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【關鍵詞】數字信號處理 DSP Builder 教學實踐環節
【基金項目】論文由“上海理工大學‘精品本科’系列研究項目”專項資助。
【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）35-0231-01
數字信號處理是一門的重要專業基礎課，由于理論性很強、比較抽象，對于聽課的學生和授課的教師均是一個難點。為了能讓學生深入的體會和學好數字信號處理的理論知識，教學實踐環節是必不可少的。
1.數字信號處理教學實踐環節的現狀
目前在數字信號處理課程的教學實踐環節中，較為普遍的是采用MathWorks公司的數學分析軟件Matlab，學生通過Matlab軟件編程對數字信號處理的理論知識進行仿真和驗證，這種通過純粹軟件編程進行仿真驗證的實踐方法仍然是比較抽象的，不利于學生對所學知識的深入理解，也不利于理論聯系實踐。
國內一些高校開始采用Matlab編程與可編程邏輯器件相結合的方法來進行該課程的實踐教學，這種將軟、硬件平臺相結合的方法是一個很好的嘗試，但它需要學生在熟悉可編程邏輯器件的基礎上，熟練進行硬件描述語言（HDL，hardware description language）的編程，這樣就容易使學生在掌握軟件使用和熟悉硬件平臺等方面花費過多的時間，從而忽視了對數字信號處理課程本身一些重要理論和概念的理解與掌握，達不到教學實踐目的。因此，需要對本課程教學實踐的方法進行探索和改革。
2.教學實踐方法的改革
2.1教學實踐方法的思路探索
需要找到一種簡單易行的方法，使得數字信號處理的理論算法可以在硬件上得以實現，并且可以通過嵌入式測量軟件（如：QuartusII中的SignalTapII Logic Analyzer）對信號的處理結果進行實時在線觀測，那么學生必然會對所學的理論知識能有更生動的體會和更深刻的理解，增強學生的學習興趣，提高學生理論聯系實踐的能力。
鑒于學生在前期課程中已學習過可編程邏輯器件FPGA的相關知識，而FPGA是一種實現數字信號處理的通用硬件器件，如果能夠通過一種簡單的操作將數字信號處理的理論算法在FPGA器件中得以直接實現，那么就能起到事半功倍的學習效果。
2.2 DSP Builder工具軟件的特點
在數字信號處理中Matlab是用作算法開發和仿真的軟件，而DSP Builder通過Matlab中的Simulink模塊將Matlab的算法開發和仿真與硬件描述語言（HDL）的綜合、仿真和Altera開發工具整合在一起，實現了這些工具軟件的集成，從而使學生在進行系統級設計、算法設計和硬件設計時共享同一個開發平臺，并且不需要過多關注硬件設計方面的知識和硬件描述語言的編程，同時，DSP Builder是作為Matlab中Simulink模塊的一個工具箱出現[1]，使得學生可以通過Simulink圖形界面調用DSP Builder工具箱中的提供Altera知識產權核（IP core， intellectual propert core）MegaCore進行DSP系統設計，因此學生只需要掌握Simulink的使用即可，并不需要花過多的精力熟悉DSP Builder的使用。
2.3 DSP Builder應用于教學實踐
應用DSP Builder在教學實踐中進行基于FPGA的DSP系統開發，整個設計流程是基于Matlab的Simulink模塊，DSP Builder和QuartusII的，包括從系統描述到硬件實現都可以在一個完整的設計環境中完成，構成了一個自頂向下的設計流程。它主要分為以下幾步[2， 3]：
（1）利用Simulink模塊、DSP Builder模塊以及IP核模塊Matlab的Simulink模塊中對DSP系統進行建模，只需雙擊系統中的模塊就可以對該模塊進行參數設置，同時可以基于Simulink平臺仿真驗證所搭建DSP系統的功能。
（2）利用DSP Builder具箱中的Signal Compiler模塊，將Simulink模塊文件（.mdl）轉換成RTL級的VHDL硬件描述語言代碼描述以及用于綜合、仿真、編譯的TCL腳本。
（3）在得到VHDL文件后，設計者仍然可以通過Signal Com？鄄piler自動調用綜合工具和編譯工具。目前DSP Builder自動流程中支持的綜合器有QuartusII， Synplify和Leonardo Spectrum。綜合后產生的網表文件送到QuartusII中進行編譯優化，最后生成編程文件和仿真文件，即利用生成的POF和SOF配置文件對目標器件進行編程配置和硬件實現，同時生成可分別用于QuartusII的門級仿真文件和Modelsim的VHDL時序仿真文件以及配套的VHDL仿真激勵文件，可用于實時測試DSP系統的工作性能。另外，設計者也可以在Simulink外手動調用其他C合工具和編譯工具。
（4）針對第二步中生成的VHDL，利用自動生成的Modelsim的TCL腳本和仿真激勵文件所做的仿真為功能仿真，而當由QuartusII編譯后生成的VHDL仿真激勵文件和Modelsim的TCL腳本進行的仿真為時序仿真。
（5）最后將QuartusII生成的配置文件下載到目標器件中，形成DSP硬件系統。
2.4教學實踐的實施步驟
（1）教授學生使用DSP Builder進行基于FPGA的DSP系統開發的過程。
（2）設計出利用DSP Builder進行數字信號處理教學實踐的典型題目。
（3）讓學生將Matlab中編寫的數字信號處理算法，直接在FPGA器件中得以實現。
（4）對信號的處理結果進行實時測試，解決數字信號處理中的實際問題，切實做到理論聯系實踐。
3.教學實踐的效果
在數字信號處理的教學實踐中，應用DSP Builder在FPGA器件上實現數字信號處理的算法，使學生在設計過程中擺脫了繁瑣的具體硬件設計，將更多的精力關注在數字信號處理算法設計的實現上，對所學數字信號處理的理論知識能有一個更生動的體會和更深刻的理解，增強學生的學習興趣，提高學生理論聯系實踐的能力，取得了良好的教學效果。
參考文獻：
[1]楊守良. Matlab/simulink在FPGA設計中的應用[J]. 微計算機信息，2005（8）：[98].
【關鍵詞】數字信號處理;課程改革
數字信號處理，是將信號以數字方式表示并處理的理論和技術，是用數值計算的方式對信號進行加工的理論和技術，它成為通信、自動控制、電子等專業的必修課程十分重要。該課程具有極度抽象化的特點，在實際的教學中，需要對課程內容、師資力量、教學手段等方面進行相應的調整，以此來保障學生的學習熱情和知識掌握深度。讓他們在認識理論的前提下，將抽象問題具體化，能夠用所學的知識解決生活工作中遇到的實際問題。
一、課程改革方案
1.優化課程內容。在實際的課堂教學中發現，數字信號處理課程在有限的學時內存在部分的學習內容重復現象，而有的則是忽略了讓學生對后續學習其他知識的前期重點知識的重點把握，導致他們無法對后續學習的重點知識得到完全理解，影響了他們的知識學習效率。因此，可以在課程中挑出重點部分的章節知識，在這一部分著重教授學生，讓他們完全理解這些知識的本質；對于前面提到的課程重復部分，可以先讓學生自主預習，做到對知識的心中有數，再進行知識講授，這樣起到的效果是事半功倍的。2.理論與實踐相結合。在數字信號處理授課過程中，不僅要注重對理論知識的學習，還要將理論知識應用于實踐中。通過日常學習可以知道，數字信號處理課程是將生活實例轉化成抽象的數學語言，進行學習和分析，并把得出的結論反向應用于實踐中，因此對學習者數學的掌握程度要求很高，需要他們有一定的理論基礎，同時也需要他們具有分析運用將其所學知識轉化到實踐中的能力。在實際授課過程中，教師可以加入自己的實踐經驗，啟發和鍛煉學生的思考問題和運用知識的能力，同時，學校也可以和相應的社會企業進行聯合，為學生提供一個可以將所學理論知識運用到實踐中的平臺，對他們日后的就業也有一定的好處。3.教學手段現代化。由于數字信號處理課程的內容較為復雜，且多數是由繁復的數學公式進行表達的，因此會給學生帶來理解的困難。可以將重點的數學理論公式羅列出來，對于一些實踐性強的內容可以通過多媒體的方式進行展示,這樣可以給學生提供更為完美的教育體制。學生還可以在課堂教學過程中和教師進行互動，及時提出自己不懂的問題，也可以和同學進行探討研究，對知識的吸收有很好的促進作用。有時教師也可以提出一兩個小問題供學生在課下或者課上討論，應用所學知識對問題進行分析，必要時可以借助其他知識進行研究，這不僅促進了同學之間的交流，也鍛煉了學生的獨立思考能力。
二、改革考試方式
由于數字信號處理這門課程理論性強、復雜性的原因，使得它的考試多數由枯燥的公式理論占據，因此可以通過對考試方式的改革來激發學生的熱請。可以分化考試對于學生總體成績的比重，將日常生活中的實踐活動和隨堂測驗也加入到最后的成績比重中，可以更加客觀的反映學生對知識的掌握處理程度，避免因為一些不穩定因素而造成的對學生整體知識掌握能力的不正確判斷。還可以用靈活的方法降低學生對公式的機械依賴而忽略通過公式計算對實際應用的情況，可以允許學生帶公式進入考場進行考試，這就把考核的重點轉移到了考生對與公式在實際生活中的應用，而不是一味的使用理論解題，不懂變通，如果能夠熟練掌握數字信號處理課程的內容，對實際工作的幫助是很大的。還可以把實踐工作也作為對學生成績考核的一個標準，這樣學生就會認真思考理論知識如何更加完美的應用于實踐工作中，也避免了傳統枯燥的理論教學，幫助學生更好的理解吸收知識。
三、小結
通過以上的分析發現，數學信號處理課程在實際教學中面臨著理論性強、復雜度高、不易于理解的特性，因此可以在實際中對他的教學內容、師資團隊力量、考試測驗方法、理論的應用度等等方面進行改革，調整課程在特性方面的不足，培養學生在實際的工作中對理論知識的應用度，調動學生的學習積極性和熱情度，培養他們的創新能力，促進學科以及其實際應用的準確度，以此來促進數字信號處理課程更加適應實際工作。
作者:王芳 鄭宏興 單位:1.天津職業技術師范大學 2.河北工業大學電子信息工程學院
參考文獻：
關鍵詞： “數字信號處理”課程 教學模式 合作性探究學習
1.引言
“數字信號處理”課程是信息、電子、信號處理等專業的必修課，是在學生學完了“信號與系統”、“數字電子技術基礎”等課程后，進一步學習信號處理專業知識的核心課程。“數字信號處理”課程不但是學生未來從事工程設計非常必要的理論基礎課，而且對學生的綜合素質和創新能力培養有著重要影響，歷來受到人們的普遍關注[1]。然而，無論是從課程特點還是教學對象來說，傳統以“教”為主、“課堂知識灌輸+習題”的教學模式已經不能適應新形勢下學生創新能力培養的需求。
從課程特點看，“數字信號處理”課程具有理論性強、概念抽象、涉及數學知識多等特點，以教師板書或PPT進行公式推導為主的教學形式，易使學生感覺內容抽象枯燥，難以理解，喪失學習興趣。其次，“課堂知識灌輸+習題”的教學模式往往忽視概念和公式所代表的物理意義，不能理論聯系實際，導致學生不知道所學知識有什么用、怎么用，學習主動性、積極性不足。
從授課對象看，對于“數字信號處理”這類理論性強、公式較多的課程，學生普遍存在畏難情緒。其次，傳統應試教育的影響使學生習慣于死記硬背、應付考試，以教師為主的課堂知識點灌輸加上大量課后習題，可以滿足學生從書本到試卷的“知識”搬移。然而，這種被動的“接受性學習”和機械訓練既扼殺了學生的學習興趣，又限制了學生主動獵取知識、發現問題、分析并解決問題的創新能力的發展。
那么就“數字信號處理”這門課程而言，如何激發學生的求知與求學的欲望，提高學生的學習興趣，培養學生的創新能力呢？美國當代教育理論家杜威認為：“學生聽過的知識，會容易忘掉，看過的知識，能夠記住，而親自做過的，則能夠理解。”[2]另外，建構主義理論認為：“單純的知識講授對于學生能力的建構沒有任何好處，而應是學生在學習動機被激發的前提下，主動進行的建構。”[3]因此，通過教師的教學方式從“灌輸型”向“啟發探究型”轉化，學生的學習方式從“接受性學習”向“研究性學習”轉化，讓學生主動參與知識的發現和獲取過程，真正成為知識探究的主角，提高學習興趣，提高分析問題和解決問題的能力，發展創新精神。
本文討論的合作性探究學習模式正是秉承了以學生為主體、教師為主導的教育理念，結合“數字信號處理”課程特點，優化課堂教學模式，促使學生從“被動”學習向“自主探究、合作學習”轉變，有助于培養學生主動學習、積極探究的意識和能力。
2.對合作性探究學習模式的認識
合作學習模式強調的是學習者的自主性，是指促進學生在異質小組中彼此互動、共同完成學習任務，并以小組總體表現作為評價依據的教學組織模式[2]。
探究式教學模式是指學生在教師的指導下，根據自身先前認知結構中的相關經驗，通過體驗、發現、探索、協作等方式主動獲取知識、解決問題的一種教學模式[2]。
本文所討論的合作性探究學習模式是將自主探究和合作學習有機結合的學習方式[3]，是在教師的指導下，以學生為主體，充分發揮學生個體的能動作用和小組學習、全班學習的群體作用，在合作中學習，將課程所學知識與自然、社會和自身生活中實際應用相結合進行專題研究，并在研究過程中主動獵取知識，達到培養學生的創新能力、實踐能力和團結協作精神的目的。這種“自主探究、合作學習”模式能夠充分激發學生的學習興趣，為學生提供實踐的機會和探究的時間，體現以學生為主體、教師主導的教育理念。
合作性探究學習模式通過教學環節的合理設計，強調學生的自主學習、協作學習、任務體驗、自主診斷評價，同時要求教師擺脫傳統的以“教”為中心的被動式教學模式的束縛，從課前教學決策，課上任務解釋、監督和干預、課程總結和評價等諸多方面積極地引導學生“自主探究、合作學習”。因此，這種學習模式的構建是學生學習方式從“接受性學習”向“研究性學習”轉化，教師課堂教育思想和觀念從“灌輸型”向“啟發探究型”轉化的一種有益嘗試。
3.合作性探究學習模式的實踐
數字信號處理本質上是利用數字系統實現對信號的處理[4]，授課內容緊密圍繞“兩個定理、三個變換、兩個系統”展開，即“時域抽樣定理和頻域抽樣定理，Z變換（ZT）、離散時間傅里葉變換（DTFT）、離散傅里葉變換（DFT），有限長沖激響應（FIR）濾波器和無限長沖激響應（IIR）濾波器”。課程知識結構清楚，前后知識點之間聯系緊密，這就為學生利用已學知識探究發現新知識，從分析問題、解決問題的過程中獵取知識創造了條件。其次，數字信號處理廣泛應用于通信、雷達、聲吶、工業控制與自動化、醫療監控與健康檢查、消費類電子、儀器儀表、音視頻壓縮等許多領域，與學生日常生活密切相關，完全可以根據學生專業或感興趣的領域設計許多問題和任務。這為學生以小組為單位，通過團隊合作，在回答問題和完成任務中探究知識，培養創新能力，奠定堅實的基礎。
結合“數字信號處理”課程本身和學員的基本特點，筆者以教師的視角，構建一種涉及學習小組分配、學習任務設計、啟發式問題設計、拓展提高和交流討論五個環節的合作性探究式學習模式，并在近兩年所教授班次中初步實踐和探索，取得一定的教學效果。
（1）建立高績效的合作性學習小組是實施合作性探究學習模式的基礎，是教師教學前決策的重要內容。我們在熟悉全班同學的基礎上，根據學生的意愿并結合學生的先修課程成績，如“通信原理”、“電路分析”等，將全班30名學生分成3～5人的學習小組，使每個小組中學生在學習成績、個性需求、興趣愛好等方面差異最大化。不同類型的學生歸入一組，有利于在以后的學習中互相幫助，共同進步。
（2）良好的任務場景設計不但能營造真實體驗的氛圍，而且有助于學生完成新舊知識的聯系和轉化，從而激發學生進行學習和探索的興趣。結合課程內容和授課進度，設計多個密切聯系學生日常生活、所學專業或感興趣領域的相關學習任務。通過層層遞進的學習任務設計，將基本理論、基本原理、基本技能與工程實際應用緊密聯系起來。比如，在緊密聯系教材內容的基礎任務“對比總結ZT、DTFT和DFT的性質”之后，針對信息與通信工程專業的學生設計實際通信應用類任務“深入研究線性卷積和DFT的循環卷積性質，探討OFDM、單載波頻域均衡等最新傳輸技術為什么要用‘分塊+循環前綴’的傳輸結構”。布置學習研究任務后，組織學生進行共同學習。通過運用課程所學的基本知識解決日常生活中、工作實踐中的實際問題，既打消學生“為什么學，學了有什么用”的顧慮，激發學習興趣，又培養和享受學習成就感，促進學生不斷學習、終身學習習慣的養成。
（4）在合作學習的基礎上，進行拓展提高，培養學員自主探究的興趣與能力。通過課前和課上的合作學習，針對數字信號處理的實際應用場景，在掌握基礎理論的前提下，設計一些拓展提高性任務，給出相關參考資料和文獻，強調學員課后自主探索。比如，在學習了利用DFT進行頻譜分析的基礎上，設計了“高速公路上雷達測速的基本工作原理”這一任務。這種任務密切聯系實際生活，又是教學內容的典型應用，在相關提示和文獻的幫助下通過合作學習和小組討論完成。
（5）為了促進有效交流，要求學員針對任務的完成情況制作Word或PPT課件，在課上或課外輔導時間進行全班交流。為了避免出現學習小組內個別學員不愿參與學習和討論，進行Word或PPT匯報時，事先不指定匯報人，而是在匯報時隨機抽取，匯報人的成績代表全組學員的成績，促使基礎較好的學員在自己學懂的基礎上幫助后進學員。此外，對于一些取得創新性成果的研究結果，鼓勵學員撰寫論文，在教員的幫助下修改完善，嘗試投稿發表。
近兩年的教學實踐表明，這種教學模式能夠很好地激發學生的學習興趣，引導學生充分參與自主學習、討論和思考，活躍課堂氣氛，促使學生在探索、交互、發現過程中主動構建知識，獲得思考、交流、自我認同的樂趣，取得良好的授課效果。
4.進一步的思考
合作性探究學習模式的構建和實施，提高了學員的“數字信號處理”課程興趣，尤其是課堂上的參與度更強，在興趣的驅動下，求知欲更旺盛，強化教學效果。但任何一種教學模式都不是一成不變的，在教學實施過程中，筆者發現了一些問題。合作性探究學習并不是形式上簡單地讓學生湊在一起漫無目的地自學與討論，否則就失去“自主探究、合作學習”的意義，流于形式。因此，對教師來說，構建注重創新能力培養的合作性學習模式的重難點在于：針對轉型下的教學目標、教學內容和教學對象進行學習小組合理分組和教學內容設計，避免合作目的不明確、合作問題過于簡單或過難。教師要在認真備課的基礎上，充分發揮主導作用，精心設計教學步驟，啟發學生思維，避免不注重學習過程一味放手讓學生合作，不注重教師的“導”與“控”。這就需要教師根據學生的已學知識引導、啟發學生思考，形成完成任務的思路，得出需要學習哪些新知識才能完成任務，引出教學內容，進而有目的、有針對性地學習；學生掌握新知識后完成任務，通過完成任務既復習舊知識，又練習并鞏固新知識。
參考文獻：
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[2]高禹斌.走向合作性教學[M].太原：山西教育出版社，2005.
[3]龐國建.“探究-合作”式教學法在數學教學中的應用[J].中國石油大學勝利大學學報，2007，（2）.
Abstract: This paper is concerned with how to build a "virtual lab" for Real-Time DSP course based on campus network. The lab supplies separate power to every laboratory equipment by the remote control device,and connects the laboratory equipment through the switch matrix flexible combination. Operation shows that the virtual laboratory structure is simple and accurate,which can provide a convenient open laboratory to students.
關鍵詞: 數字信號處理;虛擬實驗室
Key words: digital signal processing;virtual lab
中圖分類號:TP39文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)19-0153-02
1建設背景
數字信號處理(DSP)技術在近30年來得到飛速發展,它在語音、雷達、聲納、圖像、通信、遙感遙測、航空航天等眾多領域都獲得極其廣泛的應用。為適應這一發展對人才的需求,許多高校都開設了數字信號處理課程,并且已由過去的面向電子信息類專業逐漸擴展到面向電氣工程、儀器儀表、機械制造及生物醫學等更多的專業領域。數字信號處理是一門涉及眾多學科又應用于眾多領域的學科,它既有較為完整的理論體系,又具有實際的應用價值,因此要建設好數字信號處理課程,不僅要有完善的課堂教學,還要強調課外的實驗支持。
在我們開設的數字信號處理課程中,除了包含信號與系統的基本知識、DSP構建、計算機算法、有限字長和定點處理器、快速傅里葉變換的應用以及實時多媒體和通訊應用等教學內容,還建立了一個有力的硬件實驗支撐。在課程的最后,學生們需要利用DSP開發平臺實現對語音信號的采樣、濾波、頻譜分析及D/A轉換,通過對語音信號進行較為完整的處理來加深對課內教學內容的理解。此外,通過使用DSP內部并行的執行單元、硬件循環、以尋址為模,多重DMA和片內存儲器,學生將對DSP處理器有深刻的認識,加深對DSP算法的理解,探索DSP處理器相比通用處理器在構建應用系統上的優勢。
數字信號處理實驗包括八套實驗設備,每套實驗設備包含兩種不同的TI公司DSP開發系統、信號發生器及示波器。DSP開發系統不僅包含DSP處理器,還包括A/D、D/A、SDRAM、FLASH、揚聲器等設備,可以開展數據采集、濾波、頻譜分析等實驗。學生以小組的方式開展工作,每個小組三名成員,要在兩周內完成每一個實驗所要求完成的任務。為了使學生靈活安排實驗時間、充分利用實驗資源,我們構建了一個小型的“虛擬實驗室”,使學生能夠通過網絡直接使用硬件設備和軟件,方便地學習研究DSP的應用。我們采取開放的實驗室使用政策,學生們可以24小時以他們方便的途徑隨意使用實驗室,對于在線的學生,采用了類似的“提問-回答”的會議方式,在這個會議上助教回答學生的提問,提供實驗指導。此外所有的講稿筆記、家庭作業和其他分配任務,包括實驗室考試都會在網上發送而且也可以在網上上交和批改。
2虛擬實驗室構建
實驗室共有12套實驗設備,每套設備包括一臺Tektronix AFG310函數發生器,一臺Tektronix TDS3012B示波器,一個TI的DSK5510的工具包和一個DSK6713工具包。此外,軟件工具包括由項目管理人,用戶圖形界面,編譯器,連接器,調試器,源編碼瀏覽器和編輯工具(如TI的Codecomposer)組成的IDE。NI Labview是一個用模塊代替代碼行來創造應用的圖形語言。它用于遠程訪問來同時和AFG310函數發生器和TDS3012數字濾波器進行通信。此外,執行實驗還需要一些附件如揚聲器,耳機和網絡攝影。虛擬實驗室的目標是創造一個和實物實驗室盡可能接近的環境,它必須能遠程控制,所有的軟件硬件工具都能夠實時使用,這樣在線的學生就可以實現遠程連接到實驗室并且方便地使用工具和設備。圖1(a)展示了虛擬實驗室的安裝連接。在實驗室內,主控計算機通過各種接口和協議與硬件設備的控制端口相連,實現對各種設備的操作,如通過HTTP接口控制TDS3012B示波器,通過GPIB接口控制AFG310函數發生器,通過USB接口控制DSK5510及DSK6713開發平臺。這些設備的輸入或輸出通道通過一個稱作“開關矩陣”的設備連接在一起,開關矩陣由主控計算機控制,可以靈活組合成不同的實驗平臺,其結構如圖1(b)所示。學生終端經校園網連接到實驗室主控計算機,通過LabviewTM圖形用戶語言來實現對實驗設備的遠程操控。
實驗設備及開關矩陣的電源都由可遠程控制的電源管理單元來供電,在線用戶能夠獨立啟動函數發生器、示波器、主控計算機、TDSK5510工具包和DSK6713工具包。實驗室使用的是來自Synaccess的NP08,它擁有八個電源控制端口,一個獨立的電源控制單元就可以使用八個實驗設備。NP08提供三個用戶權限級別:
管理員級別:管理系統配置和無限制有權使用所有電源引口和所有串行端口。
用戶級別:允許每個用戶保留和管理他自己的端口,以及改變大多數系統配置。
匿名級別(客人):用戶可以觀看所有設置和操作沒有限制的電源引口和串行控制臺端口。
標記不同級別的權限是非常有用的,例如實驗室助教會授予管理員權限以便于控制所有可用的實驗臺,在線學生會被授予一個用戶名/口令和指定的權限訪問他自己的實驗臺。用戶可以利用telnet命令發送指令到控制單元,用來重啟用戶設備、永久打開/關閉用戶電源等。此外,系統會周期性地利用Ping指令查詢用戶的設備,如果用戶設備停止應答Ping的請求,該設備將會重啟。為了確保電源管理單元的正常工作,用戶可以通過網絡攝影看見實驗臺來確保設備正常工作。要注意的是視頻只是作為反饋而不是展示工具。視頻不是用來讀儀器的顯示,用戶可以使用LabviewTM圖形用戶界面來顯示和控制儀器。
3在線實驗
數字信號處理課程虛擬實驗室目前開設了兩個實驗,一個是語音信號的采集與濾波,另一個是雙音多頻(DTMF)信號的生成。這兩個實驗分別基于DSK6713開發平臺與DSK5510開發平臺進行,實驗設備連接如圖2所示。
在語音信號處理實驗中,主控計算機中保存的語音或音樂信號(已疊加噪聲)經揚聲器輸出端(LINE OUT)進入DSK6713開發板的A/D模塊,經采集后得到的數字信號傳給TMS320C6713處理器,在那進行低通濾波,之后經DSK6713的D/A模塊轉變為模擬信號,經主控計算機的麥克風輸入端(LINE IN)傳入主控計算機。學生可在遠程終端上選擇源信號,并且可以在遠程終端上播放源信號及處理后的結果以進行對比。在第二個實驗中,由DSK5510開發板的TMS320C5510處理器根據主控計算機設定的參數生成DTMF信號(多個單頻信號的疊加),經開發板的D/A模塊轉變為模擬信號后送至TDS32012B示波器進行信號時域波形顯示及FFT頻譜顯示。學生可以通過LabviewTM界面操控示波器并看到處理結果。這兩個實驗都使用TI公司的Code Compser軟件進行開發。對虛擬實驗室進行測評,結果表明實驗步驟簡潔清晰,實驗所得結果和在實驗室中實際進行操作的結果相同。音頻流的聲音質量也得到所有實驗者的滿意,遠程軟件工具Code Composer Studio運行也十分流暢。
4結論
我們采用了一個簡單有效的方法來遠程訪問硬件和軟件,并構建了一個數字信號處理課程虛擬實驗室。在線的學生可以通過虛擬實驗室開展實時硬件實驗,并得到和在實際實驗室相同的準確的結果。由此可以采取開放的實驗室管理與使用政策,方便學生學習研究DSP的應用。
參考文獻:
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[2]陳學軍.基于虛擬儀器的網絡實驗室的研究及實現[J].莆田學院學報,2009,(10):28-30.
論文摘要：軟件無線電的基本思想是將數字化處理單元盡可能靠近天線，同時系統各種功能在一個開放性、模塊化的通用硬件平臺上盡可能由軟件定義。它是一種以現代通信理論為基礎，以數字信號處理為核心，以微電子技術為支撐的新的無線通信體系結構。
本文首先深入討論了軟件無線電發射機的基本理論:采樣技術、多速率信號處理和調制解調算法。在此基礎上深入研究了多相濾波技術在信道化發射機中的應用，然后推導和建立了實信號信道化發射機的數學模型，給出了信道劃分方法和真實信道中心頻率的計算公式，最后完成了基于此模型的一個8信道信道化發射機的仿真，并驗證了其可行性和正確性。
第一章 緒論 1.1什么是軟件無線電 1.1.1軟件無線電的概念
顧名思義，軟件無線電就是軟件控制的無線電收發信機，它的所有工作處理過程和工作參數都應該是由軟件定義和控制的，而不是像傳統無線電臺那樣是由硬件決定。從這個意義上說，軟件無線電臺就是要將數字信號處理技術應用于天線端的射頻(RF)信號處理，亦即將寬帶A/D和D/A轉換器盡可能靠近天線端使用，而且其功能及各種工作參數都可以通過軟件來定義。這種軟件無線電臺與人們通常所說的數字化接收機(電臺)存在一定的區別。在軟件無線電臺中，要適應不同的通信標準與不同體制的通信設備互通工作，只需選用或更改電臺的某些工作參數或處理程序即可實現，而這都是通過軟件來執行的，而數字化接收機(電臺)一般都需要使用不同的硬件電路，有時甚至要使用與這些通信標準一一對應的專用電路，軟件無線電臺的改進或升級換代可以通過軟件的升級來實現，但數字化接收機(電臺)就不可能那么簡單，一般都要重新設計和更換新的硬件電路板。由此可見，軟件無線電臺不但具有操作極其方便靈活的特點，而且還能夠對技術的發展和工作環境的變化作出更為快捷的響應。
1.1.2軟件無線電的特性
SDR(Software Defined Radio)是在天線和A/D/A之間放置模擬信號處理環節，以便于進行濾波、模擬變頻等處理，而其它部分在通用硬件平臺上，由軟件進行處理，是一種非理想的軟件無線電。使用SDR概念來設計和實現下一代的無線通信系統和設備，與傳統的產品和設備相比較，具有明顯的優勢。它將使得從技術研究開發，到設備制造商、電信運營商，再到每個無線通信終端用戶都受益。具體如下：
1.為技術和產品的研究開發提供一個新概念和通用無線通信平臺，大大降低了開發成本和周期。
傳統的無線通信系統只對單一的標準進行產品開發，從標準相對穩定到設計和開發專用芯片，再到產品設計和實現是一個以年為單位的過程，開發周期長、開發成本高。上述情況導致在標準制定進程中，大多數新技術不能被應用，限制了新技術的發展和應用，導致商用產品和當時技術水平的巨大差異。SDR將提供一個新概念和通用無線通信平臺，在此平臺上，可能基于軟件來實現新業務和使用新技術，大大降低了開發成本和縮短了周期，使產品能跟上技術發展的水平。
2.為設備制造商降低投資風險，提高經濟效益。
目前無線通信產品的生命周期越來越短，因此針對單一產品線的投資風險很大。基于SDR技術產品的生產將比傳統產品原材料成本低、且產品壽命長，這就意味著投資風險低。同時，由于它簡單化及標準化硬件使得產品容易生產。因此，制造商生產基于SDR技術的產品，可得到遠大于生產傳統產品的效益。
3.為運營商降低投資風險
移動通信網建設需要巨大投資，同時具有很大風險性。我國現今一方面由于市場需求，GSM網絡迅速擴容，增加GPRS設備；另一方面又面臨第三代移動通信到來的時期，制定一個成功的投資戰略極為困難。在現階段考慮在第三代移動通信的多種標準中如何選擇，也有很大的投資風險。軟件無線電從某種程度上可降低這種風險。
4.為最終用戶提供了一個通用的終端設備平臺
基于SDR技術用戶的設備，是為用戶提供了一個通用的終端設備平臺。它應當能支持多達5-8種國際上通用的標準，而且可以通過空間加載軟件技術達到用戶設備升級的目的。這樣，用戶便不需要關心他所在的地區和運營商的問題，從而實現真正意義的全球漫游。用戶還可能獲得他們所希望得到的新業務。
1.1.3軟件無線電的關鍵性技術
軟件無線電技術是軟件化、計算密集型的操作形式。它與數字和模擬信號之間的轉換、計算速度、運算量、存儲量、數據處理方式等問題息息相關，這些技術決定著軟件無線電技術的發展程度和進展速度。寬帶/多頻段天線、A/D/A轉換器件、DSP(數字信號處理器)技術及實時操作系統是軟件無線電的關鍵技術。
1.寬帶/多頻段天線
理想的軟件無線電的天線部分應該能覆蓋全部無線通信頻段，通常來說，由于內部阻抗不匹配，不同頻段電臺的天線是不能混用的。而軟件無線電要在很寬的工作頻率范圍內實現無障礙通信，就必須有一種無論電臺在哪一個波段都能與之匹配的天線。因此，實現軟件無線電通信，必須有一副可通過各種頻率信號而且線性性能良好的寬帶天線.軟件無線電臺覆蓋的頻段為2MHz～2000MHz。就目前水平而言，研制一種全頻段天線是不可能的。一般情況下，大多數系統只要覆蓋不同頻段的幾個窗口，不必覆蓋全部頻段，故可采用組合式多頻段天線的方案。即把2MHz～2000MHz頻段分為2MHz～30MHz， 30MHz～500MHz， 5OOMHz～2000MHz三段。這不僅在技術上可行，而且基本不影響技術使用要求。
2. A/D/A轉換器件
在軟件無線電通信系統中，要達到盡可能多的以數字形式處理無線電信號，必須把A/D/A轉換盡可能向天線端推移，這樣就對A/D/A轉換器的性能提出了更高的要求。為保證抽樣后的信號保持原信號的信息，A/D/A轉換要滿足Nyquist抽樣準則，而在實際應用中，為保證系統更好的性能，通常抽樣率不小于帶寬的2.5倍。受器件工作頻率的限制，當前軟件無線電通信系統采用A/D/A轉換器的分辨率一般較低，由于其分辨率低，因此影響到信號處理的精度，故增加轉換器的精度成為一大熱點。對于更高的轉換帶寬要求，可以用并行A/D/A轉換的方法完成。
3. DSP(數字信號處理器)技術
它主要完成系統內部數據處理、調制解調和編碼解碼等工作。由于電臺內部數據流量很大。進行濾波、變頻等處理運算次數多，必須采用高速、實時、并行的數字信號處理器模塊或專用集成電路才能達到要求。要完成這么艱巨的任務，必須要求硬件處理速度不斷增加，芯片容量擴大。同時要求算法進行針對處理器的優化和改進。這兩個方面的不斷提高將是數字信號處理技術發展的不懈動力。只有這樣，才能實現電臺內部軟件的高速運行和多種功能的靈活切換和控制。在芯片速度條件限制下，對數字信號處理器的速度要求是非常高的，利用更高速度的DSP芯片組進行并行處理。各個芯片廠商正在努力提高芯片的處理速度，利用多種并行處理、流水線、專用硬件結構來提高芯片的數據處理能力。對于一些固定功能的模塊如濾波器、下變頻器等，可以用具有可編程能力的專用芯片來實現，而且這種芯片的速度要高于通用DSP芯片。例如用FPGA(現場可編程門陣列)就可以同時滿足速度和靈活性兩方面的要求，支持軟件無線電中的動態系統設置的功能。通常來說系統的分配方式是：計算密集型的部分在DSP內部完成。功能相對固定的部分，就由FPGA來完成。
4.實時操作系統
軟件無線電實現的重要基礎是處理器速度的提高，然而在一定的處理速度限制下，需要有效的實時應用處理軟件和實時操作系統支持，才能充分發揮處理器的性能。與通用操作系統相比，實時操作系統對處理任務的時間調度控制更加明確，可以更有效地面向高速數字信號處理分配有限的處理資源。針對不同的通信體制的共同點，采用、開發高效而靈活的實時操作系統和實時應用軟件。完成多種通信模式的軟件實現，并且隨著移動通信的繼續發展，增加具有新的功能的系統模塊，提供更先進的服務。
1.2軟件無線電的現狀和發展
軟件無線電是一種新系統，近年來被提出應用于無線通信領域. 它是一種以現代通信理論為基礎，以數字信號處理為核心，以微電子技術為支撐的新的無線通信體系結構. 軟件無線電設計思想就是將數字化處理單元盡可能靠近天線，同時系統功能盡可能由軟件定義。
軟件無線電在70年代后期被首次提出，當時模數轉換器(ADC)由8085處理器提供，電臺工作于低頻段(VLF)。載波頻率越低，中頻(IF) ADC技術的使用越切實可行，這的確是軟件無線電的一大特點。
有關軍事技術于1992年被首次提出，美國國防遠景規劃局的易通話第一期發起者于1995年對軟件無線電的軍事應用進行更全面的介紹。易通話第二期項目促進了創立于1996年3月的模塊化多功能信息傳輸系統(MMITS)論壇的發展。MMITS的全球參與者包括法國的阿爾卡特公司、瑞典的愛立信公司、日本的東京大學、英國的奧林奇個人通信公司、芬蘭的諾基亞公司、德國的羅德施瓦茨公司、韓國的三星電子公司和德國的西門子公司等。
經歷一段時間后，MMITS論壇重新定義為SDR論壇，標志著軟件無線電開放結構標準從側重軍用向側重商用的轉變。
現階段，軟件無線電在通信系統中，特別是在第三代移動通信系統中的應用成為研究的熱點。歐洲的先進的通信技術與業務計劃中，有三項計劃是將軟件無線電技術應用在第三代移動通信系統中:FIRST(靈活的綜合無線電系統和技術)計劃將軟件無線電技術應用到設計多頻/多模可編程手機。這種手機可自動檢測接收信號以接入不同的網絡，且適應不同接續時間的要求;FRAMES(未來的無線寬帶多址系統)計劃的目標是定義、研究與評估寬帶有效的多址接入方案來滿足UMTS要求，方法之一是采用軟件無線電技術;SORT(軟件無線電技術)計劃是演示靈活的有效的軟件可編程電臺，它具有無線自適應接入功能，并符合UMTS的標準。
美國也正在研究基于軟件無線電的第三代移動通信系統的多頻帶多模式手機與基站，同時還注意到軟件無線電技術與計算機技術的融合，為第三代移動通信系統提供良好的用戶界面。
我國對軟件無線電技術也相當重視，我國提出的SCDMA是一種同步的直接擴頻CDMA(碼分多址)技術，它結合了智能天線、軟件無線電及全質量話音壓縮編碼等通信技術。
第二章 軟件無線電中的采樣理論
軟件無線電的核心思想是對天線感應的射頻模擬信號盡可能地直接進行數字化，將其變換為適合于數字信號處理器(DSP)或計算機處理的數據流，然后通過軟件(算法)來完成各種功能，使其具有更好的可擴展性和應用環境適應性。所以軟件無線電首先面臨的問題就是如何對工作頻帶內的信號進行數字化，也就是如何對所感興趣的模擬信號進行采樣?采樣速率應該取多大?軟件無線電中的采樣有些什么特殊性?
(2-8)
式中， = / = 。
由此可見，抽樣信號的頻譜為原信號頻譜之頻移后的多個疊加。采樣定理為模擬信號的數字化奠定了理論基礎。
2.2帶通信號采樣理論
Nyquist采樣定理只討論了其頻譜分布在(0， )上的基帶信號的采樣問題，如果信號的頻率分布在某一有限的頻帶( ， )上時，那么該如何對其采樣呢?當然，根據Nyquist采樣定理，仍然可以按 2 的采樣速率來進行采樣。但是當 B= -時，也就是當信號的最高頻率八遠遠大于其信號帶寬B時，則其采樣頻率會很高，以致很難實現，或者后續處理的速度也滿足不了要求。帶通采樣理論可以很好的解決這個問題。
帶通采樣定理:設一個頻率帶限信號 ，其頻帶限制在( ， )內，如果其采樣速率 滿足:
=
(2-9)
式中。取能滿足 2( - )的最大正整數(0，1，2， )。用 進行等間隔采樣所得到的信號采樣值 能準確的確定原信號 。在實際的傳輸系統中，由于多普勒頻移會造成載波在一定范圍內波動。帶通采樣雖然能極大地降低采樣速率，但它易受載波和采樣頻率變化的影響，為此，進行系統設計時必須考慮載波和采樣率不穩定對系統的影響。本文中對這一內容沒有深入討論，暫不考慮多普勒頻移和采樣率波動對系統的影響。
式(2-9)用帶通信號的中心頻率 和頻帶寬度B也可以表示為:
=
(2-10)
式中， =( + )/2， n取能滿足關 2B （B為頻帶寬度)的最大正整數。
當 = /2、B= 時，取n=0，式(2-10)就是Nyquist采樣定理，即滿足 =2 。由式(2-10)可見，當頻帶寬度B一定時，為了能用最低采樣頻率即兩倍頻帶寬度速率( =2B)對帶通信號進行采樣，帶通信號的中心頻率必須滿足:
= B
(2-11)
也即信號的最高(或最低)頻率是帶寬的整數倍，也就是說任何一個中心頻率為 =(n=0，1，2， )帶寬為B的帶通信號均可以用同樣的采樣頻率 =2B對信號進行采樣，這些采樣均能準確地表示位于不同頻段(中心頻率不同)的原始信號 ， ， ， 。
上述帶通采樣定理適用的前提條件是:只允許在其中的一個頻帶上存在信號(帶寬B不僅只限于某一信號的帶寬，單從對模擬信號的采樣數字化來講，這里的B應理解為處理帶寬，也就是說在這一處理帶寬內可以同時存在多個信號，而不只限于一個信號)，而不允許在不同的頻帶上同時存在信號，否則將會引起信號混疊。為滿足這個前提條件，可以采用跟蹤濾波器的辦法來解決，即在采樣前先進行濾波，如圖2.1所示。也就是當需要對某一個中心頻率的帶通信號進行采樣時，就先把跟蹤濾波器調到與之對應的中心頻率 上，濾出所感興趣的帶通信號 ，然后再進行采樣。
SHAPE \* MERGEFORMAT 圖2.1帶通信號的采樣
帶通采樣的結果是把位于（nB，(n+1)B）(n=0，1，2， )不同頻帶上的信號都用位于(0， B)上相同的基帶信號頻譜來表示，但要注意的是這種表示在n為奇數時，其頻率對應關系是相對中心頻率“反折”的，即奇數通帶上的高頻分量對應基帶上的低頻分量，奇數通帶上的低頻分量對應基帶上的高頻分量。而偶數頻帶與采樣后的數字基帶譜是高、低頻率分量一一對應的。這種奇、偶頻帶有別的頻率對應關系在帶通信號采樣定理實際應用時是需要特別注意的。
2.3軟件無線電中的帶通采樣理論
由于軟件無線電所覆蓋的頻率范圍一般都要求比較寬，例如從0.1 MHz到3 GHz。作為軟件無線電，只有這樣寬的頻段才能具有廣泛的適應性。但是如此寬的頻帶采用Nyquist低通采樣至少需要6GHz，這顯然是不現實的。所以，對于寬頻帶工作的軟件無線電電臺只有采用帶通采樣。
2.3.1窄帶中頻采樣數字化
采樣率為 的理想帶通采樣模型如圖2.2所示。
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖2.2理想帶通采樣模型
上述理想帶通采樣模型在實際應用中有一定限制的，例如當采樣率 固定時，該模型所能處理(數字化)的信號的中心頻率只有有限幾個，即
=
n=0，1，2，
(2-12)
而處理帶寬為采樣速率的一半，即
B
(2-13)
此時為了能使該模型能夠處理整個頻帶上的所有信號，則其采樣率 必須取為信號帶寬的兩倍。但是這種方法實現起來是很困難的，主要表現在刃D前面的抗混疊濾波器無法實現，因為它要求該濾波器在整個頻帶都保持相同的濾波器帶寬和阻帶特性是不可能的。
為解決這個問題，可以采用所謂的超外差接收結構，即先用一個本振信號與被數字化的輸入信號進行混頻(可以經過幾次混頻)，將其轉換為統一的中頻信號，然后進行數字化，如圖2.3所示。圖中三個頻率之間的關系為:
=
(2-14)
通過改變本振頻率 ，就可以完成對不同頻率( )信號的數字化，而這時A/D前的信號中心頻率(中頻)是固定不變的 。如果 取得適當，A/D前的抗混疊濾波器就會容易實現。但是，這種超外差中頻數字化體制的主要缺點是在天線和A/D間增加了很多模擬信號處理環節，如混頻、本振信號產生、各種濾波等。這些模擬電路不僅會造成信號失真(特別是混頻器和窄帶濾波器)，而且對縮小體積、降低成本和功耗也是極其不利的。另外，由于在天線與AID間的模擬電路過多，使得這種體制在對信號的適應性以及可擴展性方面存在明顯的不足。例如，一旦模擬信道的中頻帶寬確定以后，要適應不同的信號帶寬就存在一定的困難，另外，本振信號的頻率步進一旦確定，對信道間隔的適應能力也就變差了。所以圖2.3所示的結構并不是軟件無線電概念上的一種理想的結構形式，特別是由于過多的模擬信號處理環節而造成適應性不強、可擴展性差的弊端是顯而易見的。
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖2.3窄帶中頻帶通采樣軟件無線電結構
2.3.2寬帶中頻帶通采樣數字化
為了改善上述中頻數字化體制對信號環境的適應性和可擴展性，可以通過適當增加中頻帶寬的辦法來加以解決(只能說是部分解決)，也就是使圖2.3中的中頻帶寬B滿足:
B>>
(2-15)
此時在中頻帶寬B內將包含有多個信道(信道數N=B/ )。至于對帶寬B內位于某一特定信道上的信號所需進行的解調、分析、識別等處理，將由后續的信號處理器及其軟件來完成，該軟件主要完成數字濾波(可變帶寬)、數字下變頻以及解調等信號處理任務，通過加載不同的信號處理軟件就可以實現對不同體制、不同帶寬以及不同種類信號的接收解調以及其他信號處理任務，這樣對信號環境的適應性以及可擴展性就大大提高了。而且由于中頻帶寬加寬了，本振信號可以按照大步進來設計，這樣可以大大簡化本振源的設計，有利于減小體積、改善性能、降低成本。
2.3.3射頻直接帶通采樣定理
射頻直接帶通采樣是建立在帶通信號采樣的基礎之上。一般的無線電信號(如通信信號、雷達信號、遙控遙測信號等)其瞬時信號帶寬都是比較窄的，例如一般的常規V/UHF戰術通信電臺信號帶寬(間隔)為:50kHz， 25kHz或12.5kHz等，而短波電臺的信號帶寬就更窄，即使象非常規的擴頻信號，其帶寬也不過幾兆赫茲，超過百兆赫茲的信號是比較少的。所以，單獨對某一個信號進行接收解調時就完全可以應用帶通信號采樣定理對其進行數字化，如圖2.4所示。
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖2.4射頻直接帶通采樣軟件無線電接收體制
由前面的帶通信號采樣定理知道，當以采樣速率 對 （0，f）頻帶內的信號進行數字化時，如果A/D前的抗混疊濾波器是理想的話(矩形系數為1，帶寬為 /2)，就可以實現整個頻帶的無“盲區”采樣。但是這種矩形系數為1的理想濾波器是實現不了的。在實際應用中，濾波器的非理想化造成采樣“盲區”，解決的辦法是對這些“盲區”通過選擇合適的采樣頻率進行“異頻”或“異速率”采樣。
第三章 多速率信號處理
在一個信號處理系統中有時需要不同的抽樣率。這樣做的目的有時是為了系統中各處需要不同的抽樣率，以利于信號的處理、編碼、傳輸和存儲，有時是為了節省計算工作量。使抽樣率降低的抽樣率轉換稱為抽取;使抽樣率升高的抽樣率轉換稱為內插。抽取和內插是多抽樣率信號處理的基本環節。
在軟件無線電系統中，我們的設計思路是ADC采樣頻率越大越好，這樣可獲得更高的信噪比，在一些寬帶中頻和射頻無線電方案中，ADC的采樣率高達幾十MHz。但是對通用接收機來說，在同一時間里一般只要求對一個信號進行分析處理，而單一信號的帶寬最大也只有200kHz左右(擴頻信號另論)，這樣采樣頻率最大也只需1 MHz左右，因此完全有可能降低采樣頻率而不丟失信號信息。另一方面，降低采樣率可以減輕信號處理負荷，節省寶貴的DSP系統運算資源。
3.1整數倍抽取
當信號的抽樣數據量太大時，為了減少數據量以便于處理和計算，我們將抽樣數據每隔D-1個取一個，這里D為整數。這樣的抽取稱為整數倍抽取，D為抽取因子。如圖3.1所示，輸入的序列 的抽樣間隔為 ，相應的抽樣率為 。進行整數倍抽取后，所得新的序列 的抽樣周期為 ，抽樣率為 ，由于每隔D個 抽取一個數據，所以 =D ， = /D。
圖3.2完整的抽取器方框圖
這種方法雖然把 中的高頻部分損失掉了，但由于避免了混迭，所以在 中仍然完好地保存了 低頻部分。在信號恢復時可以從 恢復 的低頻部分。
3.2整數倍內插
整數倍內插是在已知抽樣序列 的相鄰兩抽樣點之間等間距插入I一1個0值點，然后進行低通濾波，即可求得I倍內插的結果，這里I為整數。這樣的內插稱為整數倍內插，I為內插因子。圖3.3所示為一般情況下的整數倍內插框圖。
3.3采樣頻率的分數倍轉換
上兩節我們討論了通過整數倍抽取和內插實現采樣頻率的整數倍縮小和增大，在一些特殊情況是我們需要采樣頻率分數倍轉換，這種變換可以這樣來實現:先通過I倍內插，再進行D倍抽取，如圖3.6所示。
圖3.6取樣率的分數倍I/D變換
內插器的低通濾波器 與抽取器的低通濾波器 ，總的濾波效果等于其中帶通截止頻率較低的那個濾波器，所以，只需用這一濾波器即可，因此，I/D倍采樣速率轉換系統可簡化為圖3.6(b)，這時的低通濾波器為:
3.4多抽樣率系統的多相結構
在多抽樣率系統中我們總是設法把乘法運算安排在低抽樣率的一側以使單位時間內的乘法次數(MPS)最少。但在抽取器和內插器中濾波的卷積運算都是在抽樣率較高的一側，例如實現抽取器的運算，如果先做抗混迭濾波的卷積運算然后抽取，則必然有很多計算工作是徒勞的，而且一個卷積運算又必須在輸入信號的抽樣時間間隔內完成，這樣就使得每秒鐘的乘法次數很高。在實現多抽樣率系統時，FIR結構具有很大的優越性。一方面它是絕對穩定的并具有很容易做成線性相位的優點，另一方面也容易實現高效結構。
在多抽樣率信號處理中，多相濾波技術是一種極其重要的方法，多相濾波技術可以極大地降低運算量，使原來不可能實現的實時處理成為可能，從而大大增強了信號處理能力。多相濾波技術在形式上是將數字濾波器的轉移函數H(z)分解成若干個相位不同的組，所以，也叫多相分解，其本質上是避免不必要的運算，從而提高濾波運算的計算效率。
1. FIR濾波器的多相表示
在FIR濾波器中，轉移函數
=
(3-7)
式中，N為濾波器的長度。如果將沖激響應h(n)按下列的排列分成D個組并設N為D的整數倍，即N/D=Q， Q為整數，則:
圖3.7 FIR濾波器多相分解的第一種形式
1.進一步細化原有教學計劃，調整教學內容，彰顯專業特色。
對原有教學大綱及計劃做了仔細的分析與討論，適時調整課程內容，結合學生所在專業的特點，精選教學內容，進一步細化原有教學計劃。由于各專業知識體系不同，教師如何講授可以使學生在有限的時間內獲取足夠的工程數學知識，為后繼的專業課程打下堅實的基礎，需要教師對學生專業課程的大致內容要了解，從而對教學內容進行優化整合，刪除一些不必要內容，增加工程應用實例，進一步細化原有的授課計劃。我院信息工程系的通信專業、電氣自動化專業課程是與工程數學結合最緊密的專業，《微波技術基礎》、《天線技術基礎》、《數字信號處理》、《信號與系統》、《信息論》、《數字信號處理》、《電磁場理論》、《自動控制原理》等課程大量的問題都歸結為工程數學和高等數學的知識。在微波傳輸中傳輸線的矩陣解、矩形波導、園波導等傳輸線方式分析，微波網絡分析中無耗互異網絡特性分析、密碼通信中的加密、解密，微波負載元件、微波連接元件、阻抗匹配元件、功率分配元件等特性分析等問題，都用到了線性方程組求解、求解特征值、特征向量、矩陣的求逆、將矩陣對角化等《線性代數》的知識。在《信息論》中，信號的輸入與輸出中信道的傳遞概率等問題就是利用《概率論與數理統計》中離散隨機變量的條件概率、全概率公式、貝葉斯公式等知識。《線性代數》與《概率論與數理統計》的矩陣理論與樣本均值與方差的結合用于《圖像處理》中的變換核分析。所以在講解工程數學這些知識點時要注重解題技巧及如何解決專業課程的相關問題，弱化一些工程數學本身的理論推導。
2.工程數學理論知識與實際應用（數學建模）的有效結合。
在課程中增加數學實驗教學，像MatLab、Mathematics語言內容，結合專業背景，設計了幾個實際問題《密碼的設計、解碼與破譯》、《信息的度量與應用》、《交通流問題》。通過實際工程問題建立數學建模，借助數學軟件對實際問題進行研究分析，將線性代數的矩陣論、概率統計中的多元回歸分析及數據擬合、誤差分析等工程數學的知識完美結合，這樣可以直接將理論教學與數學實驗相連接，幫助學生及時從實踐中加強對理論的理解，取得了非常好的教學效果。
3.結合專業制定合理的考核方式，鼓勵學生進行專業探索。
隨著教學改革的深入展開，教學內容、方法和手段都發生了變化，因此考試內容及方法也應與之相適應。考試內容要能較為全面地反映教改的效果以及學生對課程知識的掌握情況，更主要的是要能夠有效地體現出學生的綜合素質。課題組改變了傳統的“一張卷子是大頭”模式，改變了傳統只參考作業、課堂表現作為平時成績的方式，在現有考核方式中，顯現了學生在處理專業問題時運用工程數學知識的能力，從而更加綜合地測評了學生學習成果。具體如下：（1）在平時成績的評定中，除了常規的考試方式，任課老師還可以根據教學內容，聯系相關的專業問題設計幾個開放性題目，學生可以根據興趣選擇題目，查找相關資料，并對計算的結果進行數據分析，結合實際給出可行性建議，最后以論文的形式上交，教師給予評分，作為考核成績的一部分。（2）教師采取了綜述報告和科技演講兩個方式進行測試作為學生期末成績的附加分，學生可以自由選擇。綜述報告中能夠深層次地檢測學生對該課程的理解及相關應用。科技論文演講可以很大程度提高學生的學習能力、創新能力、專業探索能力、實踐能力。
二、結論
系統總結了當前電壓型可逆變流器控制策略的發展概況，并對其詳細分類研究。在比較各種控制方案優缺點的基礎上最終確定了以電流d-q變換結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學模型，包括通用數學模型、d-q變換大信號數學模型、以及d-q變換小信號數學模型。根據d-q變換大信號數學模型建立了系統的電流環。結合d-q變換小信號數學模型設計了電壓環以及電壓環的滑模控制器。
確定了電壓空間矢量(SVPWM)作為開關控制策略。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的PID控制對系統參數變化的較為敏感性，電壓環采用了滑模變結構控制以期得到改善。基于MATLAB仿真軟件完成了系統的忽略高次諧波、不忽略高次諧波下的SPWM、SVPWM的閉環系統仿真。
針對單片機控制系統的計算速度慢，實時性控制較差，因此本課題采用TI公司的數字信號處理器TMS320F240來控制系統，以期提高計算速度。
根據本課題的控制方案，設計了系統軟件流程，編寫了系統的電流電壓雙閉環程序。基于TMS320F240發出開關頻率fs =900Hz的空間矢量波形。理論上的分析結合實踐過程完成了系統的開環和閉環實驗，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課題，對解決電網諧波污染，提倡綠色用電有著重大的經濟價值和理論上的指導意義。
關鍵詞 功率因數校正；可逆變流器；滑模變結構控制；空間矢量；數字信號處理器
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 功率因數校正技術的發展概況………………………………………1
1.1.1 單個三相PFC電路………………………………………………2
1.1.2 電流斷續狀態下三相單開關變換器……………………………3
1.1.3 電流斷續狀態下的三相升壓變換器……………………………4
1.1.4 電流連續狀態下三相升壓變換器………………………………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 神經網絡和模糊邏輯控制………………………………………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學模型…………………………13
2.1 可逆變流器數學模型概述…………………………………………13
2.2 系統數學模型的建立………………………………………………13
2.2.1 系統通用數學模型的建立………………………………………14
2.2.2 系統d-q數學模型的建立………………………………………16
2.2.3 系統小信號數學模型……………………………………………18
2.3 系統的控制方案……………………………………………………21
2.4 變流器電流環的設計………………………………………………22
2.5 滑模變結構控制理論………………………………………………25
2.5.1 滑模變結構控制的基本問題……………………………………26
2.5.2 滑模變結構控制的基本策略……………………………………26
2.5.3 滑模變結構控制系統的動態品質………………………………27
2.6 滑模控制器及電壓環的設計………………………………………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……………………………………………………………36
第3章 系統仿真研究……………………………………………………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 空間矢量調制比及其對系統的影響………………………………42
3.4 空間矢量的MATLAB仿真………………………………………43
3.5 控制系統仿真研究………………………………………………45
3.5.1 不忽略高次諧波下的總系統SPWM仿真……………………49
3.5.2 不忽略高次諧波下的總系統空間矢量仿真……………………50
3.6 本章小結……………………………………………………………52
第4章 基于DSP軟件實現……………………………………………53
4.1 TMS320F240的結構與匯編原理……………………………………53
4.2 TMS320F240的中斷結構……………………………………………54
4.3 TMS320F240的定點運算……………………………………………55
4.4 系統控制的硬件和軟件設計………………………………………56
4.4.1 系統硬件設計……………………………………………………57
4.4.2 系統軟件設計……………………………………………………58
4.5 本章小結……………………………………………………………60
第5章 系統實驗…………………………………………………………61
5.1 開環實驗……………………………………………………………62
5.2 閉環實驗……………………………………………………………64
5.2.1 電流閉環實驗……………………………………………………64
5.2.2 電壓閉環實驗……………………………………………………67
5.3 實驗注意事項………………………………………………………69
5.4 本章小結……………………………………………………………69
結論……………………………………………………………………………71
參考文獻………………………………………………………………………72
攻讀碩士學位期間所發表的論文……………………………………………77
致謝……………………………………………………………………………78
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[關鍵詞] 湖南涉外經濟學院；通信工程專業；實踐教學改革；應用型人才；培養模式；課程體系
[中圖分類號] G642.45 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-893X（2012）05?0048?03
湖南涉外經濟學院是一所以培養應用型人才為宗旨的教學應用型民辦本科院校。作為學校工科類主要專業之一的通信工程專業，其培養目標是：培養具有通信技術、通信系統和通信網等方面的知識，有創新精神、工程能力強、基本素質好、能在通信領域中從事開發、應用通信技術與設備的高級應用型技術人才。為了更好地實現這一目標，并積極貫徹落實學校制定的“高水平教學應用型本科院校”的辦學定位，走“產學研結合”的新型辦學之路，對通信工程本科專業應用型人才培養模式進行探討顯得至關重要，其目的是立足于區域經濟及社會發展需求，凸現民辦高校工科專業特色，謀求科學的可持續發展，并不斷完善教學應用型本科人才培養體系。
一、實踐教學改革與應用型人才培養
實踐教學是教學應用型民辦本科院校內涵建設的重要組成部分，它與理論教學不是主從關系而是辯證統一的關系，是兩個相互獨立、相互依存、相互促進的教學體系，是體現學校辦學水平和應用型人才培養質量的重要標志[1]。作為教學過程的重要環節，實踐教學是培養和提高學生綜合素質、工程實踐能力以及實踐創新意識及能力的重要手段，是實現人才培養目標的有效途徑和重要保證，有著理論教學不可替代的特殊作用。因此，必須轉變重理論輕實踐、重課堂理論知識傳授輕專業技能培養、重驗證性實驗輕綜合性設計性實驗的觀念，提高對實踐教學重要性的認識，深化實踐教學改革。通過加強實踐教學建設與管理，進一步提升實踐教學人員的素質和能力，構建實踐教學資源保障體系，建立并完善一套適應實踐教學的運行機制[2-3]。
二、實踐教學改革總體思路及目標
通信工程專業實踐教學改革的總體思路應以市場需求為導向，以培養學生工程素質和實踐創新能力為根本，堅持“知識、技能、素質”協調發展，更新實踐教學理念，統籌規劃理論教學和實踐教學工作，加大實踐教學投入，提高實踐教學質量及水平，培養“高素質、應用型、復合型、創新型”的高級應用型人才。通信工程專業實踐教學改革的總體目標則是實踐教學理念符合應用型人才培養要求，進一步優化人才培養方案，不斷創新人才培養模式，適時整合實踐教學資源，優化實踐教學隊伍，規范實踐教學管理，努力構建產學研一體化、以培養學生能力為根本、為區域經濟和社會發展培養高級應用型人才的實踐教學體系[4-5]。
三、實踐教學改革方案及應用型人才培養模式
（一）加強課程體系建設，提高教學效果
湖南涉外經濟學院通信工程專業以“專業能力培養”為核心，根據構成學生能力各基本要素之間的相關性及教學內容之間的關聯性，對形成學生能力要素相關的課程教學內容進行有機整合，組成面向學生專業能力培養的專業基礎課程、專業課程和專業任選課程三大專業課程模塊。
1. 專業基礎課程模塊
通信工程專業基礎課程模塊主要由電路原理、模擬電子技術、數字邏輯與數字分析、信號與線性系統、數字信號處理、通信原理、電磁場與電磁波、高頻電子線路等組成。
專業基礎課程模塊以信號與線性系統和通信原理為核心，通過加強通信網絡基礎等理論的學習，培養學生數字信號處理的學習能力；并以訓練通信信號、系統的分析設計能力為中心，使學生全面掌握通信系統分析與設計的基本技能。
2. 專業課程模塊
通信工程專業課程主要包括光纖通信、移動通信、程控交換技術、通信網等。
通信工程專業課程模塊將以現代通信技術為核心，通過加強通信技術理論的學習，使學生掌握現代通信技術的應用技能。
3. 專業任選課程模塊
專業任選課程模塊則由電子線路EDA、MATLAB、自動控制原理、數字圖像處理、DSP原理及應用、嵌入式系統及應用以及通信新技術系列講座等組成。
專業任選課程模塊以開闊學生視野、培養學生綜合能力為重點，通過一批反映通信技術發展前沿的課程和系列講座，讓學生逐步了解現代通信技術的現狀和發展趨勢。
三大課程模塊的建立強化了課程之間的理論體系，優化了教學內容，提高了教學效果及教學質量。
（二）加強實踐教學體系建設，構建實踐教學體系新思路
教學應用型本科教育培養的是“應用性、工程性、創新性”的高級應用型人才，這就必然要求進一步加強實踐教學體系的建設。實踐環節的設計要體現設計性、綜合性、創新性，使學生的實踐能力培養達到一個新的高度。根據專業能力培養要求，在實踐教學體系的構建上應注重學生能力培養的整體設計，改革現有的實驗教學模式，把實驗教學的主導思想定位在注重基礎、加強應用、追蹤前沿、培養學生分析與解決工程實際問題的能力以及提高學生就業競爭力上。不斷深化改革和完善實驗教學體系，提高實踐教學在整個教學活動中的地位，大量開設綜合性設計性實驗，在教學計劃中構建完整合理的實驗教學體系，注重實驗教學與其它實踐教學環節的銜接。加強課程設計、實習（含認識實習、生產實習和畢業實習）和畢業設計（論文）等環節的實施與管理，把工程化教育和學生實踐能力、應用能力的培養落到實處。
實驗教學內容和體系的改革是實驗教學改革的重點和難點，創新實踐教學體系要緊緊圍繞創新教育對人才培養的要求，既要注重縱向知識體系的系統性，又要注重橫向知識體系的相互滲透；既要注意對學生的共性需求，又要注意學生的個性發展；既要注意教師的主導作用，更要注意學生主體作用的發揮。
【關鍵詞】通信工程 課程設置 實踐教學
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）18-0009-02
通信作為新一代信息技術產業的發展重點，正在成為引領未來經濟社會發展的重要力量，被明確寫進“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃。在未來幾年建設中，通信產業必將迎來巨大的發展機遇。通信產業的崛起促進了高等教育通信工程專業的快速發展，1998年教育部頒布普通高等學校本科專業目錄和規范，首次明確了通信工程專業的培養目標。2012年教育部高等教育司又新頒布《普通高等學校本科專業目錄（2012年）》和《普通高等學校本科專業設置管理規定》，新目錄中的通信工程專業內涵清晰，結構合理。
天津理工大學的通信工程專業，是在學校1978年設立的第一批本科專業（無線電專業）基礎上，在2000年根據教育部專業目錄以及學校調整合并而成。作為天津市地方高校中最早建立的通信工程本科專業，本專業貫徹學校“服務地方，面向基層”的辦學理念，秉承“重德重能，求實求新”的校訓精神，堅持走“產、學、研”結合的辦學之路，在學科專業建設中形成了明顯優勢，并獲得“天津市品牌專業”的稱號。
鑒于目前通信工程人才的供需和人才現狀，著眼于天津及濱海新區的信息化和信息產業的發展需要，本專業針對如何培養創新型通信工程人才，在通信工程品牌專業人才培養模式和教學改革方面開展了一系列的探索和實踐，修改后的培養方案充分體現了“寬口徑、厚基礎、重素質”的教育思想和21世紀培養人才的要求。
一 更新教育教學理念
根據通信行業和通信技術的發展及其對通信人才的需求，結合我校的學科特色和通信工程品牌專業的具體情況，更新教育教學理念，堅持“強化基礎、注重實踐、突出能力、提高素質”的思想，側重分類培養，著眼于學生長遠發展，以學生能力培養為核心，強化工程實踐能力和創新能力的培養與訓練，在重視基礎理論、基礎知識、基本能力、初步科學研究能力和實際工作能力培養的基礎上提高學生的綜合應用能力，貼近社會需求，注重課程體系的整體優化，培養出基礎扎實、知識面寬、能力強和素質高、具有競爭力的高質量通信人才。
二 強化以培養能力為主線的課程體系建設
通信工程是我校傳統優勢專業，長期以來形成了基礎扎實、學風嚴謹、踏實肯干的特色。本專業主要培養具備通信與信息系統的基礎知識和專業知識，能從事通信理論、通信系統、通信設備以及信息系統的研究、設計、制造、運營、應用和開發的高級應用型工程技術人才。構建通信工程專業的課程體系時，分析社會用人單位的需要，結合學科特點，以“寬口徑、厚基礎、重素質”為培養目標，建立以培養能力為主線的課程體系。
我校的通信工程專業分為兩個專業方向，分別是無線通信（方向一）和光纖通信（方向二）。方向一對專業基礎課程“現代通信原理”和“數字信號處理”有更高的要求，主修的內容包括：CDMA擴頻通信原理、移動通信等，學習移動通信中的各種接入技術。方向二強調光纖主干網絡的傳輸與交換技術。主修的內容包括：光纖通信、現代交換技術等。
在充分論證、研究和分析專業知識銜接關系的基礎上，對培養方案中的課程設置進行改革。首先，課程設置要圍繞素質教育（思想品德、文化素養、科學精神、身心素質）。其次，體現寬口徑原則，設置學科基礎模塊、專業必修模塊和專業選修模塊。學科基礎模塊中有電路分析基礎、模擬電子技術、數字電子技術、現代通信原理等課程，通過學習可使學生掌握電路以及通信系統的基本理論和基本分析方法，為培養核心能力打下基礎。專業必修模塊中有數字信號處理、通信網絡基礎和信息理論基礎等課程，既能鞏固基礎知識，又能為培養專業技能打下堅實的基礎。再次，面向就業需求，加大選修課的開設力度，并增加必要的前沿性專題講座。選修課的開設可大大緩解目前通信技術知識廣泛而學時數有限的矛盾，我校通信工程專業先后開設了多媒體通信、衛星通信、數字電視原理等課程。此外，信息科學前沿講座的特點是針對性強，涉及面廣，并具有一定的獨立性，信息量大，有利于及時傳授新知識，培養學生對各種學科信息的綜合處理與創新能力，對于提高學生的就業適應能力具有很好的效果。
三 強化實踐教學
通信工程專業對學生的工程實踐能力、獨立工作能力以及創新能力的要求較高，因此在課程結構設置方面應適當減少理論課的學時比例，增加綜合實驗、課程設計、工程實踐訓練的比例，促進理論與實踐的緊密結合。以發展個性、因材施教作為教學實踐的基本原則，把分類培養、啟發創新作為教學實施的關鍵。
綜合性實驗是指實驗內容涉及本課程的綜合知識或相關課程知識的實驗。開設綜合性實驗的目的在于培養學生的綜合分析能力、實驗動手能力、數據處理能力及查閱中外文資料的能力。
然而，隨著通信技術的快速發展，一些通信專業實驗的
* 本文得到了天津理工大學教學改革項目的資助（編號：YB11-34、YB11-06）
設備昂貴、投資巨大，制約了通信工程專業實驗室的建設。為了合理利用資源，在實驗教學過程中可以將一些不能或不便用實驗演示的基本概念、基本方法、理論結論用計算機來演示。如采用EDA、SPICE、MATLAB等軟件可以實現電子、通信、信號等系列課程實驗教學。MATLAB語言是一種面向科學與工程計算的高級語言，MATLAB除了在科研領域備受青睞，在高校也被廣泛使用。MATLAB不僅可以作為理論教學的示范性工具，還可以作為實驗教學的主要工具。利用MATLAB仿真技術進行實驗項目的開發，能有效彌補某些傳統實驗所帶來的不便和不足，同時由于其不受場地環境和設備的限制，通信工程專業的信號與系統、現代通信原理、數字信號處理等很多課程都可以增加MATLAB的仿真設計實驗。
為了加強創新人才培養，提高學生實踐動手能力，我校在本科培養方案中鼓勵增設創新與研修類課程。該類課程由學生按要求自由選擇，該類課程的教師針對那些對本課程有濃厚興趣的學生，結合課程的教學內容，提出一些項目的設想，讓學生可以根據自身的情況，選擇一定的機會來參加科研活動，撰寫科技論文，以此來提高學生的創新能力。學院鼓勵本專業的大學生參與各種科技立項和大賽等，其中科技立項的項目均來自老師的科研，并指派相關老師進行指導，學生通過以上一系列的鍛煉，理論和實踐能力都得到了大幅提升。
四 總結
根據質量工程中對品牌專業建設的要求，為了進一步提高本科生教學質量和效果，我們應更新教育教學理念，堅持“強化基礎、注重實踐、突出能力、提高素質”的思想，著眼于學生長遠發展，以學生能力培養為核心，強化工程實踐能力和創新能力的培養與訓練，建立分層分類培養結構，優化整合課程內容，注重實踐教學，強化工程實踐能力和創新能力的培養與訓練，充分滿足“寬口徑、厚基礎、重素質”的教育思想和新世紀培養人才的要求。
參考文獻
[1]我國國民經濟和社會發展十二五規劃綱要[EB/OL]. http：// .cn
[2]電子信息科學與工程專業教學指導分委員會.通信工程專業發展戰略研究報告[EB/OL].http：///yjbg_ 7796/20090212/t20090212_358392.shtml
[3]教育部.教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見.教高〔2007〕1號