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信号与通信论文篇1
工业社会的典型特征是专业化分工和大批量生产，其前提是生产标准化，生产标准化使不同企业生产的同种商品的差别越来越小，尤其在商品的规格、型号、外形等方面。纵然如此，不同生产者生产的同种的商品之间仍有质量、特色等方面的差别。有些差别能直接看到，如颜色、光洁度等，有些差别则从表面看不到，如内在品质、耐用期等，我们把前者叫做外在特征，把后者叫做内在特征。在大多数类型的市场中，生产者对待售的商品的内在特征比消费者有更多的信息。但在市场竞争的压力下，生产者必须把它的商品的特色告诉消费者。因为商品之间的差别会给消费者带来不同的效用水平，会影响甚至决定消费者的购买决策，同时商品之间的差别也使得提供商品的生产者的成本有所不同，这最终又影响到生产者的收益。因此，生产者只有成功地与消费者进行信息传递即通信才能够成功地与消费者进行交易，并使自己的投入能得到最大限度地回报。在一定意义上说，生产者与消费者之间的高效的通信是其成功的前提。于是生产者就必须与消费者进行有效的通信。商标是一种消除信息不对称的工具，即这种通信活动是有商标参与的。既然生产者与消费者之间在进行着一种通信，而且这种通信有商标的参与，那么用信息论来分析这种通信以及商标对于理解商标的本质及有关商标保护理论就是有益的。实际上，商标法的很多理论问题几乎均可以在生产者与消费者之间的通信活动中找到位置，并从信息论得到解释。
二、狭义信息论一般原理通信是信息学的基础研究领域，通信理论被称为狭义信息论。通信理论表明，凡通信必涉及两种实体：发送信息的实体，叫信源；接受信息的实体，叫信宿
通信就是信源与信宿之间的一种特定的关联方式、一种系统现象或行为。实施通信活动的系统，叫通信系统。在最初级的情形下，信源与信宿作为不同的物质实体通过直接的碰撞而交换信息，无须中间环节，此时通信系统仅需信源与信宿两个构成要素。在大多数情形下，通信均是利用信号或符号进行的较高级的通信活动，都不能由信源与信宿直接耦合而构成通信系统，必须有中间环节。因此，一般通信系统除了具有信源和信宿之外，还包括以下构成要素：（1）信道。是传送信息的通道，即载荷着信息的信号藉以通行的物理设施或介质场。信道是联结信源与信宿的主要中介环节，不同物理性质的信号，需要不同的物理性质的信道来传送。（2）编码与译码。信源与信道、信道与信宿都不能直接耦合，必须有中介环节。把信源与信道耦合起来的中介环节叫做编码器，把信道与信宿耦合起来的中介环节叫做译码器。首先信源发出的信息不能直接在信道中传送，需要经过编码器的适当变换才能传送，而经过编码的信息也并不能直接被信宿接收，还要经过译码器的译码才能接收。编码和译码是一切通信过程必须的操作手续，从通信工程讲二者是两种互逆的操作。通信的基本要求是多快好省地传送信息，通过对信源的剩余度、信道的容量以及编码的逐步改进与权衡，就能够最大限度地达到。其中信源的剩余度是刻划信源特征的指标之一，是指在通信系统中，除了传送或恢复信息时所需要的信号之外，其余出现在信源、信道、信宿或系统其他部位的任何细节对完成通信任务是多余的，把它们除掉对实现通信目标没有实质性影响。概率分布愈均匀，剩余度愈小，通信效率愈高；信道容量是信道最大可能的通信速度，表示信道传送信息能力的极限；编码解决的问题是信源与信道之间在数量特性上的互相匹配，从而使得信源熵与信道容量之间的最佳配合。由于实际中信源和信宿的信号信码往往不是一一对应的，因此还需要适当的译码过程。同时，任何通信均有噪声，它是指通信系统中除开预定要传送的信号之外的一切其他信号。噪声有不同类型，就来源看有内噪声与外噪声，前者指由系统内部元件性能参数的无规变化等因素产生的有害信号，而后者指从系统外部混入系统的无用信号。一般而言，外噪声可以设法避开或削弱，而内噪声则原则上不可能消除。这就是狭义信息论的一般原理。
三、生产者与消费者之间的通信
如上所述，成功的商业经营需要生产者与消费者之间的有效通信，那么，这种通信的系统又是怎样的呢？商标是否必然包含其中？如包含其中又处于什么位置？为弄清这些问题，就需要根据信息论的一般原理来全面描述生产者与消费者之间的通信，包括这种通信系统的存在条件和形成过程。从生产者和消费者之间的通信来看，这种通信是一个综合的复杂的过程，既包括初级通信，也包括由多种形式构成的较高级的通信。初级通信是生产者直接将其商品交于消费者，消费者使用商品就获得了生产者所欲传送的商品信息。尽管这种生产者与消费者之间的通信通过了商品，但是鉴于其所传递的信息是商品信息，因此，仍然可以看作是初级通信。但正如前述的工业社会中生产者和消费者之间关系的状况，生产者和消费者之间的商品的直接流转和初级通信不再是工业社会的常态，仅是工业社会商品流转和通信的基础。在工业社会，生产者所生产的商品需通过各级经销商或商层层分销或最终到达消费者，即便是一些超级大公司，它们虽也有庞大的分销网络，但其分支机构与总部也已很难被消费者认为同一。因为工业社会中生产者与消费者之间的距离较“远”，联系是间接的。但是，生产者所生产的商品只有在到达消费者手中即销售给消费者之后才能够满足消费者需求，也才能够实现生产者获取利润的目的。有效的交易的前提之一是消费者必须充分了解生产者的商品，由于初级通信在工业社会已经不敷使用。要使消费者充分了解生产者的商品，就必须采取较高级通信。现代工业社会采用的是包括信号或符号在内的一种较高级通信，这种较高级通信需要借助某种信道和某种信号或符号，经过编码和译码，最终使生产者的商品信息到达消费者。在这种较高级通信中，所能够运用的信道包括各种新闻媒体、生产者或经销商的营业推广活动等等，所用的信号或符号就是商标标记，编码就是生产者把商品信息附载在商标标记中即使用商标的过程，译码就是消费者通过商标标记来了解商品信息的过程。生产者的编码过程是一个不断重复的无休止的连续过程。最初是生产者在其商品上使用某种标记，即把其商品的“名字”叫做该标记（此时即最初的商标），其后生产者自己、其经销商在进行商品销售及广告宣传等营销活动时便会反复使用这一标记，渐渐地，商品信息就会逐步“浓缩”或“附载”在这种标记即商标上，于是商标就逐步变成生产者传播其商品信息的信号或符号，这是该较高级通信的一个方面。另一方面，生产者不仅要把其商品信息“浓缩”或“附载”在某一标记中，它还要把这种商标中所“浓缩”或“附载”的商品信息让消费者了解到，这才是生产者通信的目的。而要做到这一点就需要商标成为消费者的“知识”，即让消费者能够了解到该商标标记能够代表什么，在通信理论中就是确保信源和信宿信号信码的一致。这需要通过消费者不断消费生产者生产的标有某种标记的商品，了解商品信息。由于该商品的“脸”是该标记，那么，渐渐地，该商品就会被消费者认识为叫该标记的商品，消费者以后也就会按照这种商品的“脸”即标记来识别该商品，此时该标记就成了商标（标记加商品信息），也成为了消费者的“知识”，消费者知道使用这种标记的商品会具有他所预期的质量等信息。这是该较高级通信的另一个方面。当这两个方面均具备时，生产者与消费者之间的高级通信系统也就形成了。
四、生产者与消费者之间有效通信的条件及障碍生产者与消费者之间的通信系统存在的目的无疑是有效通信
根据通信理论，为了保证通信效率，首先必须保证通信系统信源的剩余度要小。在生产者与消费者之间的通信系统中，生产者是信源，其剩余度是商品信息的稳定性，生产者的商品质量等信息越稳定，信源信息的概率分布就越均匀，信源的剩余度就越小，通信效率就越高。反之，则通信效率就越差。商品信息的稳定性即信源剩余度的大小是市场上有信誉不同的商标存在的主要原因，为了创造一种信誉较高的商标，不仅需要较高的商品质量水平，同时商品的质量水平一定要保持稳定。这就是中式餐馆不像洋快餐那样容易形成驰名店的根本原因。总体而言，中餐在色、香、味等上要比洋快餐占有上风，但是由于中餐制作上的非标准化，它很难形成统一的品牌，形成驰名店，而洋快餐的生产的标准化保证了商品和服务的稳定的质量水平，所以才产生了“麦当劳”、“肯德鸡”等名牌快餐与名店。信源的剩余度要小即商品的质量等信息的稳定性强是生产者与消费者之间有效通信的首要条件。其次，生产者要把其商品的信息逐步地赋予给某一具有显著性的商标标记中，使其商标逐步成为有信誉的商标，成为与信道匹配性较好且又能够承载商品信息的信号或符号。第三，要保证代表某种商品的信息的商标能为消费者所熟知，即它能够成为消费者的知识，这用通信理论的术语来讲就是确保信源与信宿在信号信码上的一致，即生产者和消费者均认为该标记代表该商品。上述生产者与消费者之间有效通信条件中的第二、三两方面，即商标成为商品信息的代表和消费者的知识是一个问题的两个方面，二者有着紧密的联系，而且是同步达到的。在这里，商标成为消费者的知识更为重要，因为是消费者而不是其他人根据其所获得的商品信息决定是否购买，生产者之所以要将其商品的有关信息“附载”在商标标记中，其目的就是让消费者通过该商标标记认识或了解其生产的商品的信息。与一般通信系统一样，生产者与消费者之间的通信同样有噪声，其噪声也分为内噪声与外噪声。内噪声一般包括：商品信息的稳定性，如商品的稳定的质量水平的信息；信道本身的缺陷，如生产者选择的广告媒介的有效性，如报纸的发行量、专业性等；商标标记本身的不确定性。如商标标记的歧义性，即除了能代表某种商品外，还有其他含义。这些只能设法减少但无法消除。因为无论商品的质量水平多稳定，也无法保证所有商品完全一致，即信源总有一定的剩余度，零剩余度是不可能的。信道的容量也不可能完全恰如其分，过小会影响通信的效率。编码和译码中也不可能没有剩余。如报纸的宣传不可能完全准确，商标不可能没有商品信息以外的其他含义。如长城牌计算机的商标标记是“长城”，“长城”就是这种计算机的代表，但是“长城”同时还代表东西长约一万里的砖石所做的城墙。外噪声则是指外来的干扰。如其他相同或相似商标在同类、近似以及不同的商品或服务上的使用就是一种外噪声。外噪声是可以避开或削弱的，这也是商标保护的理论根据，下文详述。
五、商标的信息论本质及有关商标保护理论的实质
商标的本质以及商标法的有关理论均能用信息论进行解释：
（一）商标本质的信息论解释。如前所述，商标在生产者和消费者之间通信系统中扮演着信号或符号即编码和译码的作用，因此信号或符号就是商标的信息论本质。那么这种信号或符号的本质又是什么呢？信号或符号之所以能够起作用，其根本原因是它不是它自身，而是一种“‘某事物’代表‘某事物’”的关系，商标才能以商标标记这种物理媒介的传送而传送了它实际代表的事物。在以商标为编码器和译码器的生产者和消费者之间的通信系统中，商标这种信号或符号（编码器和译码器）的物理媒介便是构成商标标记的声音、颜色、线条、图案等，其所实际代表的事物，则是商品信息。根据符号学的符号定义，商标这种信号或符号就是一种符号学上的符号。因为尽管符号有多种定义，每种定义也均有其合理性，并没有统一的符号概念，但无论哪种符号定义，不论是按照“符号”的形式理解，还是按照“符号功能”的形式理解，我们所看到的都是包含在“‘某事物’代表‘某事物’”的规定中的两个“某事物”之间的相互依存的关系。其中一个某事物可以被称作“符号形式”（或能指），另一个某事物可以被称作“符号内容”（或所指），这样，“符号”及“符号功能”的成立基础就是“符号形式”和“符号内容”两项之间的相互依存关系。符号是这两项的混合物。“符号是一种表示成分（能指）和一种被表示成分（所指）的混合物。表示成分（能指）方面组成了表达方面，而被表示成分（所指）方面则组成了内容方面。”在生产者与消费者之间的通信系统中，商标就是一种“某事物”（商标标记）代表“某事物”（商品信息）的符号，是两个“某事物”（商标标记和商品信息）的混合物。在编码时，经营者通过商标把商品信息浓缩在商标标记中并用商标标记通过各种各样的信道如广播、电视等媒介传送给消费者，消费者最终所想接受的实际上并不是商标标记，而是商标标记所代表的商品信息，因为只有商品信息才对消费者的购买决策有用，商标标记对消费者的购买决策没有任何价值。而要使消费者能够通过商标标记了解到它所代表的商品信息，就还需要商标标记对于消费者来说已经成为了代表商品信息的标记即商标，也即使这种商标成为消费者的知识，使消费者与生产者的信号信码一致，使消费者了解到商品信息。因此在通信系统中，商标是一种符号，而其本质则是一定的关于商品的知识和信息，不管是对于生产者的编码（即使用商标）过程还是消费者的译码（即认牌购货）过程而言均是如此。当然，商品信息必须附着在商标标记上。这就是商标的信息论本质。
（二）商标的显著性的信息论解释。商标注册的核心条件是显著性。为什么要求商标具有显著性？上述通信原理可以作出合理的解释。通信的目的是高效地通信，其前提条件是通信所用的信号或符号与信道的匹配程度高、通信的内噪声小。这两者均与商标的显著性有关。商标越具有显著性，商标就越容易通过各种媒体被传送，也便于人们认识它，这不仅表明它与信道的匹配程度较高，而且也容易保持信源与信宿的信号信码的一致。通信的内噪声小要求商标本身是确定的的稳定的，不仅商标标记本身的颜色、声音等物理性质，而且它的含义均是确定的和稳定的，商标具有显著性则表明商标标记本身在声音、颜色和含义上均具有确定性和稳定性，且除了代表商品外，较少其他含义。这可以说也是商标显著性应有之义，它确保了商品信息通信的较小的剩余度。埃克森石油公司在选定“埃克森”时之所以花费1亿美元的高价，就是要让“埃克森”除了代表该石油公司外，在任何国家任何语言中均无其他含义。
（三）商标侵权的信息论实质。从上述的通信系统及其原理来看，商标侵权实质上或者是增加了信源的冗余度，或者是增加了生产者与消费者之间通信的外噪声。对于直接的假冒商标而言，假冒商标使用的虽是同样的商标，但是商品却是与被侵犯商标所代表的商品不同的商品，因此商品所蕴涵的信息不同于被侵权生产者的商品信息。消费者却并不了解这一点，它仍然认为假冒商标商品来源于生产者，其实质是增加了信源的冗余度，降低了通信效率。因此其后果不仅会产生侵权人不当利用（窃取）商标权人商誉的问题，更严重的是，由于信源的冗余度增大导致通信效率降低，其结果是商标信誉受到毁灭性打击。而在类似商品上使用该商标或者在相同或类似商品上使用近似的商标则相当于增加了生产者与消费者之间正常的通信的外噪声，因为它增加了消费者识别的难度，降低了通信的效率。同时也使商标的信誉受到一定的打击。因此，保护商标的目的不仅在于提高生产者与消费者之间通信的效率，同时更是维持这种高效的通信系统存在所必须的。
注释
[1]为了表述方便，这里的分析仅使用了“生产者”和“商品”，但是分析不仅适用于从事生产加工的经营者，而应适用于全部经营者，使用“生产者”的原因在于，从生产、交换、消费等商品交易环节来看，“生产者”是离消费者最“远”的一类经营者，以其为标准进行分析具有代表性。同时，尽管分析的是“商品”，但分析显然适用于服务。
[2]Economides：TheEconomicsOfTrademarks，78TrademarkRep.523，526-531（1988），see，Paul.Goldstein：Copyright，Patent，TrademarkandRelatedStateDoctrines：CaseandMaterialsontheLawofIntellectualProperty，Westbury，NewYork，TheFoundationPress，Inc.1990，p16-19.
[3]苗东升：《系统科学精要》，北京：中国人民大学出版社，1998年版，第249-255页。
信号与通信论文篇2
本文提出利用灰色关联算法获得各证据体的BPAF，然后利用基于证据理论[2，3]对证据进行融合。理论分析和仿真结果表明，该方法识别率高、可靠性强，适合于复杂下的通信信号识别。
一、灰色关联分析基本原理
三、算法的步骤
本文所提出的识别算法步骤如下：
（1）构造通信信号识别框架U
定义所有通信信号的类型U={R1，R2，…，RN}。
（2）获取证据的BPAF
计算比较数列与参考数列的灰色关联度，然后采用式（7）计算BPAF。
xij=xij+滓ij×randn（5）
xij、滓ij分别为第i类信号的第j指标的均值和方差，randn为均值为0、方差为1的正态随机分布。
假设三种传感器的测量方差如表2所示，根据表2和式（5）可以模拟来自于辐射源b1的观测样本。其中，信号侦察设备获取三个周期的样本，ELINT系统二个周期的样本，利用ESM一个周期的样本，获得的观测样本序列如表3所示。
利用灰色关联算法获得BPAF，如表4所示。
按照相同侦查设备融合的结果，如表5所示。
按照不同侦查设备融合的结果，如表6所示。可见，本文的方法可以正确的识别出的信号b1。
五、结论
针对复杂环境下的信号识别问题，本文研究了一种利用灰色关联算法获取BPAF，利用证据融合模型进行识别的方法。理论分析和仿真结果表明，该方法可以正确的识别出信号的类型。
参考文献
[1]林象平.雷达对抗原理.西安：西北电讯工程学院出版社，1985.6：171-175.
[2] Dempster AP. Upper and Lower Probabilities Induced by a Multivalued Mapping [J].The Annals of Mathematical Statistics， 1967，38（4）：325-339.
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[4]肖新平，宋中民，李峰.灰色技术基础及其应用[M].北京：科学出版社，2005：27-35.
信号与通信论文篇3
0 引言
信号与系统是电子信息专业必修的一门重要专业基础课程。也是一门难学难教的课程，一方面由于该课程具有不同于先修课程的思维方式，而且数学能力要求比较高，其内容涉及到例如线性微分方程、积分变换、复变函数、离散数学等多门数学课程的内容，所以学生感到难学；另一方面由于该课程对理论和实践两个体系都有很高的要求。而学生缺乏对实际系统的感性认识，抽象难于建立系统模型，课程中大量的繁杂而应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析，严重制约了教学效果。为了使学生有更多的机会把所学到的基本理论与实际问题结合起来，提高学生分析、解决问题实际能力，为今后工程应用打下基础，我们迫切需要对现有的教学方法、教学手段进行改革。利用目前工程界流行的仿真软件LabVIEW进行信号与系统仿真分析与设计，对电子信息专业学生具有重要的意义。
1 信号的调制与解调基本概念
1.1 调制原理
带通通信系统都是以正弦波为载波，调制的一个重要目的就是将信号的频带搬至给定的信道中，以幅度调制为例。如图1。
1.2 解调原理
从调制信号中恢复出信号的过程称为解调，分相干和非相干两类。采用相干解调时，接受机将对接收信号进行相位估计，在理想情况下，从中得到一个与到达信号的载波同频同相的参考信号为本振信号，本振信号与到达接收机的信号混频后，再经一个低通滤波器就可把原始基带信号恢复出来。如图3。
可见，经过低通滤波器后，上式中的第二项被滤除，仅留下第一项，即为原始基带信号。
2 实现信号的调制与解调的仿真
2.1 LabVIEW介绍
利用LabVIEW提供的模板VI程序完成信号的调制与解调的仿真，LabVIEW是一种以数据流驱动的图形化编程语言代替文本编程语言创建应用程序的开发工具，可用于测量、过程控制和数据分析。其数学分析库中包含了数以百计的VI程序，能够进行各种时域与频域信号分析，是信号分析与仿真的理想工具。
2.2 LabVIEW编程设计
通过LabVIEW的VI程序框图，调用函数模板（ Function Palette）中各功能模块构成仿真框图，在仿真过程中，可以双击各功能模块，随时改变参数，获得不同的仿真效果。本文使用10.1Hz低频正弦信号作为被调制的基带信号，信号幅度由可调的数字控件Am控制，并加上一固定直流偏置（+10），及一个可调的直流电平数字控件1。载波频率为101Hz的正弦信号，将得到的调制信号用相干载波相乘后经低通滤波器即恢复出原基带信号。我们取Am = 2，1 = -6可得到信号调制解调波形如图5。可见经过调制、解调、滤波后可恢复原基带信号。
3 结束语
LabVIEW的实际涵盖内容非常深和广，完全可以满足复杂的工程计算和分析的要求，对于电子信息专业的学生，这个非常有用的工具，将使我们从繁琐的底层编程中解放出来，使信号处理及实现的效率大大提高，把更多的时间花在解决问题上，无疑会提高工作效率。
我们用LabVIEW仿真软件对信号与系统课程相关理论结合工程实际进行仿真，无疑从另一方面为教学提供了一个很好的平台。它不仅帮助学生理解和掌握该课程相关理论，同时通过这种仿真实验提高了学生动手能力。我们力图通过信号与系统课程教学模式的改革，探索多维度学生能力培养的内容及途径。为学生今后进一步学习信号处理、网络理论、通信理论、控制理论等课程打下良好的基础。
参考文献
[1] 管致中.信号与线性系统[M].北京:高等教育出版,2004.
[2] 金波,凃玲英.信号与系统基础[M].武汉:华中科技大学出版社,2006.
信号与通信论文篇4
数字信号处理、通信原理以及信号与系统等都是电子信息类课程中的主干课程，该类课程涉及数学、电路等多门先修课程，其主要特点是理论性强、直观性差、数学公式推导多，学生学习难度较大。长期以来，电子信息类课程的教学一直采用黑板教学的单一模式，缺乏可视化的直观表现，这就严重影响和制约了课程的教学效果。即使在多媒体教学大量普及以后，教师通常只是把课本内容搬到了屏幕上，没有从根本上解决理论性强、直观性差的问题，学生普遍反映课堂教学难于理解和掌握，教学效果不理想。为了帮助学生学习好这些专业课程，进而将所学理论灵活地应用于实践，引入计算机仿真是一个行之有效的方法，Matlab正是众多仿真软件中的佼佼者。
一 Matlab简介
Matlab是MathWorks公司开发的适用于矩阵数值计算和系统仿真的科学计算软件。Matlab将高性能的数值计算和可视化集成一体，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。
Matlab除了在科研单位备受青睐，在高校也被广泛使用。它编程简单，功能强大，在电子、通信与信号处理仿真方面表现不俗。Matlab具有可视化的图形用户界面，可用来开发相应的辅助教学软件，设计用于教学的交互式实时动态演示系统，有助于教师的授课和学生的理解，从而可以获得较好的教学效果。Matlab不仅可以作为理论教学的示范性工具，还可以作为实验教学的主要工具。利用Matlab仿真技术进行实验项目的开发，能够有效地弥补某些传统实验所带来的不便和不足，同时由于其不受场地环境和设备的限制，平时有些不容易实现的综合性系统实验都可以利用Matlab仿真的方法轻而易举地实现。
二 Matlab在数字信号处理中的应用
数字信号处理这门课程理论性较强、概念抽象，涉及大量的计算，在学习的过程中，学生普遍反映对于基本的分析方法和基本理论不能很好地理解与掌握，利用Matlab提供的函数进行仿真，可演示信号处理的过程，并且将分析结果直观地体现出来，加深对相关理论的理解。
示例1：通过FFT变换分析叠加了噪声的信号，并且通过滤波器滤除噪声。设采样频率Fs=1000Hz，信号频率为100Hz，叠加噪声的频率为300Hz。可编写如下的Matlab程序演示信号叠加噪声后的时域、频域分布图以及经过滤波器处理后的时域、频域分布图，仿真结果见图1。
三 Matlab在通信原理中的应用
通信原理这一课程理论性很强，主要采用课堂教学与实验相结合的教学方式。对于实验教学而言，为了跟上通信技术快速发展的脚步，满足理论联系实际的需要，实验室需购置大量的实验仪器，花费大量的人力和物力，Matlab的出现有效地缓解了这一局面。采用Matlab对通信原理的实验进行软件编程，使通信原理实验可以在个人计算机上进行模拟，进而可以观察波形、分析频谱等性能。
Matlab的动态仿真软件提供了可视化的系统仿真环境和多个模型库，在模型库中提供了丰富的功能模块，采用模块化设计，如Sources（输入源模块）、Sinks（接收器模块）和Continuous（连续模块）等，可以方便、灵活地建立通用性较强的通信仿真模型。下面以2ASK为例，介绍Matlab在通信原理课程中的应用。
示例2：带有高斯白噪声的2ASK系统的调制与解调。首先用正弦波发生器Sine Wave产生载波，由伯努利二进制随机数产生器（Bernoulli Binary Generator）产生二进制基带脉冲序列，将其作为信号加载到载波上，调制后的信号在传输的过程中遇到的高斯白噪声由高斯噪声发生器（Gaussian Noise Generator）加入，为了观察波形的变化，将这几组信号都加载到示波器上。解调后的信号与原始信号的对比通过另外一个示波器来完成。图2是带有高斯白噪声的2ASK系统的调制与解调仿真框图，图3是示波器观察到的仿真波形。
图3中，（a）为原信号、载波、调制后的信号、加入了高斯白噪声的信号以及解调后的输出信号；（b）为原信号与解调后信号的对比。
四 结论
通过上述例子的演示可以看出，Matlab不仅可以应用于理论教学，还可以应用于实验教学，由于Matlab包含了实验室无法提供的大量的模块库，提高了设计实验的灵活性。针对那些对本课程有浓厚兴趣的学生，教师可以结合课程的教学内容，提出一些项目的设想，让学生可以根据自身的情况，选择合适的机会来参与教师的科研活动，提高学生的专业综合实践能力与创新能力，体现“宽口径、厚基础、重素质”的教育思想和新世纪培养人才的要求。
参考文献
信号与通信论文篇5
目前，几乎所有的工程技术领域都会涉及到信号处理问题，而数字信号处理由于具有精度高、可靠性强以及便于大规模集成等特点，已成为发展最快、应用最广泛的学科之一[1]。《数字信号处理》作为通信、电子类专业的一门重要专业课程，目前已广泛应用于语音、图像、雷达、通信、控制、声纳、航空航天、故障检测、遥感遥测、生物医学、地质勘探、自动化仪表等领域[2]。但是，《数字信号处理》课程目前的教学模式仍侧重于理论讲授，不能充分体现工程应用性，不利于应用型人才的培养。因此，《数字信号处理》课程的改革与实践势在必行。
《数字信号处理》课程以《高等数学》《线性代数》《信号与系统》等课程为基础，同时又作为《随机信号处理》《图像处理》《自适应信号处理》等后续课程的基础，具有承上启下的作用[3]。该课程具有较强的理论性，涉及到的公式推导繁多，对学生的数学基础有一定要求[4]。因此，应结合应用型地方本科院校的特点和需求，对《数字信号处理》课程进行教学改革与实践。
1 数字信号处理课程传统教学存在的问题
1.1 传统课堂缺乏师生间的有效互动，不利于学生自主学习
传统课堂以教师讲、学生听为主，这种满堂灌的教学过程缺乏师生间的有效交流和沟通，无法持续激发学生的自主学习动机，亦不能将学生学习过程中存在的问题及时反馈给教师，从而导致教师无法掌握学生对授课知识的理解和应用程度，学生的学习积极性也不高，缺乏自主学习的动力。
1.2 授课偏重理论，缺乏应用性
《数字信号处理》课程的理论性较强，公式推导多，需要具备一定的数学基础和《信号与系统》课程基础。目前的教学体系偏重理论知识的讲解，而忽视了理论结果的物理意义以及在工程实践中的应用，导致学生感到抽象和枯燥。部分同学由于前期基础课程学得不够好，缺乏自信心，对《数字信号处理》课程产生畏难情绪，从而缺乏学习热情和学习动力，学习积极性不高。
1.3 目前的教学模式多为自底向上，学生对课程的整体把握不足
当前的教学模式主要采用自底向上的方法授课，即将整门课程的知识点分解细化，分块讲述各部分知识点，此教学模式容易使学生只见树木、不见森林，即只掌握单独的知识点，却不能从整体上把握课程的核心思想。
1.4 授课方式单一，学生理解困难
目前的授课方式要不采用传统的黑板板书的形式，要不完全采用多媒体课件讲授，板书授课方式容易使学生陷入仅重视理论推导而不重视应用的误区，完全采用多媒体课件授课的方式则忽略了重要结论的理论推导，不利于基础知识的掌握[5]。
2 基于微信公众平台的数字信号处理智慧课堂建设
针对传统课堂师生间缺乏有效互动的问题，通过开发微信公众号，以微信公众平台为载体，微信用户可以利用微社区进行互动，并设定固定时间进行教师在线答疑。针对学生反馈的共性问题和重点难点知识点录制微课视频，并将录制好的微课视频上传至腾讯视频，在微信公众平台制作关键词回复，通过回复关键词就可以观看相应的微课视频，从而使学生随时随地打开微信公众号，即可实现在线答疑解惑。一方面可以增加学生的参与性，从而激发学生的学习热情，提高学生的学习积极性和自主学习的能力；另一方面教师可以通过后台数据，掌握学生反馈的问题和学习情况，从而以问题为导向开展课堂教学，实现智慧课堂平台建设。
针对《数字信号处理》课程理论性较强、不易理解的问题，通过开发MATLAB图形用户界面，将典型的数字信号处理算法和实际案例通过MATLAB图形用户界面演示给学生，使学生通过工程案例加深对数学概念和物理概念的理解和掌握；并将开发好的MATLAB图形用户界面加载到微信平台，使学生亲自参与到数字信号处理算法的验证和实际工程案例的应用中，从而将理论与工程应用联系起来，真正做到物理概念、数学概念和工程概念的有机统一。
针对自底向上的教学模式导致学生对课程整体把握不足的问题，在课堂上，结合学科发展的最前沿，以具体工程实例导入，引出所涉及的理论知识，让学生从整体上把握理论知识。在课后，布置结合前沿科技的思考题，让学生了解最新研究成果，追踪学科前沿动态，并对整体内容进行归纳总结，帮助学生对所学知识进行整体把握。在制作配套教材的多媒体课件时，采用自顶向下的设计思路，从实际应用问题出发梳理课程的整体构架和知识体系，将涉及到的知识点以“知识链”或“知识树”的形式进行层层分解演示，将知识点串接起来，使学生对课程有一个整体把握，并将制作好的多媒体课件，加载到微信公众平台，供学生参考学习，从而使学生对课程整体构架和知识体系有更好把握。
单一的授课方式要么过于重视理论知识的讲解，要么缺乏对重要结论的理论推导，容易陷入极端，不利于学生综合素质的提高。因此，有必要研究能提升教学效果的多元化授课方式。对于重要公式的推导，采用板书，板书能够帮助学生跟随教师的思路领悟具体的推导过程，从而加深对公式的理解和掌握。对于不易理解的内容和具体案例的讲解，采用多媒体，通过图像、动画的演示，将抽象的概念形象化、具体化，以加深对理论的理解，并启发学生的思维。同时，将MATLAB软件应用于教学，淡化理论教学与工程实践的界限，通过编写程序可以简化繁琐的计算过程，并直观观察各种参数对结果的影响，进一步理解工程算法的应用，达到事半功倍的教学效果。
通过搭建微信公众平台，将在线辅导答疑、MATLAB图形用户界面演示、微课视频、多媒体课件整合起来，实现数字信号处理移动智慧课堂的建设。基于微信公众平台可以实现师生间的实时反馈，不仅有利于教师及时修正完善教学方式和教学内容，而且增加了学生的参与性，提高了学习的积极性，实现了师生教与学的双赢。
3 结语
通过将现代教育资源整合到微信公众平台，实现《数字信号处理》课程的智慧课堂建设，是“互联网+教育”的一个重要应用。该文的研究成果扩展性强，可以根据教学需要，灵活添加教学资源，使传统的封闭课堂走向开放，利用开放的互联网平台，可以将该文的研究成果更便捷推广到其他专业的教学中。
参考文献
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[2] 王恩亮，张丽华.应用型高校“数字信号处理”课程教学改革与实践[J].科技经济市场，2012（12）：98-99.
信号与通信论文篇6
基金项目：本文系南通大学教学研究课题（课题编号：2011B37）、南通大学教学研究课题（课题编号：2012B028）、江苏省青蓝工程项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0094-02
“信号与系统”课程是南通大学（以下简称“我校”）电子信息学院电气信息类专业本科生的一门重要的专业基础课程。本文将在强化基本概念与理论知识的基础上，探讨“信号与系统”课程教学内容的优化以及教学方法的改革研究。
一、基于信号分析与处理类课程群的“信号与系统”教学内容优化
教学改革的重点是教学内容的改革。“信号与系统”以“电路”等课程为基础，讨论确定性信号和线性时不变系统的基本概念和基本分析方法，同时与“电路”、“数字信号处理”、“现代控制理论”等课程相互交叉，如何处理与这些课程的交叉内容是进行“信号与系统”教学内容优化的关键。
第一，“电路”课程中将电路作为具体的系统分析对象，研究其各点电压、电流的关系，其中涉及了“信号与系统”课程中的系统函数、复频域分析、系统零输入响应和零状态响应、冲激响应等重点教学内容。在处理交叉内容时应当注意到两门课程局部与全局、具体与抽象的关系。比如，在“信号与系统”课程中讲授由系统模型得到系统的动态响应，可结合具体的电路根据动态元件的储能情况说明各种响应的物理意义，加深学生对抽象概念的理解。同样，由于冲激信号的概念比较抽象，但它作为基本信号是信号和系统分析中必不可少的知识点。因此，冲激信号以及冲激响应的内容需要在“信号与系统”课程中讲授，如果在“电路”课程中讲授会使学生难以理解。[1]
第二，在“数字信号处理”课程中，离散信号与系统的时域以及Z域分析也是“信号与系统”中离散信号与系统分析必不可少的教学内容。在后续课程“数字信号处理”这部分重叠的教学内容该如何处理呢？应该注意到，离散信号与离散系统分析在先修课程“信号与系统”和后续课程“数字信号处理”之间起到了非常重要的承上启下作用，应该安排适当的学时进行这部分内容的复习，简要介绍离散时间信号时域和频域分析的基本理论、信号的时域抽样定理和频域抽样定理、离散时间系统Z域分析的基本理论和系统函数，以保证“数字信号处理”课程学习的顺利进行和知识体系的完整性。[2，3]
第三，“现代控制理论”课程主要以状态空间表示方法为基础，以线性系统为基本分析对象，研究其能控性、能观性、稳定性、极点配置和观测器等分析与设计问题。“信号与系统”课程主要以信号的时域和变换域分析为基础，以实现系统分析的目的。在“信号与系统”课程中删除系统状态空间方法描述不会影响课程知识体系的完整性，而该方法是“现代控制理论”课程必不可少的基础。此外，“信号与系统”中对于经典方法求解系统时域响应的内容也不需花费过多课时讲授，这部分内容可在“现代控制理论”课程中控制系统状态空间表达式的解部分进行补充。
二、理论与实验相结合的“信号与系统”教学方法
“信号与系统”课程理论性强，同时又是一门应用性极强的课程。因此，需要合理地安排理论教学，有效地加强实验教学环节，实现课程的理论教学与实验教学相结合。通过科学合理的设计基于MATLAB的“信号与系统”课程实验教学内容，不仅可以加深学生对课程基本理论、方法的理解，培养学生的学习兴趣，同时还能够提高学生工程实践能力和综合素质。[4]
1.多媒体课件与理论教学相结合的课堂教学方法
众所周知，采用多媒体课件教学与传统的教学方法相比，不仅可以减少教师的重复劳动，而且图文并茂，形象逼真，从而有效地激发学生的学习兴趣，提高教学效果。另一方面，MATLAB是美国MathWorks公司出品可用于数值计算、可视化及编程的高级语言和交互式环境，广泛应用于信号处理和通信、图像和视频处理、控制系统、测试和测量等众多应用领域。由于“信号与系统”中有许多概念比较抽象，如频谱、卷积、滤波等单靠口头讲解，学生很难理解，如果教师能够充分利用MATLAB软件制作多媒体课件在课堂上进行演示，实现抽象概念形象化，就会达到意想不到的效果。此外，利用多媒体的同时还应结合板书等传统教学方法，以达到更好的教学效果。
2.课程实验内容及要求
为了加强学生对“信号与系统”课程的基本概念和基本原理的理解和巩固，形成具体的认识，促使理论教学和实验教学成为有机的整体，应该以课程理论教学为主线，结合课程的理论教学内容设计适当的课程实验。为此，笔者将设计如下六个方面的验证性实验：信号的表示和运算、系统的时域分析、信号的频域分析、系统的频域分析、信号抽样与恢复以及系统的复频域分析。具体实验内容和要求如表1所示。
由以上的实验图形可以非常直观地看出当ωs=ωm时采样信号并不能很好的恢复原系统，而且两个信号之间的绝对误差也可以清楚地显示出来。通过完成上述设计的验证性实验，大部分学生都能熟练掌握课程的各个知识点。
3.课程实验教学方法与考核方式
尽管现在很多工科院校将MATLAB引入“信号与系统”课程的实验教学中，但由于学时受到很大的限制，实验课程学时相对较少，实验设计多为理论验证型实验，而综合性及设计性的实验内容安排很少。因此，在课程实验教学方法方面，笔者认为对于基础性的实验可以鼓励学生按照实验内容及要求课后在计算机上自主完成，实验课时教师进行简单演示，这样可以腾出一部分时间安排其他提高型的实验。比如让学生改变实验中的某个或某几个参数，看看这些参数对结果产生怎样的影响。这类研究型实验的目的是教给学生研究的方法，培养学生学习的兴趣。教师在选择研究型实验内容时要注意把握难易程度，尽量选择适合大部分学生的实验内容。此外，为了使学生对所学知识融会贯通达到整体把握，还应该适当设计综合性实验。同时考虑“信号与系统”基本理论和方法与实际系统或者信号相联系，增强学生将课程理论知识应用于工程实际的能力。比如，通过设计对语音信号的采样与频谱分析的综合实验，可以使学生深入了解傅里叶变换的物理意义，从而有效地提高学生的综合素质和知识的实际应用能力。[5]同时要求将这些实验结果总结到实验报告中，有助于加深学生对理论知识的全面理解，提高学习的积极性和主动性。在课程考核方式上，可以采用理论知识加实验环节的综合考核办法，适当提高实验环节所占的比重（20%～30%），有助于提高学生的动手能力和创新能力，在实践中理解和提高。
三、结束语
本文深入分析了“信号与系统”与其他信号分析与处理类课程的教学内容相互交叉关系，结合对课程的深刻认识和教学经验总结，探讨了课程教学内容筛选和组织优化的处理方法。同时提出将MATLAB软件应用于多媒体课堂教学，以及对基于MATLAB的课程实验教学内容进行合理地安排，给出了理论与实验教学相结合的课程教学方法改革措施，在“信号与系统”课程的教学实践中取得了较好的教学效果。在以后的教学过程中，笔者将继续注重学生综合素质、创新能力的培养，不断探索课程教学内容优化与教学方法改革的研究。
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[3]陈后金，胡健， 薛健，等.信号处理系列课程的改革与探索[J].中国大学教学，2008，（9）：36-39.
信号与通信论文篇7
本文在前人研究的基础上，提出了一种互补的方法，解决了之前的一些问题，并更加快捷有效的提取出弱目标信号。
1.关于随机共振和混沌理论的研究
1.1 随机共振
随机共振的核心是由输入信号、随机噪声信号和一个输出信号组成的双稳态系统。对于线性系统来说，输出信号的信噪比通常应该正比于输入信号的信噪比，噪声信号幅值的增加将会导致输出信号的信噪比的减少。然而随机共振却大不相同，其特点是随着输入噪声信号幅值的增加，输出信号的信噪比也增加。
非线性朗之万方程（LE）通常被用来研究随机共振系统[1]：
图1为一个由两个势阱和一个势垒组成的双稳态系统[2]。
随机共振方法是通过调节非线性随机共振系统的参数，使信号、噪声和非线性系统三者之间达到某种匹配，即所谓的随机共振，此时噪声的能量将向信号转移，从而增大信噪比，且此时的非线性系统在两个势阱间按信号的变化频率进行翻转。但由于奇倍频现象的存在，其仅适合于对单频弱信号的检测，对强噪声背景下未知或复合信号的检测不再适用。本文将会介绍一种与混沌理论相结合的方法来解决随机共振的奇倍频现象从而使其能检测出多频信号。
1.2 混沌理论
混沌理论（Chaos theory）是关于非线性系统在一定参数条件下展现分岔（bifurcation）、周期运动与非周期运动相互纠缠，以至于通向某种非周期有序运动的理论[3]。它被广泛应用于生物学、化学、物理学、地质学等领域。混沌的最大特点就在于系统的对初始条件十分敏感。杜芬振子时被研究较多的混沌振子之一。数学模型如下：
当没有输入信号，即s（t）=0，使逐渐增大，通过观察可得系统将依次经历小周期运动、混沌运动和大周期运动等状态，其混沌运动和大周期运动相图分别如图2、图3所示：
由于混沌系统对规律性的微小扰动异常敏感、对大于扰动的噪声不敏感的突出特点，使得混沌理论在微弱信号检测领域大有用武之地。
但是，目前对于混沌理论检测弱目标信号的方法还不够完善，相关的参考文献也较少。其缺点比如检测时需要设置多个振子（通常需要至少72个振子），还要采用二次采样法，使得误差较大，且计算量大等。本文利用混沌理论的优点，避开其劣势，从而比传统的混沌信号检测方法更加有效。
2.弱小信号的提取过程
2.1 奇倍频现象（频率检测与幅度测量）
设实际中采集到的信号为：
A为弱正弦信号的幅度，f为频率，表示均值为0，方差为1的高斯白噪声。当信号很小并且淹没在强噪声之中时，将该信号带入郎之万方程，用四阶龙格库塔法求解上述非线性微分方程，可得出输出信号。图4为一输入频率为0.2HZ的正弦信号，输出信号的频域图：
可以发现，在0.2HZ处有一个明显的波峰，这正是我们需要的弱周期信号的频率。这就是非线性系统有的信号调制噪声的随即共振现象，在此过程中噪声的能量通过非线性系统转移给了弱信号。
然而，通过实验发现，对于多频率复合信号而言，输出信号的频域图中会出现虚假的多余的频率（如图5所示）：
因此在复合弱信号的情况下，随机共振方法不再适用[4]。
为了解决该问题，本文提出了一种与混沌理论相结合的方法来过滤不必要的虚假频率。
由之前的分析可以知道，如果待测信号中含有与混沌振子的参考频率同频的信号，则一定能使混沌振子的相轨迹处于大周期状态。而由于混沌系统对随机噪声的免疫性，因此即使是强噪声也不能使系统发生相变，只能使混沌在其轨迹附近做较小的波动，通过对特定状态下的Duffing振子施加周期摄动力，使系统由混沌状态突变到大尺度周期状态，从而根据系统相平面轨迹的变化，来滤除虚假频率。
通过随机共振系统后，提取出输出信号频谱图中的各个波峰处的频率，用来作为混沌振子的参考频率，即可得到一组混沌检测子，调节各个混沌振子的参数，使之处于由混沌状态向大周期状态过渡的临界状态，得到此时的策动力，再让弱复合周期信号分别作用于这组检测子，由于只有参考频率为真实信号频率的检测子才相变为大周期运动，而其余虚假频率仍将处于混沌状态，这样就可以得到弱复合信号的各个真实频率。同时，当系统进入大尺度周期状态时，继续调节策动力，使得系统再次处于混沌到大周期的混沌临界状态，此时得到的，则可求得待测信号的幅值为。
经多次试验得出结论，该方法不仅能克服以往混沌理论在信号检测中的缺点，即极大减小所需设置的混沌振子数、从而减少工作量，同时，相对于其他方法，本方法又结合了随机共振理论，从而相对更加准确的取出真实信号的频率，并且通过调整策动力来求得目标弱信号的幅度。由于在整个检测与提取过程中，只涉及到噪声的能量，与噪声的统计特性无关，因此该方法也适合于其他非高斯白噪声或色噪声等复杂噪声背景下的弱信号检测。
2.2 自适应算法
在获得弱复合信号的频率和幅度后，接下来要做的就是从高噪声背景下提取出弱目标信号。本文提供了一种自适应弱信号提取的系统，该系统可以根据不同频率的目标信号自动改变系统参数，使输出信号的波形和目标信号波形达到最大程度的一致性。主要思想就是以获取到的频率和幅度作为参考信号，将系统输出信号与该参考信号进行互相关分析，将互相关系数作为随机共振的测度指标。
通过大量的实验和分析可知，双稳态系统的参数对随机共振效应起着重要的影响，仿真分析发现，通过调节系统参数可以使系统产生随机共振。
本文采用了较为简单快速的、现行、固定步长的迭代算法。通过逐步增加系统参数的大小，使信号通过改变参数的系统，利用四阶龙格库塔算法进行数值迭代，得到系统输出。之后将每个参数点对应的输出信号与参考信号作互相关分析，求出互相关系数最大时对应的系统参数点。最后，利用分析出的最优参数来设置双稳态系统，使其达到随机共振状态。这时，输出的信号就可以最大程度的反映出可能存在的多频周期信号。
最后，噪声增益的调节虽然不能导致系统发生随机共振，但是它可以更好的提高信号提取的精度，笔者也设计了基于信号增益调节的自适应算法，对调节系统参数的自适应算法进行补充，由于方法和调节系统参数的方法相同，这里就不多加赘述了。
3.结论
本文提出了一种随机共振和混沌理论相结合的方法来检测提取出高噪声环境下弱目标信号的幅度和频率，并以该幅度和频率作为参考信号，通过自适应系统，求解互相关系数来调整随机共振系统参数，从而得到较优输出多频信号，且在色噪声等复杂噪声背景下同样适用。
参考文献
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[5]温熙森.微弱特征信号检测的随机共振方法与应用研究[D].长沙：国防科技大学，2004.
信号与通信论文篇8
成对载波多址技术（PCMA， Paired Carry Multiple Access）是近年来广泛采用的一种新型卫星通信多址接入技术。该技术在1998年由美国Viasat公司最先提出。与其它多址接入技术相比，采用PCMA的卫星通信系统能允许互相通信的两个地球站在时域和频域上完全重叠，也即互相通信双方的地面站可以采用完全相同的频域，时隙及扩频码字，所以使用PCMA后空间段频率的资源节省了50%，即提高了一倍卫星通信的频带利用率。同时，PCMA通信系统拥有很高的保密性和抗截获性，而相对的付出成本却很低，对系统的误码率影响很小。
1 PCMA的原理
采用PCMA的卫星通信系统必须满足以下几个基本条件：
1. 卫星系统必须以回路方式进行工作。即系统任何一个终端所发送的信号经卫星转发器返回后既能被自身终端所接收到，也能被网内的其余终端所接收到。采用全球波束的卫星通信系统和单波束覆盖范围内能互相通信的各个终端都可以看作是满足回路工作的条件，可将PCMA运用于其中。而一些要对回路进行抵消的卫星通信系统则不适用于PCMA。
2. 转发器必须采用透明转发器。当转发器接收到地面站发送的上行信号后，仅对其进行低噪声放大，带通滤波、变频及功率放大的工作并将其转发至各地面站，而不对其进行解调或重新调制等星上处理工作。
采用PCMA的卫星通信系统中，由于地面站发送的信号能被自身接收，因此地球站能同时接收到对方的发射信号和本站发射的经透明转发器转发后的返回信号。尽管两者可能在时域和频域上完全重叠，但由于用户已知自身发射信号的内容，因此可以采用干扰抵消算法在一定程度上消除干扰信号。常用的PCMA应用模式分为对称模式和非对称模式。非对称模式中，主站的发射功率远大于小站的发射功率，因此小站一端接收到的有用信号功率远大于干扰信号发射的功率，可直接对有用信号进行解调，而主站一端所接收到的有用信号功率远小于自干扰信号的功率，必须采用干扰抵消算法将干扰信号进行消除。而对称模式恰好相反，该模式下，主站与小站双方的发射功率基本相等，并且由于接收到的两个信号的特征一致，波束范围内的其它接收站无法对信号进行解调，因此与一般的多址技术相比，PCMA具有较强的抗截获能力。本文所构造的PCMA信号都是基于对称模式下的PCMA信号。
为了抵消干扰信号，需要对干扰信号的幅度，频偏时延等参数进行估计。目前国内外的文献主要是对单个干扰信号参数进行估计。然而在实际情况中，往往存在多个干扰信号参数未知的情况，此时我们必须对多个未知参数而非单个参数进行估计。本章讨论了在频偏、幅度、相移三者都未知的情况下，采用最大似然估计法对多个未知参数进行联合估计，得出各估计量的估计表达式，并对估计性能进行仿真。
2 参数的联合估计
假设接收到的PCMA信号中，干扰信号幅度、频偏、相移三者都是未知参量。本节采用最大似然估计法对这三个未知参数进行联合估计。为了推导方便，先采用实信号来表示PCMA信号（即干扰信号，有用信号与噪声都采用实信号表示）。
最大似然估计算法的核心是通过使似然函数最大来求得参数的估计值。给出PCMA信号的概率密度函数如下式：
综上，各待估计参数的估计表达式可由式（17），（18）与（19）给出。不难看出，为求得各参数的估计值，首先必须通过式（17）求得频偏的估计值，再通过求得的频偏估计值来获得相移的估计值，最后通过求得的频偏与相移估计值来得到幅度的估计值。
3 仿真实现
假定有用信号与干扰信号的实际幅度比为0.98，考虑实际情况，即系统受到相移和频偏的影响。干扰信号与有用信号两者的相对相移为（1/4）pi，固定频偏Δf为3.85KHZ。采用QPSK调制方式进行调制，采用升余弦滤波器作为成形滤波器，设定滤波器的滚降系数为0.3，内插倍数为8倍。假设有用信号与干扰信号完全同步，固定数据长度为500，信噪比为10dB，为求得矢量参数的估计表达式，首先必须求得频偏的估计值。如上文所说，频偏的估计值即通过使得 最大所对应的Δf来确定。因此改变信噪比，通过不同信噪比下式（16）的最大值所对应的频偏来得到频偏的估计值。比较不同信噪比（SNR，Signal-to-Noise Ratio）下估计频偏与渐进频偏的关系如图1所示：
用求得的频偏估计值来对相移进行估计，得到不同SNR下估计相移与渐进相移的关系如图2所示：
最后通过求得的频偏与相移估计值来得到幅度的估计值。得到不同SNR下估计幅值与渐进幅值的关系图如图3所示：
图1、2与3的共同特点是在数据长度一定的情况下，随着信噪比SNR的不断增加，各估计量的估计均值越发趋近于实际渐进均值，满足最大似然估计的渐进特性。
在参数的联合估计中，幅度的估计表达式受频偏的估计值与相移的估计值影响。为了进一步说明频偏与相移的存在对幅值估计性能的影响，图4比较了存在相移与频偏时幅度的相对误差与无相移与频偏时幅度的相对误差，仿真图如图4所示：
比较图4的两条曲线可知，当存在相移与频偏时，通过估计相移与估计频偏求得的幅度估计值对应的相对误差明显高于不存在相移与频偏时幅度估计的相对误差。
结语
由于涉及到相对繁琐的数学运算与矩阵求逆，因此多个参数的联合估计一直是目前PCMA研究的难点与热点所在，目前国内外对该方面的相关研究也很欠缺。论文讨论了在频偏、幅度、相移三者都未知的情况下，采用最大似然估计法对多个未知参数进行联合估计，得出各估计量的估计表达式，并对估计性能进行仿真。从估计表达式中可以看到，为求得各参数的估计值，首先必须求得频偏的估计值，其估计值可通过求式（17）的最大值来得到，再通过求得的频偏估计值来获得相移的估计值，最后通过求得的频偏与相移估计值来得到幅度的估计值。通过仿真图得到，当数据长度固定时，三种估计量的在低SNR时，其估计均值与实际渐进均值相差很大，然而，随着SNR的不断提高，估计均值渐近达到于其实际均值，符合最大似然估计的渐近特性。
论文最后还比较了存在相移与频偏和不存在相移与频偏时幅度的相对误差，通过仿真说明前者的相对误差明显大于后者。
参考文献
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信号与通信论文篇9
当机电设备出现故障时，通常伴随着非线性耦合现象的出现，且振动信号呈现出非高斯特性。高阶谱是分析非高斯信号的有力工具，它从更高的概率结构表征信号，弥补了二阶统计量（功率谱）。双谱是高阶谱中最常用的一种信号分析方法，传统双谱是以傅里叶变换为基础，然而傅里叶变换是建立在信号平稳性假设条件下的一种时域和频域的全局性变换，它对于非平稳信号则能力有限，不能很好地揭示非平稳信号的特征[1]。小波变换的优势在于分析非平稳信号时具有明显的时频局部化，可有效地增强隐藏在机械信号中的瞬态信息提取。将小波变换与双谱分析方法相结合，发挥小波变换与高阶统计量信号处理方法各自的特点，产生了小波双谱理论。小波双谱能够把时间平均减小到最低而检测出非线性耦合，而同时能满足对冲击脉冲、间歇性的信号的分辨能力，尤其适合对含有噪声信号的特征提取[2]。本文从传统双谱、小波变换理论出发，重点研究小波双谱理论方法，详细介绍小波双谱信号处理算法流程。
1.小波双谱方法理论
小波双谱方法思想源于传统双谱定义，以小波变换为基础，替代了传统双谱中以傅里叶变换为基础的定义。本文从理论上分析传统双谱、小波变换、小波双谱理论。
1.1 双谱基本理论：双谱是属于高阶谱范畴，双谱即为三阶谱。对于一个离散时间的确定性信号，双谱（bispectrum，BS）的定义[3]为：
（1）
是信号在处的傅里叶变换。是的共轭函数。双相干（bicoherence， BC）定义为：
（2）
其中是信号在处的功率谱密度函数。
1.2 连续小波变换理论：B.Ph.van Mil-ligent[6]指出小波双谱理论采用连续小波变换，本文选用morlet小波进行分析。
被认为是近年来在工具和方法上有重大突破的小波变换，为非平稳信号分析展示了美好的前景。由基本小波或母小波通过伸缩a和平移产生一个函数族称为小波，定义如下：
（3）
式中a是尺度因子，有;是时移因子。
函数f（t）的小波变换如下式：
（4）
由上式可知，小波变换是用小波基函数代替傅里叶变换中的基函数而进行的内积运算。在信号处理中，小波变换的实质是以基函数的形式对信号x（t）分解为不同频带的子信号。
本文选用morlet小波，其函数表示如下
（5）
式中fb表示带宽参数，fc表示小波中心频率。
1.3 小波双谱方法：类似于传统双谱的定义，小波双谱（wavelet bispcetrum ，WBS）定义为：
（6）
其中Wf表示对函数f（t）进行的小波变换，积分是在一定时间间隔上进行的。W*f是Wf的共轭函数。其中尺度a，a1，a2满足以下的关系式：
（7）
小波双谱计算的是在时间间隔T中函数f（t）的尺度a，a1，a2小波成分的相位耦合量。因为尺度a能解释成反频率，满足关系式，所以小波双谱也可理解为满足频率分辨率下小波频率之间的耦合量，即小波双谱用以检测信号中两个频率成分的二次相位耦合关系。其中二次相位耦合定义为在信号中的两个频率，，与它们的和（或差）同时存在，即（或），同时它们的相位和（或差）为常数，则称这种关系为二次相位耦合关系。
类似于BC的定义，小波双相干（wavelet bicoherence， WBC）的定义为：
（8）
小波双相干，即是归一化小波双谱，用以定量检测信号中存在的二次相位耦合关系，其中幅值在0到1之间取值。为了便于理解，小波双相干通常在平面内做图，而非在平面内做图。小波双相干的物理意义是：频率，二次相位耦合产生的能量在处总能量中所占的比例。
2.小波双谱算法
信号与通信论文篇10
工程教育认证是来源于国外的教育质量评价制度，目前是国际通行的高校工程专业进行质量评价评估的重要手段，基于此可以实现工程教育领域各国之间的互相认可。开展工程教育认证，能够推进高校工程类专业的国际化，增强本校工程专业在国际上的竞争力，并能够保证工科毕业生的质量，对我国高等教育和工程教育的进展有着重要意义。
通过学习工程认证的核心理念和认证考核标准，本文作者反思了“通信原理”课程的课堂教学中存在的问题，主要包括以下几点：1）在当前的教学大纲中，每一章节的教学目标大多设定为学生对重要概念和重要通信理论的识记和理解，而没有考虑学生在学习和掌握某个知识点的过程中如何提高分析、解决复杂工程问题的能力的；2）在教学内容的安排和组织方面，侧重于数学公式的推导或计算，对公式提出的背景、公式隐含的物理意义缺乏深刻的讲解和剖析，导致学生知其然而不知其所以然，甚至有些数学程度差的学生可能因为公式推导的障碍而失去对这门课的学习兴趣；3）课堂教学的主体仍然是老师，上课以老师讲学生听为主，过于强调教学内容编排的逻辑性和完整性，而没有对学生学习新知识时的接受能力和易于接受的方式进行考量分析，在讲解一些重点难点知识时由于缺少学生的积极参与而效果不佳；4）为了帮助学生巩固所学知识，通常布置一定量的课后习题，要求学生完成作业。但课外作业的目的仍然是考查学生对重要知识点的理解、识记或计算能力，缺乏生动的能调动起学生学习积极性，启发学生创造性的课外练习。总之，当前的通信原理课堂教学中还存在较多的问题，这些问题的存在不利于提高学生分析解决复杂工程问题的能力，因此亟待引入新的教学理念和教学方法。
基于学习产出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE）是工程教育认证的核心理念，学习产出定义要可操作化和具体化，在工程教育认证标准中详细定义了毕业生预期学习产出，即毕业要求。为了达到认证标准中设定的毕业要求，需要将毕业要求分解到各门课程中，在教学中综合体现并最终达成毕业要求。依据毕业要求，我院设定“通信原理”课程对毕业要求的支撑体现在：“掌握电子信息工程专业核心知识，并能够用于解决复杂工程问题。能够针对具体的电子信息工程问题选择合适的数学模型，并达到适当的正确性和可用性要求。能够针对所选模型的正确性进行严谨推理，并给出解”。本文以最佳接收为例，对“通信原理”教学中OBE理念进行了有益的探索与实践。
一个通信系统的优劣很大程序上取决于接收系统的性能，数字接收技术的优劣直接影响系统的误码率，最佳接收理论是以接收问题作为研究对象，研究从噪声中如何最好地提取有用信号。在通信原理课程中最佳接收是需要学生重点掌握的内容。以OBE理念为指导，本文从以下几个方面进行了课堂教学内容和方法的探索与实践。
1 锻炼学生利用随机过程和概率论知识分析解决通信复杂工程问题的能力
在通信理论分析中经常用到随机过程和概率论知识。因此有必要让学生体会到。提出问题，直接给出解决方案，即最佳接收机原路框图，要求学生自学解决方案的推导过程。对于推导过程的难点给予帮助。启发学生认识到带噪声的数字信号的接收，实质上是一个对随机信号进行统计接收问题，或者说信号接收过程是一个统计判决过程。因此应从随机过程和概率论的观点对数字通信系统进行建模和分析。要求学生总结解决问题的思路，体会数学理论是如何解决工程问题的。
2 锻炼学生利用信号与系统知识解决通信复杂工程问题的能力
信号与系统的思想和方法在通信原理中大量应用，从系统设计的角度启发另一种解决问题的思路，即从最佳接收的概念出发，设计匹配滤波器实现最佳接收。这种方案不需要对信号进行复杂的概率统计公式推导，而是从信号和系统的角度进行分析，设计出匹配滤波器的传输函数。在实际教学中，直接给出匹配滤波器的传输函数，要求学生运用信号与系统课程所学知识自己尝试推导。
3 锻炼学生总结和归纳的能力
引导学生对比分析两种最佳接收解决方案的异同点。相同点是：通过公式推导证明匹配滤波法和相关接收法完全等效，都能实现系统最小误码率，都是最佳接收方法。不同点是：相关接收法能够推出理论数字信号接收误码率的最佳（最小可能）值，从最佳接收机的误码率公式可以得到启发，即在信号能量和噪声环境不变的情况下，误码率大小由发送信号波形之间的相关度决定，这一结论可以指导工程设计，即对发送信号码元波形集进行设计，使得集合中各波形两两之间的相关系数最小，能够取得最小的误码率。匹配滤波接收法的最大输出信噪比和信号波形无关，只决定于信号能量与噪声功率谱密度之比，所以这种匹配滤波法对于任何一种数字信号波形都适用，不论是基带数字信号还是已调数字信号。匹配滤波器传输特性与信号频谱有关，而信号频谱的幅频特性通常不为常数，因此匹配滤波器的幅度特性通常是不理想的，信号通过匹配滤波器会产生严重的波形失真。因为匹配滤波器会使传输波形产生严重的失真，所以它不能用于模拟信号的接收。
本文通过具体的实例，探索了“通信原理”课堂教学中OBE理念的应用，在实践中发现以OBE理念为导向设计课堂教学内容，能够启发学生的工程探索意识，增强学生运用数学知识解决复杂工程问题的能力。
【参考文献】
[1]Crawley.重新认识工程教育――国际CDIO培养模式与方法[M].顾佩华，沈民奋，陆小华，译.北京：高等教育出版社，2009.
信号与通信论文篇11
1 研究背景
随着工业化和城市化在全世界的发展,许多城市都面临着日益严重的交通拥堵问题。而在城市道路网中,最易发生交通拥堵的地方就是交叉口,若能有效的提高交叉口的通行能力则会在很大程度上解决城市交通拥堵问题。将干道上连续若干个交叉口的交通信号通过一定的方式连接起来,同时对各交叉口设计一种相互协调的配时方案,各交叉口的信号灯按此协调方案联合运行,使车辆通过这些交叉口时,不致经常遇上红灯,称为干线交叉口信号协调控制,也叫做绿波信号控制[1]。
1.1 绿波信号控制的理论模型
目前,关于绿波信号控制的理论模型主要集中在信号周期与相位差的优化算法上。主要有图解法[2]、进口对称放行[3]、进口单独放行[4]算法等。而上述理论为了简化计算与分析,大都基于固定车速、单一车种、无过街行人、无转弯车辆等与现实相差较远的假设,而这常导致理论计算所得到的绿波信号控制方案在实际中无法收到良好的效果。因此,本文针对秦皇岛市河北大街中段的实际道路与交通状况,使用具有交通仿真功能的、专门对信号配位配时进行优化的Synchro系统对绿波信号控制方案进行制定。
1.2 Synchro软件系统
Synchro系统是由美国Trafficware公司开发的,以HCM2000为基础的信号配时优化的交通仿真软件[1]。专门用于信号配位配时优化、干线或区域协调控制方案的制定,并可以对方案给出相应的评价。另外,其运算速度快,采用自由设定步长的穷举法能够在较短时间内对较大的路网给出信号配时优化方案。其仿真系统中还充分考虑到了道路线形、行人等对交叉口通行状况的影响,仿真结果具有极高的工程参考价值。在我国,除了文献[5]之外,运用Synchro系统对干线交叉口进行绿波信号控制方案制定的研究非常少。
2 现实与模型的差别
在实际应用方面,Synchro系统要比理论模型更有优势。因为系统在制定绿波信号控制最佳方案时会充分考虑到实际道路与交通状况,并且采用穷举法把有限的控制方案列举出来再逐一比较。本章主要从交通拥挤、转弯车辆、车辆性能、车道变换、过街行人等5个方面,详细分析了Synchro系统较理论模型的优越性。
2.1 交通拥挤(Traffic Congestion)
在理论模型中,假设所有车辆均按照路段的设计车速进行行驶。而在现实中,随着车流量的增加,车辆的行驶车速逐渐下降,这就是交通拥挤效应。并且在一天不同的时间段内,交通拥挤程度是不一样的。因此,若不考虑交通拥挤对车辆行驶车速的影响,则有可能导致绿灯信号相位差(由交叉口间距与行驶车速计算得出)的计算出现偏差,进而影响绿波信号控制的实施效果。
2.2 转弯车辆(Turning Vehicles)
在交叉口处,无论何种信号相位设置,左转车辆都要在一定程度上对对面直行车辆和信号周期长度产生影响。特别是许可型左转相位下的左转通行能力是依据可插间隙理论进行计算的,这将涉及到车头时距、驾驶员心理及行为分析。而理论模型中,因缺少上述分析,只能简单的认为左转车辆对直行车辆没有影响或其影响为一个定值。
2.3 车辆性能(Vehicle Performance)
实际道路上所行驶的车辆并非均为同种车辆,而是由某种车辆为主的混合车队。不同车辆在车长、平均载重量、加减速度等性能方面均不相同。这些车辆在行驶的过程中往往表现出不同的性能,这不仅与车辆本身的物理特性有关,还与驾驶员的心理密不可分,而这些在绿波信号控制的理论模型中均没有体现。
2.4 车道变换(Lane Changing)
部分理论模型中,对车辆的行驶速度进行了统一化的假设,即所有车辆均按照路段的设计车速进行行驶,没有变换车道现象。而在现实中,因超车而变换车道的现象并不少见。这样就整体而言,车辆的到达是随机性的,而非按照一定时间间隔的均匀达到。并且,这种随机性的程度是受到交通流量大小影响的。
2.5 过街行人(Pedestrian)
理论模型均没有对过街行人、最小绿灯时间、等待绿灯时间等方面进行研究。而在周期一定的情况下,次干道的最小绿灯时间与主干道的绿波带宽度呈现此消彼长的关系。因此,在保证行人安全与畅通过街的前提下,尽量缩短次干道的绿灯时间,增加主干道绿波带宽度是提高绿波信号控制效果的有效途径。
2.6 其他
除上述差别外,道路线形、机非混行车道、交叉口处车速、行人违法行为(横穿马路)、重车混入率、信号灯控制模式等也会对绿波信号控制的实施效果产生很大的影响。且这些因素都是直接作用于车辆行驶车速,进而使相位差与绿波带宽度的计算出现偏差,影响绿波信号控制的实施效果。
3 影响因素分析与改善
3.1 概述
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《信号与系统》是电气信息类专业本科生必修的专业基础课程，目前许多重点高等院校将它作为相关专业硕士研究生入学考试的课程。《信号与系统》这门课程体现了事物本质在物理概念、数学概念、工程概念三者相结合的产物。该课程以高等数学、复变函数、电路原理、概率论与数理统计课程为基础，是学生在学习后继专业课程如数字信号处理、DSP原理及开发应用、现代信号处理、通信原理、自动控制原理等课程的先修课程，所以《信号与系统》这门课程在教学环节中起着承上启下的重要作用，其教学质量不仅直接影响到学生对后续课程重要概念的理解和分析解决工程问题的能力，也对通信、雷达、测试、控制、生物医学工程等众多学科和工程领域起着不可低估的作用。有必要建立《信号与系统》的课程群。
1 针对高校信号与系统课群建设亟待解决的问题
《信号与系统》和《数字信号处理》作为我院电子信息工程专业的专业基础平台课，目前授课对象仅为电子信息工程专业，专业涉及面窄，与其自身的强大功能不相符；其次信号与系统作为学科基础课和数字信号处理作为专业主干课在课程开设时，为求自身体系的完整性，存在有内容重复，衔接不合理、内容综合不够、理论与实践严重脱钩等问题；再次随着信息技术的快速发展，正面临着“教什么，如何教；学什么，如何学”的严峻挑战和实现从知识型人才转变为应用型、综合型、创新性人才培养模式的思考，如何实现《信号与系统》和《数字信号处理》的授课内容与学科的发展同步及如何有效利用科学技术的发展实现理论与实践的统一是急待解决的问题。
2 课群建设的实施
2.1 课群建设的总体思路
2.1.1 教学课程的改革与整合：系统的分析《信号与系统》和《数字信号处理》两门课程自身的特点，进行有机的整合，信号与系统与数字信号处理两门课程的教学内容有着密不可分的内在联系，其中心是通过对各种不同信号的分析，实现信号的处理，达到所希望得到的信号，注重学生综合应用知识能力和自主学习能力的培养；同时针对信息技术的发展，介绍其在新兴学科和领域中的应用，进一步激发学生的学习兴趣。2.1.2 教学方法的改革：针对《信号与系统》和《数字信号处理》两门课程计算公式多、概念多、变换多等特点，注重能力培养与和学科互动，充分利用计算机技术、多媒体技术和各类仿真软件的最新成果，采用灵活的教学手段，既能展现课程的重点难点问题，又能实现师生互动，突出基本原理中所蕴含的数学概念、物理概念和工程概念，实现学生能力的提升。2.1.3 实验手段的改革：实验课时的安排是提高学生学习兴趣和学习能力的重要环节，是实现理论与实践有机结合的重要保证，因此针对两门课程的特点，分别安排借助Matlab编程知识进行验证性实验和综合设计性试验，解决理论与实践，强化学生的自我学习能力，理论上与分别于《信号与系统》和《数字信号处理》两门课程应用并行。2.1.4 课程体系的改革：针对信息处理技术的发展，在两门课程的基础上，增加Matlab应用、EDA技术和DSP技术等，形成完善的课群体系，在教材上以“易教易学和强化培养学生的工程能力和创新能力”为出发点，精选内容、加强基础、例题典型、重点突出；在文字上力求简洁明了、易教易学。
2.2 课群内各课程之间的优化整合关系
2.2.1 优化信号与系统和数字信号处理两门课程的学习内容。信号与系统主要讲授两大信号（连续时间信号与离散时间信号）的时域与变换域、两种系统（连续时间和离散时间系统）、三大变换（傅里叶、拉普拉斯、Z变换）的具体知识点需要重点讲授，系统的状态变量分析只做一般讲解。数字信号处理主要讲述离散时间信号的时域和变换域分析、离散傅里叶变换（DFT）利用时域抽样定理和频域抽样定理实现时域到频域的映射关系、基于时间和频率抽选奇偶分解的快速傅里叶变换（FFT），接着讲述无限和有限冲激数字滤波器对信号的具体实现，完成信号滤波处理的功能。2.2.2 基于MATLAB的仿真实验在课程群建设的重要性。MATLAB仿真的应用中数字信号处理工具箱的运用使得系统分析、信号的谱分析、数字滤波器的设计方面应用更为普及和广泛，应用MATLAB可以很容易地进行信号与系统的傅立叶分析、卷积运算、滤波器设计、信号滤波等工作，在信号系统的课程中安排验证性实验偏重于理论与实验的统一，在数字信号处理课程中安排综合性实验偏重于创新能力的培养。MATLAB基础及应用的理论与实践教学能够有效提高学生对数字信号进行处理的应用能力，对于分析问题、解决问题、创新能力的培养有很大的积极作用。2.2.3 EDA课程设计在课程群建设中的主导性。EDA课程设计，主要通过应用两个工具软件-Protel2004和MATLAB7.0，完成电子线路的制版和线路仿真工作，图文并茂、易学易懂，在课程设计的选题方面学生自主性选题、集思广益的探讨方案，教师以启发为主、指导为辅。学生能够有效地完成信号与系统的整机软硬件联调工作，提高自身的学习能力。课程设计的题目难度适中，展示课群的实践性和实用性，激发学生真正体会到成就感。
建立《信号与系统》课程群，使理论课与实验课相互补充，加之课程设计做为实战性的锻炼，学生的学习更加系统化、体系化。课群建设前后的课程对比如表1所示。
2.3 课群的主要教学方法
2.3.1 调整课程教学内容，加强基础，更新内容，拓展知识面，及时与学生沟通，了解教学效果，及时修正教学内容和课时安排。2.3.2 配合教学内容，具有直观教学效果的板书结合具有立体演示效果强特点的CAI多媒体课件，理论联系实践实现互动式教学。达到最佳的教学效果。2.3.3 加强实践环节，提高学生动手能力，通过举行“信号与系统及Matlab应用知识竞赛”等，通过自己动手完成系统的设计和仿真，拓展传统实验的广度和深度，激发学生学习兴趣，提高软硬件联调能力，完成综合素质的培养。2.3.4 在网络平台上提供多媒体电子教案、CAI课件、网络视频等，将全部的授课内容扩展上网，实现网络与实际教学的同步更新，并开设奖励机制、网上问答机制等。
结束语
随着电子科学和与计算机技术的发展，本文对于信号与系统课群的建设从研究目标、研究内容、教学方法提出了大胆的尝试，课群的建设“以学生为根本，培养能力为核心”笔者通过在教学实践中不断地摸索与实践，对于学生学习的主动性与创新性已经取得了阶段性的成果，但还需配合教学体制的多方面协调才能取得最佳效果，为适应时代科学技术的飞速发展与大量的应用性人才培养做出自己的贡献。
参考文献
[1]张谨，赫兹辉.“信号与系统”.北京：人民邮电出版社，1985.
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基金项目：本文系广西高等教育教学改革工程项目（2012JGZ11）、中国电子教育学会“十二·五”高等教育科学研究项目（ZDJ11209）的研究成果。
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）31-0048-02
卓越工程师教育培养计划（简称为“卓越计划”）是教育部基于国务院《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》内容在2010年6月启动的，其目的是全面提高工程教育人才培养质量。[1-3]
信号与信息处理是信息与通信工程领域一个发展和更新最快的学科之一。特别伴随着微电子技术的突飞猛进，数字信号处理器（DSP）的更新步伐也越来越快，使得信号与信息处理理论与技术为通信、计算机应用提供了基础理论、基本方法、实用算法和实现方案，其应用扩展到军事、工业、通信等诸多领域，成为现代化技术的重要组成部分。信号处理课程群是相关专业卓越工程师必须掌握的核心技术。
目前，在“卓越计划”方面，各高校根据自己的条件和环境进行了一些试点，但处于探索和尝试阶段，还没有成熟、通用的成功经验能够借鉴。桂林电子科技大学（以下简称“我校”）信息与通信学院各专业的教学目标是培养通信与信息处理类高素质工程应用人才。通过承担广西区新世纪教学改革工程项目，已经基本建立了信号处理课程群的框架，初步理顺了各课程之间的关系。但该群各方面大多还是以理论教学为主，实践环节深度不够，学生并未能真正接触到信号处理的工程应用，对于信号处理与应用主要知识的切身体会还不够直接和深入，培养的学生不能够适应实际企业生产的需求，更不能体现“卓越计划”的培养目标。因此需要对实践教学和工程应用培养模式进行改革和建设，进行课程结构体系调整，突出工程应用。分别从课程群培养方案、理论教学和实践教学方面进行探讨和实践，通过多方位、各个环节的努力，建立一个培养高素质的应用型人才的持续、可靠、高效的培养体系。
一、信号处理课程群体系结构
通过梳理课程在人才培养方案中的地位和作用，分析课程的性质、相互关系以及课程间内容的衔接，构建“2+2”信号处理课程群结构，见图1。其中，第一个“2”是指专业基础必修课“信号与系统”和“数字信号处理”；第二个“2”是指专业限选课“DSP原理及应用”和专业必修实验课“信号分析处理实验”。
信号与系统分析课程为56学时，主要内容为连续时间系统的时域分析、周期信号的傅里叶级数、连续时间信号的傅里叶变换、拉普拉斯变换、系统的频域和复频率分析、离散时间系统的时域分析、z域分析等。
数字信号处理课程为48学时，主要内容为离散时间信号的傅里叶变换、离散傅里叶变换、FIR和IIR滤波器的设计等，采用的是外文教材。[4]
信号分析处理实验为24学时，主要以MATLAB仿真为主，内容涉及信号分析与处理、系统分析与设计、信号处理应用三部分，[5]包括的主要实验项目为基本信号的产生、序列的基本运算、抽样定理、连续系统分析、离散系统分析、利用DFT分析信号频谱、IIR数字滤波器设计、FIR数字滤波器设计、噪声消除等。
DSP原理及应用课程为32学时，主要内容涉及硬件系统的体系结构和指令系统、开发工具和环境CCS软件的使用。实验包括DSP系统定时器及其应用、信号的采样与回放、实时滤波、频谱动态分析、语音信号的增强、图像信号和视频的处理等。
该课程群结构中，通过前后衔接、左右结合，建立纵向传承、横向互补的课程体系；突出理论基础、工程应用、系统综合的课程主线。基础课程侧重于研究信号与信息的获取、基本分析方法等，为应用课程打下基础。应用课程侧重于信号与信息的处理实现技术及其在图像、声音、视频等方面的应用。基于MATLAB的信号分析处理实验则贯穿其他三门课程。
二、课程群培养方案的制订
制订培养方案，为学生提供信号处理应用的良好实践环境，并拓展学生就业途径。通过深入企业调研，了解市场需要：嵌入式软硬件开发工程师、销售工程师、技术支持和培训师等，能基于DSP及相关平台进行技术开发设计，实现图像、语音及视频信息处理、嵌入式软硬件件维护、调试以及产品技术说明书的编写；算法工程师、管理工程师等，能应用信号处理知识实现图像、语音、视频（机器视觉）信号与信息处理算法编写等。
将企业需求反馈到课程群培养方案、教学大纲、教学计划。该课程群精选了四门课程，构成了信号与信息处理技术的基石。在此基础上，开设了图像处理技术、数字视频技术、GPS导航等课程。这些课程考察信号处理技术实际应用和相关产品的研发，是课程群的延伸。
三、课程与教学资源的建设
课程与教学资源的建设上要体现基本理论和实际物理意义相结合，融入与理论相关的实验仿真和实际应用的例子。
1.课程内容的调整与重组
