数字信号处理论文精选(九篇)

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第1篇：数字信号处理论文范文

关键词：数字信号处理；教学改革；实践教学

作者简介：蓝会立（1975-），男，壮族，广西马山人，广西工学院电子信息与控制工程系，讲师；廖凤依（1977-），女，广西融水人，广西工学院电子信息与控制工程系，讲师。（广西 柳州 545006）

中图分类号：G642     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）01-0050-02

“数字信号处理”课程是电气信息类专业本科生的一门重要专业基础课，它以信号与系统课程的理论为基础，直接面向实际应用，注重算法的研究，是继续学习其它信号处理课程、通信与电子系统课程的必不可少的基础。该课程的特点是使用数学语言对工程实践中的数据采集、分析与处理问题进行描述，内容比较抽象，理论性强，包含大量公式的推导和证明，课程阐述的理论与现代信息技术的发展前沿和应用密切相关。因此，有效提高该课程教学质量，对提高学生专业素质和综合分析解决问题的能力有着重要的意义。在广西工学院（以下简称“我校”），“数字信号处理”作为电子信息、自动化和测控专业的重要专业基础课，在初期教学采用传统教学方式，重视研究教师教法和理论教学，而忽视了实践教学及对学生潜力的挖掘和应用基本理论解决实际问题能力的培养，教学效果不明显。近几年来，课程组对课程教学目标进行重新定位，在积极探索课程课堂教学模式，优化教学内容，改进教学方法和手段，完善课程考核方式等方面进行了全面地改革和实践，取得了较好的成果。

一、调整优化教学内容

“数字信号处理”和“信号与系统”构成了我校电气类学科的信号处理基础理论平台，课程内容既具有明确的分工又紧密关联。“信号与系统”涉及信号分析与系统分析，信号分析是基础，突出信号与系统的时域分析和变换域分析的物理概念和工程概念，而三大变换只是实现时域分析到变换域分析的数学工具。“数字信号处理”课程涉及数字信号分析和数字滤波器设计。离散傅里叶变换DFT是实现信号数字化分析的核心技术，FFT是提高DFT运算效率的重要算法。信号分析是信号处理的基础，而数字滤波器设计则是信号处理的具体实现。其中离散信号与系统分析是信号分析和系统设计的理论基础，也是“信号与系统”和“数字信号处理”课程承上启下的内容，在两门课中都占有比较多的学时，造成教学重复和学生的厌学情绪，同时本门课程的重点内容因学时少而缩减。传统教学计划都强调每门课程内容的系统性和完整性，造成内容多学时少的矛盾，单门课程的教学改革很难收到理想效果，如何优化教学内容，避免重复教学是“数字信号处理”课程教学改革的一个核心。因此，建立了信号处理课程群，即将内在联系较为紧密的“数字信号处理”和“信号与系统”等课程组合起来构成一个课群，作为信号处理基础系列课程，其课程体系和教学内容被作为一个整体进行优化整合。课程群建设实行二级负责制，课程群组长负责各门课程之间的协调，课程负责人负责本课程内部的调整，以便能适应当前教学的改革与发展。根据“数字信号处理”课程在课程群中的任务和地位，以及学生就业应具备的能力，重新规划制定课程教学计划，通过对课程内容进行分解、整合，编写适应应用型人才培养和教学的教学大纲，在强调基本概念和原理的基础上，以突出应用性、实践性为原则，侧重于学生综合分析解决问题和动手实践能力的培养，做好“数字信号处理”课程与其他课程部分重复内容的衔接，避免造成课时浪费，使学生掌握课程的精髓部分，提高学生自主学习的能力。

其次，针对课程理论教学大多只讨论算法的理论及其推导，较少涉及实现方法及相关的软硬件技术，我们对实践性教学内容进行改革，开设了少学时的MATLAB信号处理课程和DSP硬件技术应用课程。通过课堂演示、基于MATLAB的算法仿真实验及分析、基于DSP的硬件算法综合实验等三个层次的实践活动，强化工程素质和实践能力的综合训练，帮助学生进一步领会和深化课堂上学到的有关数字信号处理的基本概念、基本原理以及基本的信号处理操作及滤波器设计方法。使学生逐步克服了对DSP的陌生和恐惧心理，激发了同学们强烈的好奇心和求知欲，培养学生的动手能力，分析解决问题的能力和创新精神。

二、教学方法改革

“数字信号处理”课程的特点是理论性、概念性比较强，涉及到大量的数学公式和理论推导，学生普遍感觉吃力，不易理解，缺乏兴趣。要提高教学效果，必须改进满堂灌的传统教学方法，采用多种教学方法相结合来丰富课程的教学过程。在教学过程中，结合学习的规律性，针对不同阶段、不同知识点灵活运用不同的教学方法，激发学生的兴趣，调动学生参与教学的主动性。

在教学过程的初期主要采用引导式教学法，即通过形象化的成果引导学生去了解理论知识在实践中的应用，激发学生学习兴趣。例如，通过课堂讲授与课外专题讲座形式介绍学科发展前沿，开拓学生视野，激发学习兴趣；或者在开始讲授新的内容体系之前，通过多媒体等形式有针对性地介绍相应技术在数字信号处理领域的工程应用，以调动他们学习的积极性和主动性，以致提高教学效果。

在教学的中间过程主要采用启发式、讨论式教学方法。这是一种以学生为主体、教师为主导的课堂讨论式教学方法，鼓励学生积极投入到课堂教学的过程中，由被动接受知识向主动学习转变，改变单向灌输的教学模式。在课堂上，重视讨论和交流，教师根据授课内容设计一些思考题，在课堂上以设问的方式，引导学生积极思考和讨论，积极引导学生参与到教学过程中来，教师根据学生的分析思路和结果进行点评、纠正和总结，积极鼓励学生形成问题意识、进行批判思维。这种方法可以活跃课堂气氛，重点突出，学生比较容易把握教学重点。

在教学的后期主要采用研究式教学方法。研究式教学就是将科学领域的研究方法引入课堂，通过教师的激励、引导和帮助使学生去主动发现问题、分析问题、解决问题，并在探究过程中获取知识、训练技能、培养创新能力。在教学过程中，组织多名学生为一组，围绕课程中一些主题，独立搜集研究方向，在课外依循一定的步骤开展研究性学习，最终提供一份包含有课题题目、问题提出、程序、调试波形和结果说明的完整研究报告，引导学生运用数字信号处理的知识分析、解决问题，注重学生思维及创新能力的培养，在研究中加深对数字信号处理基础知识的理解，提高利用理论知识解决实际问题的能力。

三、教学手段改革

本课程的特点是大量使用了数学的方法来表示物理的过程，公式较多，计算繁复，学生不容易掌握，因此采用单一的教学手段很难提高教学效果，必须针对授课内容采用多种教学手段相结合的授课方式。其一，采用多媒体课件教学手段，使教案多媒体化、教学过程互动化。多媒体教学信息量大，可以拓展学生的知识面，精简课堂授课学时，激发学生学习兴趣，提高教学效果。例如，在对概念、公式和定理的物理含义阐述和定性分析中，利用声音、图像、视频、动画等多媒体教学手段，使抽象的内容形象化和可视化，令学生理解其物理含义或包含的思想。但是多媒体教学存在不足是授课速度比较快，因此对于基本原理和基本方法的推导和证明，宜配合板书的授课方式，放慢讲课速度，让学生跟上教师的思路和有足够时间领会。其二，通过建设网络教学资源，使教学资源共享化、教学方式多样化和教师答疑实时化。针对课后的复习、相关背景知识的学习以及课堂内容的扩展部分，充分利用网络，建立课程主页，提供相关资源和讨论空间，实现网络辅导、网上课程研讨、网上交付作业与实验报告和优秀作业展示等。

四、完善课程考核方式

成绩评定既是一个重要的教学环节，也是检验教学效果的重要手段，教学模式的改革要求课程考核方式应灵活多样，评价方法由“一考定全局”的传统终结性评价转向形成性评价与终结性评价相结合、课内教学与课外自主学习相结合的全程评价，从而体现教学评价的全面性、导向性、实效性、过程性和发展性特点。完善课程考核方式，对素质教育的实施和学生自主学习能力和创新能力的培养非常有利，使学生考试成绩更加具有层次性，更加体现学生的综合素质。教师要加强学生平时学习情况考查，采用笔试、口试和论文答辩等多样化的考核方式，多方面地测量学生的综合素质和能力。课程综合评定成绩主要包括期末考试成绩（50％）、课程论文（20％）、实验（15％）和平时成绩（15％）。期末考试主要考查学生对基本概念的掌握和知识的灵活运用能力，避免过多公式推导与演算。课程论文主要考查评估学生知识掌握程度、文献查阅调研能力、动手实践能力、论文撰写和表达能力。实践表明，这种多模式相结合的考试方式更能检查学生的真实能力，避免了对学生的评价一刀切，有利于学生对考核的认同和接受，促进学生的学习主动性和自觉性，激发学生的潜能和个性的发展。

五、结束语

针对“数字信号处理”课程的特点，结合我校的人才培养目标和学生的总体水平层次，对课程的教学内容体系、教学方法和手段、教学评价方式进行了改革，以提高学生的学习兴趣，激发学生的潜能和个性发展，注重学生思维及创新能力的培养。通过学生的评教及后续课程的评价表明课程的教学改革取得了很好的教学效果，调动了学生学习的积极性和主动性，学生的实际动手能力和综合素质明显提高。

参考文献：

[1]武玉红,刘强.关于研究式教学方法的思考[J].长春理工大学学报,

2010,(6):168-169.

[2]赵洪.研究性教学中的难点与实施重点[J] .中国高等教育,2006,

(19):45.

第2篇：数字信号处理论文范文

关键词数字信号处理；教学改革；实验课程；MATLAB；工程教育专业认证

中图分类号：G642.0文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）24-0156-03

1引言

工程教育專业认证是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价，是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。工程教育专业认证的核心就是要确保工科的专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求。目前，工科的教育实践重理论轻实践，重视知识学习而轻视开拓创新能力的培养，强调个人能力而忽视团队协作精神，缺乏解决复杂工程问题能力的培养。因此，有必要结合实践教学改革，解决学生培养中有待解决的问题。

数字信号处理是目前电子信息专业的一门核心基础课，是信息类及相关专业人才培养的重点课程。无论是无线通信系统的发展，还是数字消费电子市场的发展，在人工智能、模式识别等诸多方面都离不开数字信号处理技术。因此，无论是对学生今后的就业，还是继续深造从事相关研究，学好数字信号处理这门课程都是至关重要的。通过本课程的学习，要使学生建立数字信号处理的基础理论知识体系，掌握常用的基本分析方法和分析工具，为从事通信和信息处理等方面工作和研究打下基础[1-3]。

然而，本课程的理论性强，原理抽象复杂，公式及推导烦琐，令人感觉枯燥难懂，学生大多对这样的课程兴趣不高，课堂效率较低。对于这样一门理论性和实践性要求均较强的综合课程，如何有效地组织课堂教学内容并适当地增加实践环节，使学生打好理论基础的同时提高应用型技能，实现在做中学，是值得探讨和需要解决的关键问题。

为此，本次实践型教学改革研究探索主要针对该课程的设置特点，参照培养目标、毕业要求和教学大纲，协调相关课程，积极进行教学内容改革，开发出既有利于夯实学生基础，又能提高学生解决实际问题能力的教学计划和课程教案。为提高课堂教学效率，采用多种教学方式相结合，使表现形式更加丰富、生动和直观，以此来吸引学生的学习注意力，激发学生的学习兴趣。根据课程内容和学生特点，在教案中制定具体方法步骤，增加个性化和前沿内容。同时，增加适当的专题报告，一方面作为教材内容的补充，另一方面有利于多样化教学。在此基础上扩大学生知识面，提高学生专业素养以及实践能力，培养学生分析问题和处理问题的能力。增加应用型和实例型作业，开发设计与教材相配套的练习题。教师结合承担的相关科研工作，向学生介绍该学科领域近年来取得的一些新成果、新进展及新技术，鼓励学生参与教师科研，以此培养学生的科研能力。此外，制订合理的考核计划以及考核内容，建立与之相适应的评价体系和反馈机制，全面检验学生学习和教师讲授效果，并持续改进以实现教与学的最优化。

2教学设计改革探讨

数字信号处理主要内容包括离散时间信号与系统的时域分析、频域分析，离散傅里叶变换，快速傅里叶变换，数字滤波器的设计，数字滤波器的结构和多采样率数字信号处理。通过该课程的学习，能够让学生掌握基本概念和基本分析方法，在此基础上建立数学模型，用于解决计算机信息处理的实际问题。长期以来，本课程的课堂教学形式主要采用板书式单一教学方式。教师板书推导、讲解，学生课堂上听教师讲，课后通过完成作业来巩固课堂学习的内容。在这种学习情境下，学生的时间和精力被繁杂的计算推导所占用，而未必能理解解题背后的正真意义。此次实践型教学改革探索的具体教学设计思路如下。

通过协调相关课程，整合教学内容，拎主线、抓关键，去粗取精主要阐述离散系统、频谱分析及滤波的基本原理和方法，用实用、易懂的理论推导并讲解，通过实例对数字信号处理相关的基本原理和方法进行全面介绍，增加专题讲座和前沿动态介绍以及实用案例教学，从而使学生掌握离散系统和离散信号的基本特性，掌握离散信号各种变换、数字滤波的基本方法，掌握数字滤波器的设计以及数字滤波器的特点，并且能够灵活运用这些理论知识解决实际问题。

丰富教学手段和方法在讲授过程中可采用启发式教学、讨论式教学、多媒体示范教学等方法，互相补充、扬长避短，激发学生兴趣，吸引学生主动学习。对于一些公式的推导，逻辑性和推理性强，如果采用多媒体教学的话，PPT翻新太快，学生来不及思考。因此，这部分内容采用板书，把握好学生节奏，逐步推理。对于难以接受的抽象概念，学生需要形象直观地认识。教师利用多媒体教学手段和仿真软件进行图形和动画展示，在提高学生兴趣的同时，使难以理解的内容通过形象化的界面给学生留下深刻印象。

此外，在整个教学过程中，如果自始至终都由教师来讲，会比较枯燥，因此尝试选择一些较为简单的章节让学生来讲解。学生通过准备和制作课件，加深对理论知识的了解，激发学习的兴趣，也培养了表达能力。教师在此基础上对学生所讲的内容进行点评并补充。这样一方面会调动学生的积极性，充分做好预习工作；另一方面，自己的同伴当小老师对于学生来说是新奇的，更容易激发学习兴趣。

实验与教学相互补充、相辅相成对于一些基础性、验证性实验可以穿插在教学过程中进行，以多媒体的方式展现，这样既可以加深学生对理论知识的理解，又能节省实验课时，腾出时间增加一些设计性、综合性实验，培养学生灵活应用所学知识解决实际问题的能力，以适应实践型需求；设计一些复杂性的工程问题，通过学生组队完成，不仅可以提高学生解决问题的能力，而且能够培养学生的团队合作能力。

合理布置作业与充分利用第二课堂合理布置作业，注重完成效果，安排时间进行课外答疑与辅导工作。通过组织学生参加实践活动，参与学术水平较高、实践经验丰富的专业教师的研究課题，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神；充分利用课后时间调动学生自主学习，跟踪分析完成情况，并反馈到教学中。

3实验课程改革探索

数字信号处理实验课程是对课堂教学的补充和提升。目的是通过各类实验，加深学生对课堂所学理论知识的理解，通过案例，编写MATLAB程序来解决信号分析和处理问题。之前所设置的实验都是简单单一的实验项目，很难让学生将理论很好地联系到实际应用中，因此非常有必要对实验模式进行改革，建设综合实验体系。根据该课程的内容特点和教学目的，科学合理地设置实验项目，制订基础型、提高型、研究型三层次的实验教学方案[4-5]。

基础型实验主要是一些验证性实验，包括时域离散信号和系统时域分析、时域离散信号和系统频域分析、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换。每个实验对应课程的一部分基础理论内容，主要用于巩固和理解数字信号处理基础理论，用以帮助学生加深对知识点的理解，明确具体的实验过程，这些可以在学生预习环节完成。

提高型实验包括数字滤波器设计实验，有IIR数字滤波器设计、FIR数字滤波器设计等。这些具体的信号处理实例能够加强学生对滤波器基本理论的理解和实践能力，这部分内容作为课堂验证实验。

基于项目的研究型实验设计有一定的开放性，能够让学生对各个知识点都融会贯通，又能提高工程实践能力和团队合作精神，为以后就业从事相关的工作做好准备。这类实验主要由教师课后指导，学生组队完成。

实验考核方式也做了相应调整，分别是基本实验和综合能力两部分。基本实验又基于实验过程和实验结果两个方面进行评分：每次实验结束前以提问的方式对实验过程的关键要点进行考核，依据回答情况给出实验过程得分；在实验结束后，学生需完成实验报告，分为预习报告和实验报告，依据实验报告的撰写情况给出实验结果考核分数。

综合能力考核用于考查学生综合应用该课程知识与方法的能力，通过项目设计和小论文两方面进行考核。依据设计的项目和提交小论文的原创性、新颖性和现实意义等给出综合能力分。

按照以上实验课程改革思路实施教学改革，既可以加深学生对基础知识的掌握和巩固，又能培养学生对所学知识的综合应用能力，使学生更加直观地领会常用的基本分析、设计方法和处理结果，有利于调动学生的学习积极性和兴趣，提高解决复杂工程问题的能力，培养适应社会需求的实践型人才。

4多层次的考核激励与持续改进机制的建立

为提高学生的综合素质和实际应用能力，培养创新精神，应同时建立相应的多环节综合考核评价机制，全面检查学生各方面综合能力。改革本门课程原有笔试为主的考核方式，增加出勤成绩、作业成绩、实验成绩组成，综合表现、第二课堂评价成绩等，采用多层次评价以体现学生的综合素质。同时，建立评价体系和反馈机制，将阶段性效果反馈至教学中，对教师的授课内容、授课方式、实验内容以及综合设计等进行不断总结和调整，逐步实现教与学的最优化。

5结语

针对工程认证背景下数字信号处理课程教学过程中存在的问题与不足，提出基于实践的教学改革思路。此改革探索以理论为基础，优化实践与考核方式，注重培养学生的应用能力、团队合作能力及系统工程能力。这种教学改革模式将理论学习与实践训练相结合，有利于培养学生独立思考、分析问题与解决问题的能力，加强合作和沟通技巧，促进综合实践与创新能力，有助于高层次工程技术人才的培养。

参考文献 

[1]熊美英，谢水珍.《数字信号处理》课程教学改革研究[J].科技资讯，2016，14（27）：70. 

[2]沈希忠.数字信号处理课程的应用型教学模式探索[J].高教学刊，2016（22）：98-99. 

[3]陈俊杰，周晖.数字信号处理课程教学改革初探[J].中国教育技术装备，2016（12）：99-100. 

[4]何朝霞.数字信号处理实验教学改革的探索[J].实验室科学，2015，18（3）：103-105. 

第3篇：数字信号处理论文范文

【关键词】“数字信号处理”；课程改革；数字化学习环境

0 引言

DSP学科的基本理论是基于经典的数值分析技术和20世纪40～50年展起来的采样理论，从1969年第一本《数字信号处理》专著出版，《数字信号处理》课程陆续在一些世界著名大学开设。随着电子技术的发展，该课程教材内容发生了很大的变化，教学的对象也从研究生课程或本科选修课变成专业基础必修课。目前，国内所有大学面向电子信息、通信和计算机应用等专业的本科生都开设了《数字信号处理》课程，主要内容为确定性数字信号处理的概念和方法。该课程的特点是理论性很强，突出数学分析，工程概念薄弱[1]，学生学习起来比较吃力。为适应电子技术的发展，使学生所学尽可能的与社会发展接轨，对数字信号处理这一课程进行改革势在必行。

随着现代教育技术的发展，数字化学习成为一种接受教育的新方式，它包括了新的沟通机制和新的人与人之间的交互作用。本文讨论在新形势下，如何充分利用数字化学习资源，改变以往静态的演示性教学方式，建立新的沟通机制；改变传统课堂教学的目的和功能，强调个性化学习，提高教学效果。

1 数字化学习环境的特点

数字化学习（e-Learning）是一种以数字技术为主要特征的学习方式。美国教育技术首席执行总裁论坛在2000年6月召开的以“数字化学习的力量：整合数字化内容”为主题的第三次年会中，已提出了“数字化学习”的观念[2]。随着信息技术的日新月异，数字化学习资源越来越丰富，从数字音频、数字视频、多媒体软件、网站、在线学习管理系统、计算机模拟、在线讨论、数据文件及数据库等等，到近年来大规模网上公开课、微课，慕课的兴起，信息技术与教育联系得越来越紧密。数字化学习的主要目的是提高学生学习质量和效率，培养学生的创新思维和终身学习能力。而目前，在校大学生数字化学习的理念和应用水平还处在初级阶段，甚至有相当比例的学生在观念上仅把网络等媒体作为检索信息、通讯和娱乐的工具，而对其蕴含的学习功能却没有充分认识[3]。

在数字化学习环境中，学习模式也发生了重要的变化，主要体现为以下几点：

（1）学习者的学习讲不仅仅依赖于传统的教师的讲授与课本的学习，而是利用数字化平台和数字化资源，由依赖书本学习转向利用资源学习，形成新的沟通机制。

（2）由按部就班的线性学习转向具有个性特征的非线性学习。

（3）由死记硬背式的学习转向主动建构性的学习。

（4）由依靠教师的学习转向主动学习。

学习方式的变革以及信息学习环境的支持为学生形成良好的认知结构，培养创新意识提供了理想的条件，激发学生的学习主动性。

2 课程教学模式改革

2.1 转变课堂教学模式

传统的课程教学中，老师主要起到引领的作用，老师对课程内容的热情比较难通过单方面的讲授传达给学生，激发期学生的主动性。在数字化学习环境中，学习资源非常丰富，各学科都可以利用学习资源进行自主学习，教师可以将数字化学习资源与课堂教学进行结合，提高教学效果，同时还能够促进学生对数字化学习资源的使用，提高学生的信息素养，培养终身化学习能力[4]。

具体在授课过程中，充分利用网络和相关技术，给教师和学生提供一个新的双向交流环境，重视教学的过程。在课前课后，通过网络，给学生提供预习自学、课后复习的平台，针对每一课的目标、重点，提出问题，由学生自己动手，亲自寻找答案，得出结论反馈给教师。在主动探究学习的过程中，“问题”是学生学习的重要载体，问题的设置可以灵活多样，与生产生活联系紧密，激发学生的学习兴趣。比如：绪论课时，请同学们讨论信号处理在实际生活中的应用；后续增加“幽默讲卷积”、“怎样理解傅里叶变换”、“信号频谱的概念与意义”、“频谱分析中窗函数的使用”等专题讨论。教与学的整个环节都强调利用资源而不仅仅依赖书本，指导学生利用计算机网络、多媒体、专业内容网站、信息检索、电子图书馆、远程学习与网上课堂等建立新的沟通机制。课程的授课形式是教师课堂上讲授，但教师会提供十分丰富的课程资料，教师会出现在网络讨论平台和其他媒体上；同时，也鼓励学生们课后通过讨论模块互相交流，展现自己。

2.2 加强学生学习能力培养

学生的思想不是一个需要填充的容器，而是需要点燃的木头，只有通过老师和学生的积极交流，而不是简单地授课填充学生的脑袋，才能点燃他们的创造力、想象力和解决问题的能力。传统的课程教学教师与学生的交流仅仅局限于课堂上，课后答疑以及作业，考试环节的反馈，数字化资源与课堂教学的结合的新模式下，通过教师的“导学”作用，倡导学生基于数字化学习环境下的自主探究性学习，由按部就班的线性学习转向非线性学习。利用数字化资源，教师、学生之间开展协商讨论、合作学习，并通过对资源的收集利用、探究知识、发现知识、创造知识、以及展示知识的方式进行学习[5]。

课程实验是学生们动手能力，综合能力培养的平台。以往的实验中，由于采用Matlab软件仿真方式，学生往往满足于编写和理解程序，而不是将精力放在实验结果的分析和理解上；在较短的上机实验时间内，学生仅能完成指定算法的验证，无法根据自己对概念的理解，通过尝试改变算法的实现方式，加深对概念本身的理解等问题。因此，本文研制了基于Matlab的《数字信号处理》实验教学系统（图1），旨在充分利用Matlab软件在可视化编程和数值计算方面的优势，详细生动地揭示数字信号处理理论的物理实际意义，丰富教师的教学手段，提高学生学习质量。该系统既可以在理论教学课堂上演示课程中比较重要的概念，同时也可以安装在实验室的计算机上，同学们动手操作，观看演示结果，增加对实验的感性认识，然后再做编程调试，提高同学们的兴趣。

通过对数字化教学资源的真正利用，彻底摆脱死记硬背，激发学生的学习与发现的兴趣，进而培养学生自主学习能力。在这个过程中，以学习小组，实验团队的形式，通过小组成员间的交流讨论，增强学生的团队合作精神和创新意识[6]。

2.3 建立新的评价模式

目前，课程采用的考核方式是传统的平时成绩占10%，实验成绩占20%，期末卷面成绩占70%的形式。平时成绩主要由上课考勤和平时作业组成，而考勤“代答”和作业抄袭现象迟迟无法完全杜绝，这就降低了平时成绩的公正性和真实性。笔试中，由于课程涉及到的数学计算相对复杂，很多学生死记硬背数学公式，无法真正考察学生对课程内容的掌握理解程度。所以，此次教学改革对课程考试方式作了改变，具体做法为：①评价过程分散至学习过程，并且脱离形式化。学生将在条件许可的情况下，尝试自己的新想法。尝试不同学习小组的成员，作业互评机制，使学生为自己的学习承担更多的责任。希望学生们积极参与到全面数字化资源中来，而并不只是依照传统的学习方法参与到这门课的学习中来。广泛使用课堂作答、小论文等考核方式，将学生在平日中提交的小论文、课堂讨论及作业得分计入总分的分值适当提高，在一定程度上保证成绩的真实性、公正性，以此来充分调动学生自主学习的热情[7]。②笔试以开卷考试为主，题目设计应灵活，出题原则遵循减少死题目，增加活操作；减少死记忆，增加活分析、活应用，促进学生的应试技巧由死记硬背转向融会贯通。课程将十分强调学习小组以及利用社会媒体，建立个人学习网络和学习小组。课程任务包括：学生建立自己的电子学习档案，里面有文本，声音，视频，链接等等，根据自己的选择创立。这个电子文档将储存与本课程相关的资料，也能通过一定的数字方式呈现出来。教师授课过程中，学生会根据课程主题完成电子学习档案的建立，并有计划地将数字化应用到自己的档案当中，这些都会在学生的评分中体现出来。

3 结束语

本文讨论了数字化学习环境下，“数字信号处理”课程教学模式的转变，为探究性学习搭建了一种交互的学习情境。改变了以往单纯课堂教学方式，满足了学生主动探究的需要，从而促进学生产生积极的学习行为和建构性的学习过程。通过建立数字化学习的沟通机制，满足多元化的学习需要。通过资源整合，问题驱动，学法指导，分组竞争形成新的教学模式，激发学生的学习热情就，提高教学效果。

数字化学习的兴起和发展将促进学习方式的转变。教育信息化、全民化的进程从一校、到全国再到全球；教育也从单一模式、单一地域向多模式、全球化发展。在全面数字化资源环境下，学生使用数字终端，在教师的组织、帮助和指导下进行自主学习、探究学习和合作学习，让学生拥有学习方法的选择权。数字化学习不能取代课堂的教育，但作为一种强大的辅助工具必将深深影响课堂教学的模式。

【参考文献】

[1]陈华丽，程耕国.“信号与系统”和“数字信号处理”两课优化整合的探讨[J].中国电子教育，2009（3）：48-51.

[2]杨曼，王运武.中国数字化学习资源研究综述[J].中国医学教育技术，2014，10，28（5）.

[3]谢舒潇，吴芸，谢雨萌，李招忠.在校大学生数字化学习特征调查与分析[J].理论探讨，2005（6）.

[4]任锁平，刘瑞儒.数字化学习资源应用现状的个案研究：以延安大学为例[J].中国医学教育技术，2012，8，26（4）.

[5]章国英，张燕，施称.数字化学习环境及学习过程的优化[J].现代教育技术，2009，19.

第4篇：数字信号处理论文范文

电子信息技术的迅猛发展，使得从事电子工程方向的人员要掌握更多、更新的专业知识。为了适应这种变化，高校如何在有限的总课时内将最核心、最有用的知识传授给学生，单纯靠增加新的专业课程是不能够解决问题的。因此，本文依据海口经济学院电子信息工程专业的教学现状，构建相应课程群体系，并进行实践探讨。

1 课程群的专业内涵

课程群是指内容联系紧密、内在逻辑性强、属于同一培养范畴的一类课程，课程群作为一种新的教学管理体系，打破了课程内容的归属性，弱化课程的独立性，强化课程之间的亲和性，使它们在一个更高的层面上连贯起来[1]。

2 电子信息工程专业课程群建设目标

从企业岗位需求的角度，结合民办本科院校以培养应用型、创新型人才为主的指导思想，研究海口经济学院电子信息工程专业的课程群建设，提出相应具体的改革措施。

课程群建设依据以下几点原则：

1） 明确课程群建设目标，合理进行课程内容的实施与分配，注重实践技能的培养，强化内容的融合、关联和交叉；

2）加强实践类课程群的建设，注重培养学生实践技能和综合素质；

3）从企业需求的人才和专业发展出发，设计更符合社会需要的课程群。

3 我校电子信息专业课程群建设

3.1 理论课程群的改革

通过将课程群里的课程内容进行分解和融合，在整体上进行优化，实现对教学资源的统一协调。因此学生培养计划、教学大纲应根据调整后的要求进行重新编写。

3.1.1 电子技术类课程群

电子技术类课程群的知识结构是以电路分析为基础，要求学生掌握常用的电路元件，熟悉常见的电路模型，能够熟练应用电路分析的基本方法分析基本电路。对基本、实用的模拟电路与数字电路进行分析和设计，使学生掌握电子电路的基本工作原理和分析与设计方法 [2] 。我校把《电路分析》《模拟电子技术》《数字逻辑电路》三门课程合并成一门《电路与电子技术》，分成2个学期教授，在数字电子技术课程中引入 EDA 的内容，将EDA和 数字电路有机地结合起来。课程中各门课程中的内容进行融合，精简课时。比如不再讲授一阶电路的冲击响应、拉普拉斯变换，加强讲解一阶电路时域和频域特性，以及稳态和瞬态特性。模拟部分不再讲授数字部分 “门电路”和“A/D、D/A 变换”等内容。

3.1.2 信号处理类课程群

信号处理类课程群中的各门课程在教学安排上时间前后连接，在内容方面相承前启后，逐步深入。《信号与系统》是信号处理、分析的基础，是《数字信号处理》重要的先导课程，内容包括连续时间信号和离散时间信号，以及线性时不变系统的基本理论和分析方法；《数字信号处理》 则是在《信号与系统》的基础上学习DFT（离散傅里叶变换）、FFT （快速傅里叶变换）、FIR和 IIR（数字滤波器）设计等数字信号处理的方法，是《DSP 原理与应用》的先修课程[3]。《DSP 原理与应用》可以编程实现《数字信号处理》的基本理论，主要涉及 DSP的软硬件设计、应用系统的开发方法。

例如在《信号与系统》课程中包含离散时间信号的时域分析和变换，那么在数字信号处理课程中就可以适当删减。如果在《信号与系统》课程中讲过了Z变换，那么在《数字信号处理》中可以简单复习，而加强滤波器设计内容的讲解，同时在《数字信号处理》课程中对信号处理基本理论也是简单回顾，不再花课时讲解。重点介绍在实际应用中的使用，减少复杂公式的推导，以理解概念、定性分析为主，突出MATLAB软件仿真和DSP硬件的实现。

3.2 课程群实践教学环节的改革

实验教学内容需要与理论教学内容紧密结合，更需要尽可能地锻炼学生分析问题、解决问题的思维和能力。因此，在开设基础实验的基础上，增加综合设计环节，对学生开放实验室，激发学生进行自主学习。在课程群课程体系和教学内容改革的基础上，构建层次实践教学新体系。

3.3 课程资源的网络化建设

“网络化时代的到来必然会引起教学的变革，变革的趋势是学生自主学习将加强，学生对教师的依赖将降低” [4]。因此，课程群建设要为学生留有自主的学习空间，进行教学资源网络化建设。每类课程群所涉及的课程教学大纲、进度表、教案、课件、授课录像等教学资源逐步实现上网。部分课程已经建立网上试题库、试卷库，进行教考分离，建立网络交互型高校电子信息类虚拟实验平台，教师与学生能够在网上互动答疑。课程群建设最大限度地实现了教学资源的共享化。

3.4 课程群的教学团队建设

课程群教师队伍由“课程负责人 + 骨干教师 + 任课教师”组成，在课程群背景下，应以科学发展观作为教学指导来建立教学团队与教学骨干，我们的教学团队是以双师型为主的“工程型”教学团队，多人有企业工作的经历。通过教学骨干培养对教学资源进行高效开发，并对教学内容及方法进行改革，以此促进教学团队间的教学研讨及经验交流。

注重以老带新，采用多种多样的师资培养模式，形成老、中、青相结合的教学科研队伍，比如选派青年教师到企业挂职锻炼，学习新知识、掌握新技术，挂职结束后进行严格的答辩。教学骨干每年都有机会到国内外做访问学者和到重点院校进修。组织专业教师参加学术会议、专业技能培训等活动，以提高科研与学术水平。鼓励教师参加国家、省、市级科研项目的申报，以科研促进教师教学水平的提高。

以教师在科学研究方面的相关科研成果作为确立教学团队中教学骨干的激励机制，有海口经济学院科研资助与教学科研奖励办法，比如针对省级期刊、核心期刊、检索期刊的论文有不同程度的资金奖励。并进行科研工作量按学时计量的方式对教师进行奖励和督促。

第5篇：数字信号处理论文范文

关键词：4G通信；关键技术；智能天线；特点

1 4G通信的简述

1.1 4G通信的定义

4G是第四代通讯技术的简称，G是generation（一代）的简称。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。

1.2 4G通信的特点

（1）传输速率更快。4G系统的目标速率对于大范围高速移动用户（250km/11）数据速率为2Mbi“s，对于中速移动用户（60 knl，}1）数据速率为20Mbi魄，对于低速移动用户（室内或步行者）数据速率为100Mbi洮；

（2）信道带宽更宽。研究未来4G信道的带宽将达到100MHz或更高，而3G网络的带宽在5～20MHz之间；

（3）系统容量更大。将采用新的网络技术（如空分多址技术等）来极大地提高系统的容量，以满足未来大信息量的需求；

（4）智能性更高。4G系统的智能性更高，它将能自适应地进行资源分配，处理变化的业务流和适应不同的信道环境，使得系统兼容性更高，4G网络中的智能处理器将能够处理节点故障或基站超载，4G通信终端设备的设计和操作也将智能化；

（5）实现更高质量的多媒体通信。4G系统能提供包括语音、数据、影像等无线多媒体通信服务，大量信息透过宽频信道传输，让用户可以在任何时间、任何地点接入到系统中；

（6）业务的多样性。在未来的全球通信中，人们所需的是多媒体通信，因此个人通信、信息系统、广播和娱乐等各行业将会结合成一个整体，提供给用户更广泛的服务与应用。

2 4G移动通信技术的关键技术

2.1 OFDM

OFDM即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Mullti-CarrierModulation，多载波调制的一种，OFDM技术有很多优点：可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率；适合高速数据传输；抗衰落能力强；抗码间干扰（ISl）能力强。

2.2 智能天线（SA）与多人多出天线（MIMO）技术

智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技术，智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量，其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的接收和发射，同时通过基带数字信号处理器，对各个天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形，目前智能天线的工作方式主要有两种：全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。

2.3 编码调制技术

LTE上行调制方式主要采用位移BPSK（π/2-shift BPSK），QPSK和16QAM，下行主要采用QPSK，16QAM和64QAM，上行采用位移BPSK技术可以进一步降低DFT-S-OFDM的峰均比，此外，可以通过频域滤波、选择性映射（SLM）、部分传输序列（PTS）等技术进一步降低系统峰均比，在信道编码方面，LTE采用Turbo码，Turbo码采用了一种并行级联的结构，将卷积码和随机交织器巧妙地结合在一起，实现了随机编码的思想，译码采用软输入软输出（SISO）迭带译码算法，每个分量译码器都有三种不同类型的软输人：信息比特、校验信息、先验信息，各分量译码器之间插入交织器，构成迭代译码结构，使得译码器的输出比特逼近最大似然。

2.4 软件无线电技术

软件无线电就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等，即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成，软件无线电的核心技术是用宽频带的无线接收机来代替原来的窄带接收机，将宽带模数变换器（A，D）及数模变换器（D，A）尽可能地靠近射频天线，建立一个具有“A/D―DSP_D，A”模型的开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，从而使无线电的各种功能模块尽可能多的采用可编程软件来实现，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。总之，软件无线电是一种以现代通信理论为基础、以数字信号处理为核心、以微电子技术为支持的基于数字信号处理（DSP）芯片，以软件为核心的崭新的无线通信体系结构，在4G众多关键技术中，软件无线电技术是通向未来4G的桥梁，它不仅能降低开发风险，还更易于开发系列型产品，此外，它还减少了硅芯片的使用量，从而降低了运算器件的价格，其开放的结构也会允许多方运营的介入。

3 结论

随着科学技术的不断发展，现代通信时代已经步入4G时代，而且我国也已经颁发了4G牌照，因此，必须重视4G通信的中的关键技术，使其能够更好地为人民服务。

[参考文献]

第6篇：数字信号处理论文范文

关键词：DSP；电机控制；应用

中图分类号：B819 文献标识码： A

摘要：论文结合自己实际工作，通过对DSP的电动机控制系统的发展历程、类型，以及常见问题进行了深入探讨，以期为从事电动机控制系统研发和应用的工程师、高校相关专业的师生提供参考和借鉴。

一、DSP的电机控制系统概述

DSP是一种专用的综合性的微处理器，能够告诉输入和输出数据，其是专门处理以运算为主的信号处理应用系统。90年代DSP揭开了计算机、消费类、通信、军事、汽车等电子市场的新纪元，在这些技术高速发展的同时，又反过来促进了数字信号处理器技术的发展。

常见的数字式闭环电机饲服控制系统原理较为简单，该系统一般由电机、DSP、驱动放大电路、光盘编码器等组成。当DSP接受主机发出的参考输入时（转动角速度及方向），将数据转换为PWM输出，经过驱动放大送给电机，进而产生输出。再通过编码器来检测电机的转动方向和角度，反馈回DSP系统，形成闭环控制，进而达到有效地控制运动精度。

二、电机DSP控制系统有如下优越性：

1、DSP采用哈佛结构或者是改进的哈佛结构，使数据和程序相互独立的总线结构提高了计算能力。因此可以实现比较复杂的控制规律，如智能控制、优化控制等，将现代算法和控制理论的应用得以体现。

2、简化了电机控制器的硬件设计难度，降低了整体的重量，缩小了体积，降低了能耗。

3、DSP芯片内部设计，在一定程度上为元器件的可靠性和稳定性提供了保证，从而会使整个系统的可靠性得到提高。

4、通过DSP控制系统，使得软件的灵活性和硬件的统一性得到了有机的结合，DSP电机控制电路可以统一，如DSP控制三相逆变器驱动相应的感应电机、无刷直流电机、永磁同步电机或用改进后的逆变器驱动直流电机等，它们的硬件电路的结构大致相同，我们只需要针对不同的电机，编写和设计出不同的控制规律即可，进而使得系统的灵活性大大提高。

三、 电机DSP控制中存在的问题

目前，电机控制系统根据控制电路元器件构成分为模拟电路、模拟数字混合电路以及全数字电路。以数字控制为主导的电机控制系统成为电机控制系统发展的主流，基于DSP的电机控制系统存在的问题可以归纳如下：

电机控制系统结构是不可忽视的问题。在实际工作中，电动机主要是负责拖动负载实现位置伺候、调节速度、控制转矩或力。系统工作时，通过控制机械运动，通过传感器，获得位置误差信号。因此，如何检测电机转子位置、电压和电流信号，进而观测电机内部的磁场变化成为问题的关键。根据电机产生的电磁转矩大小可以有效实现电机电磁转矩的控制。

四、基于DSP的电机控制系统的应用研究

4.1 基于DSP的电机控制系统串行通信设计

在电机控制系统中。通过上位机客户端设置电机的运行参数，并且被控电机将各种运行状态信息实时地传给远程控制端客户。采用串行通信设计的电机控制系统连线少，成本低，简单可靠，得到广泛应用。韩芝侠等分析数字信号处理芯片TMS320LF2407A DSP串行外设接口SPI和串行通信接口SCI模块。他们通过SCI串行通讯接口连接DSP控制器与PC机，控制人员使用数码显示驱动电路确定电机的转速、温度等信息，利用SPI同步串行口来实现了DSP与设备的通信。该电机控制系统，系统软件及通讯协议设计通过初始化设置所需操作参数，设置发送和接收波特率及中断方式等。

4.2 基于DSP的多电机控制系统

在生产和制造过程中经常会遇到多电机控制问题，采用“一对一”方式的DSP控制器、逆变器和电机的方式增加了系统成本和复杂性，降低了系统的稳定性和可靠性。贺洪江等针对这一问题，提出一种基于DSP的多电机控制系统的设计，通过SVPWM 方法实现对2台电机的变频调速控制，使用1片DSP芯片实现了对2台异步电机的控制，并给出了系统主要硬件电路和软件的实现方法。该系统以DSP芯片为核心，通过外部电路协调控制2台电机。电压、电流及电机转速信号经DSP通过调速控制算法转变为控制信号，传送至逆变器控制电机转速，实现了对两台电机的启动/停止、转向和调速等控制，也能实现过流保护、过压保护、欠压保护等功能。此外，该设计方案的控制系统降低了硬件成本，显著提高了系统的可靠性，具有良好的使用价值与应用前景。

4.3 基于DSP的平面电机控制系统设计

平面电机由一个齿状结构的定子和一个带位置传感器的动子组成，具有结构简单、速度高、稳定性强、控制精度高等特点，还有偏航控制、自动校正、误差补偿、停滞检测等独特功能。李晓飞等设计了基于DSP的平面电机控制系统。其控制系统由平面电机、控制器模块、位置反馈模块、电源模块、驱动模块以及人机交互界面组成，采用高集成度的运动卡实现平面电机三自由度同步控制，完成采集电流信号、AD校正参考电压、位置信号、输出PMW信号、数字滤波、位置伺候控制等。该系统的控制软件由DSP实现，具备远点归位、主轴控制、状态管理、状态采集等功能。平面电机易以Y轴点对点方式运动进行精度测试，系统运行稳定，达到系统各项指标。该设计系统采用一块DSP芯片实现了平面电机的二维控制，系统结构简化、电路简单、开发成本低。

4.4 基于DSP的直流无刷电机控制系统

直流无刷电机兼具直流电机和交流电机的优势，调速性能好、结构简单、控制容易、运行效率高等。王延奇等对基于DSP的直流无刷电机控制系统做了深入研究。他们根据自整定模糊-PID控制器，建立了基于自整定模糊-PID控制器的直流无刷电机的控制系统仿真模型，并对该系统的起动、运行、突减负载、突加负载等过程做了仿真研究。该系统硬件部分包含DSP接口电路、三相逆变电路、功率驱动电路、逻辑控制电路及保护电路等主要设计。该系统响应平稳、快速，具有理想的反电动势波曲线。

结语：随着微电子技术的发展，微机和数字控制处理芯片的运算能力以及可靠性大幅度提高，控制系统逐渐发展为以单片机为核心的全数字化控制系统。数字信号处理器（DSP）芯片的交流电机控制系统比较复杂，存储数据量大，实时处理能力强。该系统可以是吸纳高性能复杂算法，将系统控制、故障监视、人机交互界面以及诊断和保护等功能集为一体。本文首先介绍了电机控制系统，指出其优越性及不足；然后归纳总结了电机DSP控制系统中的问题，希望可以对业界人士有所帮助。

参考文献：

第7篇：数字信号处理论文范文

随着信息技术在经济社会各领域的应用，信息技术对生产力和人类文明发展的巨大作用越来越明显。信息与通信技术专业是培养信息类人才的主要专业之一，是一门学科前沿性强、理论与应用结合紧密、学科交叉性特点突出的学科。在缺乏政策、资金和地域优势，教学手段和实验设备相对落后、师资力量相对薄弱的情况下，构建面向区域经济、行业经济的创新型、应用型、工程型人才培养体系是地方高校信息与通信类专业建设的重要目标；建立“素质、知识、能力”有机结合的实践教学体系是该专业学生实践能力培养的根本途径，具体措施如下：

一、加强学科实验课教学

学科实验课教学既是对理论教学的验证、补充，又是培养学生理论联系实际、增强动手能力和创新能力的重要措施。目前，各高校实验教学大都使用现成的综合实验台或实验箱等设备，虽然提高了实验效率，但是学生却失去了动手参与的机会。实践教学要求在实验课中要努力变验证性实验为综合性和创新设计性实验。如模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与接口技术、数字信号处理通信原理、数字图像处理、数字语音处理、移动通信、光纤通信、交换技术、信息论与编码、计算机通信与网络等专业课程的实验不能单纯地开展验证性实验项目，综合创新性实验项目也要占有一定的比例；而电子线路cad（一体化课程）、数字逻辑系统设计、电信仪器仪表（一体化课程）、单片机原理与应用（一体化课程）、sopc技术及应用、c++编程、java语言程序设计、matlab通信系统仿真（一体化课程）、dsp技术及应用、dsp高级语言开发等课程要求设计性、开发性实验或编程题目达到80%以上；并且每门课程的实验都要求学生要完成实验报告，实验成绩按一定比例计入学科总成绩。

二、实施学科综合课程设计

课程设计是学习某一专业学科过程中，对课程的基本分析、计算和设计方法的过程。实施学科综合课程设计就是面对当前通信系统的复杂性、硬软件结合的紧密性以及必修课与选修课的相关性，对学科课程进行分类组合和构建课程群的课程设计过程。

1.电子技术综合课程设计

电子技术基础课程是信息与通信技术类专业的重要专业基础课。通过模拟、数字、数模混合电路的综合设计，通过使用电路开发板、计算机设计和本文由收集整理实际制作相结合的手段，可以使学生进一步掌握电子线路设计的基本理论和方法。

2.单片机课程的综合设计

单片机课程设计过程是和其他学科紧密结合，不断实践、创新的过程。在完成电子技术基础、数模电、通信线路、单片机等课程后，学生已具备了较多的通信电子方面的知识。在此基础上，让学生完成一个与单片机应用相关的项目，设计出一个实际产品，可培养学生的电子信息系统观和工程意识，提高学生的专业实践能力，使课程设计更接近实际产品设计。

3.信息处理类课程的综合设计

信号处理课程是重要的专业课程，包括信号与系统、数字信号处理、通信原理、数字图像处理、语音信号处理等。但是，由于本课程概念比较抽象，许多理论是基于烦琐的数学理论和数学推导而产生的，学生学起来比较枯燥吃力，也与实际联系不够，教学效果不够理想。考虑到实际硬件制作的难度和成本，根据学校学生的实际情况，在课程设计和教学中，我们主要采用matlab/simulink软件，按照仿真的方法进行课程设计。这种课程的教学重点并不在于提高学生的软件编程能力，而主要是让学生掌握信号处理课程的基本概念、方法、技能及应用。

4.应用软件编程课程的综合设计

信息与通信专业软件类课程包括基础层次的“c语言程序设计”和高层次的“数据结构与算法设计（c++版）”“java语言程序设计”“dsp高级语言开发”等课程。计算机语言系列的课程实践性非常强，为此在综合设计中我们重点突出实用性。我们指导学生用所学的一门或几门计算机语言对一些小型项目进行模拟编程开发，目的在于训练学生综合应用所学编程知识独立完成项目设计开发的能力，加深对软件系统的理解，提高其编程水平。实际教学中主要指导学生进行通信网络编程、网站的开发设计、开发网络小游戏和dsp课程设计等。

三、强化校内外实践实习

强化学生校内外的实践实习，就必须建立健全校内外实践实习基地，密切与企业和科研单位的合作，共同承担应用型和技能型人才的培养。校内实践实习主要包括金工实习（校内金工实训基地）、电子工艺实习（印刷板制作、收音机组装等）、现代通信网基础实训（学校建立电子实训中心）；校外实习实践主要包括现代通信网方面的实训（资金不足可与外校共享现代通信网设备）。要与社会上的电子、信息、通信类的相关企业、公司密切合作，每年有计划地组织学生到这些公司企业进行实地参观实习、实训、生产劳动和顶岗实习等。这些实习不仅增加了学生与社会接触的机会，扩大了学生的视野，而且有效地提高了学生的实践能力。此外，毕业前夕也可以让学生进行毕业实习，可由学生自由选择单位见习或学校帮学生联系单位实习。

四、设置课外学分，开展专业能力拓展活动

1.开放实验室

设立开放性实验室，设立大学生创新性实验项目，鼓励参加电子协会组织以及电子兴趣小组的活动。要对学生在开放性实验室的实践活动进行跟踪记录并纳入相应学分制考核。

学生在校期间能够自觉地到开放实验室进行实践活动，并有记录可查，经开放实验室指导老师认定，可每学期给与相应课外学分。学生每学期到实验室完成专业基础实验、设计性和综合性实验、在开放实验室完成设计性项目开发等活动，也可以获得相应分值的学分。

2.开展各类竞赛活动

要组建大学生创新中心，配备完善的实验设备，设立多种产品设计和研究课题，由专业教师全天指导，并邀请相关企业的经验丰富的高级工程师作为兼职辅导老师协同指导学生，学生业余时间可以随时去学习、交流、做实验，鼓励学生根据自己的特长、兴趣和爱好进行研发。同时，每年可有计划地组织学生参加全国、全省的大学生电子设计、制作大赛、全国大学生挑战杯大赛、物联网大赛等；也可经常组织一些中小型的校内竞赛活动。在各类电子竞赛中，积极参加并按要求完成任务者可以获得相应学分；在全省及全国电子设计大赛中获得名次的，要给予物质和精神奖励并记录相应学分。

3.开展专题学术讲座

学校要定期为学生开展学术讲座。可由本校高学历、高职称的人员举办讲座，也可以邀请外校的知名学者、教授来学校举行专业学术讲座。讲座内容涉及到电子、信息、通信、计算机等最前沿的理论与应用技术，使学生更加深入地了解信息与通信技术的最新发展动态。

4.毕业综合技能测试

在毕业前夕，要求每个学生参加毕业综合技能测试并获得相应学分。内容涉及常见电子元器件的识别与使用、仪器仪表的使用、通信电子线路设计、移动通信、程控交换、光纤通信、通信系统仿真、计算机网络、数字信号处理、数字图像处理、dsp开发设计、程序开发等，几乎涵盖了大学四年期间所学的所有专业基础课和专业课。这样做的目的是为了在学生即将毕业走向工作岗位之际，对学生进行一次全面的专业知识与动手能力的考查，使学生更好地适应将来的工作岗位。此外，发表学术论文、协助教师进行科研项目研究、参加暑期“三下乡”社会实践、参加各类专业资格考试的学生也应获得相应的学分。

五、突出毕业设计

毕业设计是大学本科生在校期间一次系统、全面和综合性的实践教学环节。它既是对学生在校期间所学知识和技能的复习、巩固和提高，又是将所学基础知识、专业知识和相关知识综合运用并解决实际问题的一次实践，是培养学生独立分析和解决实际问题能力的一个重要过程，对培养学生的工程实践能力具有重要意义。因此，毕业设计的选题应尽可能结合生产、科研、实验室建设、教学建设等任务，要有一定的先进性和实用性，目的在于强化学生的专业基础知识，增强学生的专业应用能力。毕业设计选题应力求有益于学生综合运用多学科的理论知识和技能，以培养学生的综合能力、自学能力、钻研探索能力和创新能力等。

毕业设计的课题类型主要有理论研究型、应用型和工程设计型三类。理论研究型毕业设计属于分析仿真研究范畴，其领域包括现代通信、信息技术、电子技术、电子商务等新技术所涉及的最新理论、系统设备部件设计方面的研究、数学模型的建立以及软件仿真与技术分析等。应用型课题包括软件开发型和硬件开发型。软件开发型毕业设计项目属软件技术范畴，其领域包括通信技术、信息技术、电子商务、数据库等所涉及的应用软件及系统软件、协议、信令、网站、cai课件的开发等；硬件开发型毕业设计项目属电路设计开发范畴，其领域包括实现数据、语音、图像等业务所涉及的信号处理、传输等技术所应用的电路部分、设备部件、控制电路和实验板开发等。工程设计型毕业设计项目属系统方案设计范畴，其领域包括数据、语音、图像等业务的传输网络设计和优化、各种通信方式的组网技术、电子商务系统的构建与组织等。

六、多渠道加强师资队伍建设

第8篇：数字信号处理论文范文

关键词：认知无线电；软件通信体系结构；认知引擎；战术电台

中图分类号：TN924 文献标志码：A DOI：

Research of Cognitive Radio Architecture

Zhang Jian－feng

（Communication Engineering,Hangzhou Dianzi University,310018）

Abstract: This paper first expounds the basic theory and concept of Cognitive Radio(CR),reviews the development course of Cognitive Radio,introduces the status of researching for Cognitive Radio.Then concisely analyzes the application prospect for demand of battlefield communication.At last,suggests a kind of architecture of Cognitive Radio,provides it's software and hardware construction,briefly explains the function of each part.

Key words: Cognitive Radio；SCA；Cognitive Engine；Tactical Radio

0 引 言

随着信息技术的不断发展，军事、民用、商业对通信要求也在不断提高，新的通信设备和通信手段不断出现，而目前采用的主要还是基于授权的静态频带分配的方法，这就使得常用的无线频带越来越拥挤，频谱资源已经成为一种紧缺资源。而过于拥挤的通信频带，带来的就是设备通信能力的直线下降。因此，如何解决因频带拥挤带来的通信能力下降的问题，已经成为一种迫在眉睫的需求。

认知无线电技术（Cognitive Radio，CR）[1]是解决上述问题的有效方法之一，它是一种新的智能无线通信技术，通过感知周围环境的频率、时间和空间等特征，对环境、信道条件、网络协议、用户需求以及设备本身的内部情况进行推理，根据推理结果实时调整传输参数，以保证信息的可靠快速传输。

本文结合认知无线电的技术特点以及战场通信的实际需求，给出了一种基于认知无线电技术的战术电台架构，对其软硬件组成及功能做了简要分析。

1 认知无线电技术的概念及发展

上世纪90年代早期，J.Mitola提出了软件无线电(Software DefinedRadios，SDR)的概念。软件无线电的核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A／D和D／A变换器，将尽可能多的无线电台的功能用软件定义。它的出现使通信终端大大减小对硬件的要求，可以使相同的终端在不同的通信系统中使用。在2000年的论文中，Mitola将软件无线电的概念进一步拓展，提出了认知无线电(CR)的概念。认知无线电可以感知周围电磁环境，并实时调整传输参数，使通信系统的无线电参数不仅与规则相适应，而且能与环境相匹配，以达到无论何时何地都能达到通信系统的高可靠性和频谱利用的高效性。也就是说，SDR关注的是采用软件方式实现无线电系统信号的处理；而CR强调的是无线系统能够感知操作环境的变化，并据此调整系统工作参数，实现最佳适配。从这个意义上讲，CR是更高层的概念，不仅包括信号处理，还包括根据相应的任务、政策、规则和目标进行推理和规划的高层活动。所以，认知无线电是智能化的软件无线电[2]。

此后，不同的机构和学者从不同的角度给出了CR的定义，其中比较有代表性的包括美国联邦通信委员会(FCC)和著名学者Simon Haykin教授的定义。FCC认为：“CR是能够基于对其工作环境的交互改变发射机参数的无线电”。Simon Haykin则从信号处理的角度出发，认为：“CR是一个智能无线通信系统。它能够感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习，通过实时改变某些操作参数(比如传输功率、载波频率和调制技术等)，使其内部状态适应接收到的无线信号的统计性变化，以达到以下目的：任何时间任何地点的高度可靠通信；对频谱资源的有效利用。”

总结上述定义，CR应该具备以下3个主要特征：

(1)感知能力

感知能力使CR能够感知其外部频谱环境信息，发现空闲的频谱资源或干扰信号，寻找合适的信道，这是CR工作的前提。

(2)推理和学习能力

推理和学习能力使CR能够根据感知到的外界电磁环境和自身的状况，同时结合过往的工作数据，得出当前的最佳通信参数的能力，这是CR工作的核心。

(2)重构能力

重构能力使得CR设备可以推理结果对设备的各种参数进行重设置的能力。可以重构的参数包括：频率、发射功率、调制和编码方式、通信协议等。

一个常见的CR设备工作流程如图1所示：

如图1所示，CR设备的工作过程一般分为以下三个阶段：

1）感知阶段：认知设备感知外界的电磁频谱环境；

2）决策阶段：根据感知到的外界电磁环境和已有的知识经验，经过详细的运算推理过程，得出最适合当前环境的通信参数；

3）重构阶段：根据决策结果对认知设备进行参数加载或配置，完成通信过程。

感知、决策、重构这三个阶段不断的循环，构成了CR设备工作的全过程。

认知无线电的概念提出以后，众多国家和国际组织都对其投入了巨大的研究精力，其中以美国和欧盟的研究最具代表性。美国的研究以认知无线电为主，欧盟则从异构网络融合入手，并正朝着认知无线网络方向发展。代表性的研究工作有：

1）2003年12月，美国联邦通信委员会(FCC)对《FCC规则第15章》公布了修正案，规定：“只要具备认知无线电功能，即使是其用途未获许可的无线终端，也能使用需要无线许可的现有无线频带”。并且将认知无线电的使用在5G频段合法化，同时FCC正在考虑是否在TV频段也将认知无线电合法化。

2）美国电气和电子工程师协会（IEEE）于2004年11月正式成立IEEE802.22工作组，这是第一个世界范围的基于认知无线电技术的空中接口标准化组织。

3）2005年3月，IEEE通信协会(ComSoc)和电磁兼容协会(EMC)共同成立了IEEE P1900标准工作组，该机构致力于推进与下一代无线通信技术和高级频谱管理技术相关的电磁兼容研究。

4）IEEE JSAC于2007年4月和2008年1月，IEEE Comm Mag于2007年5月和2008年4月，IEEE J-STPTP 于2008年2月分别出版了关于认知无线电的专辑。

5）2008年2月，欧盟启动的FP7（欧盟第七框架计划）又加大了对下一代无线网络研究的力度，力图在网络融合的基础上进一步向认知无线网络发展。

2 认知无线电技术的军事意义

除了民用方面的研究，认知无线电技术还被发现有更多的军事意义。现代战争条件下战场的电磁环境日益复杂，各种电磁辐射源如雷达、通信、导航、指控、电子对抗设备等数量成倍增加，覆盖的频谱越来越宽，多种电子设备在有限的地域内密集开设，使得频谱资源异常紧张，电磁兼容问题越来越突出。认知无线电能够主动的感知战场电磁环境，并不断的学习归纳，动态的利用频谱资源，对信息进行智能化的传输，因此认知无线电技术能大大提高战场无线通信的性能和可靠性，具体体现在通信容量、频谱利用率、抗干扰能力等方面；同时，由于认知无线电设备能够主动感知战场电磁环境并对接收信号进行识别，因此可以一边进行电磁频谱侦察，一边快速释放或躲避干扰，实现传统无线通信设备所不具备的电子对抗功能[3]。

随着认知无线电技术与战场环境的结合成为未来战场通信的趋势，越来越多的国家将此作为研究的焦点，但大多处于理论探索阶段，只有美国DARPA(Defense Advance Research Products Agency，国防高级计划研究局)的XG项目研究时间最长，进展最快，最为典型。从2003年开始，XG以CR技术为核心，着眼于开发认知无线电的实际标准和动态频谱管理标准，采用软件无线电技术来实现最大限度的时域、频域和空间等信息的利用，并称其论证的频谱效率可使目前的频谱利用率提高10～20倍。其基本思想是：设备首先“感知”周围无线环境并确定频谱特征，确定基本用户的存在性并“描述”可用机会，通过对环境的理解和主动学习，遵守应用于该频谱的管理策略，设备确定一种最佳计划，实时调整传输参数比如功率、载波调制和编码等，节点间相互通信协调使用机会，定义与应用干扰限定策略，然后以不与基本用户发生冲突的方式发送信号，达到通信系统性能最优化的目的。

3 基于认知无线电的电台架构

战术电台作为战场通信的主要手段，对通信的实时性、可靠性、抗干扰能力有着更高的要求，而认知无线电的技术特点则决定了认知无线电技术必将在战术电台上得到广泛应用。因此，采用一种什么架构来设计电台，将认知无线电技术和战术电台的通信功能完美结合就变得十分重要。

由认知无线电的概念可知，认知无线电是智能化的软件无线电，具有软件无线电的所有特征。提到软件无线电，就不能不提到软件通信体系结构（SCA）[4]。SCA是实现军用软件无线电台设计的一个有效规范和指导，是美军针对下一代战术无线通信系统的研制而的通用规范，它对多种类型军用无线电台的软硬件体系结构进行了定义。基于SCA的战术无线电台具有通用性强、便于更新、便于维护和升级的特点，并且能够实现不同军兵种不同系列电台之问的互连、互通和互操作。目前，美军已了多个版本的SCA规范(最新版本是SCA 2.2.2)，研制并装备了多种基于SCA的无线电台。近年来，我军一直在密切关注和跟踪SCA的研究动向，并于2004年实施了适合我军特点的相关国军标，用来指导我军下一代战术无线电台的研制和开发。因此，综合考虑认知无线电和SCA的特点，同时结合战术电台的使用需求，参考SCA规范，提出一个基于认知无线电的电台体系架构。如图2所示。

该体系架构中，自底向上包括硬件平台、BSP及设备驱动、嵌入式操作系统、嵌入式CORBA中间件、硬件抽象层（MHAL）、核心框架、基础服务、无线通信波形应用、频谱感知波形、认知引擎等若干部分。

硬件平台是实现通信功能和认知功能的基础，由射频模块、数字信号处理模块、主控模块等组成。

BSP、设备驱动、嵌入式操作系统、嵌入式CORBA中间件、硬件抽象层、核心框架共同构成一个通用开放的SCA软件平台。

基础服务软件为用户提供通用、组件化的共，包括故障检测、资源监控、信息输入、时间服务等。

无线通信波形应用是由一组实现通信功能的波形组件构成的应用软件，一种无线通信波形应用代表一种通信功能的实现。具备认知功能的电台可以根据认知结果选择最佳的波形和参数进行通信。

频谱感知波形完成频谱感知功能所需的信号处理工作，得到的感知结果是认知引擎工作的依据。电台可以根据时间、空间、频率等实际情况运行不同侧重的频谱感知波形以获取最佳的感知结果。

认知引擎是在软件无线电平台上实现基于人工智能技术的推理与学习，实现并驱动整个认知环路，实现认知功能的核心部件。通常，认知引擎由推理机、学习机、知识库等功能模块组成。可以说，认知引擎是CR的“大脑”。

由图 2所示的电台体系架构可知，基于认知无线电的电台在硬件上通常由以下模块组成：

1）实现通信功能的射频模块；

2）实现频谱感知功能的射频模块；

3）运行通信和频谱感知波形的数字信号处理模块；

4）运行认知引擎、完成对各模块运行管理的主控模块。

一个多通道的认知无线电台硬件架构如图3所示：

根据电台使用需求的不同，可对图 3所示的硬件架构进行裁减，但最少必须保留一个通信通道和一个认知通道。此时，数字信号处理模块和主控模块的功能也可以在一个硬件模块上实现。一个典型的单通道认知无线电台硬件架构如图4所示。

图中的射频功能模块完成通信射频信号的处理；频谱感知模块根据需求完成对相应频段的电磁环境探测；主控及数字信号处理模块是电台的核心，运行通信波形、认知引擎，同时负责电台的控制管理。并且，按照图 2所示的体系架构，在主控及数字信号处理模块上还要运行嵌入式操作系统、核心框架、中间件、硬件抽象层等基础软件以满足体系架构的要求。

4 结论

本文首先介绍了认知无线电技术的基本原理及，然后结合认知无线电技术的发展阐述了其在军事上的用途，最后参考软件通信体系结构（SCA）提出了一种基于认知无线电的电台体系架构，对其软硬件组成做了简要分析。

认知无线电技术作为一种全新的通信技术，能有效提高通信设备的通信效能及抗干扰能力；以认知无线电设备组网，能大幅提高通信网络的频谱利用率及通信容量；结合世界军事信息技术发展的特点，认知无线电技术的军事用途更是不可低估。近年来，认知无线电技术已经受到广泛和深入的研究，在不远的将来，必将对现有的通信技术造成巨大的冲击，在通信技术发展的历史上留下深远的影响。

参考文献：

[1] J.Mitola，Cognitive Radio：An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio[D]，Sweden，KTH Royal Institute of Technology，2000 .

[2] 杨小牛，从软件无线电到认知无线电，走向终极无线电[J]，中国电子科学研究院学报,2007,1：4

第9篇：数字信号处理论文范文

动的交流化、功率变换器的高频化、控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，因提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。

变频器的快速发展得益于电力电子技术、计算机技术和自动控制技术及电机控制理论的发展。变频器的发展水平是由电力电子技术、电机控制方式以及自动化控制水平三个方面决定的。当前竞争的焦点在于高压变频器的研究开发生产方面。

随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，体积越来越小，而且厂家仍在不断地提高可靠性，为实现变频器的进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。辨别变频器性能的优劣，一要看其输出交流电压的谐波对电机的影响；二要看对电网的谐波污染和输入功率因数；最后还要看本身的能量损耗（即效率）。这里仅以量大面广的交—直—交变频器为例，阐述其发展趋势：主电路功率开关元件的自关断化、模块化、集成化、智能化；开关频率不断提高，开关损耗进一步降低。

在变频器主电路的拓扑结构方面。变频器的网侧变流器对低压小容量的装置常采用6脉冲变流器，而对中压大容量的装置采用多重化12脉冲以上的变流器。负载侧变流器对低压小容量装置常采用两电平的桥式逆变器，而对中压大容量的装置采用多电平逆变器。对于四象限运行的转动，为实现变频器再生能量向电网回馈和节省能量，网侧变流器应为可逆变流器，同时出现了功率可双向流动的双PWM变频器，对网侧变流器加以适当控制可使输入电流接近正弦波，减少对电网的公害。

脉宽调制变压变频器的控制方法可以采用正弦波脉宽调制控制、消除指定次数谐波的PWM控制、电流跟踪控制、电压空间矢量控制（磁链跟踪控制）。

交流电动机变频调整控制方法的进展主要体现在由标量控制向高动态性能的矢量控制与直接转矩控制发展和开发无速度传感器的矢量控制和直接转矩控制系统方面。微处理器的进步使数字控制成为现代控制器的发展方向。运动控制系统是快速系统，特别是交流电动机高性能的控制需要存储多种数据和快速实时处理大量信息。

近几年来，国外各大公司纷纷推出以DSP（数字信号处理器）为基础的内核，配以电机控制所需的功能电路，集成在单一芯片内的称为DSP单片电机控制器，价格大大降低、体积缩小、结构紧凑、使用便捷、可靠性提高。

在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU（微处理器）来完成。但MPU较低的处理速度无法满足高速实时的要求。随着大规模集成电路技术的发展，1982年世界上首枚DSP芯片诞生了。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比MPU快了几十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP芯片的问世标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。随着CMOS技术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。80年代后期，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域。

90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产品，它与第四代相比，系统集成度更高，将DSP芯核及组件综合集成在单一芯片上。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透到人们日常消费领域，前景十分可观。

DSP和普通的单片机相比，处理数字运算能力增强10—15倍，可确保系统有更优越的控制性能。数字控制使硬件简化，柔性的控制算法使控制具有很大的灵活性，可实现复杂控制规律，使现代控制理论在运动控制系统中应用成为现实，易于与上层系统连接进行数据传输，便于故障诊断、加强保护和监视功能，使系统智能化。

交流同步电动机已成为交流可调转动中的一颗新星，特别是永磁同步电动机，电机获得无刷结构，功率因数高，效率也高，转子转速严格与电源频率保持同步。同步电机变频调速系统有他控变频和自控变频两大类，自控变频同步电机在原理上和直流电机极为相似，用电力电子变流器取代了直流电机的机械换向器，如采用交—直—交变压变频器时叫做“直流无换向器电机”或称“无刷直流电动机”。传统的自控变频同步机调速系统有转子位置传感器，现正开发无转子位置传感器的系统。同步电机的他控变频方式也可采用矢量控制，其按转子磁场定向的矢量控制比异步电机简单。