數字信號論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇數字信號論文范例，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。

篇（1）

1.2解碼電路作為HCTL_2020的改良版，HCTL_2021在穩定性和抗干擾方面都有著突出的表現。交流伺服電機的光電編碼器接入解碼芯片HCTL_2021。解碼芯片內部具有計數功能，當HCTL_2021捕捉到光電編碼器輸出正電平時計數值加1。解碼以后的數據經8位數據線，依次將高8位和低8位輸出至DSP。同時為了節省引腳，本系統設計時將4塊HCTL_2021并聯后接入DSP的GPIO端口。DSP通過軟件設置分時讀取解碼芯片的數據。

2全自動信封包裝機控制系統軟件設計

2.1PID控制算法簡介按偏差的比例、微分、積分進行控制的控制器叫PID控制器。數字PID控制器的原理框圖如圖3所示。其中，r(k)為系統給定值，e(k)為誤差，u(k)為控制量，c(k)實際輸出。PID控制器解決了自動控制理論所要解決的最基本問題，即系統的穩定性、快速性和準確性。調節PID的參數，可以實現在系統穩定的前提下，兼顧系統的帶負載能力和抗干擾能力。Kp為比例系數；ki=(kp×T)/Ti為積分系數；kd=(kp×Td)/T為微分系數；Ti為積分時間常數，Td為微分時間常數，T為積分周期。當進行PID調節時，系統在運行初期由于偏差過大，會導致調節量u(k)過大，從而導致超調過大給系統帶來很大的沖擊。故需要對（1）式中的e(k)做一定的限幅處理。另外，當系統進入穩定狀態以后，必然會產生一定的穩態誤差，該誤差在一個很小的范圍內波動，如果控制器反復對其進行調節勢必造成系統的不穩定。所以，系統必須設定一個輸出允許帶e0，即當采集到的偏差|e(k)|<e0時，不改變控制量。PID控制程序流程圖如圖4所示。

2.2PID算法在系統中的實現由于本系統的同步控制由一主多從的模式來實現，所以，2、3、4號伺服電機的轉速和位置信號必須跟隨1號伺服電機的轉速和位置信號的變化。DSP中事件管理器模塊的定時器產生頻率可控的PWM波來控制伺服電機，PWM波的頻率控制電機的轉速，PWM波的個數控制電機的位置。設多伺服電機軸編碼器輸出脈沖數偏差值為e(k)，在k時刻電機的實際反饋轉速分別為u1(k)、u2(k)、u3(k)、u4(k)。各伺服電機軸同步速度偏差值。根據不同的生產工藝要求可以設定允許偏差值的最大變化范圍max，當e(k)≤eM時，系統不需要進行調節控制，當e(k)>eM時，需要進行調節控制。本系統以TMS320F2812為控制器實現PID控制。在軟件中設置定時中斷，在中斷程序中，計算各從伺服電機的轉速和位置并與1號伺服電機的轉速與位置信號進行比較，求出偏差值e(k)。經PID調節，對于偏差做出快速反應和補償。本系統的軟件處理采用增量式調節。（3）式中，u(k)為1號伺服電機控制量增量，其中i=2，3，4；u1(k)、ui(k)、ui(k-1)、ui(k-2)分別是k、k-1、k-2時刻1號伺服電機及i號電機軸的編碼器輸出脈沖采樣值；Kp是比例系數；Ki是積分系數；Ki=KpT∑i；Kd是微分系數，Kd=KpT∑d；T是采樣周期；∑i是積分時間常數；∑d是微分時間常數。

3系統設計中遇到的問題及解決方法

1同步啟動為了保證4臺伺服電機的位置相同，本系統設計了同步啟動程序。由于伺服電機每次轉到其固有零點時會發出一條高電平信號Z，將該信號接入DSP的捕獲引腳。當DSP捕獲引腳捕捉到高電平跳變時，立即PWM波的輸出，使伺服電機停止在固有零點處。當4臺伺服電機都停止后，延遲一定時間，再同時啟動4臺電機，這樣就實現了同步啟動。2數據的分時讀取每臺伺服電機反饋的QEP編碼信號通過HCTL_2021解碼后都會產生8路數據輸出信號，4臺伺服電機將會產生高達32路的數據輸出信號，如果直接連到DSP的I/O，將會極大地占用DSP的I/O口，不利于DSP的充分利用。此時，DSP分時讀取4塊解碼器HCTL_2021的數據輸出信號成為有效的解決辦法。實驗中，伺服電機在運轉過程中每轉一圈將輸出2500個QEP編碼脈沖，將每一路編碼脈沖經過光耦隔離后送入到HCTL_2021的信號輸入端進行解碼。本系統在軟件上采用中斷方式分時讀取GPIO上4塊芯片的解碼結果。并將1號伺服電機的信息保存到變量date1中。2、3、4號伺服電機的信息分別存放在變量date2、date3、date4中。通過分時讀取，作者解決了DSP引腳不足的問題，最大限度的利用了DSP的引腳資源。特別需要注意的是：由于數字電路的電平轉換需要一定的時間，所以在改變控制信號的電平后需要延遲一定時間，等其真正穩定。分時讀取程序的流程圖如圖6所示。

篇（2）

在實際設計時應根據具體的應用選擇合適的DSP。不同的DSP有不同的特點，適用于不同的應用，在選擇時可以遵循以下要點。

算法格式

DSP的算法有多種。絕大多數的DSP處理器使用定點算法，數字表示為整數或-1.0到+1.0之間的小數形式。有些處理器采用浮點算法，數據表示成尾數加指數的形式：尾數×2指數。

浮點算法是一種較復雜的常規算法，利用浮點數據可以實現大的數據動態范圍(這個動態范圍可以用最大和最小數的比值來表示)。浮點DSP在應用中，設計工程師不用關心動態范圍和精度一類的問題。浮點DSP比定點DSP更容易編程，但是成本和功耗高。

由于成本和功耗的原因，一般批量產品選用定點DSP。編程和算法設計人員通過分析或仿真來確定所需要的動態范圍和精度。如果要求易于開發，而且動態范圍很寬、精度很高，可以考慮采用浮點DSP。

也可以在采用定點DSP的條件下由軟件實現浮點計算，但是這樣的軟件程序會占用大量處理器時間，因而很少使用。有效的辦法是“塊浮點”，利用該方法將具有相同指數，而尾數不同的一組數據作為數據塊進行處理?！皦K浮點”處理通常用軟件來實現。

數據寬度

所有浮點DSP的字寬為32位，而定點DSP的字寬一般為16位，也有24位和20位的DSP，如摩托羅拉的DSP563XX系列和Zoran公司的ZR3800X系列。由于字寬與DSP的外部尺寸、管腳數量以及需要的存儲器的大小等有很大的關系，所以字寬的長短直接影響到器件的成本。字寬越寬則尺寸越大，管腳越多，存儲器要求也越大，成本相應地增大。在滿足設計要求的條件下，要盡量選用小字寬的DSP以減小成本。

在關于定點和浮點的選擇時，可以權衡字寬和開發復雜度之間的關系。例如，通過將指令組合連用，一個16位字寬的DSP器件也可以實現32位字寬雙精度算法(當然雙精度算法比單精度算法慢得多)。如果單精度能滿足絕大多數的計算要求，而僅少量代碼需要雙精度，這種方法也可行，但如果大多數的計算要求精度很高，則需要選用較大字寬的處理器。

請注意，絕大多數DSP器件的指令字和數據字的寬度一樣，也有一些不一樣，如ADI(模擬器件公司)的ADSP-21XX系列的數據字為16位而指令字為24位。

DSP的速度

處理器是否符合設計要求,關鍵在于是否滿足速度要求。測試處理器的速度有很多方法，最基本的是測量處理器的指令周期，即處理器執行最快指令所需要的時間。指令周期的倒數除以一百萬，再乘以每個周期執行的指令數，結果即為處理器的最高速率，單位為每秒百萬條指令MIPS。

但是指令執行時間并不能表明處理器的真正性能，不同的處理器在單個指令完成的任務量不一樣，單純地比較指令執行時間并不能公正地區別性能的差異。現在一些新的DSP采用超長指令字(VLIW)架構，在這種架構中，單個周期時間內可以實現多條指令，而每個指令所實現的任務比傳統DSP少，因此相對VLIW和通用DSP器件而言，比較MIPS的大小時會產生誤導作用。

即使在傳統DSP之間比較MIPS大小也具有一定的片面性。例如，某些處理器允許在單個指令中同時對幾位一起進行移位，而有些DSP的一個指令只能對單個數據位移位；有些DSP可以進行與正在執行的ALU指令無關的數據的并行處理(在執行指令的同時加載操作數)，而另外有些DSP只能支持與正在執行的ALU指令有關的數據并行處理；有些新的DSP允許在單個指令內定義兩個MAC。因此僅僅進行MIPS比較并不能準確得出處理器的性能。

解決上述問題的方法之一是采用一個基本的操作(而不是指令)作為標準來比較處理器的性能。常用到的是MAC操作，但是MAC操作時間不能提供比較DSP性能差異的足夠信息，在絕大多數DSP中，MAC操作僅在單個指令周期內實現，其MAC時間等于指令周期時間，如上所述，某些DSP在單個MAC周期內處理的任務比其它DSP多。MAC時間并不能反映諸如循環操作等的性能，而這種操作在所有的應用中都會用到。

最通用的辦法是定義一套標準例程，比較在不同DSP上的執行速度。這種例程可能是一個算法的“核心”功能，如FIR或IIR濾波器等，也可以是整個或部分應用程序(如語音編碼器)。圖1為使用BDTI公司的工具測試的幾款DSP器件性能。

在比較DSP處理器的速度時要注意其所標榜的MOPS(百萬次操作每秒)和MFLOPS(百萬次浮點操作每秒)參數，因為不同的廠商對“操作”的理解不一樣，指標的意義也不一樣。例如，某些處理器能同時進行浮點乘法操作和浮點加法操作，因而標榜其產品的MFLOPS為MIPS的兩倍。

其次，在比較處理器時鐘速率時，DSP的輸入時鐘可能與其指令速率一樣，也可能是指令速率的兩倍到四倍，不同的處理器可能不一樣。另外，許多DSP具有時鐘倍頻器或鎖相環，可以使用外部低頻時鐘產生片上所需的高頻時鐘信號。

存儲器管理

DSP的性能受其對存儲器子系統的管理能力的影響。如前所述，MAC和其它一些信號處理功能是DSP器件信號處理的基本能力，快速MAC執行能力要求在每個指令周期從存儲器讀取一個指令字和兩個數據字。有多種方法實現這種讀取，包括多接口存儲器(允許在每個指令周期內對存儲器多次訪問)、分離指令和數據存儲器(“哈佛”結構及其派生類)以及指令緩存(允許從緩存讀取指令而不是存儲器，從而將存儲器空閑出來用作數據讀取)。圖2和圖3顯示了哈佛存儲器結構與很多微控制器采用的“馮·諾曼”結構的差別。

另外要注意所支持的存儲器空間的大小。許多定點DSP的主要目標市場是嵌入式應用系統，在這種應用中存儲器一般較小，所以這種DSP器件具有小到中等片上存儲器(4K到64K字左右)，備有窄的外部數據總線。另外，絕大多數定點DSP的地址總線小于或等于16位，因而可外接的存儲器空間受到限制。一些浮點DSP的片上存儲器很小，甚至沒有，但外部數據總線寬。例如TI公司的TMS320C30只有6K片上存儲器，外部總線為24位，13位外部地址總線。而ADI的ADSP2-21060具有4Mb的片上存儲器，可以多種方式劃分為程序存儲器和數據存儲器。

選擇DSP時，需要根據具體應用對存儲空間大小以及對外部總線的要求來選擇。

開發的簡便性

對不同的應用來說，對開發簡便性的要求不一樣。對于研究和樣機的開發，一般要求系統工具能便于開發。而如果公司在開發下一代手機產品，成本是最重要的因素，只要能降低最終產品的成本，一般他們愿意承受很煩瑣的開發，采用復雜的開發工具(當然如果大大延遲了產品上市的時間則是另一回事)。

因此選擇DSP時需要考慮的因素有軟件開發工具(包括匯編、鏈接、仿真、調試、編譯、代碼庫以及實時操作系統等部分)、硬件工具(開發板和仿真機)和高級工具(例如基于框圖的代碼生成環境)。利用這些工具的設計過程如圖4所示。

選擇DSP器件時常有如何實現編程的問題。一般設計工程師選擇匯編語言或高級語言(如C或Ada)，或兩者相結合的辦法。現在大部分的DSP程序采用匯編語言，由于編譯器產生的匯編代碼一般未經最優化，需要手動進行程序優化，降低程序代碼大小和使流程更合理，進一步加快程序的執行速度。這樣的工作對于消費類電子產品很有意義，因為通過代碼的優化能彌補DSP性能的不足。

使用高級語言編譯器的設計工程師會發現，浮點DSP編譯器的執行效果比定點DSP好，這有幾個原因：首先，多數的高級語言本身并不支持小數算法；其次，浮點處理器一般比定點處理器具有更規則的指令，指令限制少，更適合編譯器處理；第三，由于浮點處理器支持更大的存儲器，能提供足夠的空間。編譯器產生的代碼一般比手動生成的代碼更大。

不管是用高級語言還是匯編語言實現編程，都必須注意調試和硬件仿真工具的使用，因為很大一部分的開發時間會花在這里。幾乎所有的生產商都提供指令集仿真器，在硬件完成之前，采用指令集仿真器對軟件調試很有幫助。如果所用的是高級語言，對高級語言調試器功能進行評估很重要，包括能否與模擬機和/或硬件仿真器一起運行等性能。

大多數DSP銷售商提供硬件仿真工具，現在許多處理器具有片上調試/仿真功能，通過采用IEEE1149.1JTAG標準的串行接口訪問。該串行接口允許基于掃描的仿真，即程序員通過該接口加載斷點，然后通過掃描處理器內部寄存器來查看處理器到達斷點后寄存器的內容并進行修改。

很多的生產商都可以提供現成的DSP開發系統板。在硬件沒有開發完成之前可用開發板實現軟件實時運行調試，這樣可以提高最終產品的可制造性。對于一些小批量系統甚至可以用開發板作為最終產品電路板。

支持多處理器

在某些數據計算量很大的應用中，經常要求使用多個DSP處理器。在這種情況下，多處理器互連和互連性能(關于相互間通信流量、開銷和時間延遲)成為重要的考慮因素。如ADI的ADSP-2106X系列提供了簡化多處理器系統設計的專用硬件。

電源管理和功耗

DSP器件越來越多地應用在便攜式產品中，在這些應用中功耗是一個重要的考慮因素，因而DSP生產商盡量在產品內部加入電源管理并降低工作電壓以減小系統的功耗。在某些DSP器件中的電源管理功能包括：a.降低工作電壓：許多生產商提供低電壓DSP版本(3.3V,2.5V,或1.8V)，這種處理器在相同的時鐘下功耗遠遠低于5V供電的同類產品。

b.“休眠”或“空閑”模式：絕大多數處理器具有關斷處理器部分時鐘的功能，降低功耗。在某些情況下，非屏蔽的中斷信號可以將處理器從“休眠”模式下恢復，而在另外一些情況下，只有設定的幾個外部中斷才能喚醒處理器。有些處理器可以提供不同省電功能和時延的多個“休眠”模式。

c.可編程時鐘分頻器：某些DSP允許在軟件控制下改變處理器時鐘，以便在某個特定任務時使用最低時鐘頻率來降低功耗。

d.控制：一些DSP器件允許程序停止系統未用到的電路的工作。

不管電源管理特性怎么樣，設計工程師要獲得優秀的省電設計很困難，因為DSP的功耗隨所執行的指令不同而不同。多數生產商所提供的功耗指標為典型值或最大值，而TI公司給出的指標是一個例外，該公司的應用實例中詳細地說明了在執行不同指令和不同配置下的功耗。

成本因素

在滿足設計要求條件下要盡量使用低成本DSP，即使這種DSP編程難度很大而且靈活性差。在處理器系列中，越便宜的處理器功能越少，片上存儲器也越小，性能也比價格高的處理器差。

封裝不同的DSP器件價格也存在差別。例如，PQFP和TQFP封裝比PGA封裝便宜得多。

篇（3）

TheDevelopmentandApplicationsofDigitalSignalProcessing(DSP)-chip

Abstract:Duetothelimitationofoperationspeed，realtimeperformanceofdigitalsignalprocessing(DSP)systemisfarfromthatofanalogsignalprocessingsystemindecadesago.Sinceearly80’s，DSPchipshavebeengreatlyimprovedinthefollowingaspects:operationspeed，computationprecision，fabricationtechnics，cost，chipvolume，operationalpowersupplyvoltage，weightandpowerconsumption.Furthermore，developmenttoolsandmethodshavebeendevelopedgreatly.ModernDSPchipscanbeoperatedveryfast，whichmaketheimplementationofmanyDSPbasedsignalprocessingsystempossible.NowDSPchipshavebeenwidelyappliedsuccessfullyincommunication，automaticcontrol，aerospaceandmedicine.DSPbasedtechnologyhasverypromisingfutureinmannedspaceflightarea.

Keywords:digitalsignalprocessing(DSP);chip;development;application

數字信號處理作為信號和信息處理的一個分支學科，已滲透到科學研究、技術開發、工業生產、國防和國民經濟的各個領域，取得了豐碩的成果。對信號在時域及變換域的特性進行分析、處理，能使我們對信號的特性和本質有更清楚的認識和理解，得到我們需要的信號形式，提高信息的利用程度，進而在更廣和更深層次上獲取信息。數字信號處理系統的優越性表現為：1.靈活性好：當處理方法和參數發生變化時，處理系統只需通過改變軟件設計以適應相應的變化。2.精度高：信號處理系統可以通過A/D變換的位數、處理器的字長和適當的算法滿足精度要求。3.可靠性好：處理系統受環境溫度、濕度，噪聲及電磁場的干擾所造成的影響較小。4.可大規模集成：隨著半導體集成電路技術的發展，數字電路的集成度可以作得很高，具有體積小、功耗小、產品一致性好等優點。

然而，數字信號處理系統由于受到運算速度的限制，其實時性在相當長的時間內遠不如模擬信號處理系統，使得數字信號處理系統的應用受到了極大的限制和制約。自70年代末80年代初DSP(數字信號處理)芯片誕生以來，這種情況得到了極大的改善。DSP芯片，也稱數字信號處理器，是一種特別適合進行數字信號處理運算的微處理器。DSP芯片的出現和發展，促進數字信號處理技術的提高，許多新系統、新算法應運而生，其應用領域不斷拓展。目前，DSP芯片已廣泛應用于通信、自動控制、航天航空、軍事、醫療等領域。

DSP芯片的發展

70年代末80年代初，AMI公司的S2811芯片，Intel公司的2902芯片的誕生標志著DSP芯片的開端。隨著半導體集成電路的飛速發展，高速實時數字信號處理技術的要求和數字信號處理應用領域的不斷延伸，在80年代初至今的十幾年中，DSP芯片取得了劃時代的發展。從運算速度看，MAC（乘法并累加）時間已從80年代的400ns降低到40ns以下，數據處理能力提高了幾十倍。MIPS（每秒執行百萬條指令）從80年代初的5MIPS增加到現在的40MIPS以上。DSP芯片內部關鍵部件乘法器從80年代初的占模片區的40%左右下降到小于5%，片內RAM增加了一個數量級以上。從制造工藝看，80年代初采用4μm的NMOS工藝而現在則采用亞微米CMOS工藝，DSP芯片的引腳數目從80年代初最多64個增加到現在的200個以上，引腳數量的增多使得芯片應用的靈活性增加，使外部存儲器的擴展和各個處理器間的通信更為方便。和早期的DSP芯片相比，現在的DSP芯片有浮點和定點兩種數據格式，浮點DSP芯片能進行浮點運算，使運算精度極大提高。DSP芯片的成本、體積、工作電壓、重量和功耗較早期的DSP芯片有了很大程度的下降。在DSP開發系統方面，軟件和硬件開發工具不斷完善。目前某些芯片具有相應的集成開發環境，它支持斷點的設置和程序存儲器、數據存儲器和DMA的訪問及程序的單部運行和跟蹤等，并可以采用高級語言編程，有些廠家和一些軟件開發商為DSP應用軟件的開發準備了通用的函數庫及各種算法子程序和各種接口程序，這使得應用軟件開發更為方便，開發時間大大縮短，因而提高了產品開發的效率。

目前各廠商生產的DSP芯片有：TI公司的TMS320系列、AD公司的ADSP系列、AT&T公司的DSPX系列、Motolora公司的MC系列、Zoran公司的ZR系列、Inmos公司的IMSA系列、NEC公司的PD系列等。

通用DSP芯片的特點1.在一個周期內可完成一次乘法和一次累加。

2.采用哈佛結構，程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據。

3.片內有快速RAM，通?？梢酝ㄟ^獨立的數據總線在兩塊中同時訪問。

4.具有低開銷或無開銷循環及跳轉硬件支持。

5.快速中斷處理和硬件I/O支持。

6.具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器。

7.可以并行執行多個操作。

8.支持流水線操作，取指、譯碼和執行等操作可以重疊進行。

DSP芯片的應用

隨著DSP芯片性能的不斷改善，用DSP芯片構造數字信號處理系統作信號的實時處理已成為當今和未來數字信號處理技術發展的一個熱點。隨著各個DSP芯片生產廠家研制的投入，DSP芯片的生產技術不斷更新，產量增大，成本和售價大幅度下降，這使得DSP芯片應用的范圍不斷擴大，現在DSP芯片的應用遍及電子學及與其相關的各個領域。

典型應用(1)通用信號處理：卷積，相關，FFT，Hilbert變換，自適應濾波，譜分析，波形生成等。(2)通信：高速調制/解調器，編/譯碼器，自適應均衡器，仿真，蜂房網移動電話，回聲/噪聲對消，傳真，電話會議，擴頻通信，數據加密和壓縮等。(3)語音信號處理：語音識別，語音合成，文字變聲音，語音矢量編碼等。(4)圖形圖像信號處理：二、三維圖形變換及處理，機器人視覺，電子地圖，圖像增強與識別，圖像壓縮和傳輸，動畫，桌面出版系統等。(5)自動控制：機器人控制，發動機控制，自動駕駛，聲控等。(6)儀器儀表：函數發生，數據采集，航空風洞測試等。(7)消費電子：數字電視，數字聲樂合成，玩具與游戲，數字應答機等。

在醫學電子學方面的應用如同其它數字圖像處理一樣，DSP芯片已在醫學圖像處理，醫學圖像重構等領域，如CT、核磁成象技術等方面得到了廣泛的應用，已取得了令人滿意的效果。在助聽，電子耳渦等方面也取得了相當的進展(文獻［1,2］)。國內、外也有關于腦電、心電、心音和肌電信號處理方面基于DSP芯片系統的報道(文獻［4～7］)，我們對1996年以前國外生物醫學工程的部分核心期刊，如IEEETransactionsonBiomedicalEngineering,ComputersandBiomedicalResearch等核心期刊進行檢索，有關基于DSP芯片處理系統的報道很少。對國內生物醫學工程的核心期刊，如《中國醫療器械雜志》、《中國生物醫學工程雜志》、《生物醫學工程學雜志》和《中國生物醫學工程學報》等刊物進行檢索，未見有關基于DSP芯片系統方面的報道。對我所的光盤數據庫進行檢索，未見有關在航天醫學方面應用的報告。

我們認為在生理信號處理領域基于DSP芯片的技術可以解決我們在實際工作中遇到的某些問題，如當生理信號數據量很大(如腦電，肌電等)且處理算法相對復雜時，現有的微機在實時采樣、處理、存儲和顯示方面往往不能滿足實際應用要求，而基于DSP芯片的高速處理單元和微機構成主從系統可以較好地解決這類問題。

載人航天領域中信號傳輸帶寬的限制需要對生理數據進行實時壓縮；大型實驗中對龐大的數據進行實時處理依賴于數字處理系統的構成；載人航天中對數據處理精度，可靠性要求以及功耗、工作電壓、體積、重量等方面的限制需要我們在構造處理系統中選擇性能優良的芯片。我們認為將DSP技術應用于載人航天領域具有十分重要的意義。

結束語

以DSP芯片為核心構造的數字信號處理系統，可集數據采集、傳輸、存儲和高速實時處理為一體，能充分體現數字信號處理系統的優越性，能很好地滿足載人航天領域設備測量精度、可靠性、信道帶寬、功耗、工作電壓和重量等方面的要求。目前，DSP芯片正在向高性能、高集成化及低成本的方向發展，各種各類通用及專用的新型DSP芯片在不斷推出，應用技術和開發手段在不斷完善。這樣為實時數字信號處理的應用——尤其是在載人航天領域中的應用提供了更為廣闊的空間。我們有理由相信，DSP芯片進一步的發展和應用將會對載人航天信號處理領域產生深遠的影響。

［參考文獻］

［1］李小華，李雪琳，徐俊榮.基于DSP的數字助聽器的研究.95年生物電子學［C］，醫學傳感器等聯合學術會議文集，北京，1995:438～439

［2］候剛，徐俊榮.用于植入式多道電子耳渦的一種數字實時語音特征分析系統的研究［M］.生物醫學工程前沿，合肥：中國科技大學出版社，1993：471～476

［3］邱澄宇，何宏彬.用于心電信號數據壓縮的數字信號處理器［M］.生物醫學工程前沿，合肥：中國科技大學出版社，1993：463～466

篇（4）

在當前計算機信息技術不斷發展的形勢下，數字信號作為其中的一部分，與之相對應的數字信號課程也同樣占據著非常重要的地位。數字信號是以算法作為主體核心的課程，其自身的理論性非常強，在數字信號的學習過程中，由于書本中的知識點或者是一些概念大多都以一種比較抽象的方式呈現，再加上教學方法和教學手段單一，具有一定的局限性。在這種形勢下，數字信號課程的教學質量和水平一直停滯不前，并沒有取得良好的成效。在這種情況下，將LabVIEW引入課程輔助教學中，不僅能夠讓學生以一種簡單化的方式來進行知識的學習，而且能夠取得良好的教學效果。

一、LabVIEW與數字信號處理

LabVIEW的程序設計與傳統文化程序設計相比，具有明顯的差異性。LabVIEW在實際應用過程中，主要是利用圖形化語言，通過使用功能節點，與圖形化自身的程序流程進行有效結合，這樣不僅能夠利用流程控制結構來對程序功能進行有效的控制，而且能夠促使程序在設計過程中，其自身的形象更加直觀化。這樣一來，能夠從根本上簡化內存分配、程序調試以及多線程序等程序設計細節，這樣能夠促使學生在學習過程中，將精力放到問題的實際解決方面，這樣才能夠保證最終的教學效果。在程序結構的設計和使用過程中，LabVIEW將一個完整的程序分為前面板和程序框圖，在實際操作過程中，將前面板拖入圖形控件中，就能夠以非常簡單便捷的方式，實現程序界面的美觀性，將其自身的影響和作用充分發揮出來[1]。對于其中的顯示控件，可以根據實際情況，對其進行相應的設置，從而實現豐富的曲線、圖形以及圖象的整體顯示。在實際應用過程中，可以發現LabVIEW在GUI以及程序設計過程中，其自身的形象化與Matlab軟件之間有非常大的優勢。在數字信號處理教學中，LabVIEW能夠從根本上實現測量以及自動化的應用數據分析，其自身有非常強大的數字信號處理函數節點，在實際應用過程中，能夠發揮非常有效的作用[2]。在實際操作過程中，其自身按照信號生成、運算、濾波器以及其他功能的提供，有利于對這些內容進行切實有效的查找和分析，這些功能在數字信號處理教學過程中，不僅有利于使用，而且能夠取得良好的教學效果。

二、LabVIEW與虛擬儀器

虛擬儀器是一種在計算機基礎上的自動化測試儀器系統，在實際應用過程中，能夠發揮非常良好的作用。虛擬儀器在實際應用過程中，主要是通過自身的軟件，將計算機的一些硬件資源與儀器硬件進行有效結合，這樣不僅能夠從根本上提升計算機自身的處理能力，而且能夠促使其自身與儀器硬件的測量以及控制進行有效結合，從而發揮出更多的功能性作用[3]。這樣不僅能夠從根本上縮小儀器硬件的成本和體積，而且能夠通過軟件的應用，實現對數據的顯示、儲存以及處理，以保證最終的處理結果。LabVIEW是美國一家儀器公司推出的虛擬儀器開發平臺軟件，主要是利用圖形化的編程語言，打破了傳統軟件的局限性。傳統軟件在應用過程中，基本上都需要相對應地進行程序代碼的編寫和應用，但是LabVIEW則主要是利用流程圖或者是程序框圖來實現。這樣不僅能夠從根本上讓編程者感受到強大的圖形化編程語言方式，而且具有一定的靈活性。由于自身在實際應用過程中，被廣泛應用到各個行業以及領域中，已經逐漸被視為一個標準的數據采集和儀器控制軟件。利用LabVIEW軟件有利于建立屬于學生自身的虛擬儀器，其自身的圖形化界面能夠促使學生在接觸編程的過程中感受到樂趣[4]。

三、LabVIEW在數字信號處理教學中的應用優勢

在實際教學過程中，LabVIEW圖形化的語言直覺特性能夠讓學生保持高度集中的注意力，將注意力全部放在被教授的理論知識上，而不是在文本工程軟件應用開發的基礎上，將關注點全放在編程的一些細節方面。將LabVIEW應用到數字信號處理教學中，不僅能夠促使學生在短時間內對基礎理論知識進行深入的了解和學習，而且能夠讓學生適當地開發出一些復雜的應用程序，對學生的理論知識學習以及動手實踐操作能力的提升來說，都有非常重要的作用[5]。在LabVIEW的應用過程中，教師要注重將課本上一些理論性比較強的知識轉換成為直觀性比較強的知識，這樣不僅有利于學生的理解和認識，而且能夠加深學生對理論知識的印象。促使學生在保證積極性和學習主動性越來越高的同時，能夠取得良好的學習效果，促使數字信號處理教學的整體質量和水平能夠有所提升。

四、LabVIEW在數字信號處理教學中的實際應用分析

（一）濾波器的設計與應用

數字濾波器的設計是數字信號處理教學實施過程中的重點教學部分，同時也是教學過程中的難點部分，對學生的學習來說，很容易形成一定的阻礙影響。在對濾波器的設計過程中，由于其自身的整個過程運算量比較大，并且要根據實際情況的不同，對濾波器進行設計，從而達到不同的濾波效果，在實際應用過程中，才能夠將其自身的影響和作用充分發揮出來，達到最優的設計水平[6]。在這種形勢下，如果利用LabVIEW軟件來進行計算機的輔設計，不僅能夠從根本上減少計算量，而且能夠實現快速有效的濾波器數字設計，幫助學生將一些抽象的知識以一種直觀簡單的方式呈現出來，在保證學生學習興趣不斷提升的同時，從根本上保證數字信號處理教學的整體質量和水平有所提升。在LabVIEW實際應用過程中，結合濾波器的形成原理，設計的FIR濾波器前面板以及后程序框圖，前編面板主要利用在顯示方面，對各種控件進行切實有效的操作，對相關的參數進行設置，對濾波器的類型以及窗函數進行選擇，在保證濾波器自身的價值充分發揮出來時，能夠從根本上起到良好的教學輔助作用。在實際的設計過程中，可以利用控制前面板上開關或者是按鈕，通過鍵盤以及鼠標的操作，將其自身與濾波器的幅頻、相頻特性進行有效結合，促使其自身能夠滿足設計的整體需求。在實際設計過程中，可以對參數以及濾波器類型進行切實有效的調整和分析，根據實際情況采取有針對性的措施，在保證能夠達到最佳效果的同時，促使學生在學習過程中更容易地接受一些難點[7]。

（二）信號的頻譜分析

在數字信號處理教學的實際開展過程中，在對數字信號進行分析的時候，基本上可以從兩個方面來進行，其中包括時間域、頻率。有些在時間域方面表現出的復雜信號在轉換到頻率域時可能會比較簡單，比如說在實際應用過程中，混合了幾種不同頻率的正弦信號，在時間域中其自身的波形是沒有辦法按照科學合理的流程來展示的，經常是以一種沒有序列的方式呈現。但是一旦轉換到頻率域中，就是非常簡單的幾根譜線，所以在這種形勢下可以看出，信號的頻譜分析在數字信號處理中占據著非常重要的地位。離散傅里葉變換是對數字信號頻譜分析的一種有效工具，吸收LabVIEW語言有利于對離散信號的頻譜分析[8]。在整個過程中，學生可以通過對相關參數進行調節，直觀地看出離散傅里葉在實際變換過程中的作用。其自身存在的頻譜泄露現象以及柵欄效應，能夠從根本上加深學生對數字信號處理等相關理論知識的印象。

（三）聲音的現場采集

在數字信號處理教學的實施過程中，為了從根本上保證學生在學習過程中的有效性，就需要將LabVIEW應用其中，將其自身的影響和作用充分發揮出來，在保證充分調動起學生積極性和主動性的同時，有效地提高數字信號處理教學的整體質量和水平。在進入課程教學階段之后，為了說明信號與實際生活之間的密切聯系，在LabVIEW的應用過程中，通過對其進行簡單的設計和分析，可以利用PC的聲卡和麥克風實現在教學課堂現場的聲音采集，并且利用多媒體技術將聲音采集后的內容顯示在投影儀上。在實際應用過程中，由于采集的是實際信號，并且其自身是處于連續動態實時顯示的形勢下，學生可以直接以枝干的形式看到信號的具體形態特征。這樣不僅能夠從根本上激發起學生的學習興趣和學習積極性，而且能夠意識到信號在生活中的重要性和必要性。無論是對學生的學習還是數字信號處理教學的整體質量和水平來說，都有非常重要的作用。

綜上所述，LabVIEW在數字信號處理教學過程當中的實際應用，不僅能夠從根本上調動起學生的學習興趣和學習積極性，而且能夠保證數字信號處理的整體教學質量和水平有所提升。將LabVIEW應用到數字信號處理教學中，能夠將原本比較復雜難懂的知識以一種簡單的方式呈現出來，讓其能夠成為數字信號處理教學中非常有效的輔工具，將其自身的影響和作用發揮出來，為數字信號處理教學的質量提升提供保障。

作者:何海浪 黃乘順 單位:邵陽學院信息工程系

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［5］馬永力.LabVIEW在數字信號處理中的應用［J］.科技廣場，2010（7）.

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1.2強調學生的團隊協作性PBL教學模式以學生小組為單位進行，小組成員要積極配合，既有分工又有協作，通過調查和收集資料,疑難問題討論和意見綜合等協作學習,實現知識的共同建構。

1.3具有師生交互性PBL教學模式實施過程中，教師通過設計問題、并創造合適的學習環境，引導學生對問題開展學習活動，師生之間展開密切的交流、探討，促進和指導學生有效地學習，尋求問題的解決。因此，對于以培養適應地方經濟社會發展需要的應用型本科人才為目標的高校，為促進學生解決實際問題的實踐能力和團隊合作能力，非常適合在電子信息類實驗教學中引進PBL教學模式。

2PBL模式在數字信號處理實驗教學中的應用

2.1課程情況概述

筆者所在學院的電子信息工程專業所開設的《數字信號處理》課程，總課時為64學時，包含16學時的課內實驗。傳統的課內實驗均為驗證性實驗，大部分學生只會簡單地照搬實驗講義的詳細步驟完成固定的實驗內容，而對實驗內容及結果所反映的原理并不理解。因此，結合教學改革要求，在新的課程實驗設置中顯著提高了綜合性、設計性實驗的比例，這些實驗項目以問題為導向，教師主要給出實驗的要求和技術指標，要求學生自主選擇并綜合利用學過的理論知識和實踐技能去實現一個比較完整的數字信號處理系統，體現了典型的PBL教學法的應用優勢。

2.2PBL模式實驗教學的具體實施

2.2.1學生分組與基本培訓在實驗課之前，首先對學生進行PBL教學模式的基本培訓，使學生明確PBL教學的目的、方法、要求及評價手段等。同時，在40人的班級中建立10個學習小組，每組4名學生。各組分別推選一名組織能力和責任心較強的同學擔任組長，負責本小組成員的組織協調和分工。

2.2.2問題設置問題設置是PBL教學實施中的核心環節。在這一環節中，教師根據教學大綱和實驗教學內容，對實驗課題設置若干應用問題。圍繞我校應用型人才培養的方針，所設置問題盡量貼近應用開發實際，以培養學生的工程應用開發能力為導向。具體來說，問題設置主要遵循的原則為：(1)問題具備真實的工程背景；(2)問題具備開放性和劣構性；(3)問題具有一定的層次性和復雜度。下面以本實驗課程中的一個可選的綜合設計性實驗為例，介紹相關問題的設置。該實驗的基本內容為，設計數字心電采集系統，實現含有噪聲的心電信號的采集和濾波。實驗前，由教師提供一個包含心電傳感器和放大電路的實驗板，以及一個包含單片機及A/D轉換器的接口板。實驗要求分為兩個階段：第一階段為心電信號的采集，與學生正在同時學習的單片機課程相結合，要求學生通過單片機編程控制A/D轉換器，將放大后的模擬心電信號轉換為數字信號，并通過串口傳送至pc機。在這一階段，設置的主要問題包括：如何根據信號帶寬確定合適的采樣率等。通過這些問題，引導學生在實踐中深入理解采樣定理。第二階段的工作，則是在PC機上通過Matlab對采集到的數據進行讀取和濾波，去除工頻干擾、高頻肌電、基線漂移等。該階段設置的主要問題包括：有效信號的主要頻率范圍、主要干擾源的頻率范圍、線性相位和非線性相位濾波對波形的影響、IIR和FIR濾波器的特點等。通過這些問題的設置，引導學生在實踐中加深對IIR和FIR等濾波器各自特點的認識，并根據不同的工作目標選擇合適的濾波器類型。

2.2.3分析問題與自主學習在實驗項目相關的問題后，要求各學習小組的學生開展自主學習，認真閱讀教材，復習已學過的相關知識，同時，利用圖書館、互聯網等渠道查閱相關參考書籍和文獻，并通過組內的不斷交流和探討以初步分析問題。

2.2.4集中討論與問題解決在學生對實驗所設置的問題進行初步分析的基礎上，教師在實驗課上組織學生開展問題的集中討論，引導各學習小組進一步深入理解問題，研究問題的具體解決方法，并明確各人的任務分工。整個討論過程以學生為主導,教師以共同討論者的身份進行引導、啟發。在自主學習和集中討論的基礎上，各小組最終形成具體的問題解決方案，并通過編程實現對問題的解決，進而完成相應的實驗項目。

2.2.5總結與點評學習小組在編寫程序實現問題解決的過程中，教師以實時巡視、檢查進度、隨機提問、驗收成果等方式促進小組的工作。由于實驗內容及對應問題的設置具有一定的開放性，學生解決問題的思路和方法也相應具有多樣性，教師對各小組的問題解決方法進行歸納總結，并在下次實驗課做出點評。

2.3PBL模式下的成績評價

為了客觀地評定學生的學習效果，需要采用多層次多角度的評價方法。最終成績的評定并不僅僅由期末的實驗考核所決定，而是突出過程表現，強調過程性評價。最終的實驗成績由以下幾部分組成。

2.3.1自主學習表現該部分占總成績的30%，主要衡量學生在PBL模式下的學習方法、學習態度和學習能力。具體評價點包括：學生是否閱讀了相關教材、參考資料；能否有效利用所學的知識分析問題；在學習小組討論中是否積極發言，發言內容是否與討論的問題有關且具有一定的深度；小組成員間的互相評價。

2.3.2實驗過程與實驗報告該部分占總成績的35%，主要衡量學生在實驗中具體解決問題的能力和總結歸納水平。具體評價依據來自于教師巡視及提問的記錄以及學生提交的實驗報告。

2.3.3實驗考試該部分占總成績的35%。主要衡量經過一學期的PBL訓練后學生個人的綜合實驗能力。具體評價依據來自于實驗考試中對所給實驗題的完成速度與質量。

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2內屏蔽層接續工藝改進

目前內屏蔽層接續工藝主要有2種，一是采用雙銅環對屏蔽銅網和內屏蔽層進行壓接，此種方式的缺陷在于容易造成芯線“皮－泡－皮”絕緣層的損傷。二是采用一截銅網與待接續的內屏蔽層重疊搭接，再用塑料扎帶進行綁扎緊固，該方式不能保證內屏蔽層與銅網之間的可靠連接，尤其是當灌入冷封膠時，冷封膠逐漸滲入到內屏蔽層與銅網之間的接觸面形成絕緣層。在這種情況下，如果有外界干擾電流在內屏蔽層上引起較大的縱向電動勢，就會在內屏蔽層與銅網的接續處造成發熱，甚至產生燒損電纜的嚴重后果。因此，必須采取技術手段實現內屏蔽層與接續銅網之間的可靠電氣連接。為保證可靠接續，采用一種含有低熔點金屬的焊錫膏進行快速焊接。具體方案如下：將內屏蔽層剝開2cm，在內屏蔽層與四線組之間纏繞一圈云母紙。在內屏蔽層與接續銅網接頭處的接觸面上，均勻涂抹一種含有低熔點金屬的焊錫膏。將排流線（內屏蔽層與四線組間或在內屏蔽層外有一根銅導線稱為排流線）纏繞綁扎在銅網與內屏蔽層的接頭處，起到一定的固定作用。4．用電子氣焊槍加熱使焊錫膏熔化，實現內屏蔽層、接續銅網、排流線三者的可靠接續。經過反復實踐操作，得出“錫膏焊接法”的特點：一是焊錫膏可以直接涂抹在屏蔽層與銅網的接觸面上，比使用普通焊錫絲操作起來更方便；二是焊錫膏含有助焊劑和焊料粉，與普通焊錫絲相比更易融化，所需加熱時間更短，四芯組外包裹云母紙，起到隔熱、防火和絕緣的作用，僅這兩點就可以避免損壞芯線絕緣層；三是焊錫膏在加熱過程中有較強的去氧化膜功能和較好的粘附性能，焊接質量可靠。

3成端工藝改進

內屏蔽鐵路數字信號電纜在結構上與普通鐵路信號電纜相比，增加了內屏蔽層及排流線。內屏蔽鐵路數字信號電纜引入室外信號箱盒進行成端時，要求將內屏蔽層及排流線引出并接地，這就是內屏蔽鐵路數字信號電纜成端工藝的關鍵點。目前，施工單位常用的工藝，是采用銅壓接管來壓接內屏蔽層、排流線和引出線。然而，內屏蔽鐵路數字信號電纜芯線的“皮－泡－皮”絕緣層在外力作用下容易損傷，作業人員難以掌握恰當的壓接力度，一旦力度過大就會損傷芯線絕緣層，如果施工時只是破皮而未完全破損，那么這一隱患點就難以及時發現，只會在日后的運營過程中隨著列車震動造成的摩擦最終破損而導致芯線對地絕緣不良。因此，解決這一問題的關鍵在于施工過程中要盡量避免對芯線“皮－泡－皮”絕緣層的擠壓。經過大量工程實踐摸索，建議采用一種含有低熔點金屬的焊接材料進行焊接，來替代原來普遍采用的銅環壓接或普通焊錫絲焊接工藝，具體操作如下：首先將內屏蔽層與四線組剝離開，再采用一種基于低熔點金屬構成的焊錫膏將7×0．52塑料銅芯線與內屏蔽層進行焊接，焊接完成后認真整理內屏蔽層，可采用棉布隔離內屏蔽層與四線組，以防銅屏蔽層割傷芯線，由此杜絕損傷電纜芯線。

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一、傳輸網絡技術參數

經過MPEG-2信源編碼和MPEG-2TS傳輸流復用后生成的MPEG-2傳輸復用包經過擾碼、RS編碼及卷積交織后，進行64QAM調制形成中頻調制信號，中頻調制信號經過上變頻轉為射頻信號然后送入HFC網傳送到用戶。

數字電視和模擬電視的頻譜結構及能量分布完全不同。由于QAM中的調幅是平衡調幅，抑制了載波，因而從頻譜分析儀上看，一個數字頻道的已調信號，像一個抬高了的噪聲平臺，均勻地平鋪于整個限定帶寬內。伴音信號在MPEG-2編碼時，已經與圖像信號以包的形式復用到了一起，因而，一個數字電視頻道，不但沒有所謂圖像載波，也沒有伴音載波。

1.1數字電視的信號電平

數字電視信號沒有圖像載波電平可取，整個限定的帶寬內是平頂的，無峰值可言。所以，QAM數字頻道的電平是用被測頻道信號的平均功率來表達的，稱為數字頻道平均功率。在用戶端電纜信號系統出口處要求：信號電平為47dBμV-67dBμV(比模擬電視信號的要求低10dB)，數字相鄰頻道間最大電平差為≤3dB，數字頻道與相鄰模擬頻道間最大電平差為≤13dB。

1.2數字電視的噪聲電平

測量模擬頻道噪聲時，在模擬頻道取噪聲測試點，只要偏離圖像載頻即可。但是數字電視的頻譜分布決定了測量數字頻道噪聲不能使用模擬頻道的測量方法。數字頻道內有用能量也像噪聲，沒有什么特點把它們分開，所以測量噪聲，要到被測頻道的鄰頻道去取樣，并且這個鄰頻道應當是空閑的。

1.3誤碼率

數字電視信號是離散的信號，接收到的數字電視信號要么是穩定、清晰的圖像，要么就是中斷(包括馬賽克、靜幀)，具有“斷崖效應”的特點。信號的這種變化，只與傳輸的誤碼率有關，所以把誤碼率作為衡量系統信號質量劣變程度的最重要的指標。

1.4信噪比

信噪比(S/N)指傳輸信號的平均功率與噪聲的平均功率之比。載噪比(C/N)指已調制信號的平均功率與噪聲的平均功率之比，載噪比中的已調制信號的功率包括了傳輸信號的功率和調制載波的功率。在調制傳輸系統中，一般采用載噪比指標；而在基帶傳輸系統中，一般采用信噪比指標。

數字調制信號對網絡參數的要求主要反映在載噪比上，載噪比越大，信號質量越好，反之信號質量就差，模擬電視會出現“雪花干擾”，數字電視會出現馬賽克，嚴重時會造成圖像不連續甚至不能對圖像解碼。在有線網中，用戶端電纜信號出口處數字頻道載噪比達到31dB以上，就可傳送64QAM信號。

1.5調制誤差比

數字調制信號的損傷通常用星座圖來觀察。在星座圖中，噪聲呈云狀，差拍干擾呈環狀，IQ不平衡的星座圖不是正方形。調制誤差比(MER)包含了信號的所有類型的損傷，如各種噪聲、載波泄漏、IQ幅度不平衡、IQ相位誤差、相位噪聲等。MER的測試結果反映了數字接收機還原二進制數碼的能力，它近似于基帶信號的信噪比S/N。在用戶端電纜信號出口處調制誤差比MER要求達到30dB以上。

二、數字信號的監測

數字電視平臺節目監測系統擬視音頻及數字矩陣系統、數字測試儀器及電視墻三個大的部分構成。數字TS碼流經過數字ASI矩陣系統切換，送入解碼器解碼還原成模擬視音頻后，送入電視墻，進行主觀效果監測，同時可進行與一般模擬視音頻信號相同的測試，經ASI矩陣切換的數字TS碼流也可直接送入數字碼流分析儀進行實時分析，或者經過錄制后，離線分析等。數字碼流經QAM調制后輸出的RF射頻信號經混合器混合，送入大網播出，同時分出1路至機頂盒接收，機頂盒輸出電視信號或者音頻廣播信號至視音頻矩陣，然后送入電視墻。同時也可進行模擬指標測試。從混合器再分出l路射頻信號經數字電視測試接收機處理后輸出TS流至碼流分析儀，實現對QAM調制后的數字信號的測試。

數字碼流監測可以根據其來源分為：編碼器輸出TS流、數字衛星接收機輸出TS流、多協議適配器輸出TS流、復用器輸出TS流、獨立加擾器輸出TS流、其它TS流及QAM調制后經解調恢復的TS流。在本監測系統中，QAM調制后經數字電視測試接收機解調后恢復出的TS流可直接送入數字碼流分析儀進行數字分析；其余各種來源的TS流須經數字矩陣的切換處理后再進行測試。

在本系統中，有編碼器輸出的TS流、數字衛星接收機輸出的TS流、適配器和解密器輸出的TS流、其它輸出的TS流、復用器輸出的TS流以及獨立加擾器輸出的TS流，其中復用器、獨立加擾器、解密器以及部分數字衛星接收機輸出為MPTS，而獨立加擾器輸出為經過加擾加密的TS流。具體監測方式如下：編碼器、數字衛星接收機、多協議適配器、音頻編碼器、復用器、獨立加擾器等設備的TS流送入數字ASI切換矩陣切選輸出。矩陣的輸出可切選至數字碼流分析儀分析，也可直接接入解碼器，用作還原AV，送至電視墻做主觀測試等；對于獨立加擾器的輸出需切換到碼流分析儀進行分析。

對比測試原則采用溯源法，跟蹤對比測試的原則，主要體現在電視墻的主觀效果上。

(1)對編碼器、接收機的信號根據處理過程分成源AV信號或直接輸出AV信號、初步處理TS流信號(包括編碼輸出及數字接收機輸出TS信號)、復用器復用后TS流信號和QAM調制混合后信號四種，對節目同時段對比跟蹤測試。即為源AV信號或直接輸出AV信號與后面的信號經過還原的視音頻信號進行對比測試，體現在每一環節信號質量的比較、變化、跟蹤監測。

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而關于DVB-T，是指利用開路地面傳輸媒介進行MPEG-2數字電視傳輸的標準，使用COFDM碼分正交頻分復用的信道調制技術，同時伴隨著強大的糾錯碼，達到頻譜利用效率與傳輸可靠性的平衡。COFDM信道調制編碼技術提供兩種子載波數量(2k和8k模式)、3種調制方式、4種保護間隔。DVB-T系統的信號以68個OFDM字符為一幀，每四幀構成一個超幀。每一個OFDM字符在8k模式下有6817個載波，在2k模式下有1705個載波，定義傳輸時間為TS，它由兩部分構成，一部分為有用傳輸時間TU，另一部分為保護間隔Δ，每一幀中的字符由0〜67按序排列，每一幀中發送有用數字電視數據、導頻（離散導頻和連續導頻）和傳輸參數信令（TPS）。表1列出了幾種制式的OFDM符號的外部射頻特征。

2基于OFDM符號特征的數字電視制式識別

在幾種地面無線數字電視標準的幀結構中，OFDM符號作為最基本的單元承載著可以區別的一些外部特征。正交多載波調制技術把高速的數據流通過串/并變換，分配到速率相對較低的若干個頻率子信道中進行傳輸，分別調制一路獨立的數據信息,調制之后將若干個子載波的信號相加同時發送。每個OFDM符號是多個經過相移鍵控(PSK)或正交幅度調制(QAM)的子載波信號之和。根據表1列出的幾種制式的外部特征，明顯地在導頻部分區別最大。對不同的數字電視制式，連續導頻在OFDM符號中的子載波具有不同的位置，而離散導頻則具有不同的子載波間隔特點。如DVB-T標準的OFDM符號中，離散導頻等間隔為12，其功率為16/9,而傳輸數據的功率為1,而且離散導頻數目很多,因此還可根據功率特性判斷符號制式類型。與此類似，CMMB制式中離散導頻間隔則為8等。

另外，由于CMMB標準中用于承載廣播系統控制信息的控制邏輯信道采用BPSK進行調制，因此，若OFDM子載波中有BPSK信號，則可歸類為CMMB標準。而DTMB標準和DVB-T標準可根據是否存在4QAM調制進行區分，因為在DTMB中信號幀的幀頭采用的是4QAM調制，在DVB-T中不存在這種調制。OFDM復等效基帶信號可以利用離散傅立葉逆變換（IDFT）的方法來實現。由于在數字調制信號中，星座圖與調制類型有一一對應的關系，能同時反映PSK和QAM調制信號及其調制階數的差別。得到OFDM子載波的調制信息后，可根據3種無線數字電視標準載波的調制特點，結合連續導頻和離散導頻的位置與幅度信息，對所測信號進行歸類?；贠FDM符號的上述基本特征，我們在一個硬件實驗平臺上把相應的處理算法代碼寫入FPGA和DSP，成功地實現了對3種地面數字無線電視制式的識別。

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線性調頻信號具有非線性相位譜，能夠獲得較大的時寬帶寬積;與其它脈壓信號相比，很容易用數字技術產生，且技術上比較成熟;所用的匹配濾波器對回波信號的多卜勒頻移不敏感，因而可以用一個匹配濾波器處理具有不同多卜勒頻移的回波信號。這將大大簡化信號處理系統，因此它在工程中得到了廣泛的應用。采用這種信號的雷達可以同時獲得遠的作用距離和高的距離分辨率。

一、線性調頻信號的產生方法

隨著數字技術的發展，以前由模擬方法完成的許多功能逐漸被數字方法所取代，復雜的雷達信號的產生也基本完成了由模擬技術到數字技術的質的轉變。因為與模擬方法相比，數字方法具有靈活性好、可靠性高、失真補償方便，及易于實現相參等明顯優越性，現己成為產生高性能線性調頻信號的主要方法。數字方法產生線性調頻信號的方法主要包括兩種，波形存儲直讀法和直接數字合成法（DDS）。

波形存儲直讀法是一種經典的基帶信號產生方法。它是預先根據采用頻率、基帶帶寬、時寬等信號參數，通過線性調頻信號的數學表達式分別計算出兩路正交信號的采樣值，按照順序預先寫入高速內存中。通過對采用時鐘進行計數而順序產生高速內存譯碼地址，依次從高速內存中讀出預先寫入的兩路正交信號的采樣值。I、Q兩路分別經過數模變換、低通濾波產生兩路正交線性調頻基帶信號。這種方法具有原理簡單、成本低廉、對器件依賴小等優點，并具有較好的幅相預失真補償能力，但是存在電路結構比較復雜、需要高速控制電路配合，也增加了軟件的復雜度。經正交調制和倍頻器，對基帶信號進行帶寬擴展和頻譜搬移，輸出所需帶寬和頻段的線性調頻信號。直接數字合成（Direct Digital Synthesis，簡稱DDS）方法。用這種方法產生的線性調頻信號的技術日益受到重視并廣泛應用，它是根據線性調頻信號的頻率線性變化、相位平方變化的特點而設計的。直接數字合成法采用兩級相位累加結構來得到線性調頻信號的二次變化的相位，然后根據相位值查存儲在ROM里的正弦、余弦表，將查得的值經D/A轉化得到相應的I、Q兩路基帶線性調頻信號。這種方法通過數控電路能對DDS輸出波形、頻率、幅度、相位實現精確控制，可在調頻帶寬內對雷達系統的幅度和相位進行校正，產生近乎理想的線形調頻信號。只要改變某些電路的參數設置，就可以改變線性調頻信號的時寬和帶寬。但由于DDS的全數字的全數字結構，雜散電平高是其自身固有的缺陷。

二、線性調頻脈沖信號壓縮的實現方法

線性調頻脈沖信號的壓縮通常有兩種方式：模擬壓縮和數字壓縮。目前模擬式脈沖壓縮器件有：具有大帶寬、小時寬的聲表面波（SAW）器件；中等時寬和中等帶寬的體聲波反射陣列壓縮器等。隨著高速、大規模集成電路器件的發展，對于大時寬大帶寬信號的脈沖壓縮通常采用數字方式壓縮。

數字脈沖壓縮系統較之模擬方法具有一系列優點：數字法可獲得高穩定度、高質量的線性調頻信號，脈沖壓縮器件在實現匹配濾波的同時，可以方便地實現旁瓣抑制加權處理，既可有效地縮小脈沖壓縮系統的設備量，又具有高穩定性和可維護性，并提高了系統的可編程能力。科技論文，壓縮方法。因此，數字處理方法獲得了廣泛的重視和應用。

1、線性調頻脈沖信號的時域數字壓縮實現

線性調頻信號的時域數字脈沖壓縮處理，通常在視頻進行，并采用I、Q兩路正交雙通道處理方案，以避免回波信號隨機相位的影響，可減少約3dB的系統處理損失。中頻回波信號經正交相位檢波，還原成基帶視頻信號，再經A/D變換形成數字信號，進行數字脈沖壓縮處理。I、Q雙路數字壓縮按復相關運算（即匹配濾波）進行，雙路相關運算輸出經求模處理、D/A變換，輸出模擬脈沖壓縮信號；I、Q雙路相關輸出的數字信號還可送后級信號處理。

2、線性調頻脈沖信號的頻域數字壓縮實現

由于高速A/D變換器、大規模集成電路技術以及快速傅立葉變換技術的應用，使寬帶信號的實時處理成為可能?？萍颊撐模瑝嚎s方法。采用DSP及FPGA的頻域數字脈沖壓縮處理的優點是處理速度高、工作穩定、重復性好，并且具有較大的靈活性。

3、線性調頻脈沖壓縮方案

根據線性調頻信號的特點及其脈沖壓縮原理，數字脈沖壓縮系統首先要將回波信號經A/D采樣變成數字信號，再進行脈沖壓縮。時域數字脈沖壓縮實際上是將回波數據與匹配濾波器進行復卷積，而頻域數字脈沖壓縮則是通過對回波數據進行FFT后，與匹配濾波器的系數進行復數乘法運算，然后再經過IFFT得到壓縮脈沖的數字數據。對于N點長度的信號，在時域實現數字脈壓，需要進行L2次復數乘法運算，而頻域卷積法僅需2L1og2L次復數乘法運算，大大減小了運算工作量。另外，考慮到抑制旁瓣加權函數，若在時域實現數字脈壓，不僅要增加存儲器，而且運算量將增加一倍，在頻域實現抑制旁瓣加權函數，不需增加存儲器和運算量。

三、線性調頻脈沖信號的加權處理

線性調頻信號通過匹配濾波器后，輸出脈沖的包絡近似Sinc(x)形狀。其中最大的第一對旁瓣為主瓣電平的一13.2dB，其他旁瓣電平隨其離主瓣的間隔x按1/X的規律衰減，旁瓣零點間隔是1/B。在多目標環境中，這些旁瓣會埋沒附近較小目標的主信號，引起目標丟失。為了提高分辨多目標的能力，必須采用旁瓣抑制的措施，簡稱加權技術。科技論文，壓縮方法。加權可以在發射端、接收端或收、發兩端上進行，分別稱為單向加權或雙向加權?？萍颊撐模瑝嚎s方法。其方式可以是頻率域幅度或相位加權，也可以是時間域幅度或相位加權?？萍颊撐?，壓縮方法。此外，加權可在射頻、中頻或視頻級中進行。科技論文，壓縮方法。為了使發射機工作在最佳功率狀態，一般不在發射端進行加權。目前應用最廣的是在接受端中頻級采用頻率域幅度加權。

引入加權網絡實質上是對信號進行失配處理，所以它不僅使旁瓣得到抑制，同時使輸出信號包絡主瓣降低、變寬。換句話說，旁瓣抑制是以信噪比損失及距離分辨力變差為代價的。如何選擇加權函數這涉及到最佳準則的確定?？紤]到信號的波形和頻譜的關系與天線激勵和遠場的關系具有本質上的共性，人們應用天線設計中的旁瓣抑制原理，曾提出海明加權、余弦平方、余弦四次方加權等幾種最佳加權函數。但是這些理想的加權函數都較難實現。因此，只能在旁瓣抑制、主瓣加寬、信噪比損失、旁瓣衰減速度以及技術實現難易等幾個方面進行折衷的考慮選取合適的加權函數。

結語：隨著數字技術和大規模集成電路技術的飛速發展，數字脈沖壓縮(也稱脈壓)技術以其性能穩定、抗干擾能力強、控制方式靈活以及硬件系統更小型化等優點，逐步取代早期的模擬脈壓技術，成為現代脈壓系統的發展趨勢。特別是近年來高性能通用數字信號處理器的出現，為雷達脈沖壓縮處理的數字化實現提供了一種工程實現途徑。數字脈壓系統的實現可以滿足體積小、功耗低和成本低等條件，其相關問題的研究成為國內外廣大學者研究的熱點問題之一。

參考文獻：

1、王世一《數字信號處理（第1版）》[J]北京:北京理工大學出版社1997；

2、任培紅《脈沖壓縮信號的特點、產生、及壓縮方法》[J]電訊技術1999(2)；

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一、數字通信系統 

數字通信是指用數字信號作為載體來傳輸信息，或者用數字信號對載波進行數字調制后在傳輸的通信方式。它的主要技術設備包括發射器、接收器以及傳輸介質。數字通信系統的通信模式主要包括數字頻帶傳輸通信系統、數字基帶傳輸通信系統以及模擬信號數字化傳輸通信系統三種。 

數字信號與傳統的模擬信號不同，它是一種無論在時間上還是幅度上都屬于離散的負載數據信息的信號。與傳統的模擬通信相比其具以下優勢：首先是數字信號有極強的抗干擾能力，由于在信號傳輸的過程中不可避免的會受到系統外部以及系統內部的噪聲干擾，而且噪聲會跟隨信號的傳輸而進行放大，這無疑會干擾到通信質量。但是數字通信系統傳輸的是離散性的數字信號，雖然在整個過程中也會受到的噪聲干擾，但只要噪聲絕對值在一定的范圍內就可以消除噪聲干擾。其次是在進行遠距離的信號傳輸時，通信質量依然能夠得到有效保證。因為在數字通信系統當中利用再生中繼方式，能夠消除長距離傳輸噪音對數字信號的影響，而且再生的數字信號和原來的數字信號一樣，可以繼續進行傳輸，這樣一來數字通信的質量就不是因為距離的增加而產生強烈的影響，所以它也比傳統的模擬信號更適合進行高質量的遠距離通信。此外數字信號要比模擬信號具有更強的保密性，而且與現代技術相結合的形式非常簡便，目前的終端接口都采用數字信號，同時數字通信系統還能夠適應各種類型的業務要求，例如電話、電報、圖像以及數據傳輸等等，它的普及應用也方便實現統一的綜合業務數字網，便于采用大規模集成電路，便于實現信息傳輸的保密處理，便于實現計算機通信網的管理等優點。 

要進行數字通信就必須進行模數變換，也就是把由信號發射器發出的模擬信號轉換為數字信號?；镜姆椒òǎ菏紫劝堰B續形的模擬信號用相等的時間間隔抽取出模擬信號的樣值。然后將這些抽取出來的模擬信號樣值轉變成最接近的數字值。因為這些抽取出的樣值雖然在時間進行了離散化處理，但是在幅度上仍然保持著連續性，而量化過程就是將這些樣值在幅度上也進行離散化處理。最后是把量化過后的模擬信號樣值轉化為一組二進制數字代碼，并最終實現模擬信號數字化地轉變，然后將數字信號送入通信網進行傳輸。而在接收端則是一個還原過程，也就是把收到的數字信號變為模擬信號，通過數據模變換再現聲音以及圖像。如果信號發射器發出的信號本來就是數字信號，則不用在進行數據模變換的過程，可以直接進入數字網進行傳輸。 

二、數字通信系統的應用 

數字通信系統的關鍵性技術包括編碼、調制、解調、解碼以及過濾等。其中數字信號的調制以及解調是整個系統的核心也是最基本、最重要的技術。 

數字調制是通過對信號源的編碼進行調制，將其轉換成為能夠進行信道傳輸的頻帶信號，即把基帶信號（調制信號）轉變為一個高頻率的帶通信號（已調信號），而且由于在傳輸過程中為了避免信息失真、傳輸損耗以及確保帶內特性等因素，在進行信號進行長途傳輸以及大規模通信活動時必須對數字信號進行載波調制?，F階段的數字信號調制主要分為調幅、調相以及調頻三種。調幅是根據信號的不同，通過調節正弦波的幅度進行信號調制，目前最常見的數字信號是幅度取值為0和1為代表的波形，即二進制信號；調相是由于載波的相位受到數字基帶信號（調制信號）的控制，通常情況下載波相位和基帶信號是保持一致的，例如二進制基帶信號為0時，載波相位相應也為0；調頻是利用數字信號進行載波頻率的調制。解調就是講載波信號提取出來并經過還原得到信息的過程，它是調制的逆過程也被稱為反調制。目前解調的類型分為相干解調和非相干解調兩大類。數字通信的質量通常用信息傳輸速率、符號傳輸速率以及消息傳輸速率這三個指標來衡量。對于數字通信系統的性能指標通常用信息傳輸速率、符號傳輸速率以及消息傳輸速率這三個指標來衡量。 

通信系統向數字化時代的轉變就是要從有線通信想無線通信，從公用移動網絡到專用網絡，從而實現全球化的數字通信理念。而且通過現有的綜合業務數字網絡為基礎，通過一個多用途的用戶網絡接口就可以輕松實現信號發出端到接收端全程數字傳輸與交換的新型通信網。利用這種新型技術可以擴充通信業務的范圍，而且還具有更加經濟以及靈活的特點，能夠與現有的計算機互聯網、多媒體信息網、公共電話網以及分組交換數字網等進行任意轉換。隨著數字通信設備的發展和不斷完善，利用微處理技術對數字通信系統的信號進行轉變，還能夠使設備更加靈活的應用到各種長途以及市話當中。由于長途通信線路的投資遠大于終端設備，為了提高長距離傳輸的經濟性，未來高度、大容量的數字通信系統也將成為主流趨勢，而且隨著數字集成電路技術的發展，數字通信系統的設備制造也越來越容易，成本更低、可靠性也更高。 

三、結束語 

數字通信系統是一種全新的利用數字信號進行消息傳輸的通信模式，伴隨著社會的不斷發展，數字通信的應用也已經越來越廣泛，在我們日常生活中的電腦、手機上網、視頻電話、網絡會議以及數字電視等都是通過數字通信系統來進行信號傳輸的，而且由于社會的發展人們對各種通信業務的需求量也在逐漸增加，在光纖傳輸媒介還沒有完全普及以前，數字通信系統主要是利用電纜、微波等有限的媒介進行傳輸，但目前光纖技術的發展無疑將會推動數字通信的發展。隨著數字通信系統也正在向智能化化、高速度以及大容量的方向迅速發展，相信在未來數字通信系統將會取代傳統的模擬通信系統而成為主導。 

參考文獻： 

[1]張英.微處理機實現的數字通信[j].電子技術應用，2005. 

[2]張曉林.電視數字通信[j].圖書館雜志，2005.