發(fā)布時間：2022-12-04 12:49:21
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的數(shù)字信號處理論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【關(guān)鍵詞】測控技術(shù)與儀器；數(shù)字信號處理；教學內(nèi)容與方法
【Abstract】The view of comprehension and application of digital signal processing techniques vary with different major. Some discussion is apposed in the paper about the consummation and innovation of digital signal processing teaching contents and methods under the characteristic and demand of the major of measurement & control techniques and instruments.
【Keywords】measurement & control techniques and instruments， digital signal processing， teaching contents and methods
數(shù)字化和信息化的迅速發(fā)展，使得數(shù)字信號處理技術(shù)與應用在日常生活中的地位越來越突出，新的算法（或改進算法）層出不窮，新的器件頻繁更替。對于儀器科學與技術(shù)學科下的測控技術(shù)與儀器專業(yè)，“數(shù)字信號處理”是一門重要的專業(yè)基礎課程，該課程不僅理論性強，工程應用背景也十分明確。作為一門涉及面廣的學科專業(yè)基礎課程，如何與學科的應用需求接軌、與學生的知識體系融合，改革教學內(nèi)容與授課方法，全面提高教學質(zhì)量與效果，與時俱進、科學發(fā)展，創(chuàng)建有專業(yè)特色的示范性課程是課程組面臨的問題。
論文以學校課程體系建設的目標與要求為出發(fā)點，結(jié)合國防科學技術(shù)大學測控技術(shù)與儀器本科專業(yè)的特點和建設需求，在“數(shù)字信號處理”課程教學內(nèi)容的完善、教學方法的革新等方面進行了探討，提出了一些觀點和看法。
1 學科與專業(yè)對數(shù)字信號處理的專門需求
儀器是信息獲取、處理與應用的工具，而儀器學科與技術(shù)則是研究以獲取信息為目的的信息轉(zhuǎn)換、處理、傳輸、存貯、顯示與應用等技術(shù)與裝置的應用科學，其核心內(nèi)容可以用四個關(guān)鍵詞概括，即：計量、測量、儀器和傳感器[1]。沒有測量就沒有科學，儀器科學與技術(shù)的領先程度決定了科研和生產(chǎn)的先進程度和競爭能力[2]。從這個角度來看，測控技術(shù)與儀器專業(yè)更加強調(diào)數(shù)字信號處理的物理意義，也就是信號對象的物理屬性，包括：時間屬性、頻率熟悉、誤差范圍、測量精度等。
目前該校儀器科學與技術(shù)學科逐漸形成了以現(xiàn)代傳感技術(shù)及系統(tǒng)、空間儀器工程、無線電測量理論及應用為主要方向，以信息獲取與處理為主要內(nèi)涵的省重點特色學科，本科專業(yè)為測控技術(shù)與儀器，要求學生掌握信號采集、分析與處理等方面的基礎理論與技術(shù)，在測控、測量及測試等方面具有良好的理論素養(yǎng)和技術(shù)基礎。開設了“電工與電路基礎”、“信號系統(tǒng)與控制”、“數(shù)字信號處理”、“現(xiàn)代測試系統(tǒng)”等一系列專業(yè)課程。主要課程見表1。
表1：測控技術(shù)與儀器主要專業(yè)課程情況
從表中可見“數(shù)字信號處理”首當其沖成為一門重要的專業(yè)基礎課，并且為測控技術(shù)與儀器專業(yè)服務，有著明顯的信號采集、測量、微弱信號檢測、儀器系統(tǒng)設計等方面的應用需求。在本專業(yè)知識體系中，“數(shù)字信號處理”緊密連接傳感器的信號調(diào)理，與信息轉(zhuǎn)換、處理甚至是傳輸和存儲等有密切的關(guān)系，其內(nèi)涵更加偏向于真實信號物理量的采樣與處理，目標更加注重于數(shù)字信號的物理意義和應用方向。課程內(nèi)容包括：采樣過程及誤差分析、離散時間信號與系統(tǒng)、離散變換及其快速算法、數(shù)字濾波器設計、數(shù)字信號處理系統(tǒng)的實現(xiàn)、多采樣率信號處理等。課程將通過講授、練習、實驗使學生掌握數(shù)字信號處理的基本理論和方法，并能使用軟硬件工具進行相應的數(shù)字信號處理工作。
2 依據(jù)學科專業(yè)特點改革教學內(nèi)容與方法
根據(jù)課程體系建設的需求，在教學內(nèi)容與方法方面嘗試提出了如下建設目標：
2.1 結(jié)合學科專業(yè)特點，吸收國外先進教學理念，與國際著名院校課程內(nèi)容設置充分融合，以經(jīng)典“數(shù)字信號處理”課程體系為基礎，以現(xiàn)代測量系統(tǒng)中備受關(guān)注的信號處理方法和技術(shù)為導向，緊扣真實信號物理量采樣與處理的學科背景，結(jié)合國外相關(guān)專業(yè)知名教材，在專業(yè)課程體系內(nèi)將教學的內(nèi)容、課程間的關(guān)系與教學實踐緊密配合一起，積極梳理課程體系之間的關(guān)聯(lián)，根據(jù)學科和理論技術(shù)的發(fā)展，科學地完善教學內(nèi)容。
2.2 開拓國際化視野，充分采用啟發(fā)式、交互式、研討式的教學方法和課堂、網(wǎng)絡和實踐相結(jié)合的教學手段；嘗試通過引進國外教學名師開展課外專題講座，提高學生的興趣、拓展學生的專業(yè)思路，提升授課效果；用儀器科學與技術(shù)大專業(yè)的通識教育理念，建立典型案例素材庫，完善學生的專業(yè)知識體系及應用能力；結(jié)合科研條件，采用軟件仿真和硬件驗證相結(jié)合實踐教學系統(tǒng)，實踐環(huán)節(jié)的比重達到30%以上；網(wǎng)絡教學突出互動性，答疑和研討環(huán)節(jié)能夠通過網(wǎng)絡教學平成。
3 開拓思路積極探索改革舉措
測控技術(shù)與儀器專業(yè)學生有著明顯的工程技術(shù)培養(yǎng)需求，“數(shù)字信號處理”課程是專業(yè)理論和實踐相結(jié)合的橋梁，必須結(jié)合學科特點，與國際化教學內(nèi)容融合，與電工技術(shù)、信號系統(tǒng)與控制等課程密切配合、融合[3，4]，充分體現(xiàn)測控技術(shù)、儀器、傳感器對信號處理的更高要求和需求、拓展數(shù)字信號處理的廣度和深度，在無線電測量、精密儀器信號處理和微弱信號處理等方面突出授課重點，為學科專業(yè)打下堅實基礎。舉措如下：
3.1 結(jié)合學科專業(yè)特點，與國際著名院校類似專業(yè)課程內(nèi)容設置充分融合，將教學的內(nèi)容、課程間的關(guān)系與教學實踐緊密配合一起，充分提升授課效果，結(jié)合學科需求，將“數(shù)字信號處理”教學內(nèi)容與國際接軌，并能根據(jù)學科和理論技術(shù)的發(fā)展而動態(tài)適應。
優(yōu)秀教材與普通教材的區(qū)別，并不在于內(nèi)容及其先進性，也不僅僅在于語言，主要在于教學的理念和方法[5]，對于本專業(yè)的“數(shù)字信號處理”課程更是如此。因此必須融合國外教材和國內(nèi)教材的特點，合理安排教學內(nèi)容的講授方式、時機與深度，引入概念方法時，注重啟發(fā)性、直觀性，可使學生先知其然，而后再知其所以然。在敘述方式上，同一內(nèi)容由淺入深，在不同章節(jié)，從不同層次加以闡述，力圖體現(xiàn)各部分間有機聯(lián)系；同時注意結(jié)合自上而下和自下而上的方式，注重啟發(fā)、實用的同時，多幫助同學拎出主線和脈絡[6]，如表2所示。必要時做一些知識補充，以使學生不僅掌握一些具體的原理、實用的方法，還建立起比較系統(tǒng)的認識，以供進一步深造之需。
表2：數(shù)字信號處理課程內(nèi)容分類
3.2 結(jié)合“電工與電路技術(shù)基礎”、“信號系統(tǒng)與控制”課程內(nèi)容，與之優(yōu)化整合，使“數(shù)字信號處理”課程內(nèi)容與專業(yè)課程體系融會貫通。用儀器科學的通識教育理念，優(yōu)化“數(shù)字信號處理”課程的授課內(nèi)容、提升授課效果，完善學生的專業(yè)知識體系及應用能力。
“電工與電路技術(shù)基礎”、“信號系統(tǒng)與控制”和“數(shù)字信號處理”三門課程構(gòu)成了專業(yè)體系中重要的“電路、系統(tǒng)、信號分析與處理”基礎課程體系?！半姽づc電路技術(shù)基礎”課程主要學習電路基本理論與分析方法相關(guān)的經(jīng)典理論；“信號系統(tǒng)與控制”課程主要學習確定性信號的時頻域分析方法，線性時不變系統(tǒng)的描述方法與特性，以及線性時不變系統(tǒng)的變換域分析方法；“電工與電路技術(shù)基礎”和“信號系統(tǒng)與控制”是“數(shù)字信號處理”的理論基礎，“數(shù)字信號處理”是“電工與電路技術(shù)基礎”和“信號系統(tǒng)與控制”在離散域中的深入擴展與應用。
然而，傳統(tǒng)情況下“電工與電路技術(shù)基礎”、“信號系統(tǒng)與控制”和“數(shù)字信號處理”課程各自施教，在一定程度上存在授課內(nèi)容重復、銜接不合理、綜合不夠等諸多問題，這些問題隨著教學計劃的修改和課時的減少顯得更加突出。如，在 “電工與電路技術(shù)基礎”課程中，已涵蓋了許多“信號與系統(tǒng)”課程中連續(xù)信號與系統(tǒng)分析的相關(guān)內(nèi)容，而“數(shù)字信號處理”課程中也存在“信號與系統(tǒng)”課程中大量離散信號與系統(tǒng)分析內(nèi)容的重復[3]。各門課程自身內(nèi)容體系的最優(yōu)不一定是整個教學計劃的最優(yōu)，因此，有必要結(jié)合“電工與電路技術(shù)基礎”、“信號系統(tǒng)與控制”課程內(nèi)容，與之優(yōu)化整合，使“數(shù)字信號處理”課程內(nèi)容與專業(yè)課程體系融會貫通，如此才能更好地完善學生的專業(yè)知識體系及應用能力。
3.3 儀器科學與技術(shù)是一個應用性較強的學科，“數(shù)字信號處理”是應用性很強的課程，因此該課程的教學應該是理論、實踐和科學研究的三元一體。
理論教學主要是通過課堂教學環(huán)節(jié)完成的。在教學過程中，應強調(diào)基本概念的建立和基本內(nèi)容的深刻理解，淡化公式的推導和解題技巧，強化所學知識的綜合應用能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。加大教學內(nèi)容和課程體系改革，建設形式上理論教學與實踐教學獨立設課，內(nèi)容上互相交叉和融合，分層次按需設置的完整的理論和實踐教學體系[7]，通過實踐教學和簡單的科學研究思路，增強學生對基礎理論的認識，強化學生理解能力，深刻了解“數(shù)字信號處理”與專業(yè)相關(guān)課程的聯(lián)系。
配合課程教學預先安排了4 個教學實驗，要求學生用Matlab進行原理仿真，通過之后并在采樣信號處理綜合實驗系統(tǒng)上進行調(diào)試和運行，從而鍛煉學生對理論知識的掌握與應用能力，以及簡單的科研能力。如表3所示。
表3：數(shù)字信號處理課程的教學實驗內(nèi)容
3.4 將授課效果作為第一評判標準，采用啟發(fā)式、交互式教學方法、通過多媒體、網(wǎng)絡、專題討論課等方法，提高學生對課程的掌握程度；在支撐學科發(fā)展的大視野下，根據(jù)課程在學科課程體系中的地位和作用，改革傳統(tǒng)教學手段，理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，加強梳理與其他課程或競賽之間的相互關(guān)聯(lián)，全面提高學生專業(yè)應用素質(zhì)。
下面以文獻[6]中的實例為例，說明教學方法和教學手段的效果。在講授序列的傅里葉變換（DTFT）和離散傅里葉變換（DFT）時，學生很難理解這兩種形式傅里葉變換的區(qū)別。實際上，DTFT和DFT都是從頻譜分析的角度來分析一個序列。對于DTFT，只要該序列滿足絕對可和的條件，則它的傅里葉變換一定存在且連續(xù)，由于其一個域是連續(xù)的，因而不適合在計算機上運算。而DFT是專門針對序列“有限長”的特點而提出的，其頻譜也是離散的，因而適于在計算機上運算，同時也可以通過快速傅里葉變換（FFT）實現(xiàn)。為了讓學生不產(chǎn)生混淆，在教學過程中，可以利用MATLAB進行現(xiàn)場仿真，讓學生通過仿真結(jié)果直觀掌握二者的關(guān)系和區(qū)別。實驗中，采用矩形序列x（n）=R5（n），N=32。其中圖a是序列的波形圖及其DTFT變換的連續(xù)譜，周期為2π，圖中顯示的為主值區(qū)間（[0，2π]）頻譜。圖b是通過16點和32點FFT來實現(xiàn)的序列DFT變換，其中圖線的包絡即為信號的DTFT連續(xù)譜，從中明顯可以看出，DFT實際上是對主值區(qū)間上的DTFT連續(xù)譜在頻域進行抽樣，抽樣點數(shù)即變換的點數(shù)。通過這樣的現(xiàn)場仿真分析，學生很容易掌握和理解DTFT和DFT的關(guān)系和區(qū)別。
圖1：一種啟發(fā)式多媒體教學手段實例[6]
3.5 教師回歸“師者”的本位——傳道、授業(yè)、解惑，加強疏導，發(fā)揮學生主動性。所謂傳道就是傳授其中的基本規(guī)律和變化趨勢，引領學生入門；授業(yè)是傳授解決問題的方法和技能，發(fā)揮學生主動性；解惑就是答疑，持續(xù)發(fā)現(xiàn)并消除學生心中的疑惑。通過深入淺出、抓重點、理脈絡的方式解答學生在課程學習過程中的疑惑，提高其提出問題、分析問題、解決問題的能力?！笆谌艘贼~，不如授人以漁”。
4 結(jié)束語
“數(shù)字信號處理”是一個理論實踐性都很強的課程，每個學科對其應用和理解都可能會有所偏重，因此在教學內(nèi)容與方法探索上應該認真分析本專業(yè)課程建設需求與現(xiàn)狀，不斷研究解決教學內(nèi)容與方法建設中存在的問題，全面歸納、總結(jié)經(jīng)驗，在充分研討的基礎上對教學內(nèi)容與方法進行詳細地規(guī)劃，才持續(xù)地推進“數(shù)字信號處理”課程建設水平和授課效果，優(yōu)化學生知識體系結(jié)構(gòu)，滿足學科專業(yè)對本課程的需求。參考文獻
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典型的信號處理任務就是把信息從一種信號傳遞到另一種信號上，例如，可將一張照片加以掃描、抽樣，并將畢業(yè)論文共存儲在計算機的存儲器中，在這種情況下，信息是從可變的銀粒密度轉(zhuǎn)換戌可見光束，再變成電的波形，最后變戍數(shù)字的序列，隨后該數(shù)字序列用。磁盤上磁疇的排列來表示CAT掃描器是一個比較復雜，經(jīng)過處理，最后顯赤射線管(CRT)的熒光屏上或膠片上。數(shù)字處理能增加信息，但可以重新排列信息，使觀察者能更方便地理解它.觀察者不必觀看多個不同測面的投影而可直接觀察截面圖。
人們感興趣的是信號所包含的信息，而不管信號本身是什么形式。也許可以概括地說，信號處理涉及兩個基本任務一一信息的重新排列和信息的壓縮。
數(shù)字信號處理涉及到用數(shù)的序列表示的信號的處理，而多維數(shù)字信號處理則涉罰用多維陣列表示的信號的處理，例如對同時從幾個傳感器所接收的抽樣圖像和抽樣的時間波形的處理。由于信號是因而它可以用數(shù)字硬件處理，同時可以將信號處理的運算規(guī)定為算法。
促使人們采用數(shù)字方法的是不言而喻的。數(shù)字方法既有效靈活。我們可以用數(shù)字系統(tǒng)使其有自適應性并易于重新組合?？梢院芊奖愕匕褦?shù)字算法由一個廠商的設備上轉(zhuǎn)換到另一個廠商的設備上去，或者把專用數(shù)字硬件來實現(xiàn)。同樣，數(shù)字算法也可用來處理作為時間函數(shù)或空間信號，數(shù)字算法自然地和邏輯算符如模式分類相聯(lián)系。數(shù)字信號能夠長時間無差錯地存儲。對很多種應用而言，數(shù)字方法Ⅸ其它方法更為簡單，對另外一些應用，則可能根本不存在其他方法。多維信號處理是不同于一維信號處理，想在多維序列上實現(xiàn)的多運算，例如抽樣、濾波和交換等，用于一維序列，然而，嚴格芯說，我們不得不說多終信號處理與一維信弓有很大差別的。
關(guān)鍵詞：大班教學；形象化教學；學習共同體；數(shù)字信號處理
作者簡介：盧迪（1971-），女，天津人，哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院，教授；蘭朝鳳（1981-），女，黑龍江哈爾濱人，哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院，講師。（黑龍江 哈爾濱 150080）
基金項目：本文系黑龍江省新世紀高等教育教學改革工程項目（項目編號：66996）、哈爾濱理工大學教育教學研究項目（項目編號：C201200011）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）16-0086-02
自大學擴招以來，各高校普遍存在學生多教師少現(xiàn)象，因此本科生的公共課、專業(yè)課的講授常采用大班額配課制度，學生數(shù)在百名左右。大班教學帶來的問題主要有兩個方面：一方面是大班教學對學生學習積極性的影響。在大班教學中，師生之間的交流較小班教學減少，學生的個性差異和獨特性被忽視，學生往往學習動機較低、學習積極性較差、學習被動、注意力不集中，師生之間和生生之間互不認識、互動很少。[1-3]另一方面，從教師的角度來說，由于大班教學導致學生發(fā)言、表達自己的意見機會大大減少，課堂氣氛比較沉悶，教師往往采用“一言堂”的教授模式，教學方法單一，而且由于課堂教學時間有限、學生數(shù)多，教師很難從學生那里得到有效反饋，不能全面了解學生對課程內(nèi)容的接受、理解程度。
針對這些問題，越來越多的高校教師關(guān)注于大班教學方法的研究，從中國知網(wǎng)的統(tǒng)計來看，2010年發(fā)表的相關(guān)研究論文有123篇，2011年有203篇，2012年有155篇。這些論文中，80%左右的研究集中于大學英語等公共課程，而對專業(yè)課程的大班教學方法研究較少，因此本文針對“數(shù)字信號處理”這門專業(yè)課的大班教學方法進行了一些探討?！皵?shù)字信號處理”課程是通信工程、電子信息工程、信息工程、自動控制、測控儀器等專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。該課程理論性強、數(shù)學知識應用較多、物理意義不明顯，公式推導多，是學生普遍認為較難學懂、理解的課程之一。本文針對大班教學環(huán)境特點，從激發(fā)學生學習主動性，構(gòu)建學習共同體方面出發(fā)，通過改善課堂效果，提高課堂上的學習效率，達到提升“數(shù)字信號處理”課程大班教學質(zhì)量的目的。
一、建立“學習共同體”教學模式
“學習共同體”是指由學習者及助學者（包括教師、專家、輔導員等）共同構(gòu)成的團體。團體成員在學習過程中經(jīng)常進行溝通、交流，并分享各種學習資源，共同完成一定學習任務，形成相互影響、相互促進的人際聯(lián)系。學習是學習者主動構(gòu)建內(nèi)部心理表征的過程，學習過程需要與物和教材對話、與他人對話、與自己對話。為此，教師要在教學過程中給學生“自主學習的空間”，使學生針對任務或問題去思考、分析、理解、探究，和學生構(gòu)建“學習共同體”，增進師生之間、學生之間的協(xié)作和互動，[4]將學習的主動權(quán)歸還給學習者，激發(fā)學生內(nèi)在學習動力，將傳統(tǒng)課堂教學活動中教師負責“教”、學生負責“學”的單向活動回歸到師生互教、互學的雙向活動，師生關(guān)系不再是“管理者—被管理者”的關(guān)系，而是“民主平等”的關(guān)系。課堂上，教師不再是知識的主講者，而應像主持人一樣，是知識的介紹者和串聯(lián)者，學生應作為知識的“主講者”闡述其對知識的理解。只有理解“知識”，而不是死記硬背“知識”，才能應用“知識”。譬如在講授傅里葉變換時，教師在課堂上可以先從周期信號的分解歷史開始介紹，從18世紀Euler、Lagrange等科學家對弦振動的分析（此內(nèi)容物理中有相應實驗），19世紀Fourier給出了周期信號級數(shù)的展開和積分、Parseval關(guān)于時域和變域的能量守恒原理、Dirichlet給出的級數(shù)和積分條件、Gibbs闡述的吉布斯現(xiàn)象，到20世紀無線電的產(chǎn)生、Nyquist采樣定理、Wiener功率譜、Cooley&Tukey給出的FFT算法等。通過對傅里葉變換演變歷史的介紹，學生很容易接受將任意信號分解為三角函數(shù)或指數(shù)函數(shù)形式的必然性，進而理解傅里葉變換的重要意義，掌握信號從時域到頻域的轉(zhuǎn)換過程。鼓勵學生利用強大的網(wǎng)絡資源，對教師介紹的有關(guān)歷史進行深一步的挖掘。在這個過程中，學生會對相關(guān)知識進行初步學習，當課堂上教師講解到相關(guān)知識點時，學生可以進一步補充自己了解的內(nèi)容和對該知識點的理解。
大學工科專業(yè)課所講內(nèi)容本質(zhì)上是數(shù)學、物理、化學等基礎知識在工程實踐中的應用，如何將這些基礎知識與工程實踐相結(jié)合是工程類本科學生必須掌握的技能，而只有理解這些基礎知識才能很好地應用它們。英國著名哲學家和物理學家波蘭尼將人類的知識分為顯性知識和默會知識，其中默會知識本質(zhì)就是理解力，是一種領會進而把握經(jīng)驗、重組經(jīng)驗，從而達到對它的理解和控制能力。相同的教師給同一批學生授課，但是每個學生的理解程度不一樣，這就是默會知識掌握程度不同。默會知識的獲得是與特定的問題或任務情景聯(lián)系在一起的，由于每個學生的理解方式都受其獨特的生活和文化環(huán)境影響，因此對相同問題的理解也是不一樣的。掌握默會知識的最好方法就是讓學生置身于知識所在的日常實踐情景和科學實踐情景中，通過參與專家、同伴的思考和行動過程而獲得那些不能明確表達的規(guī)范、準則等。
為加強“數(shù)字信號處理”這門課的實踐性，嘗試將學生分為Flash課件制作組、MATLAB課件制作組，DSP程序編寫組等，讓學生將比較抽象的數(shù)字信號理論知識用自己的方式形象化表達出來，以判斷其對默會知識的掌握。通過小組合作，學生可以充分闡述自己的學術(shù)觀點，在觀點的碰撞中，觸發(fā)靈感，加強批判性思維，提升對所學知識的理解程度。
二、課堂效果的掌控
“學習共同體”的建立是要激發(fā)學生內(nèi)在的學習動力，調(diào)動學習主動性，而課堂學習效率的提高可以達到事半功倍的效果。首先要建立統(tǒng)一、規(guī)范的課堂秩序，如上課不遲到、不早退，上課時不準許使用手機、筆記本電腦等電子設備，不能無故大聲喧嘩，發(fā)言前要舉手示意教師等基本行為準則。沒有規(guī)矩不成方圓，在確保課堂教學秩序的前提下，才能保證教學效果，要使學生清楚了解、理解這些行為規(guī)范，并自覺遵守執(zhí)行。其次，教師要利用語言表達能力和肢體語言吸引學生的注意力。教師的語言要簡潔、準確、生動、富有邏輯性，可以通過聲調(diào)的變化強調(diào)所講知識點的重要性。由于采用多媒體教學，教師不用一直站在講臺上，可以到學生座位附近邊走邊講，這樣，不僅可以縮短師生之間的空間距離，還可以縮短師生之間的心理距離。當教師走到學生身邊時，學生必定會將注意力轉(zhuǎn)移到教師身上，提高了其聽課的專注度。教師在教室內(nèi)的走動，還有利于隨時維護課堂秩序，并隨時得到課堂信息的反饋。
課堂秩序的規(guī)范不是要求學生沉默地聽，而是要保證正常的教學秩序，學生如果想要發(fā)表自己的見解，可以隨時舉手示意教師。教師鼓勵學生之間進行討論，而教師則處于一種裁判的地位，負責給出結(jié)論和維持課堂秩序。這樣，在課堂教學中，教師不再始終處于主講地位，而是將學習的主動權(quán)交給學生，激發(fā)學生主動學習的能力。
三、“數(shù)字信號處理”課程的形象化教學
在文獻[5]、[6]中都提到了“數(shù)字信號處理”課程形象化教學方法，目的是更好地幫助學生建立起數(shù)學描述與物理概念、物理過程之間的聯(lián)系。因此在課堂上，教師要鼓勵學生將數(shù)學描述用圖形的方式表達出來。譬如在學完DFT的定義后，可以啟發(fā)學生將拉氏變換，連續(xù)時間信號傅里葉變換（FT）、序列傅里葉變換（DTFT）與離散傅里葉變換（DFT）在s平面、z平面上畫出來。雖然教材上有相關(guān)圖形，但是可以讓學生將這幾個圖形及模擬濾波器的頻率響應、數(shù)字濾波器的頻率響應繪制在一張紙上，如圖1所示。在圖1（a）中，虛軸上的拉氏變換對應連續(xù)時間非周期信號的FT；當時間信號為非周期序列時，進行DTFT變換，那么z平面上（如圖1（b）所示）的單位圓對應的是序列的FT，此時學生可以清晰地看出數(shù)字頻率仍然是連續(xù)的，但是具有了周期性質(zhì)，這種頻率連續(xù)的信號仍然不能用數(shù)字處理芯片進行處理，因此要在單位圓上進一步將連續(xù)的進行離散，如圖1（c）所示，將單位圓N等分，即，可清楚表明DFT的概念。在解釋圖1（d）（e）時，重點強調(diào)模擬濾波器的角頻率范圍是，而數(shù)字濾波器的數(shù)字角頻率是周期性的，只研究這一個周期就可以。
在課堂講授中，多媒體教學能將抽象、生澀的知識形象化、直觀化，改變了傳統(tǒng)教學中粉筆加黑板的單一、呆板的表現(xiàn)形式。在多媒體教學上，可以將PPT、flash和MATLAB綜合在一起應用。例如，在講解卷積、圓周卷積等概念時，由PPT給出相應概念與公式，用flash展現(xiàn)2個序列做卷積、圓周卷積的過程。將圓周卷積中的移動序列做成一條貪吃蛇的形狀，學生們看了之后，對圓周卷積有了一種直觀的認識，對其原理的理解也更透徹。此外，多媒體教學信息量大，可以提高課堂的教學效率。但是，對于“數(shù)字信號處理”這類理論較強的課程，單純使用多媒體教學，效果往往不佳，譬如在推導一些定理、公式時，推導過程直接呈現(xiàn)在PPT上，學生一眼掃過，導致思路跟不上（或也不愿意思考），理解不透徹，此時還是傳統(tǒng)的板書效果更佳。在授課中，將知識的重點、難點及重要公式的推導由板書的形式呈現(xiàn)出來，方便學生記筆記，有利于學生日后對資料的整理和復習工作。
四、小結(jié)
“數(shù)字信號處理”是一門理論強、公式多、難理解的課程，在大班教學環(huán)境學下，如果學生不積極參與到教學活動中，則教學效果不佳。通過推行“學習共同體”思想，激發(fā)學生學習的內(nèi)在主動性，通過形象化教學，提高學生學習的外在興趣點，以達到學好、學透“數(shù)字信號處理”這門課的目的。
參考文獻：
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[2]劉曉利.“特朗普制”教學模式與大班課堂教學的控制[J].計算機教育，2011，（12）：59-61.
[3]于化新，劉慧慧，謝鑫.大班教學問題與策略的探討[J].當代教育論壇，2011，（6）.
[4]薛煥玉.對學習共同體理論與實踐的初探[J].中國地質(zhì)大學學報（社會科學版），2007，（1）.
一、招生人數(shù)
學院2016年計劃招收博士研究生46名，實際招生人數(shù)以總部下達計劃為準。
二、報考條件
我院博士研究生只面向現(xiàn)役軍人招生，報考2016年博士研究生應當具備以下條件：
1、品德優(yōu)良，遵紀守法，立志獻身國防事業(yè)；未受過紀律處分。
2、軍隊在職干部按師（旅）級單位推薦、軍級單位政治部審批、軍區(qū)級單位政治部干部部門核準、總政治部干部部備案的程序進行審批，由師（旅）級單位干部部門開具介紹信。軍隊院校應屆碩士畢業(yè)生經(jīng)所在院校政治機關(guān)審批同意。
3、身體健康，體能達標，年齡不超過40周歲（1976年9月1日以后出生）。
4、在職干部須獲得碩士學位，其中本院在職干部報考工學博士須有被SCI或EI收錄的以第一作者發(fā)表的學術(shù)論文；應屆碩士畢業(yè)生須完成學位論文初稿，在中文核心期刊（含錄用通知）或國際會議發(fā)表2篇以上學術(shù)論文。
5、有兩名與報考學科相關(guān)的高職人員推薦。
三、報名手續(xù)
考生持公民身份證和軍官證（學員證）于2015年9月20日至30日到學院教學實驗綜合樓研究生招生辦公室（1127室）報名，外地考生可函報。報名時應提交：
1、填制完畢的《2016年報考攻讀博士學位研究生登記表》和《報考軍隊院校研究生政治審查表》（9月1日后，院內(nèi)考生可從學院研究生處網(wǎng)站下載；院外考生可來電索要）。
2、已獲碩士學位者，提交碩士課程成績單、碩士學位論文及評閱意見書復印件；應屆碩士畢業(yè)生提交碩士課程成績單、碩士學位論文初稿、已發(fā)表學術(shù)論文版權(quán)頁或錄用通知。
3、碩士學歷、學位證書原件及復印件(應屆生于獲得證書后補交)。
4、檔案所在師（旅）級單位干部部門同意報考的證明信。
5、一寸正面半身免冠照片3張，報名費300元。
上述手續(xù)齊備，審查合格者發(fā)放準考通知，考生可于10月9日到研招辦領取《準考證》。
四、考試安排
博士研究生入學考試總分值為600分，包括六項內(nèi)容：英語筆試、數(shù)學筆試、科研學術(shù)成果計分、碩士學位論文評分、專業(yè)綜合面試、綜合素質(zhì)面試，每項內(nèi)容滿分100分。
考試時間擬定于2015年10月11至12日，考試地點和具體安排詳見《準考證》。
五、其他
1、考生可于2015年11月初查詢錄取情況，入學時間為2016年3月份（詳見通知書）。
2、我院提供部分往年考試試題，考生可登錄學院研究生處網(wǎng)站下載。
六、聯(lián)系方式
聯(lián)系人：譚繼帥（參謀） 手機：13831189507座機：0311-87992123（地）；0221-92123（軍）
E-mail：tanjishuai@126.com 通信地址：河北省石家莊市和平西路97號研究生招生辦公室（050003）
招生專業(yè)目錄
專業(yè)代碼、名稱及研究方向
導師
專業(yè)綜合（面試）
數(shù)學（筆試）
080200機械工程
01機械性能檢測與診斷
張英堂
測試技術(shù)與信號處理
矩陣理論
02地面運載平臺維修理論與技術(shù)
張培林
狀態(tài)監(jiān)測與智能診斷技術(shù)
03機械振動與沖擊防護
白鴻柏
振動理論
04機電液集成系統(tǒng)控制技術(shù)
何忠波
車輛工程
05機械制造及其自動化
倪新華
斷裂力學
080300光學工程
01軍用光電系統(tǒng)設計與應用
劉秉琦
陳志斌
應用光學、物理光學、光電測試技術(shù)
矩陣理論
02激光技術(shù)
沈?qū)W舉
激光原理及應用
03光學信息安全
光學信息技術(shù)原理與應用、光學信息安全
04微納光學
汪岳峰
光電子技術(shù)
080402測試計量技術(shù)及儀器
01測試性設計與分析
黃考利
測試技術(shù)
矩陣理論
02精密儀器與微系統(tǒng)
王廣龍
03裝備狀態(tài)監(jiān)測與故障預測
李洪儒
測試與診斷技術(shù)
矩陣理論或應用數(shù)理統(tǒng)計
04網(wǎng)絡安全技術(shù)
王 韜
計算機網(wǎng)絡
081100控制科學與工程
01裝備測試與故障診斷
尚朝軒
測試與診斷
矩陣理論或應用數(shù)理統(tǒng)計
02火力與指揮控制理論及應用
全厚德
孫世宇
數(shù)字信號處理
矩陣理論
03武器系統(tǒng)建模與仿真
朱元昌
系統(tǒng)仿真
04電子裝備自動測試、故障診斷及可靠性
蔡金燕
測試與診斷
05目標識別與信息處理技術(shù)
王春平
圖像工程
06精確制導理論與技術(shù)
楊鎖昌
精確制導、控制與仿真技術(shù)
07無人機數(shù)據(jù)鏈抗干擾技術(shù)
陳自力
線性系統(tǒng)理論、數(shù)字信號處理
08目標探測與識別
馬彥恒
數(shù)字信號處理、現(xiàn)代控制理論
09飛行器控制
齊曉慧
線性系統(tǒng)理論
10無人機協(xié)同控制
李小民
現(xiàn)代飛行控制理論、導航控制技術(shù)
11無人機信息處理與傳輸技術(shù)
王長龍
數(shù)字信號處理
12非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性與控制
徐 瑞
動力系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論
082600兵器科學與技術(shù)
01裝備輕量化技術(shù)
鄭 堅
火炮與自動武器原理、材料學
應用數(shù)理統(tǒng)計
02兵器試驗理論與技術(shù)
秦俊奇
火炮專業(yè)相關(guān)理論
矩陣理論
03裝備維修理論與技術(shù)
陶鳳和
火炮與自動武器原理、現(xiàn)代機械測試技術(shù)
04兵器性能檢測與診斷技術(shù)
房立清
機械裝備故障診斷與預測、武器系統(tǒng)裝備知識
應用數(shù)理統(tǒng)計
馮廣斌
火炮與自動武器原理、工程信號處理、現(xiàn)代機械測試技術(shù)
矩陣理論
05兵器結(jié)構(gòu)動力學理論與應用
王瑞林
槍炮設計原理、振動理論、電磁場理論
06武器系統(tǒng)仿真與虛擬樣機技術(shù)
馬吉勝
振動理論、動力學仿真
07彈道學理論及應用
宋衛(wèi)東
彈道學理論、制導理論與技術(shù)
08彈道修正理論與技術(shù)
彈道學、自動控制與導彈設計理論
矩陣理論或應用數(shù)理統(tǒng)計
09兵器性能檢測與故障診斷
唐力偉
振動理論
10兵器新材料技術(shù)
王建江
材料學
應用數(shù)理統(tǒng)計
11彈藥系統(tǒng)設計與試驗評估
高欣寶
系統(tǒng)仿真技術(shù)及其在信息化彈藥工程中的應用
矩陣理論
羅興柏
爆炸及其防護技術(shù)在彈藥保障中的應用
12彈藥保障與安全技術(shù)
安振濤
炸藥理論、彈藥保障及安全風險評估
穆希輝
彈藥保障
矩陣理論或應用數(shù)理統(tǒng)計
13信息感知與控制技術(shù)
齊杏林
彈藥引信論證、設計、試驗及評估理論與技術(shù)
14防護材料與特種能源技術(shù)
杜仕國
防護材料與特種能源技術(shù)及其在彈藥工程中的應用
矩陣理論
15電磁發(fā)射理論與技術(shù)
雷 彬
電磁場理論、測試技術(shù)
16武器系統(tǒng)建模與仿真
蘇群星
武器系統(tǒng)仿真與模擬器設計
17紅外圖像末制導技術(shù)
高 敏
彈道學、自動控制與導彈設計理論
矩陣理論或應用數(shù)理統(tǒng)計
18裝備維修保障理論與技術(shù)
賈希勝
石 全
康建設
趙建民
可靠性、維修性、維修工程
應用數(shù)理統(tǒng)計
朱小冬
可靠性、維修性、維修工程、建模與仿真
矩陣理論或應用數(shù)理統(tǒng)計
19裝備維修性理論與應用
郝建平
可靠性、維修性、維修工程、虛擬仿真
20電磁防護理論與技術(shù)
劉尚合
魏光輝
電磁場理論、微波與天線
矩陣理論
王慶國
大學物理、有機化學、固體物理、電磁場理論
譚志良
電子技術(shù)基礎、通信原理、微波與天線
21脈沖電磁場測試技術(shù)
朱長青
電路分析、電磁場理論和微波技術(shù)、數(shù)電模電
110900軍事裝備學
01裝備保障信息化
盧 昱
網(wǎng)絡信息安全保障
軍事運籌學
02裝備保障理論與應用
石 全
軍事裝備學、戰(zhàn)役基本理論
應用數(shù)理統(tǒng)計或軍事運籌學
于永利
可靠性、維修性、維修工程、建模與仿真
軍事運籌學
柏彥奇
高 崎
關(guān)鍵詞：電磁矢量，非圓信號，DOA，估計方法
1 緒論
1.1課題背景波達方向（Direction Of Arrival，DOA）估計（常稱為DOA估計）是陣列信號處理領域內(nèi)的主要研究方向之一。論文格式。陣列信號處理[1]是近幾十年來綜合陣列理論和數(shù)字信號處理理論與技術(shù)而發(fā)展起來的一門學科分支。它是將一組傳感器在空間的不同位置上按一定規(guī)則布置形成的傳感器陣列。盡管采用的傳感器類型可以不同，如天線、水聽器、聽地器、超聲探頭、X射線檢測器，但是傳感器陣列的功能是相同的，它是連信號處理器和感興趣的空間的紐帶，用傳感器陣列接收空間信號，獲得信號源的空間觀測數(shù)據(jù)并加以處理。陣列信號的處理目的是從這些觀測數(shù)據(jù)中提取信號場的有用特征，獲取信號源的屬性等信息。近些年，隨著微電子技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、并行處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，陣列信號處理的理論和實際應用也得到了迅速發(fā)展。
盡管空間譜估計的理論與技術(shù)日益成熟，但是需要或者值得研究的方向仍然很多。譬如近幾年來，如何利用非圓信號(non-circularsi gnals)的特征來提高算法估計性能己經(jīng)成為信號處理理論界的一個研究熱點。
1.2對非圓信號的研究意義對非圓信號的研究有著現(xiàn)實意義，一方面，非圓信號是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中常用信號;另一方面，在實際應用場合中經(jīng)常會遇到由于用戶的高密集性而使得陣列的接收信號數(shù)要遠大于陣元數(shù)的情況，并且為了處理的實時性，不可能獲得很多的快拍數(shù)。因此研究處理信號個數(shù)多、運算量小的算法顯得尤為迫切。
2 電磁矢量傳感器陣列非圓信號模型2.1電磁矢量傳感器輸出信號模型電磁矢量傳感器由于其獨特的同點極化分集接收能力，使得隱含于信號結(jié)構(gòu)中的微觀信息得到充分利用，受到了人們的廣泛關(guān)注。電磁矢量傳感器[3]陣列是一種極化敏感陣列，由若干個相同形式的電磁矢量傳感器組成。每個電磁矢量傳感器又可視為一個6元子陣，由相位中心重合的三個正交電偶極子和三個正交磁偶極子組成，可以同時感應入射電磁信號的3個電場分量和相應的3個磁場分量。
2.2電磁矢量傳感器陣列流行矢量特點關(guān)于電磁矢量傳感器的陣列流形矢量有幾個重要的特點。首先單個矢量傳感器測量產(chǎn)生一個6×1維的導向矢量，因此，單個矢量傳感器本身能夠等效表示一個六元陣列。第二，矢量傳感器的陣列流形沒有時間延遲相位，也就是說矢量傳感器陣列流形矢量不同于空間平移陣列，單電磁矢量傳感器的導向矢量與空間抽樣間隔以及入射信號的頻率無關(guān)，這種頻率無關(guān)性是由于組成矢量傳感器的六個分量傳感器在空間同點放置。論文格式。第三，電磁矢量傳感器陣列流形矢量是極化敏感的；這就意味著具有相同DOA方向但是有不同極化狀態(tài)的信號有不同的陣列流形矢量，因而可以基于他們的極化分集區(qū)分開來。第四，任意寬帶或者窄帶電磁波信號的電場矢量和磁場矢量相互正交，并且正交于信號的歸一化玻印廷矢量，信號單位傳播矢量的三個分量是沿著笛卡爾坐標的三個方向余弦。
3 改進的非圓信號DOA估計方法3.1相干源的分辨問題在實際情況中，常由于多徑傳輸或人為干擾的影響，陣列有時會收到來自不同方向上的相干信號，相干信號會導致接收信號協(xié)方差矩陣的秩虧損，從而使得信號子空間“擴散”到噪聲子空間中去。因此，MUSIC算法[2]的空間譜搜索就無法在波達方向上產(chǎn)生譜峰；ESPRIT算法也會由于秩虧損而無法求解出正確的來波方向。相干源的問題要從解決矩陣的秩虧損入手。論文格式。當個信號非相干時，一次快拍得到的是個信號線性組合的陣列向量，其協(xié)方差矩陣具有秩為的信號子空間。如果個信號中有兩個相干，即這兩個信號的相位關(guān)系保持不變，再多的快拍數(shù)也只能得到個非線性相關(guān)的陣列向量，使信號子空間的秩降為，也就是產(chǎn)生了秩虧損。
由以上分析可知，在相干信號源情況下正確估計信號方向（稱為解相干或去相干）的核心問題是如何通過一系列有效變換使得信號協(xié)方差矩陣的秩得到有效恢復，從而正確估計信號源的方向。本章將考慮基于電磁矢量陣列的非圓信號DOA估計問題，提出一種廣義相位平滑算法，這種方法不僅可以提高非圓信號的DOA估計精度，還可以有效處理相干信號的估計問題。
3.2廣義相位平滑MUSIC與MUSIC算法比較廣義相位平滑算法能較好的對兩個相干非圓信號解相干。不僅如此，廣義直接相位平滑算法和廣義平方相位平滑算法還可以對非相干非圓信號DOA估計精度有明顯的改進。
下面將通過仿真來比較這三種算法的性能。仿真中采用電磁矢量傳感器均勻線陣，由6個指向相同的電磁矢量傳感器組成，陣元間距為半波長。通過第2節(jié)電磁矢量傳感器輸出信號模型的建立和電磁矢量傳感器陣列流行矢量的特點分析進行比較。比較步驟如下：
1.通過計算信噪比與均方角度誤差的關(guān)系，信號為三個非相干的BPSK窄帶信號，入射角度為、和，初始相位為、和，極化狀態(tài)為、和，快拍數(shù)為200，所給結(jié)果為200次獨立實驗的平均；
2.快拍數(shù)與均方角度誤差的關(guān)系，信號步驟1相同，信噪比為-5dB；
3.在步驟1的基礎上將信號入射角度變?yōu)?、和?/p>
4.在步驟2的基礎上將信號入射角度變?yōu)椤⒑汀?/p>
通過比較，結(jié)果表明，在低信噪比和短快拍數(shù)兩種困難條件下廣義相位平滑算法對非相干的線極化非圓信號DOA估計精度有明顯的改善作用。
4 .總結(jié)本文主要研究了非圓信號的定義與性質(zhì)；基于電磁矢量陣列的非圓信號DOA估計的數(shù)學模型；研究了一種改進的非圓信號DOA估計方法，即廣義相位平滑算法，并把它推廣到電磁矢量陣列。從而提高參數(shù)估計性能并且能估計多于陣元個數(shù)的信號。同時，廣義直接相位平滑算法和廣義平方相位平滑算法不僅可以很好的對兩個相干的非圓信號解相干，還對非相干的非圓信號DOA估計精度有明顯的改善作用。
【參考文獻】
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[2]Y Xu and Z Liu.Subspace-Based Single-Vector-Sensor Direction Finding for Two Coherent AcousticSources Having Real-Valued Constellations[C].in proc.IET internationalconference on wireless,Mobile&MultimediaNetworks,2006,HangzhouChina,994-997
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關(guān)鍵詞：雙語教學；師生互動；調(diào)查研究
評價教學改革的措施及成果，最為有效的辦法是社會調(diào)查，既對在學的學生作調(diào)查，也對已畢業(yè)的學生作調(diào)查，統(tǒng)計和分析調(diào)查的結(jié)果，作為我們進行教學改革的重要依據(jù)。我們從開始設計“數(shù)字信號處理”課程雙語教學的改革起，就密切關(guān)注學生的反應，認真、切實地與同學們互動，并將這樣的互動貫徹教學和改革的始終。
一、基本情況
“數(shù)字信號處理”課是電子信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程。隨著數(shù)字化和信息化的迅速發(fā)展，數(shù)字信號處理的地位和作用越來越突出，新的算法層出不窮，有關(guān)的器件更是新品迭出，令人目不暇接。無庸諱言，新的算法和新的器件主要來自國外，有關(guān)的文獻和器件手冊，基本上都是用英文撰寫。
這就要求在本領域從事教育、研究、開發(fā)的工作人員，能夠用英文熟練地檢索、閱讀、理解有關(guān)的理論、方法、算法以及各種器件的使用手冊，并能用英文嫻熟地撰寫比較地道的學術(shù)論文、技術(shù)報告和文檔。還可以與國內(nèi)外的同行自由地進行交流。
我們的英語課程占用學生的時間和精力太多而效果不佳，效率低下。數(shù)字信號處理課程的理論性很強，學好實屬不易。但是，課程組認為，我們的思考和改革還應該有更豐富的含義。
長期的應試教育給我國教育造成的后果是嚴重的。相當一部分學生只關(guān)心考試及成績，不能主動地、有意識地自主學習，培養(yǎng)與提高自己的學習能力。
更為嚴重的是，我們的課程教學中普遍采用的滿堂灌輸?shù)慕虒W方式，與世界一流大學的引導式、啟發(fā)式、互動的研究型教學思想和方法之間，存在較大的差距。
有鑒于此，我們響應教育部關(guān)于積極采用國外優(yōu)秀原版教材和積極推廣使用現(xiàn)代化教育手段的要求，對該課程進行了重大的改革。
我們認真地關(guān)注著有關(guān)雙語教學的各種討論和爭論。作為工作在教學第一線的教師，我們沒有可能更多地參與教育理論的討論，而是希望通過自己的認真實踐和不斷總結(jié)，使我們的課程上得好一點，使學生的收獲大一點，使他們在日后的學習和工作里更順利一點。
因此，我們進行雙語教學的原則是積極、慎重、實事求是。
我們?yōu)殡p語教學所設定的主要目標是：
(1)盡可能讓學生養(yǎng)成自主學習的意識和習慣。
(2)讓學生將英語作為工具來使用，而不是作為一個科目來學習，能夠熟練地閱讀、思考、理解英語原版教材和電子教案，用英語完成作業(yè)與試卷；能適應英語授課和討論，與老師及同學流暢地交流。
(3)建設一支高水平的雙語教師隊伍，既有高的學術(shù)造詣，又有高的教學水準，還有高的雙語教學能力。
(4)研究雙語教學過程中教與學雙方出現(xiàn)的各種問題，并尋求解決的思路和途徑。
提高教學質(zhì)量必須從“教”和“學”兩方面進行改革。我們依托國家精品課程“數(shù)字信號處理”，對雙語教學模式和課程的考核方式進行改革，在已有的實踐基礎上，不斷根據(jù)新的教學實踐認真研究和總結(jié)，以評估改革的效果，明確進一步改革的方向。
對已經(jīng)進行的五輪教學實踐作認真的總結(jié)和研究，獲得有益的經(jīng)驗和失敗的教訓。
加強和既往學生的聯(lián)系，特別是已經(jīng)畢業(yè)的學生，他們后來繼續(xù)學習和工作的體驗，彌足珍貴。
進一步加強與在學學生的交流，既認真聽取他們的意見和建議，也對他們的學習加以引導。繼續(xù)進行學生的問卷調(diào)查，不間斷地積累資料，并進行分析和研究。認真研究國內(nèi)外著名大學同類課程的建設和發(fā)展，認真加以借鑒。
二、課前和課中的互動
按照教學計劃，我們的課程在大三上開出。在大二下的暑假前，我們總會召開一個課程介紹會，由學生科負責組織，全體同學和課程組的全體老師參加。在會上，首先介紹課程的基本情況和特色，然后向同學們介紹全體任課教師及其特點。比如，哪些老師主要用英語授課，哪些老師的中文講得要多一點；哪些老師講得提綱一點，要求同學的自學能力要強一些，哪些老師講得細一點；等等。這樣做，有助于同學選課時針對性強一些，不至于盲目。還要向同學們介紹選用的外版教材和主要的參考書，提醒大家可以在高年級同學畢業(yè)時，購買二手教材，以減輕學生的經(jīng)濟負擔。同學們從先修雙語課程的高年級同學處，都會得到一些經(jīng)驗和教訓。我們也會認真聽取大家的意見和建議，并解答他們的一些疑問。
開課后的兩周內(nèi)，允許同學根據(jù)自己的感受，在不同老師的授課班間流動。
在授課中，我們要舉行“教學公開日”活動，邀請有興趣的同學參加，就課程進行中教師和學生雙方的問題進行交流和討論。
至于課堂上教學活動中的互動，則是各位老師自行掌握的事情，不在本文的討論范圍。
三、課后的調(diào)查及結(jié)果分析
從2001年雙語教學改革開始，我們就堅持每輪課程結(jié)束后，對全體學生進行匿名的問卷調(diào)查，數(shù)百學生就數(shù)十個問題的選擇，對我們了解學生的感受和想法，意義重大迄今所進行過的五輪調(diào)查及其統(tǒng)計結(jié)果，成了我們的寶貴財富。以下是一些重要問題的調(diào)查和統(tǒng)計結(jié)果。
1、問卷調(diào)查的結(jié)果表明：
(1)贊成使用國外原版教材的學生，達到7成到8成。這和學生們體會到就業(yè)的國際化環(huán)境密切相關(guān)，也和本課程的先修課程“信號與系統(tǒng)”也采用了原版教材密切相關(guān)。
(2)贊成使用英語授課，或基本使用英語授課加部分中文解釋者，占到學生總數(shù)的5成到6成。近2／3的學生接受了這樣的雙語教學方式，我們有理由為教師和學生的進步而感到高興。
2、原則上贊成使用原版教材的學生盡管有7成到8成，但具體到所使用的教材，認為很好和比較好者都只占6成到7成，聯(lián)系到只用英語教材或其他英語參考書者，五個年級都只占3成到4成，其他同學同時在使用中文參考書，說明：
(1)學生閱讀和理解原版教材的能力尚待提高。
(2)不適應使用原版教材和中文教材學習上的差別。習慣于老師按照教材逐章逐節(jié)講得很細，下課后基本不復習或略為復習就可以做作業(yè)了。而英文教材容量很大，不可能都講到，也不可能講得很細，需要學生下課后認真讀書，自己去仔細地體會。這可能是學生不習慣原版教材的主要原因。學生在各種座談會上也同意這樣的分析。
3、我們認為，這已經(jīng)不僅僅是雙語教學的問題，應該理解為教與學雙方的理念上的問題。據(jù)了解，國外使用同樣教材的大學，所用的授課學時，要比我們少得多。我們選用原版教材的初衷，就是要引導學生認真地讀書，
主動地學習，從而提高自主學習的能力。我們的初衷和理念并沒有改變，但任務比我們設想的要艱巨得多，需要我們付出更多的努力，更好地與學生溝通，給予更有力的引導和讀書指導。
4、我們積極地采用現(xiàn)代教育技術(shù)來提高教學效率。但是，現(xiàn)代教育技術(shù)本身僅僅是一種手段，而不是目的。
(1)在自教學實踐中，我們充分體會到，如何有效地利用這些手段來達到提高教學質(zhì)量、改善教學效果的目的，還需要認真地總結(jié)、反復地實踐以及教師和學生之間的相互理解和良好的配合。
(2)尤其是使用電子教案進行課堂教學時，必須注意一些重要的問題。
(3)認為電子教案做得好和比較好的學生，從2000級的5成，提高到2001級的6成和2002、2003級的近7成，再到2004級的過8成。說明我們的電子教案不斷在改善，學生也在不斷地適應。但是，我們還是不斷地強調(diào)花大力氣改善。這涉及教師對教學大綱和教材的理解、電子教案的制作、使用電子教案教學的表達方式、電子教案與板書的配合、學生對使用電子教案教學的適應等多方面的問題。
(4)使用電子教案教學的節(jié)奏，尤其值得注意。2000和2001兩個年級都只有不到一半的學生認為現(xiàn)在的節(jié)奏合適，同樣多的學生認為節(jié)奏太快。經(jīng)過教師經(jīng)驗的積累和學生的適應，2002、2003以及2004級已有6～7成的學生認為節(jié)奏合適，3成的學生還是認為太快。聯(lián)系到只有1／4的學生作詳細筆記，4成的學生只作提綱式的筆記等現(xiàn)象，節(jié)奏仍然是教師和學生都關(guān)注的問題，成為教學成功與否的關(guān)鍵因素之一。只有通過更多的實踐、總結(jié)，以及與學生更好的溝通，來逐步地加以解決。
5、也有不少同學反饋的意見是負面的，甚至是相當負面的。2000和2001級有10％左右的學生認為，根本不應該使用原版教材和雙語教學，我們所作的所謂改革是完全失敗的。2002級和2003級的該比例降到4％～5％，2004級降到3％。
四、對已經(jīng)畢業(yè)學生的調(diào)查及結(jié)果分析
2006年暑假，我們在學生科的配合下，對已經(jīng)本科畢業(yè)參加過本課程雙語教學活動的2000和2001級的400余名同學，就他們本科期間接受雙語教學的感受，進行了一次大型的匿名問卷調(diào)查。調(diào)查對象分為在讀研究生(包括在本校讀研和在外校讀研)和參加工作兩部分。共發(fā)出調(diào)查問卷416份，回收有效問卷389份，有效率為93.5％。2000級回收有效問卷205份，其中在讀研究生63份，占30.7％，參加工作者142份，占69.3％。2001級回收有效問卷184份，其中在讀研究生56份，占30.4％，參加工作者128份，占69.6％。從這些有效問卷里，我們得到了一些很有意義的統(tǒng)計結(jié)果。以下是主要的調(diào)查問題的統(tǒng)計結(jié)果。
1、兩個年級的統(tǒng)計數(shù)據(jù)非常接近，而且都是基于200 左右的樣本的統(tǒng)計結(jié)果?？梢哉J為，統(tǒng)計數(shù)據(jù)是平穩(wěn)而可信的。
2、86％以上的畢業(yè)生贊成我們使用的雙語教學，87％以上的畢業(yè)生認可我們選擇的原版教材。既超出了在校學生的認可程度，也超出了我們的預期，給我們以很大的鼓舞。
3、對目前工作的幫助可以作再細的分析，因為和他們從事的工作密切相關(guān)：
(1)在讀研究生，認為幫助很大和比較大者，達到80％～90％。
系統(tǒng)總結(jié)了當前電壓型可逆變流器控制策略的發(fā)展概況，并對其詳細分類研究。在比較各種控制方案優(yōu)缺點的基礎上最終確定了以電流d-q變換結(jié)合滑模控制作為本課題的控制策略。
詳細闡述了電壓型可逆變流器的數(shù)學模型，包括通用數(shù)學模型、d-q變換大信號數(shù)學模型、以及d-q變換小信號數(shù)學模型。根據(jù)d-q變換大信號數(shù)學模型建立了系統(tǒng)的電流環(huán)。結(jié)合d-q變換小信號數(shù)學模型設計了電壓環(huán)以及電壓環(huán)的滑?？刂破?。
確定了電壓空間矢量(SVPWM)作為開關(guān)控制策略。詳細闡述了其基本原理。基于MATLAB對其進行了仿真研究。針對可逆變流器使用常規(guī)的PID控制對系統(tǒng)參數(shù)變化的較為敏感性，電壓環(huán)采用了滑模變結(jié)構(gòu)控制以期得到改善?；贛ATLAB仿真軟件完成了系統(tǒng)的忽略高次諧波、不忽略高次諧波下的SPWM、SVPWM的閉環(huán)系統(tǒng)仿真。
針對單片機控制系統(tǒng)的計算速度慢，實時性控制較差，因此本課題采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320F240來控制系統(tǒng)，以期提高計算速度。
根據(jù)本課題的控制方案，設計了系統(tǒng)軟件流程，編寫了系統(tǒng)的電流電壓雙閉環(huán)程序?；赥MS320F240發(fā)出開關(guān)頻率fs =900Hz的空間矢量波形。理論上的分析結(jié)合實踐過程完成了系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)實驗，驗證了控制方案的可行性。
本課題獲得河北省教委科技基金支持，是國家自然科學基金的后續(xù)課題，對解決電網(wǎng)諧波污染，提倡綠色用電有著重大的經(jīng)濟價值和理論上的指導意義。
關(guān)鍵詞 功率因數(shù)校正；可逆變流器；滑模變結(jié)構(gòu)控制；空間矢量；數(shù)字信號處理器
Abstract
Development survey of control strategy of voltage type reversible converter is summarized systematically. Control strategy is studied in detail. Direct current d-q change and sliding mode controls are regarded as control strategy of this paper on the basis of comparing of advantages and disadvantages varieties of control strategy.
Mathematics mode is set forth detailedly， including; current general mathematics mode; d-q change large signal mathematics model and d-q change small signal mathematics model. The system current loop is established according to d-q change large signal mathematics model. The voltage loop and its SMC are designed according to d-q change small signal mathematics model.
Space vector PWM is regarded as switch control strategy .Its essential principle is set forth detailedly and is simulated based on MATLAB. Voltage loop adopts variable structure control with sliding mode in order to improve with regard to conventional PID control， which is sensitive to system parameter. Close loop system simulation of SPWM and SVPWM is completed with neglecting high harmonics and without neglecting high harmonics based on MATLAB.
Because calculation speed of single chip microprocessor is slow and it realizes timing control poorly， digital signal processor TMS320F240 of TI Company is adopted to improve the calculation speed.
Flowchart of system software is designed according to control strategy of this paper. The double close loop program of current and voltage is complied. SVPWM wave of switch frequency (900Hz) is emitted based on TMS320F240.Open loop experimentation and close experimentation is completed according to theory analysis and practice process， validating feasibility of control strategy.
This paper obtains the sustainment of science and technology fund of committee of education in province HeBei and is the follow-up task of nature science fund of country and has the important value of economy and the guidance significance of theory.
Keywords power factor correction; reversible converter; variable structure control with sliding mode; space vector; digital signal processor
目 錄
摘要……………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………Ⅱ
第1章 緒論…………………………………………………………………1
1.1 功率因數(shù)校正技術(shù)的發(fā)展概況………………………………………1
1.1.1 單個三相PFC電路………………………………………………2
1.1.2 電流斷續(xù)狀態(tài)下三相單開關(guān)變換器……………………………3
1.1.3 電流斷續(xù)狀態(tài)下的三相升壓變換器……………………………4
1.1.4 電流連續(xù)狀態(tài)下三相升壓變換器………………………………4
1.1.5 三相降壓整流器…………………………………………………5
1.2 電壓型可逆變流器的開關(guān)控制策略…………………………………5
1.3 電壓型可逆變流器的控制方案………………………………………6
1.3.1 間接電流控制……………………………………………………6
1.3.2 直接電流控制……………………………………………………7
1.4 可逆變流器控制策略的新發(fā)展………………………………………9
1.4.1 單周控制…………………………………………………………10
1.4.2 占空比控制………………………………………………………10
1.4.3 基于Lyapunov非線性大信號方法控制………………………10
1.4.4 神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊邏輯控制………………………………………10
1.4.5 雙電流控制………………………………………………………11
1.4.6 輸出直流電壓的優(yōu)化前饋補償控制……………………………11
1.5 本課題工作…………………………………………………………11
第2章 可逆變流器控制方案及數(shù)學模型…………………………13
2.1 可逆變流器數(shù)學模型概述…………………………………………13
2.2 系統(tǒng)數(shù)學模型的建立………………………………………………13
2.2.1 系統(tǒng)通用數(shù)學模型的建立………………………………………14
2.2.2 系統(tǒng)d-q數(shù)學模型的建立………………………………………16
2.2.3 系統(tǒng)小信號數(shù)學模型……………………………………………18
2.3 系統(tǒng)的控制方案……………………………………………………21
2.4 變流器電流環(huán)的設計………………………………………………22
2.5 滑模變結(jié)構(gòu)控制理論………………………………………………25
2.5.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制的基本問題……………………………………26
2.5.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制的基本策略……………………………………26
2.5.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)………………………………27
2.6 滑模控制器及電壓環(huán)的設計………………………………………28
2.6.1 廣義控制對象的確定……………………………………………28
2.6.2 滑模控制器的改進………………………………………………32
2.7 本章小結(jié)……………………………………………………………36
第3章 系統(tǒng)仿真研究……………………………………………………37
3.1 空間矢量PWM(SVPWM)的基本原理……………………………37
3.2 空間矢量的工作模式和時間的計算………………………………38
3.3 空間矢量調(diào)制比及其對系統(tǒng)的影響………………………………42
3.4 空間矢量的MATLAB仿真………………………………………43
3.5 控制系統(tǒng)仿真研究………………………………………………45
3.5.1 不忽略高次諧波下的總系統(tǒng)SPWM仿真……………………49
3.5.2 不忽略高次諧波下的總系統(tǒng)空間矢量仿真……………………50
3.6 本章小結(jié)……………………………………………………………52
第4章 基于DSP軟件實現(xiàn)……………………………………………53
4.1 TMS320F240的結(jié)構(gòu)與匯編原理……………………………………53
4.2 TMS320F240的中斷結(jié)構(gòu)……………………………………………54
4.3 TMS320F240的定點運算……………………………………………55
4.4 系統(tǒng)控制的硬件和軟件設計………………………………………56
4.4.1 系統(tǒng)硬件設計……………………………………………………57
4.4.2 系統(tǒng)軟件設計……………………………………………………58
4.5 本章小結(jié)……………………………………………………………60
第5章 系統(tǒng)實驗…………………………………………………………61
5.1 開環(huán)實驗……………………………………………………………62
5.2 閉環(huán)實驗……………………………………………………………64
5.2.1 電流閉環(huán)實驗……………………………………………………64
5.2.2 電壓閉環(huán)實驗……………………………………………………67
5.3 實驗注意事項………………………………………………………69
5.4 本章小結(jié)……………………………………………………………69
結(jié)論……………………………………………………………………………71
參考文獻………………………………………………………………………72
攻讀碩士學位期間所發(fā)表的論文……………………………………………77
致謝……………………………………………………………………………78
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智能天線綜合了自適應天線和陣列天線的優(yōu)點,以自適應信號處理算法為基礎,并引入了人工智能的處理方法。智能天線不再是一個簡單的單元,它已成為一個具有智能的系統(tǒng)。其具體定義為:智能天線以天線陣列為基礎,在取得電磁信息之后,使用人工智能的方法進行處理,對電磁環(huán)境做出分析、判斷,并自動調(diào)整本身的工作狀態(tài)使之達到最佳。依據(jù)天線的智能化程度可將天線分成可變波束天線、動態(tài)相控陣列和自適應陣列3類?？勺儾ㄊ炀€依據(jù)接收功率最大原則,在幾個預設陣列波束中進行切換;動態(tài)相控陣列使用測向算法,能夠連續(xù)追蹤用戶的方向而改變天線的波束,使接收功率達到最大;自適應陣列既對用戶進行測向,又對各種干擾源進行測向,在形成波束時,不僅使接收功率最大,而且使噪聲降到最低,從而使接收信噪比最高。
智能天線的發(fā)展可分成3個階段:第1階段是應用于上行鏈路,通過使用智能天線增加基站的接收增益,從而使接收機的靈敏度和接收距離大大增加;第2階段是將智能天線技術(shù)同時應用于下行鏈路,在智能天線應用于下行鏈路后,能夠控制波束的發(fā)射方向,從而有助于頻率的復用,提高系統(tǒng)的容量;最后一個階段是完全的空分多址,此時在一個蜂窩系統(tǒng)中,可以將同一個物理信道分配給不同的用戶,例如,在TDMA中,可以將同一小區(qū)內(nèi)同一時隙同一載波同時分配給兩個用戶。
2智能天線的組成和關(guān)鍵技術(shù)
智能天線主要分為天線陣列、接收通道及數(shù)據(jù)采集、信息處理3部分。在移動通信系統(tǒng)中,天線陣列通常采用直線陣列和平面陣列兩種方式。在確定天線陣列的形式后,天線單元的選擇就十分關(guān)鍵。天線單元不僅要達到本身的性能指標,還必須具有單元之間的互耦小、一致性好以及加工方便的特點。目前微帶天線使用較多。
接收通道及數(shù)據(jù)采集部分主要完成信號的高頻放大、變頻和A/D轉(zhuǎn)換,以形成數(shù)字信號。目前,受A/D器件抽樣速率的限制,不能直接對高射頻信號和微波信號進行采樣,必須對信號進行下變頻處理,降低采樣速率。
信息處理部分是智能天線的核心部分,主要完成超分辨率陣列處理和數(shù)字波束形成兩方面的功能。進行超分辨率陣列處理的目的是獲得空間信號的參數(shù),這些參數(shù)主要包括信號的數(shù)目、信號的來向、信號的調(diào)制方式及射頻頻率等,其中信號的來向?qū)τ趯崿F(xiàn)空分多址和自適應抑制干擾有著重要作用。在眾多的超分辨率測向算法中,MUSIC算法及其改進算法一直占據(jù)主導地位,它不受天線陣排陣方式的影響,只需經(jīng)過一維搜索就能實現(xiàn)對信號來向的無偏估計,并且估計的方差接近CRLB。此外,使用ESPRIT算法來解決移動通信中的測向問題也得到了廣泛的研究。數(shù)字波束形成主要通過調(diào)整加權(quán)系數(shù)來達到增強有用信號和抑制干擾的作用,它需要收斂速度快、精度高的算法支持。根據(jù)所需先驗知識的不同,目前的波束形成算法主要有3類:以信號來向為先驗知識,如LCMV算法;以參考信號為先驗知識,包括LMS算法及其改進算法NLMS、RLS等;不需要任何先驗知識,如CMA算法。由于移動通信環(huán)境復雜,各種算法也有各自的優(yōu)缺點,因此系統(tǒng)中必須對多種算法取長補短,才能達到最佳效果。
3智能天線的特點和優(yōu)勢
(1)提高系統(tǒng)容量
在蜂窩系統(tǒng)中,用戶的干擾主要來自其他用戶,而智能天線將波束零點對準其他用戶,從而減少了干擾的影響。由于系統(tǒng)提高了接收信噪比,因此減少了頻譜資源的復用距離,從而獲得了更大的系統(tǒng)容量。
(2)擴大小區(qū)覆蓋距離和范圍
使用智能天線可以提高用戶和基站的功率接收效率,進一步擴大基站的通信距離,減少功率損失,從而延長電池的壽命,減小用戶的終端。
(3)減少多徑干擾影響
智能天線使用陣列天線,通過利用多個天線單元的接收信息和分集技術(shù),可以將多徑衰落和其他多徑效應最小化。
(4)降低蜂窩系統(tǒng)的成本
智能天線利用多種技術(shù)優(yōu)化了信號的接收,從而能夠顯著降低放大器成本和功率損耗,提高系統(tǒng)的可靠性,實現(xiàn)系統(tǒng)的低成本。
(5)提供新服務
智能天線在使用過程中必須對用戶進行測向,以確定用戶的位置,從而為用戶提供基于位置信息的服務,如緊急呼叫等。目前,美國聯(lián)邦通信委員會已準備實施用戶定位服務。
(6)更好的安全性
使用智能天線后,竊聽用戶的通話將會更加困難,因為此時盜聽者必須和用戶處于相同的通信方向上。
(7)增強網(wǎng)絡管理能力
利用智能天線可以實時檢測電磁環(huán)境和用戶情況,從而為實施更有效的網(wǎng)絡管理提供條件。
(8)解決遠近效應問題和越區(qū)切換問題
智能天線可自適應地調(diào)節(jié)天線增益,較好地解決了遠近效應問題,為移動臺的進一步簡化提供了條件。在蜂窩系統(tǒng)中,越區(qū)切換是根據(jù)基站接收的移動臺的功率電平來判斷的。由于陰影效應和多徑衰落的影響常常導致越區(qū)轉(zhuǎn)接,增加了網(wǎng)絡管理的負荷和用戶呼損率。在相鄰小區(qū)應用的智能天線技術(shù),可以實時地測量和記錄移動臺的位置和速度,為越區(qū)切換提供更可靠的依據(jù)。
4智能天線的技術(shù)現(xiàn)狀
在分析智能天線理論的同時,國內(nèi)外一些大學、公司和研究所分別建立了實驗平臺,將智能天線應用于實踐中,并取得了一些成果。
(1)美國
在智能天線技術(shù)方面,美國較其他國家更加成熟,已開始投入實際應用中。美國的ArrayComm公司發(fā)展了針對GSM標準和日本PHS標準的智能天線系統(tǒng)。該公司已將智能天線應用于基于PHS標準的無線本地環(huán)路中,并投入了商業(yè)運行。該方案采用可變陣元配置,有12陣元、8陣元環(huán)形自適應陣列可供不同的環(huán)境選用,現(xiàn)場實驗表明,在PHS基站采用智能天線技術(shù)可使系統(tǒng)容量增加4倍。
(2)歐洲
歐洲通信委員會在RACE計劃中實施了第一階段的智能天線技術(shù)研究,稱為TSUNAMI,由德國、英國、丹麥和西班牙共同合作完成。它采用DECT標準,射頻頻率為1.89GHz,天線由8個微帶貼片組成。陣元距離可調(diào)、組陣方式可變,有直線型、圓環(huán)型和平面型3種形式。數(shù)字波束形成的硬件主要包括2片DBF1108芯片,它在軟件上分別由MUSIC算法、NLMS、RLS完成測向和求得最佳的加權(quán)系數(shù)。在典型的市區(qū)環(huán)境下進行實驗表明,該智能天線能有效跟蹤的方向分辨率大約為15°,BER優(yōu)于10-3。
(3)日本
ATR光電通信研究所研制了基于波束空間處理方式的多波束智能天線。天線陣元布局為間距半波長的16陣元平面方陣,射頻工作頻率為1.545GHz。陣元組件接收信號在A/D變換后,進行快速傅氏變換,形成正交波束后分別采用恒模算法或最大比值合并分集算法,數(shù)字信號處理部分由10片F(xiàn)PGA完成。ATR研究人員提出了智能天線的軟件天線概念。
(4)其他國家
我國的信威公司也將智能天線應用于TDD方式的WLL系統(tǒng)中。該智能天線采用8陣元的環(huán)形自適應陣列,射頻工作于1785~1805MHz,采用TDD工作方式,收發(fā)間隔為10ms,接收機靈敏度最大可提高9dB。此外,愛立信公司與德國運營商也將智能天線應用于GSM基站上,但該天線的智能化程度不高。韓國、加拿大等國也開展了智能天線方面的研究。
(5)用于衛(wèi)星移動通信的智能天線
上文主要介紹了基于蜂窩系統(tǒng)的智能天線,另外還有一種用于L衛(wèi)星移動通信的智能天線。該天線采用了由16個環(huán)形微帶貼片天線組成的一個4×4的方形平面陣,它的射頻頻率為1.542GHz,左旋圓極化,中頻頻率為32kHz,A/D變換器的采樣速率和分辨率分別為128kHz和8位。在數(shù)字信號處理部分,選用了10個FPGA芯片,其中8個用于16個天線支路的準相干檢測和快速傅里葉變換,另外2片則起到波束選擇、控制和接口的作用;自適應算法則選擇了CMA。系統(tǒng)的外場測試表明,它能產(chǎn)生16個波束來覆蓋整個上半空間,并且不需要借助于任何傳感器,就能用最高增益的波束來自動捕獲和跟蹤衛(wèi)星信號,從而在各種復雜的環(huán)境下均能提供比采用其他天線要高得多的通信質(zhì)量。
5智能天線面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展方向
智能天線系統(tǒng)在改善性能的同時,也增加了收發(fā)機的復雜度。因為要對每個用戶進行定位,并且波束形成的計算量很大,所以智能天線系統(tǒng)中有多個計算單元和控制單元。在實施SMDA時,資源管理也成為一個必須關(guān)注的問題。作為一種新的多址方式,在頻譜分配和移動性管理上也提出了新的問題,將會對網(wǎng)絡管理提出更多的需求。此外,目前智能天線的物理尺寸較大,不利于構(gòu)建更小的基站。
智能天線形成下行波束較為困難,因為對下行鏈路的信道響應缺少短時先驗知識,而無線信道的信道狀況變化極快,使智能天線不能很好地跟蹤用戶信號的變化。接收和發(fā)送鏈路中器件的線性特性對系統(tǒng)的性能有顯著影響。智能天線的各種定位算法和波束形成算法的運算量很大,對器件、時間和功率的要求比較高,因此研究高效的優(yōu)化算法對提高系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。
到目前為止,還沒有一個完整的智能天線系統(tǒng)理論,而智能天線今后的研究必須同一些相關(guān)技術(shù)聯(lián)系,如與多用戶檢測、多用戶接收和功率控制等結(jié)合在一起。目前的智能天線多用于基站系統(tǒng),今后還可以研究基于移動臺的智能天線。在信號處理部分,目前多采用自適應信號處理算法,尚未將人工智能方法應用于其中,同時還可嘗試將智能計算的一些方法,如人工神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊技術(shù)和進化計算等用于智能天線系統(tǒng)中。
