數字通信的特點范文

導語：如何才能寫好一篇數字通信的特點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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1.數字通信系統的含義

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。無論在時間上還是幅度上，它都屬于離散的負載數據信息的信號。數字通信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。數字通信研究為信息傳輸和存儲介質的設計帶來了便利。首先它的信源獨立設計，一旦用信源編碼器將信息轉換為比特，信息就可以無差別的存儲或傳輸，只要回復比特數據，就可以將其中蘊含的信息無差別地重構回來，也就是存儲和通信媒介可以獨立于信源，這也就意味著多種信源可以共享同意通信媒介，此外信道與信源的獨立性帶來了顯著的經濟效益。其次，信道優化設計，對每一個通信鏈路來說，信道編碼器、信道譯碼器、調制器和解調器都可以根據特定的信道特性進行優化。由于在每條鏈路上都可以對傳輸的比特進行再生，所以沒有“噪聲積累”。

數字通信中還存在以下問題：第一，數字信號傳輸時，信道噪聲或干擾所造成的差錯，原則上是可以控制的。這是通過所謂的差錯控制編碼來實現的。于是，就需要在發送端增加一個編碼器，而在接收端相應需要一個解碼器。第二，當需要實現保密通信時，可對數字基帶信號進行人為“擾亂”（加密），此時在收端就必須進行解密。第三，由于數字通信傳輸的是一個接一個按一定節拍傳送的數字信號，因而接收端必須有一個與發端相同的節拍，否則，就會因收發步調不一致而造成混亂。另外，為了表述消息內容，基帶信號都是按消息特征進行編組的，于是，在收發之間一組組的編碼的規律也必須一致，否則接收時消息的真正內容將無本文由收集整理法恢復。在數字通信中，稱節拍一致為“位同步”或“碼元同步”，而稱編組一致為“群同步”或“幀同步”，故數字通信中還必須有“同步”這個重要問題。

2.數字通信系統的優點

數字通信與傳統的模擬信號不同，主要表現在以下幾個方面：

（1）數字信號具有極強的抗干涉能力。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。

（2）數字信號更適合進行高質量的遠距離通信。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，通信質量也依然能夠得到有效保證。

（3）數字信號具有更強的保密性。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。

（4）數字信號應用范圍廣。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。

3.數字通信系統的缺點

數字通信系統雖然優點居多，但它也存在缺點。但是隨著新的寬帶傳輸信道的采用、窄帶調制技術和超大規模集成電路的發展，數字通信的這些缺點已經弱化。隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，數字通信在今后的通信方式中必將逐步取代模擬通信而占主導地位。它的主要缺點如下：

（1）數字通信系統頻帶利用率不高

系統的頻帶利用率，可用系統允許最大傳輸帶寬（信道的帶寬）與每路信號的有效帶寬之比來數字通信中，數字信號占用的頻帶寬，以電話為例，一路模擬電話通常只占據4khz帶寬，但一路接近同樣話音質量的數字電話可能要占據20～60khz的帶寬。因此，如果系統傳輸帶寬一定的話，模擬電話的頻帶利用率要高出數字電話的5～15倍。

（2）系統設備比較復雜數字通信中，要準確地恢復信號，接收端需要嚴格的同步系統，以保持收端和發端嚴格的節拍一致、編組一致。因此，數字通信系統及設備一般都比較復雜，體積較大。

4.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。

（1）現階段的數字信號調制主要分為調幅、調相以及調頻三種。調幅即是根據不同的信號，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；調相即是由于載波的相位受到數字基帶信號的控制，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；調頻及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。

（2）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。并且，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。

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【摘要】針對當今測試系統對通信傳輸系統高精度、高可靠性、低誤碼率等要求，設計了一種基于LABVIEW的8位數字通信系統。本設計采用NI7831FPGA板卡，構建了LABVIEW RIO平臺，其繼承了傳統的LABVIEW圖形化編程的特點又賦予FPGA的適時高速的特性，替代了傳統硬件電路。測試結果表明，本系統數據傳輸速率高、誤碼率低、不易丟失，具有良好的可靠性，可交互范圍廣，具有廣泛的應用空間。

【關鍵詞】虛擬儀器;數字通信;LABVIEW RIO

隨著科學技術的發展，計算機技術、數字存貯技術、數字交換技術以及數字處理技術等現代技術飛速發展，許多設備、終端接口均是數字信號，便捷有效靈活的數字通信系統往往是大多數電子設備或系統的不可或缺的一部分[1-2]。在數字通信中，傳輸信號是離散的，相比模擬通信中的連續信號具有良好的抗噪性。并可通過糾錯編碼技術來控制，以提高傳輸的可靠性。數字通信系統主要功能是與外設之間實現數據的收發。本文根據某科研項目中，通信系統維護困難、更新速度快、時間要求緊等特點，提出一種基于NI7831 FPGA的DIO與LABVIEW軟件設計相結合的方法，替代傳統的基于單片機或 FPGA 等自行設計的硬件電路所組成的數字通信系統， 提高了系統傳輸的可靠性。

1.數字通信系統硬件設計

數字通信系統主要由通信終端、8位數字通信系統、工控機及PXI總線構成。根據8位數字通信系統實驗功能，欲實現8路并行數據的收發。因此，實驗中需要選取另一個通信終端。兩塊板卡間并行收發數據，最終通過PXI總線與工控機NI1042實現通信。硬件示意圖如圖1所示。實驗平臺搭建如圖2所示。

圖1 8位數字通信系統硬件示意圖

圖2 8位數字通信平臺硬件連接圖

NI板卡的選擇：

NI Compact RIO是可重新配置的嵌入式控制系統，包括一系列NI推出的RIO FPGA板卡（主要包括NI783X、NI781X、NI785X系列FPGA板卡）和RIO計算機等產品。

NI Compact RIO系統硬件架構中包含：I/O模塊、可重新配置現場可編程門陣列（FPGA）機箱、嵌入式控制器。本測試系統采用的是NI7831FPGA采集卡，具有不低于32條數可重構DIO（數字信號輸入/輸出）字線，可配置為速率不低于40MHz的輸入、輸出、計時器或自定義邏輯[3]。

本文8位數字通信系統主要依托NI7831的DIO實現。在實驗中，以HH-S2 FPGA板卡做另一通信終端，以驗證數字通信系統數據。選定NI7831 FPGA 的Connector0/DIO0～DIO7 為8位數據發送端口，DIO8為發送寫時鐘發送端口，DIO9～DIO16為8位數據接收端口，DIO17為接收讀時鐘端口。選定另一通信終端HH-S2FPGA板卡的DIO0～DIO7 為數據接收端口，DIO8 為讀取數據寫時鐘端口，DIO9～DIO16為數據發送端口，DIO17為發送寫時鐘端口。內部通信如圖3所示。

圖3 8位數字通信系統內部通信示意圖

2.8位數字通信系統軟件設計

本系統的核心部分是軟件部分，針對選定板卡，軟件開發平臺選用NI公司針對NI Compact RIO推出的LabVIEW RIO[4-5]。其繼承了LabVIEW圖形化編程的特點。其軟件本身基于FPGA的原理構架，包含對IO的配置、時鐘管理、計數器設置、存儲塊設置、常用FIFO設置等功能[6]。根據8位數字通信系統功能，分別設計數據輸入與數據輸出兩個工作流程。如圖4所示為8位數據輸出工作流程。第一步系統初始化，各個DO復位。第二步設置欲發送的8位數據和發送時鐘脈寬。第三步判斷如果發送通道使能則發送數據。第四步，判斷是否發送完畢，如果發送完畢進入第五步判斷是否終止輸出，如果終止則退出。

圖4 8位數字通信發送數據工作流程

如圖5所示為數據接收工作流程。首先系統初始化，各個DI復位。第二步判斷寫信號時鐘。第三步判斷寫時鐘有效則寫入數據。第四步，判斷是否終止程序，如果終止則退出。

依據8位數字通信數據輸出/接收工作流程圖，8位數字通信系統發送數據FPGA程序如圖6所示。如圖7為8位數據通信系統實驗數據接收FPGA程序。圖8為8位數據通信系統實驗上位機界面程序圖。

圖5 數據接收工作流程圖

圖6 8位數字通信系統發送數據FPGA程序

圖7 8位數據通信系統實驗數據接收FPGA程序

圖8 8位數字通信系統上位機界面程序

3.數字通信系統實驗數據分析

檢測8為數字通信系統時，選用NI7854做另一通信終端。

表1 8位數字信號系統測試數據

發送數據

發送數據 循環發送次數 發送頻率Hz 誤碼率

0～255 100萬 100K 0

0～255 100萬 200K 0

0～255 100萬 500K 0

0～255 100萬 1M 0

接收數據

發送數據 循環接收次數 接收頻率Hz 誤碼率

0～255 100萬 100K 0

0～255 100萬 200K 0

0～255 100萬 500K 0

0～255 100萬 1M 0

當數字通信系統作為發送端時，發送n位數據時采用循環發送方式，每次循環發送數據從0開始發送，依次加1，直至發送至。當數字通信系統作為接收端時，數字通信系統做數據接收端，NI7854板卡做發送數據端，以同樣的方式向數字通信系統循環發送數據。測試數據如表1所示。

可以看出8位數字通信系統各路DI口發送接收數據正確穩定，在發送/接收時鐘速率增加至1MHz時仍然能夠將誤碼率控制為0，性能可靠。

4.結語

提出并設計實現了一種具有應用價值的8位數字通信系統。實驗結果表明，該設計誤碼率低、穩定性好，確保了硬件與軟件設計的可行性。該系統還具有良好的通用性，由于NI Compact RIO的結構性，可以對本系統做一些修改，用來測試其他項目。本設計沒有涉及數字信息的加密，有關通信加密技術的研究將在以后開展。

參考文獻

[1]趙媛，侯曉.一種基于軟件無線電的無交換式數字通信系統[J].電聲技術，2002（03）.

[2]張朝霞，禹思敏.基于數字信號處理器的語音無線混沌通信――系統設計與硬件實現[J].物理學報，2010（05）.

[3]（美）RichardG.Lyons著.朱光明，程建遠，劉保童等譯.數字信號處理[M].機械工業出版社，2006.

[4]蔡國英，張宏群.基于LabVIEW的信號產生與分析系統[J].國外電子測量技術，2007（07）.

[5]段吉海，覃遠年，田克純，張德安.數字通信FPGA開發設計平臺[J].桂林電子工業學院學報，2003（01）.

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關鍵詞：數字通信；技術原理；應用

通信產業是國民經濟結構的重要組成部分，滲透在各行各業中，沒有通信技術的服務，各行業的正常運行和發展都會受到嚴重制約，可以說，不管是人們的日常生活還是工作生產都已經離不開通信技術，一旦出現特殊的社會環境，迫使人們不得不減少外出而需要在室內完成工作或者學習，這時候就需要強大的通信網絡來支撐，所以通信技術的發展顯得至關重要，隨著社會的進步，對通信技術也不斷提出更高的要求，只有滿足這些需求，通信產業才能更好的生存和發展。當前，我們早已邁進了數字通信時代，所以對數字通信技術進行分析，展望其未來的發展具有重要的現實意義。

1數字通信技術的原理

數字通信系統模型如圖1，數字通信就是利用數字信號進行信息的傳遞，所謂數字信號，在電子電路中是采用二值邏輯中的1和0來進行信息的表示，用多位二值數碼的組合表示不同的信息。而在現實中，大多數信息都是模擬信號的形式，可以通過模數轉換將其轉換為數字信號，然后就可以在數字信道中進行信息的傳遞。為了保證信息傳輸的可靠性和保密性，以及為了提高信道的利用率，在傳輸之前通過對數字信號采用不同的編碼方式，能夠大大提高抗干擾能力，降低外界或者系統自身噪聲的干擾。再利用調制器對信號進行調制，調制之后的信號頻譜得到擴展，更適合在信道中傳輸，充分利用信道，提高傳輸性能。同時，在數字信號系統中，同步也是非常重要的環節，如果時鐘同步或者幀同步不準確，也會直接導致信息出錯。信號通過有線或者無線信道傳輸到接收端后，再經過解調、譯碼后可恢復信息。在數字通信系統中極其重要的技術還包括程控交換，在最初的電話交換機的基礎上逐步發展為數字程控交換機，利用存儲著交換控制程序的計算機來控制信息的接駁，信息的類型從最初單一的語音發展為多種形式的數據信息，程控交換機的使用使得通信系統的維護管理更加便捷可靠，增強了靈活性，功能更全面，在一定程度上，通過對軟件的控制來增強硬件的功能擴展，從而更好的提供通信服務。

2數字通信技術的優點和缺點

2.1數字通信技術的優點

（1）數字通信技術具有很好的抗干擾性能。信息在通過信道傳輸的過程中，不可避免的會受到來自外界或者自身的噪聲干擾，但是數字信號不同于模擬信號，數字信號本身是離散的信號，通常采用二值邏輯來表示，實際應用中可以用脈沖的兩種不同狀態代表1和0，只要能控制噪聲信號不嚴重破壞脈沖的兩種狀態，就可以在接收端被識別，在這一點上，模擬信號是不能夠相比的，噪聲對模擬信號的影響是很明顯的，很容易使信號失真，所以相對來說數字通信技術的抗干擾能力強于模擬通信技術。（2）數字通信技術有較好的保密性能。用數字信號進行信息的表示、存儲和傳輸，更便于對信息加密，可以將數字信息進行各種運算處理，對其進行偽裝，常用的方法就是采用密鑰技術，一般密鑰很難被外界破解，從而保證了通信信息的保密性。（3）數字通信技術能實現遠距離的高質量信號傳輸。信號在傳輸過程中，距離越長，損耗越大，那么就必須對信號進行放大，但是同時也會放大噪聲，甚至噪聲可能會覆蓋有用信號。在采用數字通信后，由于數字信號的波形在失真后可以通過整形電路恢復原有的信息，利用再生中繼器可以大大增加傳輸距離，同時又保證了信號的不失真性。（4）數字通信技術支持多種形式信息傳輸。隨著計算機、多媒體技術的發展，人們對信息的需求呈現多樣性，但是不論何種形式的信息，都可以轉換成數字信號，所以數字通信技術的普及也促進了綜合業務數字網的形成。（5）數字通信系統普遍采用大規模集成電路，具有體積小、重量輕、耗電低、后期維護方便等等優勢。另外隨著光纖技術的發展，現代通信大量使用光纖作為傳輸媒介，大大節省了成本，提高了傳輸速度，加強了信息的保密性。

2.2數字通信技術的缺點

（1）數字通信技術對頻帶的利用率較低。相對于模擬通信，同樣的電話業務，數字通信占用的帶寬遠高于模擬通信，當傳輸帶寬有限的時候，就會影響頻帶利用率。（2）數字通信系統的設備更加復雜、繁瑣。為了實現通信質量的提高，就要增加信號處理的復雜程度，相應的，通信設備的功能更多也就更加復雜。雖然數字通信技術存在一些缺點，但是隨著寬帶信道的采用、窄帶調制技術和微電子技術的發展，這些缺點已經被弱化，數字通信必然會取代模擬通信，成為占主導地位的通信技術。

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【關鍵詞】 數字光纖 通信設備 維護

數字光纖通信設備和光纖通信系統的結合形成了光纖通信技術，利用該技術，人們可以在生活或者工作中方便的實現通信。數字光纖通信設備作為光纖通信技術應用的基礎，對數字光纖通信設備的特點和維護進行研究，可以更好的為光纖設備的應用和改善提供保障。

一、數字光纖通信設備維護的特點分析

光纖通信作為信息傳遞的設施，信息傳遞的暢通和安全是其基本的要求。對于光纖通信設備來說，其應當具備較高的安全性能來滿足信息的傳遞或者持續傳遞，對于信息傳遞過程中的問題和障礙應當做出快速的反應。對于現在的光纖通信設備來說已經具有各種完善的報警設施，如及時維護和延時維護的警報等。這些警報對光纖通信網絡來說是完全覆蓋的，網絡中任何一個地方出現了問題，維修人員都可以從設備所附帶的信號在得到詳細的信息，其中包含了故障的原因、時間和影響的范圍等[1]。

由于光纖通信設備的科技含量的比較高，其中重要的表現就是數字光纖設備通信的設備逐漸向高密度、高精度的集成化方向發展。隨著信息科學技術的快速發展，通信設備已經在可靠度方面獲得到了極大的提高，但是相應的也增大了光纖通信設備在維護和保養上的難度，這對維護人員的技術和心理素質都帶來挑戰[2]。

二、光纖數字通信設備的維護

由于數字光纖通信設備不能單獨使用，而是要和其它的數字光纖設備的通信系統進行配套才能一起使用。對于通信設備的維護來說，其工作狀態的正常與否也要依靠系統的暢通程度來進行判斷。所以對光纖數字通信設備的維護就是對數字化的光纖通信系統的保養以及維護，然后使整套光纖通信系統保持正常的工作狀態。對光纖數字通信設備的維護和保養來說一般包含了兩個方面的內容，一是對整個數字的光纖通信系統的周期性的監控，二是對數字光纖通信系統中出現的故障進行及時處理。

根據通信設備的維護方法，考慮到數字光纖設備的特點，對于數字化的光纖通信設備設備來說，建立全面的監控平臺來說是非常有必要的，處于對信息傳遞的要求，應當對通信設備進行全方位、全天候的監控，以便及時的發現問題。對于光纖數字通信設備的相關的數據指標及時的記錄，以便隨時掌握系統的狀態和進行定期的測試。通過對這些記錄的數據進行比較和分析，可以及時的發現潛在的問題，可以對光纖通信設備維護提供良好的技術支持。通過對光纖通信設備建立詳細的工作檔案，可以使工作人員進行針對性的維護工作，以便于在設備發生故障的時候及時發現問題，并且做出最快速的反應[3]。

對數字光纖設備來說，維護人員通過檢測可以獲得設備運行的相關數據，及時掌握設備的運行狀態。針對通信設備中出現的各種問題，可以對這些問題的原因和部位進行全面的判斷，其中設備中的報警啟示信息就非常的重要。對于數字光纖通信設備所發生的故障和問題來說，上游的報警應當存在下游的故障中，下游的故障警告也表現在上游的故障報警中。維護人員要對整套系統有著較深的理解，并且具有熟練的操作經驗，這樣才能及時進行故障處理[4]。對于當前的數字光纖通信設備維護來說，其維護工作主要依靠故障警報。例如在光纖傳輸線路中，如果光接收機沒有出現報警，而上游出現了無光報警，那么就可以考慮發送盤的問題。

三、結束語

數字通信技術已經作為一種高科技的通信技術在社會領域中得到了廣泛的應用，大大促進了社會的進步。對于數字光纖通信設備來說，其和通信系統是緊密的聯系在一起的，通過對光纖通信系統的監控，可以正確的判斷通信設備是否處于正常的運行狀態，大大方便了其維護。通過報警提示我們及時發現設備中出現的故障和問題，可以及時解決信息傳遞中問題，保證信息的安全輸送。

參 考 文 獻

[1] 蔚斌，冀巍. 數字光纖通信設備的應用與維護[J]. 科技傳播，2012，（04）：180-181

[2] 高皋. 鐵路數字光纖通信設備維護的工作內容與方法分析[J]. 信息通信，2012，（04）：203-203

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    光纖通信作為信息傳遞的設施,信息傳遞的暢通和安全是其基本的要求。對于光纖通信設備來說,其應當具備較高的安全性能來滿足信息的傳遞或者持續傳遞,對于信息傳遞過程中的問題和障礙應當做出快速的反應。對于現在的光纖通信設備來說已經具有各種完善的報警設施,如及時維護和延時維護的警報等。這些警報對光纖通信網絡來說是完全覆蓋的,網絡中任何一個地方出現了問題,維修人員都可以從設備所附帶的信號在得到詳細的信息,其中包含了故障的原因、時間和影響的范圍等[1]。由于光纖通信設備的科技含量的比較高,其中重要的表現就是數字光纖設備通信的設備逐漸向高密度、高精度的集成化方向發展。隨著信息科學技術的快速發展,通信設備已經在可靠度方面獲得到了極大的提高,但是相應的也增大了光纖通信設備在維護和保養上的難度,這對維護人員的技術和心理素質都帶來挑戰[2]。

    二、光纖數字通信設備的維護

    由于數字光纖通信設備不能單獨使用,而是要和其它的數字光纖設備的通信系統進行配套才能一起使用。對于通信設備的維護來說,其工作狀態的正常與否也要依靠系統的暢通程度來進行判斷。所以對光纖數字通信設備的維護就是對數字化的光纖通信系統的保養以及維護,然后使整套光纖通信系統保持正常的工作狀態。對光纖數字通信設備的維護和保養來說一般包含了兩個方面的內容,一是對整個數字的光纖通信系統的周期性的監控,二是對數字光纖通信系統中出現的故障進行及時處理。根據通信設備的維護方法,考慮到數字光纖設備的特點,對于數字化的光纖通信設備設備來說,建立全面的監控平臺來說是非常有必要的,處于對信息傳遞的要求,應當對通信設備進行全方位、全天候的監控,以便及時的發現問題。對于光纖數字通信設備的相關的數據指標及時的記錄,以便隨時掌握系統的狀態和進行定期的測試。

    通過對這些記錄的數據進行比較和分析,可以及時的發現潛在的問題,可以對光纖通信設備維護提供良好的技術支持。通過對光纖通信設備建立詳細的工作檔案,可以使工作人員進行針對性的維護工作,以便于在設備發生故障的時候及時發現問題,并且做出最快速的反應[3]。對數字光纖設備來說,維護人員通過檢測可以獲得設備運行的相關數據,及時掌握設備的運行狀態。針對通信設備中出現的各種問題,可以對這些問題的原因和部位進行全面的判斷,其中設備中的報警啟示信息就非常的重要。對于數字光纖通信設備所發生的故障和問題來說,上游的報警應當存在下游的故障中,下游的故障警告也表現在上游的故障報警中。維護人員要對整套系統有著較深的理解,并且具有熟練的操作經驗,這樣才能及時進行故障處理[4]。對于當前的數字光纖通信設備維護來說,其維護工作主要依靠故障警報。例如在光纖傳輸線路中,如果光接收機沒有出現報警,而上游出現了無光報警,那么就可以考慮發送盤的問題。

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關鍵詞：數字微波通信；衛星數字通信；廣播運輸；運用

對現在社會上的通信技術來說，廣播傳輸的運用在很大的程度上是需要通信技術的參與，尤其是現在社會上廣泛應用的微波傳輸技術。在很大的程度上來說，現在我國社會上存在的兩種微波傳輸技術主要包括數字微波通信和衛星數字通信這兩個方面，而且這兩個方面在廣播運輸中都有非常廣泛的應用。而且在我國現在使用的廣播電視的傳播途徑主要有三個方面，這三個方面主要包括光纜、地面微波和衛星傳輸。對這三個方面來說可以說各有的優點和缺失，因此在進行廣播傳輸的過程中需要選擇缺失最小的方法進行合理的方法進行使用，只有這樣才能在很大的程度上實現廣播的傳輸。

1 數字微波通信

1.1 數字微波通信的基本功能及特點

數字微波通信的重點在于微波技術的運用，這就要求對微波的含義和相應的特征有一個全面的了解。在很多情況下可以了解到微波是屬于無線電波的一種，而且還具有一定的高頻率性，對微波的長度在相關的物理研究中可以清楚的了解微波是一種波長比較短的無線電波，所以可用的微波的頻帶比較寬，而且性能也比一些低頻率的電波的性能更加良好。另外由于微波在社會上的數字化方面得到廣泛的應用，這也從側面表示了微波是具備信息存儲量較大的特點。在微波使用的現階段中，主要使微波的技術包括數字微波通信，這種數字微波通信在相應的社會實踐中可以發現數字微波通信技術是具有投資較低，便捷可靠，而且抗干擾的能力良好的特點，這些特點的存在使得數字微波通信在廣傳輸中得到廣泛的應用。

1.2 數字微波通信系統的基本原理

很多無線電波的傳輸方式在相關的物理研究中都可以發現其傳輸方式與光波的傳輸方式有很大的相似，都是屬于只能直線射進，在遇到障礙時會發生阻斷或者反射的情況。這種與光波、相似的特點從一定的程度上決定了數字微波通信的主要特點。通信的主要特點。切在進行地球與相應空間之間的傳輸過程中，由于傳輸的空間比較廣泛，距離也比較遠，這就會導致在進行傳輸的過程中需要設立相關的中轉站機構，也就是說在進行傳輸的過程中是在一種接力的過程中進行的，這種做法能夠減少相應傳輸信息的損害，使得信息的傳輸達到全面完善的傳輸。

而且在進行數字微波通信的傳輸過程中，由于設立了相應的空間中轉站，這就在很大的程度上決定了數字微波通信兩個終端之間對信息傳輸的根本要求，而且對設立的中轉站的要求在于設立的中轉站的數量，由于距離過遠，所設置的中轉站的數量在幾個到幾十個范圍，數量的多少也通常由距離的長短決定。中轉站的存在是為了將終端所發送的信號進行一個接受，并將其放大，之后在轉入其他的中轉站的過程。這種中轉站的存在的根本目的是對進行傳輸的信息的質量有一定的保證。

1.3 數字微波通信在廣播電臺中的運用

在進行微波傳輸時數字化微波將采用相關數字化技術進行處理，其傳輸的質量具有高可靠性、具有較強的抗干擾力、能夠遠程傳輸等諸多優點。廣播電視大多使用多條路經終端傳輸設備，相關設備具有收、發端機兩部分。該設備有光端口和數字化微波端口，與光端和微波端都能夠方便連接。發端機能夠把數字化節目源樣點節目信號、相關數據及通道情況轉換為數字式序列，再通過編碼糾錯、交結、信號通道編碼與復接，然后分別傳送至光端調制機與微波端調制機進行傳輸，送至微波端調制機的相關信號經由天線與功放在進行發射。收端機解碼其所收編碼流，所解出信號通過交結、編碼糾錯電路得出相關數據與各類樣點信號，而后經由各相應接口電路將其恢復至數字化模擬信號。

2 衛星數字通信

2.1 衛星數字通信的基本功能及特點

廣播節目信號最主要的傳輸手段就是衛星數字通信，伴隨現代數字化技術快速的發展，其優勢尤為明顯。相比于微波數字通信等現代化傳輸手段，其具有低投資、覆蓋范圍較廣、設便捷、傳輸過程質量有保證、維護簡單、操作成本低等諸多優點。

2.2 衛星數字通信系統的基本原理

衛星電視體系包括四個重要部分，即衛星發射站、衛星轉發器、監測站、接收站。轉發器主要接收由地面上行站所傳送過來的上行信號（C或Ku波段），且對其進行放大、變頻、然后再放大操作后，將其發射至地面接受范圍內，所以，轉發器實質上所起到的作用完全可以代替一個中繼站，它能夠在傳輸過程中將附加的噪聲降至最低且失真對廣播信號進行傳送。

2.3 衛星數字通信在廣播電臺的運用

廣播電視衛星相對于地面必須靜止，這樣可以方便觀眾使用便捷，不追蹤衛星與具有較強定向性的天線進行接收，所以需要運用同步赤道衛星，還需要確保衛星在其軌道中位置與狀態保持精確；廣播電視衛星務必具有足夠輻射的功率，廣播電視衛星同時需要具備高可信度與長壽命，從而減少停播故障，且規避了頻繁更換衛星和停播所需費用及損失。

2.3.1 衛星數字廣播

通過衛星來傳送廣播電視信號是衛星現代化技術飛躍性的發展，在廣播電視數字化傳輸體系中，衛星數字傳輸相當必要。

2.3.2 衛星轉播車和現場直播車

直播車與轉播車節目輸送方式更加豐富，使活動直播安全得到有力保障。相關車載體系統不但能夠高質量傳輸無線數字化信號，執行高質量轉播任務和相關直播操作，還能夠在非正常情況下，獨立應對緊急制作及相關傳輸任務。

結束語

多媒體廣播技術的發展帶動著相應數字化通信的進一步發展，使得相應的無線通信技術也有了新的發展方向。而且在現在社會上存在的微波傳輸技術中主要有兩項技術手段可以應用在相應的廣播通信技術上面，這兩項技術的特點都會使得廣播信息的傳輸能夠更加順利的進行，使其更加符合社會發展的需求。而且在現在社會上廣播信息的數字化也處在一個高速發展的過程，為了響應這種發展就需要對相關的技術做到更好的改善，使得廣播傳輸的質量和傳播道路都有相應的提高，從而使得廣播傳輸行業的發展更加符合社會的需求。

參考文獻

[1]趙孟，盧山.數字微波通信技術的發展及應用探析[J].信息與電腦（理論版），2013（7）.

篇7

關鍵詞：數字電子技術 網絡 應用

1引言

目前階段自然科學專業領域當中發展速度最迅猛的科學技術則為數字通信和通信網絡技術。計算機系統和通信網絡能夠互相連接組成的計算機數據通信網絡系統，減短了人與人之間的溝通交流距離，縮短了數據信息取得的時間，促使整個社會能夠密切地結合于一塊，人們相應的生活、學習與工作方式發生變化，人們對通信網絡的依賴性愈來愈強，尤其是數字電子技術可以實現通信網絡數據信息的迅速處理，高速度與大容量的數據信息已經變成社會生活領域當中必不可少的環節[1]。

2數字電子技術的重要性

數字電子技術能夠充分實現數據信號的數字通信。數字信號相應的特征在于抗干擾能力強與無噪聲影響，有利于實現加密處理，能夠進行數據存儲、處理與交換等操作，可以組成綜合數字網與綜合業務數字網，其數字通信體現出許多相關優勢，計算機系統所用信號和數字通信的信號都均為二進制代碼的形式，即為計算機系統信號和數字通信信號是相同的，此類信號的相同性有助于數字信號和計算機實現聯網操作，使用計算機對于數字信號實行存儲、處理與交換等操作由于此類信號的相同性具有便捷性[2]。數字信號具有抗干擾能力強，能夠實現長距離與高質量的數據信息傳輸，并且通過數字變換處理后的信號，對于通信網絡數據信息的加密操作變得相對容易，由于簡單形式的數字邏輯運算能夠實現加密與解密操作，同時其具有保密性好的特點。

3通信網絡的特點與優勢

通信網絡作為一個虛擬形式的數據信息傳輸、接收與共享的實踐應用平臺。通信網絡技術具有共同任務、共享環境、通信、合作和協調這幾個相應的特征。首先為通信網絡具備開放性與數據信息共享度，通信網絡能夠實現相關資源的共享，為數據信息的傳播技術提供時效性，通信網絡上的數據信息資源有許多且信息量相對較大，為數據信息的傳播、存儲與共享提供充分的保護。其次為通信網絡有利于對數據信息資源的查找，經過瀏覽互聯網，人們能夠實現各取所需的目的[3]。通信網絡能夠實現零距離形式的溝通交流，突破相應的地域界限，可以實現跨國界與跨地區形式的溝通交流。通信網絡上的數據信息更新速度迅猛，相對于報紙與雜志等各種媒體更具備著時效性特點，而且能夠實現節約資源的目的，通信網絡媒體的實際運營成本也相對不高，由于報紙雜志上的數據信息需要印刷于紙上才可以實現傳播，然而通信網絡信息傳播不需要相應的紙張，對于新聞事件于網絡上和訪問者之間基本上沒有時間差，當進行刷新網頁則可以同步追蹤得到最新的數據信息動態。

通信網絡當中一個最為突出的優點為實現數據信息的綜合傳播形式，數據信息的傳播不但需要依賴于文字，一般還配有圖片、音樂與視頻等各種類型的數據信息形式，能夠豐富數據信息的內容，促使用戶對數據信息了解的更為具體。伴隨著通信網絡技術的不斷提升發展，目前能夠實現數據信息的邊下載邊收聽或者邊下載邊觀看時事新聞的目標，可以充分節約用戶所需消耗的下載時間。通信網絡上的數據信息來源廣泛，其內容與形式表現為多種多樣。用戶通過通信網絡能夠隨時經過聲音、圖片、影像、數據與表格等各種多媒體形式實現數據信息的接收、閱覽、傳遞與反饋處理。

4數字電子技術的通信網絡應用

數字電子技術實質上為研究各種形式邏輯門電路與集成化器件的性能及其相關應用，邏輯門電路組合與時序電路的相關分析與設計、集成化芯片各個管腳功能，555定時器等各部分內容。伴隨著計算機科學與技術的高速前進發展，使用數字電路實現信號處理的有點也表現得更加突出。先把模擬信號根據一定比例轉變為相應的數字信號，然后送至數字電路實現相應的處理，最后再把相應的處理結果根據實際需求轉變成為相應的模擬信號輸出，這樣能夠充分發揮出數字電路在信號處理環節上的強大功能[4]。

數字電子技術能夠對通信網絡實現信號處理。數字信號相應幅度的取值為離散形式的，幅值表示受限制于有限個數值范圍以內。二進制碼形式則為一種數字信號。二進制碼受到噪聲的影響是很小的，有利于數字電路實行相關處理，因此得到了相對廣泛的實踐應用。數字信號具備著抗干擾性能強與無噪聲影響的特點，有利于實現加密操作，實現數據信息的存儲、處理與交換目的。

信號的數字化應當實行抽樣、量化與編碼等各個具體步驟。抽樣定位為使用每隔一定時間的信號樣值序列來替換原本在時域上呈連續形式的信號。量化定義為使用有限個幅度值近似原本呈連續變化的相應幅度值，將模擬信號的連續幅度變換為有限數量的具有一定時間間隔的離散值。編碼則定義為根據一定形式的規律，將量化后的數值通過二進制形式表示，然后轉變為二值或者多值形式的數字信號流。

5結束語

數字電子技術有助于對于數據網絡通信信號實現處理與通信網絡數據信息的高效率傳輸，把信號轉變為相應的數字信號，實現通信網絡數據信息的信息高速公路化[5]。數字電子技術能夠充分發揮數字電路在信號處理方面上的強大性能，經過把模擬信號根據一定的比例轉變成相應的數字信號，再送于數字電路中實現相關的處理，把處理結果依據實質需要轉變成為相應的模擬信號輸出，有利于實現了網絡通信的數字化目的。使用數字信號作為載體來傳輸數據信息的通信方式即為數字通信，數字通信能夠實現數據通信的高速度與大容量的處理目的，高速化的數據信息電子網絡即為信息高速公路，是由通信網絡、計算機、數據庫與日用電子產品等各方面形成的完善通信網絡體系。

參考文獻：

[1]顧斌等.數字電路EDA設計[M].西安電子科技大學出版社，2004.

[2]邱寄帆，唐程山.數字電子技術實驗與綜合實訓[M].北京：人民郵電出版社，2005.

[3]李忠國.數字電子技能實訓[M].北京：人民郵電出版社，2006.

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【關鍵詞】現場總線控制系統；結構特點；火電廠；應用；存在的問題；策略

【中圖分類號】TK323；TM769 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01―0055―02

1、引言

隨著控制技術、計算機技術和通信技術的快速發展，數字化作為一種趨勢正在從工業生產過程的決策層、管理層、監控層和控制層一直發展到現場設備。現場總線的出現，使數字通信技術迅速占領工業過程控制系統中模擬量信號的最后一塊領地。一種全數字化、全開放式的、可互操作的新型控制系統――現場總線控制系統正向我們走來。現場總線控制系統的出現代表了工業自動化領域中一個新紀元的開始，并將對該領域的發展產生深遠的影響。

目前在工業生產中廣泛應用的DCS系統采用分散式的體系結構，專利型的網絡支撐和模擬式的現場信號，但隨著各種智能傳感器、變送器和執行器的出現，數字化到現場、控制功能到現場、設備管理到現場的趨勢越來越明顯，一種新的過程控制系統――現場總線控制系統已呈現在我們面前。

2、現場總線的結構特點和優勢

2.1.結構特點

2.1.1 現場總線最核心的部分是總線協議，總線協議是一種數字通信協議，圍繞總線協議構成一種應用于生產現場、在智能化控制設備之間實行雙向串行通信、多節點的數字通信系統，一種開放的、數字化的、多點通信的低層控制網絡。它使得自控系統和設備有了通信的能力。

2.1.2 現場總線的基礎部分是數字智能現場裝置。通過數字通信總線將所有的數字智能現場裝置連成一個控制網絡，構成現場總線的硬件支撐。

2.1.3現場總線的關鍵部分是信息管理。上位機與數字智能現場裝置在信息管理上的分工合作達到高度的集中和統一、分散和和諧。做到信息處理現場化和信息管理系統化。

2.2 現場總線的優勢

2.2.1 簡化了控制系統的結構。信鼠處理實行現場化，減少了計算機控制系統I/O卡件的使用量和簡化了功能組態。

2.2.2 節省了I/O電纜的投資。數字智能現場裝置完成信息處理，只通過單一的數字通信總線實現網絡信息共享，使過程I/O電纜的使用量大大減少。

2.2.3 提高了I/O信號的可靠性和精度。信息處理實行現場化，避免了小信號的長距離傳送，使信號的保真度大大提高；采用數字通信技術，抗干擾能力增強了，也確保了信號的傳遞可靠。

2.2.4 信息管理和控制更系統化和專業化。通過大量的數字智能現場裝置的數字通信技術，使計算機控制系統的信息管理擁有充足的信息，進一步在信息化的基礎上實現信息管理系統化、控制專業化、系統診斷專家化。

3、現場總線技術在火電廠中應用思路

目前，現場總線技術已被廣泛認知，并逐步應用于部分實際工業過程控制中。下面試結合火電廠自動化技術的發展，提出將現場總線技術應用于全廠輔助公用系統監控網絡、智能化現場設備的應用以及智能化設備狀態檢修管理方面的應用思路。

3.1 全廠輔助公用系統監控網絡

在火電廠中，相對獨立的輔助公用系統大約有10-15個，這些輔助公用系統包括化學車間、工業用水車間、污水處理車間、輸煤車間、除灰車間、除渣車間、除塵車間、空壓機車間、制氫站、油庫等等，這些車間的監控信號主要是以開關量為主，模擬量調節項目較少，因此多數都是采用PLC可編程控制器來實現系統的監視和控制的。通過采用PROFIBUS現場總線通信標準或MODBUS通信協議標準，建立全廠輔助公用系統的PLC監控網絡，并設置車間工作站（主要用于現場調試和維護）和中央工作站，以達到集中監控點，分散控制，并通過通信接口將信息向上通信至廠級控制網絡。

3.2 智能化現場設備的應用

智能化現場設備包括智能化的傳感器、變送器、執行器以及通信接口設備等。根據生產過程控制的需要，通過嵌入在智能化現場設備中的功能塊軟件組態，對需要監控的生產過程對象，實現測量信號處理、開方、加減、PID運算、函數運算等功能，將控制指令傳至智能化執行器中，自動在現場完成生產過程對象的調節和控制。正因為FCS現場設備具有智能化功能，在火電廠的應用中，可以有選擇的將一些測量點和控制點的單位調節采用智能化現場設備，來實現現場控制。

3.3 智能化設備狀態檢修管理

智能化設備通過現場總線傳遞數字信號，不僅包括反映生產過程參數的測量信息，還包括設備制造商提供的原始信息，如：被測量參數的單位、量程、阻尼、設備型號、版本號，材料等等，除了這些設備通常具有的共性外，對于一些特定設備，還有一些特定的描述。如：溫度傳感器，可以包括有熱元件型號、連接方式、允許測量范圍等信息通過智能化設備傳的設備本體信鼠，電廠的設備管理系統可以對智能化設備進行有效的管理。目前多數智能化設備遵循HART通信協議標準，通過專用的遵循HART通信協議標準的現場儀表校驗設備，就可以方便的完成設備的定期檢查和校驗，再通過總線通信，將數據信息傳送到上層設備管理系統，從而實現科學管理。

4、火電廠應用現場總線控制系統存在的問題和策略

目前大型火力發電（300-600MW）機組十分復雜，具有測點多（一般單臺300MW機組有5000多點）、參數變化快及控制對象數量多（一般400-600個）、子系統之間關聯性強等特點。另外火電廠控制系統通常包括自動檢測、自動控制、順序控制和自動保護等任務，因此控制系統地穩定性和可靠性對機組安全和經濟運行至關重要。雖然現場總線有很多優點，但在使用中仍有不少擔憂，主要有冗余和故障隔離、高級控制、企業資源規劃、現有設備向現場總線升級等問題，下面我們就問題逐一列出并制定對策：

4.1 DCS系統整體升級到現場總線控制系統的方法不可取

雖然可對目前的部分DCS系統通過增加現場總線接口卡件和網關等方法實現現場總線功能，但軟件也需升級，費用相當昂貴，并且限于DCS的網絡結構，硬件組成，通信模式，升級后的效果也存在許多問題。

4.2 積極穩妥的推進現場總線技術的運用

當前，必須大力開展現場總線控制系統的研究、開發和應用。對現場總線控制系統在電廠自動化系統中應用的問題及解決辦法，應不斷地實踐、總結、提高。

4.3 全面采用現場總線控制系統可能會存在的問題

4.3.1 高級復雜控制的問題。電廠中最復雜的控制系統是協調控制系統，通常包含負荷控制、主蒸汽壓力控制、主蒸汽溫度控制以及汽包水位控制等內容。若采用現場總線控制系統的典型做法，將控制和處理功能下移到智能現場設備處理，由于各子控制系統之間相互關聯，必然導致H1與上層網絡HSE之間通信的信息量劇增，會增大控制系統的處理周期，建議應采用集成控制發式，將高級復雜的控制系統經TCP/IP等聯入系統中。

4.3.2 聯鎖保護、順序邏輯控制中的問題。對于處在協調級的SCS、APS系統，其SCS的作用是控制機組啟停，而APS是全廠機爐大聯鎖。在采用現場總線控制系統時，響應時間是關鍵因素。在實際使用上可以采用以下措施進行控制：①采用PROFIBUS DP或通過MODBUS可實現開關量的監控，還需增加前端的智能I/O。②利用PLC及遠程I/O設備掛接到現場總線控制系統上。

4.4 300MW及以上機組應用現場總線的建議

在300MW及以上的運行機組上，可在部分輔助車間的系統上進行試用，以便于我們從中積累現場總線應用的經驗，具體方法是將原有控制系統上增加現場總線接口卡件，但會造成綜合性能下降，且系統越改越復雜，因此建議在化水車間、循環水系統，除灰系統等相對獨立的工藝流程，采用開關總量線技術；另外在高、低壓加熱器，除氧器等系統中采用FF H1技術。

4.5 現場總線系統中的智能設備管理

在選擇現場總線控制系統時，應充分考慮該系統是否具有軟件界面友好、功能豐富的智能設備管理功能。現場總線技術只是一種國際標準，不同廠家的系統功能與實現手段各不相同，因此，我們必須考慮現場總線系統的同時，評估相應的智能現場設備以及監控、診斷和管理軟件性能的高低。

4.6 建議選擇有成熟經驗、管控一體化的現場總線控制系統

火電廠生產管理的特殊性突出的表現在對安全可靠的高度重視，甚至還會因此放慢采用新技術的步伐。因此在選擇現場總線控制系統方案時，必須慎重地考慮其系統和方案是否有過成功地應用經驗，系統地結構是否具有良好的互聯性和開放性，是否有機的集成了過程控制和設備管理以及信息管理系統。

在各種現場總線技術發展地同時，統一的TCP/IP協議使得以太網技術得到了快速發展，并逐漸應用到工業控制領域，而不再局限于傳統得IT領域，并由此產生了系列工業以太網產品，高速以太網也越來越多得應用到過程自動化得監控網絡中。

5 結束語

由于現場總線適應了過程工業控制向智能化、數字化、網絡化和分散化的發展方向，作為工業過程控制的發電企業，應該適時引入基于總線技術的控制系統。但考慮到火電廠主輔設備和系統的復雜性和運行監控的特點，必須解決一系列電廠復雜控制特有的問題，否則很難取得預期的效果，而這一過程也是現場總線技術發展和完善的過程，但隨著技術的不斷深化和發展，相信現場總線控制系統在火電廠自動化領域的應用也會繼DCS系統之后，再創火電廠自動化控制的輝煌。

參考文獻

[1]分散控制系統與現場總線控制系統――基礎、選評、設計和應用，白焰、吳鴻、楊國田編著，2001年3月第一版、2004年3月第三次印刷，北京中國電力出版社

[2]現場總線技術及其應用，陽憲惠主編，1999年第一版，北京清華大學出版社

[3]現場總線控制，周明，2002年第一版，北京中國電力出版社

篇9

【基金項目】本文系樂山師范學院校級教改項目“通信原理教學模式與方法改革”（編號：201418）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2017）26-0070-03

“通信原理”課程是通信、電子、信息類專業一門重要的專業必修課，旨在通過本課程的學習，使學生掌握數字通信基礎知識、數字通信系統的基本原理，了解數字通信中的信源編碼、信道編碼及同步的概念，為后續課程的學習奠定必要的理論基礎。

“通信原理”課程教學中存在的主要問題是：①教學內容多，課時少。教材內容共7章，而課時只有48學時，在這么少的課時內，根本不可能把所有的知識點都講解完。原來還開設輔助實驗課，后來由于實驗設備老化壞了，干脆取消了實驗課。沒有實驗輔助，更增加了理論講解的難度。②課程理論性強，原理抽象，數學基礎要求高。學生數學功底差，專業基礎薄弱，自學能力差，對這些深奧的理論既不感興趣，又難以理解和掌握。③教材內容理論性強和實踐應用性差，只有深奧的理論，沒有鮮活的應用實例，學生不了解這些理論的實際應用和現實意義，從而對課程學習失去興趣，導致學習效果差。

現在社會發展迅猛，競爭十分激烈，為了使學生真正學有所成，能適應社會對應用型人才的需求，在激烈競爭中取勝，必須深化改革課程的教學內容、教學方法和教學手段。

一、教學內容的改革

1. 刪減陳舊知識，引入前沿技術

在廣泛調研的基礎上修訂了教學內容和教學目標，重新制定了本課程的教學大綱，確立了以培養學生的創新能力、促進學生個性發展和素質提高的教學目標。新大綱注重課程間的銜接，“通信原理”課程的先修課程有“信號與系統”“概率與統計”“高頻電子線路”。在先修課程中已經重點講解的內容，本課程就不再詳細介紹，這樣避免了重復講解，將節省出來的課時用于新內容的教學。新大綱刪減了陳舊落后的知識，引入前沿技術，明確指出了本課程的核心內容、重難點內容和需要掌握、了解的內容。數字通信系統由于具有很好的可靠性和穩定性，在現代通信中越來越占主導地位，而且通過數模轉換和模數轉換，模擬信號也可以通過數字通信系統傳輸，模擬通信系統將被慢慢淘汰。所以，本課程以數字通信系統的各環節作為學習的重點，刪減了模擬通信部分的內容，引入現代典型的通信系統，如GSM數字蜂窩移動通信系統、CDMA數字蜂窩移動通信系統、數字衛星通信系統。

2. 精簡整合教學內容，采用模塊化方式開展教學

根據“通信原理”的教學大綱和教學改革要求，精心提煉教學內容，做到少而精，同時保證教學內容的實用性和先進性。“通信原理”課程重點講解數字通信原理，要用到信息論的知識，所以補充講解信息論基礎理論。在對信道中噪聲進行分析時，要用到隨機過程理論，應加強隨機過程分析的學習。在通信領域，編碼技術、同步技術和復用技術是三大關鍵技術，將其作為重點學習內容。

將課程核心內容根據通信系統的組成整合成12個模塊：模塊1，數字通信概論；模塊2，信號；模塊3，信道；模塊4，信源編碼；模塊5，模擬信號的數字化傳輸；模塊6，語音和圖像編碼；模塊7，數字信號的基帶傳輸；模塊8，數字信號的頻帶傳輸；模塊9，數字復用技術；模塊10，數字信號的最佳接收；模塊11，同步技術；模塊12，信道編碼。每個模塊內容相對獨立又相互聯系，授課時按照順序依次講解，循序漸進，先讓學生掌握通信系統每個環節的工作原理，再前后聯系，掌握整個通信系統的工作原理。

3. 將工程實例引入課堂教學

通信基本原理理論性強，在理論講解完后，輔之以工程實例，學生往往更感興趣，同時也能進一步拓寬學生的視野。比如，在講解頻分多路復用技術時，引入多級載波電話系統，如圖1所示。12路話音信號，每路4KHz，頻分復用后成為一個基群（Basic Group），帶寬48K。5個基群共60路構成一個基本超群（Basix Super Group），帶寬240K。10個基本超群共600路構成一個基本主群（Basic Master Group）。這樣能加深學生對頻分復用技術的理解和認識，同時激發學生的學習興趣。

二、教學方法的改革

1. 課堂教學中引入通信系統的MATLAB\SIMULINK仿真

“通信原理”課程中的很多理論和結論都是經過煩瑣的數學推導得來的，對學生來說既抽象，又難理解。Matlab提供了用于對動態系統進行建模、仿真和分析的工具包Simulink。Simulink可以將抽象的、深奧的知識點建模仿真，實現復雜問題簡單化，抽象問題可視化、生動化，使學生容易理解和掌握知識，激發學生的學習興趣，從而達到提高課堂教學質量的效果。例如，在講解二進制頻移鍵控（2FSK）時，可以根據2FSK調制解調原理建立如圖2所示的2FSK數字頻帶傳輸系統的仿真模型。

圖2為2FSK傳輸系統仿真模型，其中第一個虛線框所圍部分為調制電路，第二個虛線框所圍部分為高斯噪聲信道，第三個虛線框所圍部分為相干解調。解調后的信號再經過抽樣、判決，恢復數字序列。系統各點信號波形由示波器分別顯示出來，如圖3所示。通過仿真可知，當高斯噪聲方差比較小時，誤碼率也比較小，方差增大，誤碼率也增大。

2. 現代多媒體教學與傳統板書教學有機結合

本課程在教學過程中充分發揮現代化教學手段的優勢，提高教學效果和效率。靈活運用多種先進的教學方法，將現代教學方法與傳統教學方法相結合，以調動學生的學習積極性，提高學生的認知能力，促使學生積極思考。在教學實施過程中，大量應用電子教案，使教師從原來大量的板書中解脫出來，節省了時間；而且課件的圖像和畫面比較直觀，更容易激發學生的學習興趣。但是，電子教案是為教學服務的，只是教學手段的一個必要補充，傳統的板書教學方式不應該被拋棄，教師在講授教學的重點和難點時，仍然需要在黑板上完成一些公式的推導和例題的演算，這是傳統教學的魅力所在。通過多種教學方式的綜合應用，教師可以根據實際情況靈活調整教學內容和教學方法，提高教學效果，促進教和學之間的雙向交流。

3. 注重教師的引導作用，強調學生的主體地位

每個模塊的教學采用任務驅動法，即教師課前先布置學習任務，明確學習目標，促使學生利用多種手段查詢相關資料，進行自學、歸納和總結。上課時，教師先了解學生的自學情況，再根據學生存在的問題有針對性地講解、分析、校正，每個模塊結束時進行課堂測試。這樣經常給學生實壓，讓學生有緊迫感，能促使學生養成良好的學習習慣，長期堅持，可以提高學生的學習效果，避免學生平時長期處于松懶狀況，或者沉迷于手機、網絡、游戲等，直到要考試時才發現自己什么都不會，問問題都無從問起的情況。

4. 建設課程網站，引導學生自主學習

隨著Internet和Wifi的普及，利用網絡資源建設的教學環境，可提供信息量大、內容簡潔、畫面生動的電子教材和多媒體演示系統。網絡交互式的學習手段，有利于構建嚴謹、生動、輕松的學習環境，能激發學生的學習熱情，有利于學生自主學習能力的培養。學生可以隨時隨地利用網上資源，重構知識，提升知識，創造性地學習。

三、改革的成效

此教改方案經過兩輪運行，學習效果明顯提高，課程考核得高分的學生增多了，不及格比例減低了。在新教學大綱的指導下授課，學生在明確學習內容和學習目標的前提下學習，學習興趣明顯提高。

通過精簡、整合，將課程核心內容劃分為12個模塊，明確每個模塊的學習內容、學習目標、重難點，使學生有的放矢，更容易學懂和掌握課程核心內容。通過工程案例的引入，有效地激發了學生的學習興趣，拓寬了學生的視野，增強了學生的工程意識。

建立通信系統的Simulink仿真模型，將抽象的原理用直觀的方式呈現出來，有利于學生理解和掌握深奧理論。同時利用多媒體課件輔助教學，有效地提高了教學效率和教學效果。

建設并基本完善了“通信原理”網絡教學課程網站。網上資源豐富，目前已上網的資源有教學大綱、教學計劃、課件、課后習題詳解、Matlab/Simulink模塊仿真、課后拓展閱讀材料等，方便學生課余自主學習。

四、存在的不足

課程網站還沒有建設互動論壇，以后可繼續建設。互動論壇可以方便學生提問，教師能夠及時解決學生的疑問，有利于激發學生繼續學習的興趣。教學過程中布置的任務，部分學生課余沒有認真開展資料查閱、自主學習，導致課堂討論質量不高，由于課堂討論時間有限，有些學生沒有發言交流的機會，表達能力、辯證性思維沒有得到足夠的訓練。學生很少對教材內容提出批判性觀點或是提出個人見解，對課程內容沒有進行深入的學習和思考。

參考文獻：

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【關鍵詞】鐵路調度通信；發展；FAS；軟交換技術應用

引言：鐵路調度通信就是為保證鐵路各部門之間信息暢通、調度指揮和車輛信息傳送的通信系統，鐵路調度通信具有：點多線長、距離遠、集中管理、沿線分布；而且安全性、穩定性、保密性要求較高的特點。鐵路調度通信在建設中要求穩定、穩步、安全、可靠，其發展過程具有不同于其它通信行業的鐵路特色。

1 鐵路調度通信發展的三次新技術改造

第一次技術改造出現在六十年代末，這次技術改造把最原始脈沖選叫技術的通信模式改變成了雙音頻的選叫方式。改造后通信設備的元器件基本上從電子管為主要器件轉變成以晶體管主要器件，傳輸載體逐步由架空明線向長途電纜發展，設備的型號以YD型調度系統和YG型各站系統為主，這種產品在可調性和可維修性方面具有很大的優勢，隨著數字通信技術的發展，到九十年代初出現了以 “數字編碼” 取代 “雙音頻” 的DC系列程控式調度（各站）電話總機，呼叫信號采用了數字編碼技術使選叫速度加快，呼叫準確率大大提高，抗干擾性能有所增強， DC型設備的話音傳輸依舊是模擬信號，所以仍屬于模擬設備。

第二次技術改造出現在九十年代末，隨著計算機技術和TDM交換技術的普及，以及覆蓋全路的專用數字通信網建成，數字調度系統得到應用，數調設備采用數字交換和計算機技術，實現了傳輸通道的數字化和端站的數字時分交換，實現了網關集中管理，采用了大規模集成電路芯片，傳輸載體以光纜為主，解決了調度通信、站間通信、站內通信、區間通信等通信業務的綜合接入；數調設備的局端交換能力達到1K*1K,車站端交換能力512*512。鑒于當時的研發環境，數調設備的設計并沒有改變原先的調度共線模式，所以承載的業務類型受到限制。由于不同廠家設備的信令方式和數據制作方式各不相同，所以互不兼容。

第三次技術改造出現在21世紀初，隨著高速鐵路的建設，無線調度通信則摒棄既有無線列調大三角、無線列調小三角系統,啟用GSM-R系統作為鐵路移動通信的平臺。為了能適應GSM-R調度通信系統下的各種調度業務及功能的需求，數調生產廠家研發了FAS系統。FAS系統是在原有數調產品基礎上的升級換代產品，能夠滿足GSM-R系統中的固定用戶接入需要。局端FAS系統采用4K*4K交換平臺，實現了全數字無阻塞電路交換，同時兼容原有的數字共線業務，以及點對點、點對多點、固定接續業務等，采用觸摸式調度臺增加了功能號碼顯示、呼叫列車功能號碼的功能，支持對固定用戶或移動用戶的單呼、組呼、全呼、會議、廣播、緊急呼叫等功能。

2 鐵路調度通信的現狀及運用特點

鑒于鐵路發展的連續性和不間斷性，在一些偏遠山區或一些行車不密集的鐵路線依舊采用雙音頻模擬通信，在既有鐵路線上，使用固定時隙的數調設備占有絕大多數，新建客專及G網改造的鐵路線則使用了GSM-R網絡和FAS相結合的通信系統。

數調FAS系統屬于G網調度通信中的有線部分，實現了與GSM-R系統的無縫連接，在鐵路調度通信中直接完成路局調度員的操作和使用。數調FAS支持ISDN業務，不僅能作為專用調度交換機使用、還可以作為公務電話交換機、人工話務臺交換機使用，并能平滑升級至軟交換。為了支持G網系統統一ISDN號碼及機車車次功能號編碼方案，數調FAS系統具有20位號碼的分析能力，支持GSM-R系統的高級語音呼叫，例如：多優先級、強拆與強插、語音組呼、語音廣播、呼叫轉移等業務。FAS前臺可以直接撥叫固定及移動用戶的ISDN號碼外，還可以通過撥叫列車的車次號或者機車功能號來呼叫用戶。基于G網系統的功能尋址、功能號表示、接入矩陣和基于位置尋址的功能，可以實現鐵路運輸有方式的呼叫通話，例如： 571組呼、210組呼、401組呼、299組呼（緊急呼叫）、1200短號碼呼叫、1300短號碼呼叫等。數調FAS調度臺具有前臺存儲數據、前臺功能設置、人性化設計的特點，并能升級為多媒體指揮調度臺。

3 鐵路調度通信技術的未來發展

目前鐵路調度通信系統中存在設備種類多、功能兼容性差，尤其在事故救援通信保障、視頻通信、調度命令及數據通信方面發展較慢，而且自成體系。作為NGN網絡的核心技術，軟交換受到越來越多的關注。軟交換技術是運用SIP協議基于包交換的非連接網絡技術，支持端到端的透明訪問，并且具有傳統TDM電路交換機的業務功能，具有開放的接口和統一的平臺，實現語音、數據、視頻等多種數據流通信的功能。如果運用到鐵路調度通信中，將具有如下優勢：

3.1 基于軟交換網絡中同層網元之間、不同層的網元之間均通過軟交換進行通信，在任何區域接入調度臺成為可能，使得擴展車站功能以及接入支線車站和地方鐵路的方案更靈活，調度命令及其它文字信息的傳送將更迅速、更直觀。

3.2 雙系統互備冗余將成為可能，基于雙系統同組解決方案，兩臺系統之間互相冗余熱備份，當其中一臺系統發生故障時，另一系統可以接管故障系統的所有工作，實現多個備用調度中心并存，起到良好的容災效果和異地備調的作用。

3.3 多個調度臺的同組共享的功能，不同系統下的多個調度臺組成調度臺組，組內成員共享調度信息和呼叫信息，任一調度臺發生故障時，同組的其它調度臺可以正常工作，也使得主任調度臺或應急指揮調度臺無縫、全業務接管及監督成為可能。

3.4 多通道的路由迂回功能，軟交換是通過數字中繼網關PRI信令與2M傳輸網連接， 不僅傳輸路由迂回能力超過既有網絡，而且2B+D的迂回能力大大增強，當 U口發生故障時，前臺可以自動尋址到另一個U口，不影響調度臺的正常通信。

3.5 視頻通話功能，采用視頻會議技術利用多媒體終端，使調度員與現場的視頻通話成為可能。使調度指揮更形象、更直觀，還可以整合既有的靜圖系統和動圖系統，軟交換技術將在鐵路事故救援通信中發揮匯接的作用。

3.6 終端更加多樣化，數字話機、視頻話機、及IP調度小號話機將得到應用

結束語：

鐵路調度通信設備在經歷了機械、模擬、數字、G網多個階段，伴隨著進入21世紀中國高速鐵路的迅速發展，開發并應用軟交換技術將大大擴展鐵路調度通信的新功能 ，為鐵路調度通信數字化、網絡化、寬帶化、智能化提供了思路，并將為鐵路運輸信息化提供更廣闊的通信平臺，同時并以此為契機，迎接鐵路調度通信的更大飛躍。

參考文獻

[1]《通信網——基本概念與主體結構》 作者：王海濤 李建華

[2]《鐵路數字調度通信》作者：沈堯星陳金華周軍民