，导致脉冲展宽，进而导致偏振模色散的产生，偏振模色散产生的主要原因是：

首先，光纤自身具有双折射，光纤在运行过程中会有一些不规则的应力的产生，导致光纤信号发生折射；

其次，在铺设光缆时，光缆会受到不同程度的挤压，进而有些部位会发生弯曲和变形，加上在环境的制约下，信号在传播过程中出现偏振模的祸合效应，影响偏振模传播速度，导致偏振模色散的产生。

最后，一些信号需要经过通信器，例如滤波器和隔离器等，这些通信器的材料和结构缺陷会在一定程度上影响信号传播，导致双折射的产生，引起偏振模色散现象。在常规数学中，描述双折射和祸合效应一般采用参量和琼斯矩阵，也在很大程度上便于人们对双折射和祸合效应的理解。在理想状态下，光波速率不会导致双折射，双折射也与传送距离无关，但是，在实际运行过程中，双折射和祸合效应与距离和光波速率关系重大。

2.2 高速光纤中偏振模色散测量方式

偏振模色散能够以一个统计量来计算，也在一定程度上受到时间和温度变化的制约，同时测量环境也会影响到偏振模色散的测量。也就是说在不同的时间进行同一光纤的测量会有一定误差的存在。目前，国际上通行的偏振模色散测量方法有四种。本文暂不介绍波长扫描傅立叶变换法和波长扫描极值数计算法。

2.2.1 Jones矩阵本征值测量法

Jones矩阵本征值测量法最常用于测算偏振模色散值的计算依据测量光纤的偏振传输函数这种情形。Jones矩阵本征值测量法是测量光纤某一处的偏振传输函数，然后依据测试准确全面描述偏振模色散特征。在进行测试时，要采用激光器和分析仪来对光纤上等间距波长的矩阵进行测量，然后依据矩阵将本征矢量和本征值算出来，从而依据一定公式计算出PSP和DGD，然后将他们的平均值求出来，最后变可以得到偏振模色散的值。Jones矩阵本征值测量法具有一定优势，能够全面测量偏振模色散值，甚至能够十分准确地进行最小值的测量。但是Jones矩阵本征值测量法也存在一定的缺陷，Jones矩阵本征值测量法的测量结果受到外界干扰大，且需要较长时间，测量速度慢，测量效率低，只适用于科学研究中。

2.2.2 干涉仪法

干涉仪法适用于一定时间段内的测量，主要是通过试光纤将端电场将自相关函数输出，然后将振模色散的传输时间均方差计算出来。宽带LED是干涉仪法中需要使用到的光源，干涉仪扫描光纤输出端，确保在这个时间段内相关信号的存在，偏振模色散值即为测量出的自相关函数的二阶矩均方值。干涉仪法具有速度快且效率高的优点，具有较强的外界干扰抵御能力，但是，干涉仪法也存在一定的缺陷，这种方法难以提供一些相关信息。

3 高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术

在实际运行过程中，长距离输送时，偏振模色散速度为10Gb/S时，输送功率会在很大程度上受到损伤，影响信号传输速率，造成信号损失。因此，高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术研究时要考虑相关影响因素。据相关研究显示，信号损伤的主要原因是一阶偏振模色散效应，在此基础上，高阶偏振模色散会加剧信号损伤的恶化。因此，一阶偏振模色散效应的研究成为高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术研究的关键。光路和电路上的补偿是目前最常用的高速光纤通信系统中信号损伤补偿技术。光路和电路上的补偿主要原理是采取措施延迟光或者电，然后控制反馈回路，进一步将偏振模色散中的两个偏振模之间的时差进行延长，来补偿高速光纤通信系统中的信号，然后统一输出两个偏振模的信号。大量实验表明，光路和电路上的补偿能够对高速光纤通信系统中信号损伤进行补偿。在此对光补偿进行一个案例分析。

光补偿案例分析：在此方案中，增设光延迟线，对两个偏振模间的时差进行调整，最终进行补偿来保证偏光纤。同时，在以上基础上安装偏振模控制器，来调整输入光的偏振态，确保光的偏振态与光纤切合，需要注意的是，在此过程中，控制器反应速度必须大于偏振器变换速度，从而确保光纤输出光信号，控制偏振器的信号。这种方案能够补偿高速率高速光纤信号，也能够补偿长距离高速光纤信号，同时在一定程度上降低功率损失。

4 结束语

总而言之，偏振模色散是引起高速光纤通信系统中信号损伤的主要原因，目前，高速光纤通信系统中信号损伤已逐渐成为通信系统研究的重点。随着我国科学技术的发展，我国对高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术有待进一步发展，希望在未来我国能够采用更加科学的手段来解决高速光纤通信系统中信号损伤问题，为人们通信需求提供更好的服务。

参考文献：

[1]鲁力.高速光纤通信系统中电子色散补偿技术的研究[D].华中科技大学，2012.

[2]翁轩.高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究[D].北京邮电大学，2013.

浅谈城市轨道交通与通信信号系统篇4

一、城市轨道交通与通信信号系统的相关分析

在高新技术不断推广和应用的新形势下, 城市轨道交通与通信信号系统已经变得越来越完善、现代, 在很大程度上可以满足城市居民日常出行的交通需求。根据相关资料和研究可知, 城市轨道交通与通信信号系统的组成部分主要包括:第一, 各个电路岔口的各种信号装置;第二, 各种装置涉及的装备与公共设施, 等等, 其中, 公共设置指的是城市原有的一些基础建设:一是, 路口交通信号灯;二是, 城市轻轨轨道;三是, 公共停车管理系统, 等等。在这种情况下, 通信信号系统的构建、进一步发展等, 才能有比较坚实的基础, 并且, 随着城市经济、建设等的发展不断提升, 从而在电子数控技术合理运用的基础上, 确保城市轨道交通指挥系统更加完善。对当前的城市轨道交通与通信信号系统进行整体分析发现, 发挥着关键作用的部位是:第一, 城市城际联动锁定装置;第二, 城市城际自动控制装置, 在上述两种系统的运行中占据着非常重要的地位。

在相关资料中, 城市轨道交通信号系统被简称为ATC, 是城市化发展的一种标志, 而其主要包括如下几个部分:一是, 自动监控系统, 即ATS;二是, 自动防护系统, 即ATP;三是, 列车自动运行系统, 即ATO。在实践运用中, 城市轨道交通与通信信号系统的参照物是地面, 可以对城市轻轨、城际高铁等多个交通系统中列车的运行情况进行实时反馈, 并对列车的最初始状态、阻力、车速、制动能力等进行科学评估。同时, 在列车的制动刹车系统中, 还可以充分利用自动化技术、数字化技术进行远程调控, 以确保列车在允许的时速中运行, 从而有效应对各种突发情况, 对于保证列车行驶的安全性、降低意外安全事故发生率等有着极大作用。

由此可见, 智能化系统的推广、应用和深入研究, 在城市轨道交通与通信信号系统中占据的地位越来越重要, 可以随时进行列车的远程控制, 以提高列车的可调度性、通过能力、运输能力等, 并保证列车操控人员、列车员等的生命安全性, 对于实现城市物资的优化配置、公共资源的最有效利用等有着重要影响, 是城市可持续发展的重要支持。

二、城市轨道交通与通信信号系统存在不足之处

在综合分析各种因素和内容之后发现, 城市轨道交通与通信信号系统存在的不足之处, 主要有如下几点:第一, 造价比较高。例如:我国一线城市上海, 其地铁的造价是每公里的投资不低于6亿人民币, 而成本想要收回的预期时间是30年。对这种情况进行分析可知, 我国缺少核心技术、系统装备大部分要进口等, 是造价一直很高的最主要原因。与此同时, 国际市场、国内企业之间的竞争力不够强, 后期维修、管理方面的资金缺口较大, 也是我国城市轨道交通与通信信号系统造价较高的重要原因。第二, 国内信号兼容性不强。我国在进行一些先进系统时, 通常是先在经济水平较高的城市, 然后再向着其它城市推广。在这种情况下, 区域之间存在的信号不能很好兼容的问题, 成为影响城市轨道交通与通信信号系统进一步完善的重要因素。同时, 信号系统的兼容性不强, 还会给列车运行速度的调控、沟通等带来影响, 从而降低乘坐列车的安全性。另外, 城市轨道交通与通信信号系统的维修、保养等工作, 也会受到一定影响, 从而降低其工作效率, 最终无法达到统筹管理各个区域列车运行情况的目的。第三, 信号材料不够先进、核心技术研发不够深入。由于我国很多企业在核心技术上无法与国外一些企业相比较, 使得城市轨道交通与通信信号系统的很多技术被国外企业垄断, 给我国城市交通系统进一步完善、技术创新等带来极大约束。

结束语:

总之, 我国城市交通系统的研发人员, 必须正确面对当前存在的不足之处, 而城市轨道交通与通信信号系统的未来发展, 必须注重如下几个方面:一是, 多元化系统的研发与利用;二是, 先进技术的引进与运用;三是, 不断创新各种高新技术, 才能真正推动我国城市交通系统现代化、智能化、自动化发展。

摘要：在经济全球化发展趋势不断加剧的情况下, 我国与世界各国的来往变得越来越频繁, 因而给交通运输系统提出了更高要求, 必须注重城市交通系统的进一步完善, 才能更好的促进城市经济可持续发展。本文就城市轨道交通与通信信号系统进行合理分析, 并对其不足之处进行探讨, 以促进我国城市交通体系的现代化发展。

关键词：城市轨道,交通,通信信号系统

参考文献

[1]张铁增, 林瑜筠.对于城市轨道交通信号系统发展的思考[J].铁路通信信号工程技术, 2013, 02:32-36.

[2]黄成, 高超.城市轨道交通与通信信号系统[J].通信电源技术, 2014, 02:77-78.

通信信号对雷达信号干扰的分析篇5

通信信号对雷达信号干扰的分析

【摘要】雷达抗通信干扰的现有方法主要是从频域、时空域出发，本文简要介绍窄带通信信号，建立通信干扰信号模型，介绍了基于频域和时空域抗干扰的方法，最小二乘法和特征子空间投影方法。并给出了仿真分析，仿真结果，验证算法的有效性和可行性。【关键词】雷达信号;最小二乘法;特征子空间投影方法 Abstract：Radar against communications with the main existing method of frequency domain or the airspace，this article we briefly introduce a thin strip communications signals and establish communication interference signals model.Introduced based on the frequency and the airspace anti-interference method，including the second multiplication and eigen-subspace projection method.Give simulation analysis and results and verify the effectiveness and feasibility of the algorithms. Key words：Radar Signals;The Second Multiplication;Eigen-subspace Projection Method 1.引言随着现代通信的日益发展，各种通信系统的基站分布越来越密，基站使用的频率范围也在不断扩展和变化，使雷达受到越来越多的同频通信信号的强力干扰。大多数通信系统都是选择正弦信号作为载波，属于连续波调制。在同频情况下，这种通信信号对雷达而言是一种有源的压制性干扰，极大地妨碍了许多雷达站的正常工作。雷达信号的带宽一般为几百kHz以上，而许多通信信号带宽较窄，所以相对雷达信号而言，这类通信信号为窄带干扰。为了同时获得大时宽和大带宽，目前雷达普遍采用匹配接收的方式，因此雷达发射信号形式主要为线性调频信号或相位编码信号[6]。但大量同频带强通信干扰如果混入接收到的目标回波信号(用线性调频仿真)中，将严重影响匹配滤波的效果。 2.通信信号模型数字通信信号有调幅、调频、调相三种基本的调制方式。幅度键控ASK为线性调制，频率键控FSK和相位键控PSK为非线性调制。但由于表征信息的频率或相位变化只有有限的离散取值，所以可以把频率键控FSK和相位键控PSK简化，当作幅度键控ASK信号处理。通信信号[2，6]J(t)为i个ASK信号之和： (1) 式中：为载波的频率;为载波的振幅;是码元脉冲的振幅，其可能取值为+1或-1;是单个码元基带脉冲的波形，在这里，为码元间隔;对式(1)求自相关函数：设i=2，则： (2) (3) 化简后： (4) 3.最小二乘法最小二乘法的思想是：根据频率检测仪提供的落在信号带宽内干扰的频率范围，在满足频率采样定理的条件下，均匀选择若干个离散的频点，作为各个通信干扰估计的频率值，各个单频信号的幅值用最小二乘法加以计算。假设干扰的频率范围，每个离散点的.频率为： (5) 为频率间隔，，雷达接受的回波信号可以用信号与若干个点频干扰之和表示： (6) 为各个点频干扰的幅度估计值，为接受数据和点频干扰之差。记：，其中：为采样间隔，，则(6)式可记作： (7) 其中分别为回波信号矩阵，点频干扰的幅度矩阵以及估计误差矩阵。均方误差：，由均方误差最小准则，解得系数：，经过对消后的输出为：，中已不包括大功率的干扰分量，只有信号和白噪声，据此可抑制掉通信干扰。 3.1 离散频点数选取显然，实际接收数据中干扰并非由离散的点频信号组成，总是占有一定的带宽，因此用点频信号来代替实际带限干扰时，存在一定的误差，下面分析该误差对抑制性能的影响。带限干扰[1，3，4，5]可按傅立叶级数展开成如下形式： (8) 式中，为干扰带宽，为连续频谱的离散采样值，为频率采样间隔。由频率取样定理，，为信号时宽。显然，频率采样间隔越小，即取得越大时，上式的近似精确度越高。也就是说，连续频谱用离散点频内插时，误差与频率采样率有关，离散频点越多，误差越小;实际中，考虑计算的复杂度折中选择离散频点数。另外，在相同的频率采样点数时，输入带限干扰的功率越大，用点频信号内插带限干扰时被忽略的项越大，抑制效果会变差。故对于通信信号密集地区，会对雷达产生大功率干扰，这里采取的最小二乘法就不能很好的产生抑制效果的，故对于大功率干扰，我们将在下一节提出特征子空间投影方法。 3.2 仿真结果分析雷达发射信号为LFM连续波，假设中心频率，带宽，时宽T=10ms。输入干扰取位于[0.8～0.9]倍信号带宽处的带限干扰，带宽占信号总带宽的10%。信号功率取0dB，通信信号功率取。由于内噪声相对于干扰而言影响很小，可忽略不计，这里为了避免产生奇异矩阵，取为-10dB。图1 输入20dB干扰时LS法抑制后的频谱及其脉压输出图2 输入40dB干扰时LS法抑制后的频谱及其脉压输出根据频率取样定理，同时考虑到计算复杂度和内插误差的影响，离散点频数N取最小取样频率的两倍，作各个点频的最小二乘估计。图1为输入干扰功率为20dB时经过LS法后信号和干扰剩余的谱图及其脉压输出，最大副瓣电平-18dB，比直接零陷法降低了5dB。图2为输入干扰功率为40dB时经过LS法后信号和干扰剩余的谱图及其脉压输出，最大副瓣电平抬高到-10dB，抑制效果已不明显。可见，当干扰功率较小时，最小二乘法估计效果较好，干扰增大时，估计性能下降，从而进一步验证输入带限干扰的功率越大，用点频信号内插带限干扰时被忽略的项越大，抑制效果会变差。 4.特征子空间投影方法分析 4.1 特征子空间理论特征子空间[7]由于其降维效果和稳健性的处理能力已广泛应用于波束形成、DOA估计、超分辨处理中。在脉压雷达强干扰接收环境中，接收矢量中包含雷达回波信号、各种通信干扰信号，高斯白噪声，特别是基站密集区，当这些干扰功率远大于信号分量和白噪声时，采用最小二乘法以不能很好抑制干扰。假设存在通信干扰的条件下，雷达接收信号经混频、正交相检后可表示为： (9) 其中X(t)为接受矢量，接受S(t)为接受信号，采用线性调频脉冲信号，加性噪声w(t)是零均值，方差为的高斯白噪声，j(t)是窄带干扰。类似于空间采样构成协方差阵的方法，对于同时从接受机进入的干扰信号和噪声，考虑将时间采样的数据构成列矢量X，多个重复周期的接收信号构成数据协方差阵R。 (10) 式中，P为信号相关矩阵，P=E[SSH]。I为M阶单位矩阵，Rj是通信信号相关矩阵。 X=[x1，x2，…，xM] (11) 其中R可以由M个R(k)组成Toeplitz协方差矩阵，其表现形式为： (12) 其中：，jj(ti)为第j个干扰的第i个采样i=1，2，…，M可以证明数据协方差阵R是满秩，即rank(R)=M，现将R作特征分解，得： (13) 得到M个特征值，现将特征值按大小顺序排序，即，对应特征向量为，，L，。将前面r个明显的大特征值对应的特征向量张成干扰子空间，后M-r个小特征值对应的特征向量张成信号和噪声子空间，干扰子空间正交于信号和噪声子空间，即;主特征向量所张成的空间为信号和噪声子空间而称为干扰子空间。将受干扰的数据矢量X投影到干扰子空间上得到投影分量为： (14) 由于信号和噪声在干扰子空间的投影分量为零，Xr中将只是干扰投影分量，存在通信干扰的整个采样序列X通过MTI滤波后输出为： X1=X-Xr (15) 协方差矩阵R维数大小直接影响到是否能将数据矢量X投影到干扰子空间上，而将信号保留在数据矢量上。这样要求R维数尽可能大。 4.2 特征值个数选取实际中输入为带限干扰，因此无法准确地先验知道有几个大特征值，故合理的选择大特征值的个数是一个值得考虑的问题，特征值个数选少时，干扰对消不充分，选多时会将信号对消掉。实际处理时，可以按照相邻特征值的变化情况来决定大特征值的个数，即满足式(16)的i为大特征值的个数。 (16) 相对于信号功率，输入干扰功率越大，对应的特征值越大，前面的大特征值与后面小特征值之间的差距越大，故容易确定干扰子空间的维数，抑制效果越好。 4.3 仿真结果分析假设LFM信号中心频率，带宽，时宽。噪声是高斯白噪声，不同输入干扰功率时，特征子空间投影方法干扰抑制的效果分别不同。由图可见，20dB的输入带限干扰在图3中并未得到较好地抑制，干扰剩余仍然很大;而图4(a)中40dB的输入干扰在(b)中干扰剩余已经很少。比较可见，输入干扰40dB时的抑制效果明显好于20dB。图5中干扰抑制后的脉压输出也体现了这一点，干扰功率20dB、40dB时特征子空间法的最大副瓣电平分-10dB和-17dB。图3 输入20dB干扰时抑制前后的频谱图图4 输入40dB干扰时抑制前后的频谱图图5 干扰抑制后脉压示意图由前分析，协方差矩阵特征值分解后，代表干扰的特征值与代表信号和噪声的特征值相差较大时，很容易精确地选择出前面r个大特征值，反之，将很难决定哪些是大特征值，哪些是小特征值，尤其是对于带限干扰而言。也就是说，受到通信干扰功率越大，该法对消效果越好，干扰功率小时，抑制效果并不理想，仿真结果恰好验证了这一点。 5.结束语本章针对目前雷达受到越来越多同频通信信号干扰的问题进行研究，根据雷达受到干扰强度，基于现代信号处理，阵列信号处理基础提出最小二乘法和特征子空间投影法两种新方法，通过仿真分析，最小二乘法能有效抑制小功率干扰，设备简单，计算量小，不足的是，对大功率干扰，该方法估计误差很大，而特征子空间投影的方法需要合理地选择大特征值的个数，对于大功率的输入干扰，抑制效果很好，且输入干信比越大，对消得越好。基于以上特点，实际中，根据频率检测仪提供的实时干扰情况，结合这两种方法来抑制通信干扰，可取得不错的效果，从而提高雷达在恶劣环境的生存能力。参考文献 [1]潘超.雷达抗干扰效能评估准则与方法研究[D].成都：电子科技大学，. [2]刘敏，魏玲.MATLAB通信仿真与应用[M].北京：国防工业出版社，. [3]吴少鹏.雷达抗干扰有效度及评估方法[J].雷达与对抗，，23(2)：10-12. [4]李潮，张巨泉.雷达抗干扰效能评估理论体系研究[J].航天电子对抗，2004，23(1)：30-33. [5]史林，彭燕，杨万海.脉冲压缩雷达干扰仿真分析[J].现代雷达，，16(8)：37-40. [6]徐庆，徐继麟，周先敏，黄香馥.线性调频-二相编码雷达信号分析[J].系统工程与电子技术，，22(12)：7-9. [7]潘继飞，姜秋喜，毕大平，等.线性调频雷达信号特征研究[J].电子对抗，2003，10(2)：24-27.

现代铁路信号融入通信技术探析篇6

关键词信息融合通信技术信号技术发展

铁路信号的发展水平是铁路现代化的一个重要标志。近年来，在运输市场激烈竞争的条件下，尤其发达国家铁路为实现提速、高速和重载运输，积极引进采用先进的新技术，大幅度提高了现代化通信信号设备的装备水平，新型技术系统不断出现。

一、故障-安全技术的发展

故障-安全技术的提高为高可靠和高安全的铁路信号系统的发展打下坚实的基础。随着计算机技术、微电子技术和新材料的发展，故障-安全技术得到了飞速发展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心设备出现了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同电子结构形式，其同步方式有软同步和硬同步。

二、数字信号处理的新技术应用和计算机网络技术的发展

随着铁路运输提速、重载的发展，全面引进计算机技术，利用计算机的高速分析计算功能，来提高信号设备的技术水平已非常紧迫。数字信号处理技术（DSP）的出现为铁路信号信息处理提供了很好的解决方法。

目前，我国的轨道电路的信号发送、接收以及机车信号的接收普通采用了数字信号处理技术。

铁路信号系统网络化是铁路运输综合调度指挥的基础。在网络化的基础上实现信息化、智能化，从而实现集中、智能管理。

近年来，我国铁路行业已成功地推广应用了原TMIS和DMIS（现称TDCS）等系统，在利用信息技术方面取得了长足的进步。具有代表性的列车调度指挥系统TDCS，以现代信息技术为基础，综合运用通信、信号、计算机网络、多媒体技术，建立了新型现代化运输调度指挥系统（铁道部、铁路局、基层信息采集网）。

三、通信技术与控制技术相结合

随着计算机技术、通信技术和控制技术的飞跃发展，向传统的以轨道电路作为信息传输媒体的列车运行控制系统提出了新的挑战。综合利用3C技术代替轨道电路技术，构成新型列车控制系统已成必然。

用3C技术代替轨道电路的核心是通信技术的应用，目前计算机和控制技术已经渗透到列控系统中，称为“基于通信的列车运行控制系统”（CBTC）。

如上所述，世界发达国家陆续试验的CBTC系统有ATCS、ARES、ASTREE、CARAT、FZB等。所有上述各类系统，均具有两个基本特点：

1.列车与地面之间有各种类型的无线双向通信。可分为连续式和点式的。其中又可分为短距离传输（指1m以内）和较长距离传输（远至几公里至几十公里）的移动通信。它们仍然保留闭塞分区，其中最简易方式CBTC仍采用固定的闭塞分区，但是闭塞分区的分隔点不是用轨道电路的机械绝缘节或电气绝缘节（如无绝缘轨道电路），而是用应答器或计轴器，或其他能传送无线信号的装置构成分隔点，这种简易形式仍然保留固定长度的闭塞分区（FAS，Fixed Aotoblock System），简称为 CBTC-MAS。

2.在CBTC中进一步发展的闭塞分区不是固定的，而是移动的，简称CBTC-MAS。被欧洲联盟采用的ERTMS/ETCS的2级和3级是当前CBTC的代表。ERTMS/ETCS经过多个试验项目的测试和认证后，进行了商业项目的建设。通信技术与控制技术的结合重新规划了铁路信号系统的结构与组成，为列车运行控制的未来发展开辟了新天地。

四、通信信号一体化

随着当代铁路的发展，铁路通信信号技术发生了重大变化，车站、区间和列车控制的一体化，铁路通信信号技术的相互融合，以及行车调度指挥自动化等技术，冲破了功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术理念，推动了铁路通信信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化的方向发展。

从铁路信号系统纵向发展看，德国已经形成从LZB、FZB发展到ERTMS的发展趋势。LZB利用轨道电缆环线传输列车运行控制系统行车指令和速度指令机车信号，取消地面闭塞信号机，保留闭塞分区，列车按固定闭塞方式（即FAS）运行。FZB是基于无线的列车运行控制系统，是新一代移动自动闭塞系统（即MAS），其目的是实现低成本、高性能的列车运行控制系统，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（欧洲铁路运输管理系统/欧洲列车控制系统）是欧盟支持的统一的行车控制系统，采用GSM-R作为传输系统，其成功应用将进一步推动铁路通信信号的技术进步，加快实现铁路通信信号一体化的进程。从信号系统的横向发展来看，日本新干线在1995年成功开发和投入运行的COSMOS系统，则是通信信号一体化的又一个成功案例。该系统包含运输计划、运行管理、维护工作管理、设备管理、集中信息管理、电力系统控制、车辆管理、站内工作管理等8个子系统，以通信信号一体化技术，实现中心到车站各子系统的信息共享，并使系统达到很高的自动化水平。

通信信号一体化是现代铁路信号的重要发展趋势，铁路信号技术发展所依托的新技术，如网络技术，与通信技术的技术标准是一致的，属于技术发展前沿科学，为通信信号一体化提供了理论和技术基础。在借鉴世界各国经验的基础上，结合中国国情、路情，我国已制定了中国统一的CTCS技术标准。

五、安全性与可靠性分析

保证铁路运输的安全，要求铁路信号系统具有高可靠性和高安全性。安全评估理论的建立与推广为定量评估铁路信号系统的可靠性和安全性提供了重要手段。

在故障-安全理论的发展上，20世纪90年代初，IEC（国际电工委员会）将故障-安全的概念进行了量化，制定了安全相关系统的设计和评估标准IEC61508。该标准提出了安全相关系统的“安全完善度等级（SIL）”的概念，它是一个对系统安全的综合评估指标。

IEC61508对安全系统提出了如下要求：功能性，包括容量和响应时间；可靠性和可维护性；安全，包括安全功能和它们相关的硬件/软件安全完善度等级（SIL）；效率性；可用性；轻便性。

随后欧洲和日本相应地以IEC61508标准为基础，制定了相关的信号系统的设计评估标准以及安全认证体系。

欧洲电工标准委员会基于IEC61508标准为基础，附加列车安全控制系统的技术条件制定了一些安全相关系统开发和评估的参考标准。这些标准包括：EN50126铁路应用：可信性、可靠性、可用性、可维护性和安全性规范和说明；EN50129铁路应用：信号领域的安全相关电子系统；EN50128铁路应用：铁路控制和防护系统的软件；EN50159-1铁路应用：在封闭传输系统中的安全通信；EN50159-2铁路应用：在开放传输系统中的安全通信。

铁路为实现高速、高密度和重载运输的需要，积极引进采用新技术，大幅度提高了现代化通信信号设备的装备水平，新型技术系统不断涌现。

信号与通信篇7

在卫星移动通信系统中, 频率同步和定时同步是终端入网的先决条件。一般情况下, 窄带系统中的校频信道采用Chirp信号, 由此来获得处理增益, 而且可使终端同时估计频率误差和定时误差。进行参数设计时应使其频率变化的范围覆盖系统初始的最大频差, 并且应满足系统的定时精度要求和具有较大的处理增益。

目前查到的Chirp解调方法有2种, 即时域匹配频域判决或者频域匹配时域判决。无论哪种方法都涉及到判决门限的计算和调整。移动信道存在多径衰落及多普勒频移, 终端的接收电平和接收信噪比变化较大, 采用门限判决比较复杂。该文提出的新方法以信号本身上、下扫频信号峰值频率的变化规律作为同步依据, 不需要门限, 降低了实现的复杂度。

1 Chirp信号参数设计

1.1Chirp信号参数特点

Chirp信号形式一般表示为

undefined, (1)

式中, u和T是2个需要确定的参数。易知, u (t-T/2) 表示瞬时频率, 由于p (t) 是一个 (-T/2, T/2) 内为1、其余为0的单位矩形脉冲, 所以s (t) 的扫频范围是 (-uT/2, uT/2) , 信号带宽等于uT。s (t) 信号持续时间长度为T, 对整个Chirp信号做匹配相关, 可得解调处理增益为uT*T。

1.2卫星通信系统指标要求

Chirp信号参数值u、T受系统频率精度、多普勒频移等指标约束。以S频段GEO卫星移动通信系统为例, 当卫星存在7°的轨道倾角时, 在2 GHz上产生的最大多普勒为400 Hz左右;移动用户车速按200 km/h计算, 在2 GHz产生的最大多普勒频移为370 Hz;合计最大多普勒频移为770 Hz。通信系统也会规定用户终端钟源精度, 以目前手持用户终端10 MHz源精度优于5 ppm考虑, 在2 GHz产生的频差为±10 kHz。因此终端初始频偏在 (-11 kHz, 11 kHz) 内。由于在遮蔽的情况下, 信噪比可能比设计门限降低十几个dB, 所以一般系统要求其告警信道在信噪比-10 dB情况下也能正常工作, 因此Chirp信号需要有较高的处理增益。

1.3Chirp信号参数求解

以上述系统参数为例, 设定处理增益为21 dB, 那么存在一个方程组:

undefined

。

求解方程, 可先求出T=0.005 8。在工程实现上, 须对T作归一化, 并考虑实现的简单, 设信道符号速率为15.36 kHz, 其符号周期为Ts=1/15 360, 则T=90*Ts。进一步求得u=128/T2=1.42/ (90 Ts2) , 至此Chirp信号参数设计完成。

2 Chirp信号捕获

2.1Chirp信号扫频形式

式 (1) 也可以表示为:

undefined (2)

可以看到Chirp信号由上扫频 (即频率由小向大变化) 和下扫频 (即频率由大向小变化) 2种信号合成。假设接收机收到信号为r (t) , 以ru (t) 表示上扫频, rd (t) 表示下扫频, 则r (t) =ru (t) +rd (t) , 不考虑噪声时, ru (t) 等于undefined, rd (t) 可表示为undefined, 其中fd为收发信机之间的频差、td为本地产生的相关信号与接收信号之间的时间差。

2.2Chirp信号捕获原理

接收机对Chirp信号的捕获框图如图1所示, 首先, 分别用本地上、下扫频信号和接收信号做相关;然后, 对相关后信号进行快速傅里叶变换, 求解峰值频率;最后, 根据2个峰值频率及其变化规律完成定时同步, 并求解载波频差。

本地上扫频和接收信号相乘, 对于接收信号中的上扫频部分, 由于和相乘信号的频率变化率相同, 方向一致, 得到一个频率变化率加倍的扫频信号, 而td和fd产生的影响只是对这个扫频信号进行了频谱搬移, 做FFT分析时, 这部分信号的能量分散在各个频点上;而对于接收信号中的下扫频部分, 因和相乘信号的频率变化率相同, 方向相反, 扫频部分相抵消, 只剩下由td和fd产生的单频信号, 做FFT分析时, 整个信号功率集中在这个单频频点上, 很容易求出峰值频率。根据rd (t) 的表达式, 这一路的峰值频率f1=fd-utd。

本地下扫频和接收信号相乘, 其过程及分析与上扫频相似, 可得f2=fd+utd。其中u为已知数。综合f1和f2, 从而得到fd= (f1+f2) /2、td= (f2-f1) / (2*u) 。从上述过程看出, 准确可靠的求解峰值频率是Chirp捕获的关键。

在每个FFT计算周期内, 总会有频率最大值, 但并不能确定是否有Chirp信号发送, 以及本地Chirp信号和接收到Chirp信号的相关程度, 所以目前已有的算法多是根据接收条件设定一个门限值, 峰值频率超过这个门限时, 认为收到Chirp信号。门限设计既要减少漏检又要防止虚警;而且为保证接收的动态范围, 门限值可能需要随信噪比变化而动态调整;并且不同参数的Chirp信号, 需要不同的门限。可见门限的设计比较繁琐, 鉴于此, 该文提出了一种全新的Chirp信号捕获方法, 该方法从全新的角度出发, 根据峰值频率的变化规律进行捕获, 并不需要门限。

观察f1和f2, 其值与fd、td有关。在Chirp信号持续期间, fd基本不变, f1和f2成为td的线性函数。f1和f2斜率绝对值相同, 符号相反, f1单调向下, f2单调向上, 在td=0时, f1和f2发生交叉。在接收机端设计一个移动观测窗口, 当f1和f2相等, 或f1和f2之间大小发生改变时, 认为f1和f2发生交叉, 以此为中心点, 观测其前、后几对f1和f2是否符合斜率绝对值相同、符号相反的特性, 若满足, 则可认为Chirp信号捕获成功。发生交叉时采样点可判定为符号最佳采样点, 并根据fd= (f1+f2) /2求出收发信机之间的频差。

f1和f2发生交叉时, 接收到的Chirp信号基本上和本地产生的Chirp信号对齐, Chirp信号能量全部得到利用。发生在交叉前、后的采样观测点, 收发虽然不完全对齐, 其FFT峰值能量损失很小, 以不超过整个Chirp长度的1/90计算, 损失小于0.1 dB, 可以忽略。根据峰值频率的变化规律来捕获还可以避免单频及窄带干扰对求解峰值频率带来的影响。

3 Chirp信号捕获性能分析

3.1捕获概率分析

从图1可知, 接收机用2个支路分别求解上扫频和下扫频信号峰值频率。以扫频信号考虑, 每个支路最后获得一半的信号功率, 相对于总信噪比, 支路信噪比降低3 dB。

以第1小节中设计的Chirp信号为例, Chirp信号本身处理增益为21 dB, 假设接收机输入端的S/N为-13 dB, 完全相关解调后, 得到Chirp信号信噪比为8 dB, 每个支路的S/N为5 dB。在5 dB时, 求解峰值频率的错误概率为0.88%, 2个支路任意一个出错, 就不能满足捕获条件, 因此求解交叉点的错误概率为1.76%。

表1给出了一个MATLAB的仿真统计结果, 其输入信噪比设为为-13 dB, 每个符号8倍采样, 仿真次数10 000, 捕获采用第2小节介绍的方法。对于同步误差列, 0表示完全对齐, 0.5表示落后半个采样周期, -0.5表示提前半个采样周期;统计次数表示10 000次仿真中同一误差的累计结果。从结果可以看出同步在±1.5样点内有9 797次, 错误概率2.03%, 采用取舍, ±1.5也可以认为是±1。同步误差在±2.5样点内有9 824次, 错误概率为1.66%, 基本符合理论预期。

3.2频率精度分析

采用第2小节的捕获方法, 频率同步和符号定时同步是同时完成的。若只针对Chirp信号长度作FFT运算, 则频率最小分辨率为15.36 kHz/2/90=0.085 3 KHz;为了提高分辨率, 可以通过补零的方式扩大FFT的运算点数, 相当于扩大了FFT运算周期, 运算周期扩大1倍, 频率精度提高1倍。是否需要扩大运算周期同Chirp信号后续信号形式及采用的解调算法有关。

3.3系统应用性能分析

在卫星通信系统的校频信道中, Chirp信号周期发送, 依据上述设定的条件, 用户连续2次错误捕获的概率为0.017 6%, 用户连续3次错误捕获的概率为0.000 176%。一般来说, 移动用户接收信噪比在-13 dB的情况不多, 而且连续3个Chirp周期的持续时间不过0.5 s, 不会破坏同步保持, 其间用户还可以解调基本告警信道来进行同步跟踪。

在某些卫星通信系统中, 有终端突发工作模式, 用于传送数据信号, 信号形式是Chirp信号加上有长度限制、带帧格式的编码调制信号。数据信号解调有最低门限信噪比要求, 低于此门限就不能保证误码率及误帧率。假定数据解调门限为-2 dB, Chirp信号解调后S/N为19 dB, 每个支路的S/N为16 dB, 如此高的信噪比下, 可认为Chirp信号能够完全正确解调。

4 结束语

根据峰值频率斜线交叉特点判定Chirp信号同步, 避免了判决门限的使用, 尤其适用于移动通信。以交叉点来判定, 不需换算, 定时同步更为准确, 算法实现更为简单、可靠。该方法已在某系统中得到使用, 实际性能和理论分析一致, 误差估计准确, 满足系统要求。

参考文献

[1]VISHWANATH T G, PARR M, SHI Z L, et al.Synchronization in mobile satellite systems using dua-l Chirpwaveform[P].United States Patent:US 6, 418, 158 B1, Jul.9, 2002.

[2]SUN Y T, LIN J C.Estimation oftiming delay and frequencyoffset using a dual-Chirp sequence[C]∥.Wireless VITAE2009, 2009:18-21.

信号与通信篇8

在现代科学研究中数据采集和信号分析具有重要的作用, 但是现场采集的信号往往带有噪声的, 在分析信号之前, 必须对实际采集的现场信号进行频谱分析和滤波等信号调理, 才能从实际信号中提取有效的信号为各行业服务。传统的基于PC架构的信号处理设备不便于野外携带测量, 而基于嵌入式系统的同类应用设备, 体积小但价格昂贵且操作复杂。针对这些问题, 本文以微型光谱仪和嵌入式ARM板作为主要硬件, 在Windows CE嵌入式操作系统的环境下应用虚拟仪器图形化编程实现信号处理的软件设计, 开发一套人机交互功能强大、操作简单、方便携带、实时性强的微型光电信号处理仪器。

光电信号处理仪器需要完成数据采集、信号分析和人机交互的功能。虚仪器软件开发平台LabVIEW在信号处理和人机界面处理等方面有明显的优势, 其嵌入式触摸屏编程环境支持Windows CE系统下的应用程序开发。文中重点研究Windows CE环境下UDP (User Datagram Protocol) 技术在进程间实现数据通信的方法, 从而实现LabVIEW应用程序数据采集。

2、仪器设计原理

本仪器的设计包括硬件和软件两个部分, 其中硬件部分主要有微型光谱仪USB4000作为信号采集设备、Micro2440微处理器作为信号处理硬件的核心部分、电源模块和数据存储模块等。

硬件结构示意图如图1所示。嵌入式微处理器采用主频为400MHz的ARM芯片S3C2440A, 外接64M的SDRAM和64M Nand Flash作为存储单元, 使用7寸液晶触摸屏进行人机交互。

被测信号通过入射光纤被采集到微型光谱仪中进行初步处理并通过A/D转换器转换为数字信号, 再经USB2.0数据线传输到嵌入式微处理器 (ARM9) 。

软件架构如图2所示, 它包括WindowsCE嵌入式操作系统、信号采集动态连接库、顶层的LabVIEW应用程序。本文将光谱仪厂商提供的驱动程序、UDP服务端程序和UDP客服端接收函数称为信号采集动态连接库。嵌入式LabVIEW编程的应用程序调用信号采集动态连接库实现数据采集和信号的滤波处理。

3、基于UDP协议的进程间数据通信技术

在WindowsCE嵌入式系统下, 每一个运行着的应用程序都是一个进程, 一个进程不能随意访问另一个进程地址空间中的数据。需要进程间通信的机制来实现一个进程获取另一个进程地址空间中的数据。在对比WindowsCE提供的多种进程间通信方式的优缺点之后, 本文用C语言编写光谱仪的数据采集程序来获取现场实时数据, 通过UDP通信协议与顶层LabVIEW应用程序进行数据通信。

3.1 UDP的服务端开发

UDP的服务端程序负责光谱仪的现场数据采集并将采集到的数据发送给UDP的客户端。其流程图如下图3所示:

数据采集程序的函数首先配置光谱仪的采集速率等参数, 创建套接字 (socket) , 调用bind函数将套接字绑定到本机的IP地址和“6000”端口。然后进入一个while循环, 保证通信的过程能够不断进行下去。在while循环中, 首先采集光谱数据然后调用recvfrom函数接收客服端的phone指令:

recvfrom (sockSrv, (char*) phone, sizeof (phone) , 0 (SOCKADDR*) &addrClient, &len) ;

如果接收到的phone指令是参数“1”服务端就调用sendto函数把采集到的数据发送给UDP客服端, 然后继续循环采集数据。sendto函数为:

sendto (sockSrv, (char*) spectrum, (spec_length) *8, 0, (SOCKADDR*) &addrClient, sizeof (SOCKADDR) ) ;

如果接收的是参数“0”表明客服端不需要接收数据, 当循环结束时, 调用closesocket函数关闭套接字再调用WSACleanup函数, 终止对套接字的使用。

3.2 UDP客服端开发

动态链接库 (DLL) 只在程序中记录了函数的入口点和接口, 在应用程序运行时被装入和链接, 当调用它的某个函数时, 根据链接产生重定位信息, 程序转去执行DLL中相应的函数代码, 其代码执行速度很快。LabVIEW通过对CLF (Call Library Funetion Node) 节点的配置可以实现DLL函数的调用。配置节点的目的在于指定DLL模块中与LabVIEW数据交换的相应驱动函数。

采用C编写UDP客服端通信函数并将它封装成DLL模块作为LabVIEW应用程序获取采样数据的接口, 该接口函数的定义如下:

extern"C"_declspec (dllexport) int UDPClient (double*Spectrum, double*Wavelengths, int*phone) ;

其中:Spectrum为获取光强的指针, Wavelengths为获取相应波长的指针;phone为UDP客服端发送指令控制服务端是否采集数据。

UDP客服端的函数首先创建套接字 (socket) , 向服务端发送“phone”指令;等待并调用recvfrom函数接收服务端的数据。recvfrom函数为:

recvfrom (sockClient, (char*) Wavelengths, 29184, 0, (SOCKADDR*) &addrSrv, &len) ;

然后调用closesocket函数关闭套接字再调用WSACleanup函数, 终止对套接字的使用。

4、嵌入式LabVIEW应用程序开发

开发嵌入式LabVIEW应用程序, 先要建立交叉编译环境, 即在PC主机上编译出运行于ARM平台的应用程序。虚拟仪器软件开发平台的触摸屏模块LabVIEW for touch panel module支持WindowsCE系统下的应用程序开发。首先通过对CLF节点的配置可以实现对UDP客服端动态链接库的调用来获取数据, 然后进行数据分析、信号处理、显示等操作, 实现了嵌入式光LabVIEW应用程序的设计。

信号处理系统的前面板如图4所示。

用户可以通过前面板上的初始化、信号采集、滤波等按钮控制光谱仪相应的工作;滤波法选择按钮可以选择不同的方法对信号的处理。左边的显示窗口进行实时的显示采集信号和去噪信号;右边的显示窗口显示信号前后的信噪比, 均方误差等信息;数据存储将重要的数据保存下来, 便于测试数据存储和管理。

5、结束语

本文在ARM和Windows CE环境下, 利用嵌入式LabVIEW开发人机交互功能强大、操作简单、携带方便、实时性强的微型仪器的应用程序。重点阐述UDP技术解决非嵌入式LabVIEW支持的设备驱动的问题, 最终实现了LabVIEW应用程序实时的获取采集到的数据。

摘要：本文以微型光电信号处理仪器的开发为背景, 在ARM和Windows CE环境下, 针对嵌入式LabVIEW开发包不支持第三方厂商提供的驱动程序调用的问题, 研究并验证了在Windows CE环境下UDP技术在进程间数据通信的方法, 最终在嵌入式系统中实现了LabVIEW应用程序的数据采集。

关键词：嵌入式,LabVIEW,动态链接库,UDP

参考文献

[1]武剑等:基于LabVIEW的普通数据采集卡驱动研究[J]《现代电子技术) 2009年第12期总第299期

[2]李高升等:LabVIEW中DLL文件的创建及其应用[J]《现代电子技术》2005年第5期总第196期

[3]刘宇芳, 李秀娟Labview平台下基于DLL的USB通信技术应用[J]《安徽工业大学学报 (自然科学版) 》

[4]VC++深入详解孙鑫

[5]EVC高级编程及其应用开发汪兵

[6]基于LabVIEW的嵌入式光电信号处理仪器设计涂钦

信号与通信篇9

铁道通信信号是一个交叉学科，本身以现代信息化技术为应用的基础，又涉及部分自动化学科的知识。同时更加需要了解和掌握铁路运输专业本领。在传统的教学过程中，收到实验器材的限制，难以实现课程的实践。主要以理论讲授为主。铁道通信信号专业就业生的反馈信息中了解到，在走上工作岗位后，除了这些知识，还需要学生具备较强的自学能力，良好的与人沟通能力以及团队写作能力。

2 课程改革要做到校企共建，走入企业，实地调研

校企共建很多院校都提到过，但很多都是提口号。要实施真正的课程改革，真正了解岗位工作流程和岗位技能。就要走到岗位第一线，实地考查。尝试进行铁道通信信号专业岗位工作的能力分解。这里以调研实践过程中的信号设备维护岗位为例。调研过程中，实际跟随岗位工作。细化工作环节，在这个岗位的单位周期中提炼了主要工作环节有：信号机检修、维护与故障处理;轨道电路检修、测试与维护;.道岔转辙装置检修、调整与维护;铁路信号电源屏的检修、测试与维护;电气集中联锁设备检修、维护与故障处理;信号专业业务管理及安全规章制度等。把这些环节在实际调研后转化为能力。比如信号机的维护修理能力、操作方法、检修方式等等。

3 课程改革的具体进行实践中，要以培养目标为课程设置目的

通过企业调研后，把工作过程流程细化，得到岗位工作能力，转化为学习中的分解的能力模块。成为铁道通信信号专业中培养的技能。课程设置不能脱离开企业和人才培养方案的需求。以他们的共同培养目标作为课程体系要最终实现的目的。

4 课程设计要体现规划性，整体性

课程体系的改革，需要进行整体的课程设计，某项技能对应着几门课程。那么所有的课程的开设都是符合计划和要求的。同时课程之间应该是有联系的。在实际进行课程体系改革时候，要注意课程之间的联系，不能简单的根据分解好的能力模块，简单对应的开设几门课程。每个学期，开设什么课程，课程先后的开设，都根据课程之间的联系而产生。系统而科学。

5 具体到每门课程的实践改革

在每一门课程的改革中，要推行鼓励制度。鼓励老师采用新的课程教授方法。要尽可能与职业岗位、工作情景相联系。如采用实验、试验课程、仿真课程、实训、实习课程、模拟实际工作的课程、面向企业的课程、面向证书的课程、社会实践课程等等。通过不同的课程形式，使学生的知识、能力、素质的培养达到最佳效果。从宣传和物质多方面进行鼓励，提现课程改革的优越。教师采用基于工作过程导向方法、项目式驱动授课方法的，要给予奖励。当然在具体实施中要考虑和课程是否适合，不能盲目跟风。

6 做好课程评价工作

用多元化方式进行评价，课程采用老师、学生、家长、企业相结合的多元评价方式。这样能够增强学生主体意识;锻炼学生评价能力、自信心理;能够引导学生自我总结、增强责任、不断攀登。具体包括：教师公开、公平评价。根据评价标准，教师考评学生的学习成果与表现;每份作业的考评结果都要求学生反馈意见，给予学生提出质疑的机会。学生参与评价。学生可以根据评价标准评判教师评分是否合理，有权提出质疑;企业加入评价。可以由企业评价。企业评价应该采用实际工作表现、给出技能和实践评语方式进行评价。社会考证评价。高职课程评价还应要求学生把所掌握的专业知识和基本技能参加社会考证，在校期间争取获得多张技能证书，来增强就业资本和竞争优势。

7 要构建课程教学资源库

工欲善其事，必先利其器。教学资源要丰富积累。老师在教学改革中的教学大纲，在实践摸索中编写的新教材、网络中的教学资源。音频、视频、图片教学资源、建立教学网站等等。要动态的积累并完善课程体系教学资源。

摘要：铁道通信信号专业在不断的改革来适应我国铁道事业的发展速度。我国铁道运输飞速发展,铁道通信信号的专业人才需求量也有所增加。但是岗位需求的增加是结构化的增加,需要的是能够不断适应新的岗位需求岗位发展的人才。所以要培养胜任岗位工作的高素质技能型人才。铁道通信信号专业本身的课程也有不断的加入新元素,新要求,采用新形式。本文详细介绍了铁道通信信号专业课程改革方法与实践的过程。

关键词：铁道通信,课程改革,改革实施,企业调研

参考文献

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[4]董显辉.职业文化的内涵解读[J].职教通讯.2011(15)

[5]王振洪,王亚南.高职教育校企合作双方冲突的有效管理[J].高等教育研究.2011(07)

[6]马君,潘海生.基于美国国家技能标准的职业教育课程开发技术研究[J].职业技术教育.2011(04)

[7]梁裔斌,白景永.以行业标准为导向的高职英语类专业课程体系建设[J].职业技术教育.2010(32)

[8]张鹤萍,徐国庆.工作知识:职业教育课程的“新鲜血液”[J].职教通讯.2010(03)

[9]周国炳,周纯江,屠立.职业资格标准融入高职课程体系的实践[J].机电技术.2009(03)

信号与通信篇10

在突发通信中, 发射端一般采取数据前加同步头的突发方式, 接收端的首要任务是对接收数据的起点进行检测, 即突发信号检测。突发信号检测可以描述为一个二元假设检测问题, 即通过判断判决变量是否超过预定门限值来检测突发信号的有无。

在通信系统中, 由于收发本振频率之间存在频差, 而且一般系统还存在着较大的多普勒频移, 因此在点对点的突发通信中, 每次突发同步都需要进行载波频偏的计算和校正。

π/4 DQPSK是在QPSK基础上发展起来的一种线性数字调制技术, 由于它具有频谱特性好、频谱利用率高、抗多普勒频移等显著特点, 在移动通信、卫星通信中得到了广泛应用[1,2]。

主要讨论在π/4 DQPSK调制方式、数据速率为2.4 kbps、同步头为“0101……”码突发方式下, 接收端对同步头做FFT来进行信号检测和频偏估计。

1 信号模型

信号传输模型如图1所示[3]。

采用图1所示的信号传输模型, 同步头序列设计为“001100110011……”, 变为I和Q两路均为“010101……”。

对用户数据和同步头进行复接, 再经串并转换 (实现π/4-DQPSK调制) 和成形滤波, 得到S1 (t) , 然后通过发中频模块得到S (t) 。S (t) 进入信道传输, 再通过收中频模块变为模拟基带信号r1 (t) 。

对r1 (t) 进行A/D变换和数字下变频, 然后对rk进行信号检测和频偏估计, 待匹配滤波和定时估计完成后, 最后进行差分解调, 恢复出原始信息。

以同步头L=32符号为例, 8倍采样, 滚降系数为1, Es/N0=5 d B, 无频偏时对同步头做256点FFT变换到频域, 其频谱特性如图2所示[5]。

图2中幅度较高的谱线为同步头信号的特征谱线, 其幅度表征为信号功率, 其余谱线幅度表征为噪声功率。突发帧信号检测需要设定判决门限, 即信号与噪声总功率与纯噪声功率的比值, 可根据仿真结果设定门限值。有频偏和无频偏特征谱线之间的相对位置决定了频偏的大小, 再经数字下变频消除频差。

假定数据速率为2.4kbps, 8倍符号采样, 做256点FFT, 硬件实现时, 可用高倍时钟做FFT运算, 对接收数据进行滑动, 每接收到一个符号做一次FFT, 做FFT用的时钟为2.4 kbps×8×256=4.9152 MHz。突发帧到来之前为纯噪声, FFT的输出也为噪声, 不会出现信号的特征谱线, 随着做FFT突发帧同步头符号的增加, FFT输出信号的特征谱线, 根据判决门限即可进行信号检测, 同时根据特征谱线的相对位置完成载波频率估计。

2 算法描述与仿真

基于数据辅助的信号检测采用频域检测法[3], 将接收信号变换到频域, 通过计算辅助数据特征谱功率值与纯噪声功率值的比值, 这个比值较小时认为是噪声, 较大时认为检测到信号。以同步头L=32符号为例, 8倍采样, 考虑到时域与频域等效, 以下从频域对算法[4]进行分析:

(1) 对接收信号求FFT, 计算信号频谱:

(2) 计算接收信号功率:

(3) 在信号功率中找出最大值, 即:辅助数据特征谱功率值, 记为Ps;

(4) 计算纯噪声功率:

(5) 判断比值:

将接收信号总功率与纯噪声功率的比值与设定门限比较, 大于门限则表明检测到突发信号, 小于门限则表明接收到的信号为纯噪声。

下面给出仿真结果。仿真条件:调制方式为π/4-DQPSK, 8倍符号率采样, 信号成形采用平方根升余弦脉冲, 滚降系数为1, Es/N0=5 d B, 同步头符号数L=32, 归一化频偏假设为1/4, 计算256点FFT, 全部用上32个符号同步头, 估计次数为500次。门限判决仿真如图3所示。

因设定的门限是功率相对值, 与接收信号电平无关, 可通过仿真确定判决门限。由图3可知, 门限值可选为50, 当Pt/Pn>50时, 则认为检测到信号, 若Pt/Pn<50时, 则认为是纯噪声, 表明没有突发信号到来。

在信息前插入同步头序列, 通过对接收到的前导码序列进行复数FFT运算, 得到其频谱。根据频域功率谱线的相对位置计算出频差, 从而调整载波输出频率, 减小频偏值[5]。

有频偏时同步头的特征谱线与无频偏时相比, 最大点的位置会发生变化, 这是由信道频偏引起的。假设特征谱线中最大点的位置相对无频偏时偏移为k, 则其对应频率为k/N×fs (N为FFT点数, fs为采样频率) , 即为估计出的频偏值。