时间：2022-04-02 01:35:05
论文关键词：城市轨道交通，信号设备，检修计划，施工软件管理系统
0 引言
城市轨道交通是城市中的公益性交通基础设施，是城市百年大计的建设运营项目，也是目前正在蓬勃发展的行业。轨道交通项目一旦投入运营，就必须保持整个系统日以继夜的正常运行。而整个系统的正常运营，必须要以设备安全运行为前提和保障。
地铁设备主要有以下几个部分：车辆，供电系统，通信设备，信号设备，机电设备，工务设备等。为保证系统中所有设备安全、良好运行，必须有一套能协调各专业、行之有效的检修方案。
1 设备检修分类及内容
设备检修计划，按检修的目的，可以分为设备预防性检修计划、改善性计划检修、故障检修计划；按检修的深入程度，可分为大、中、小修、二级保养等；按编制的时间点，可分为年度检修计划、月度检修计划、日检修计划、临时检修计划。
在南京地铁运营分公司，在每日坚持对设备状态进行巡查的基础上，把信号设备的保养检修分为月检查、二级保养、小修、中修等几种等级，检修的时间间隔分别为月、季、半年（年）、10年。
1.1 月检查
月检查的检修间隔为每个月，针对对重要的（损坏后果很严重）、使用频率高、易损坏的零件进行例行检查，比如处于关键位置的道岔。月检查主要包括以下几个检修内容：⑴检查基本状态、检查紧固零件；⑵检查调整零件；⑶检查润滑及冷却系统；⑷检查启动和传动装置；⑸修理或更换易损件；⑹处理检查出来的缺陷，排除故障；⑺做好检修数据记录。
1.2 二级保养
二级保养的检修间隔为一个季度，检修内容与月检查几乎相同，检修的对象更全面。
1.3 小修
小修通常以半年(一年)为检修间隔，是对易损元件或者设备的一般缺陷进行维护性的检查和修理，以保证设备的正常运行。通常检修的项目比较多，检修的时间比较长，主要包括以下几个检修内容：⑴检查基本状态、检查紧固零件；⑵检查调整零件；⑶检查润滑及冷却系统；⑷检查启动和传动装置；⑸修理或更换易损件；⑹更换阀门；⑺更换填料和垫片；⑻处理检查出来的缺陷，排除故障等；⑼基本功能测试；⑽做好检修数据记录。以地铁信号系统的转辙机为例的检修内容如表1所示。
表1 室外的转辙机小修检修内容
序号
检修对象
转辙机的小修检修内容
1
检查基本状态、检查紧固零件
各部螺栓、锁轴检查、紧固；老伤裂纹检查
2
检查调整零件
道岔密贴(2mm/4mm试验)、锁闭、开程及表示缺口检查
3
检查润滑及冷却系统
锁闭框、锁闭钩、锁闭杆检查及油润
4
检查启动和传动装置
手摇转辙机交通论文，阻力检查；摩擦联结器、滚珠丝杠、动作杆检查；电机及速动开关组检查
5
修理或更换易损件
开口销、绑扎线检查
6
更换填料和垫片
转辙机盒子密封性检查
7
基本功能测试
手摇转辙机，阻力检查；转换力检查；道岔方正、磨卡别劲检查
8
处理检查出来的缺陷，排除故障等
排除检查出来的故障
9
关键词：DRFM；纯信道化；带宽扩展
1 引言
伴随着雷达对抗干扰技术的发展，对电子干扰设备的性能提出了越来越高的要求，雷达信号瞬时带宽的提高也要求DRFM的带宽越来越高，传统的DRFM带宽扩展技术包括信道化带宽扩展和自适应带宽扩展方法，本文主要研究了基于纯信道化带宽扩展技术的DRFM带宽扩展方法。分析了纯信道化的DRFM带宽扩展技术的可行性，为其工程实现提供理论依据。
2 纯信道化带宽扩展DRFM系统结构
基于纯信道扩展技术的DRFM系统如图1所示，系统由6部分组成：功分器、下变频混频器、低通滤波器、DRFM子模块、上变频混频器、合路器。系统工作原理为：当模拟信号通过前端放大后由功分器分成多路信号，再将每一路信号分别与相应的本振信号进行混频，然后通过低通滤波之后取下边带，经过采用保持由相应的DRFM子模块进行采样进行存储或者回放。当要对数据进行回放时，每个DRFM子模块将存储的数据取出通过DA之后再此与相应的本振信号进行上变频，最后通过合路器将多路回放信号合成一路信号有天线发出去。
3 纯信道化带宽扩展技术数学模型
雷达干扰机接收到信号后，对信号进行放大，假设信号频段为～，在经过功分器之后在通过混频和滤波电路将信号频率平均分成n段，假设每一段信号的带宽均为B，则低n段信号频率为：
因此，在每个通道的信号经过滤波器之后的带宽都为B，假设功分器之前的信号为x（t），合路器输出为y（t），同时，假设整个带宽扩展系统的系统函数为h（t），则可得到：
为了便于讨论，我们采用复信号，针对第m个子通道，假设参与混频的本振信号的角频率为，设带通滤波器的系统函数为，输出信号的数学表达式为，则有
则可以得到，再假设本振信号的频率间隔也是B，也就是说h（t）在接收通带内全通，所以有y（t）=x（t）。
4 结论
论文分析了纯信道化带宽扩展DRFM系统结构，推导了纯信道化带宽扩展DRFM系统的数学模型，分析了纯信道化带宽扩展DRFM系统的可行性，为工程实现提供理论依据。
参考文献：
[1]杨小牛，楼才义，徐建良.软件无线电原理与应用.北京：电子出版社，2001。
[2]张明友.雷达系统.电子工业出版社，2008。
【关键词】2PSK;MATALB;仿真
1.引言
数字调制解调技术的发展不断更新，如今在现实中应用的数字调制系统大部分都是经过改进的，性能较好的系统，但是，作为理论发展最成熟的调制解调方式，对ASK，FSK，PSK的研究仍然具有非常大的意义，而且这样可以更容易将其仿真结果与成熟的理论进行比较，从而验证仿真的合理性。PSK系统干扰性能优于ASK和FSK，而且频带利用率较高，故在中、高带数字通信中应用广泛。
因此，本论文主要研究二进制相移键控（2PSK）调制解调系统的实现，仿真完成对数字信号的调制及解调。
2.二进制相移键控（2PSK）原理
相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息。在2PSK中通常用初始相位0和π分别表示二进制“0”和“1”。这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。
因此，2PSK信号的时域表达式为：
（1）
是表示第n个符号的绝对相位。因此，式子（1）可以改写为：
（2）
2PSK信号的调制原理框图如图1所示。在2ASK中f（t）是单极性的，而在2PSK中f（t）是双极性的基带信号。2PSK信号的解调通常采用相干解调法。
图1 2PSK信号的调制原理图
3.2PSK调制解调的仿真分析
（1）2PSK信号的调制解调仿真
产生十个随机数作为信号源，如图2所示;将信号源与载波相乘，实现对信号源的2PSK调制;模拟加入一个高斯白噪声，得到通过高斯白噪声信道后的调制信号;然后对调制信号进行解调，经过相乘器、低通滤波器、抽样判决器，得到接收信号。
图2 二进制序列
图3 2PSK的解调过程
图4 误码率曲线
2PSK的解调过程如图3所示。
分析：通过调制信号的时域波形图，可知原信号经过2PSK调制，再经过解调后的信号与原信号大体一致，这与理论相符合。
（2）误码率仿真分析
我们假设同一幅度的信号，分别经过2ASK相干解调、2ASK非相干解调、2FSK相干解调、2FSK非相干解调、2PSK解调后，比较信噪比和误码率的关系，如图4所示。
分析：随着信噪比的增大，各种方式的误码率都会减少。在误码率相同的情况下，所需要的信噪比2ASK最高，2FSK其次，2PSK最小;反过来，若信噪比一定时，2PSK系统的误码率比2FSK的小，2FSK系统误码率比2PSK的小。
4.结束语
信号调制解调的仿真可以实现对现实中信号进行调制解调，本论文设计运用了MATLAB实现了2PSK调制解调过程的仿真，在调制解调过程中观察了各个环节时域和频域的波形，并对比了2ASK、2FSK、2PSK三种误码率情况。由于误码率与信道信噪比之间的关系可以反映出调制系统的调制性能，根据误码率的分析，可以很好的反映出调制系统的调制性能。仿真结果的分析说明该2PSK仿真模型是成功的、符合理论的。
参考文献
[1]刘飞.数字中频调制解调系统的设计与实现[J].现代电子技术，2011.
【关键词】通信原理课程 SystemView
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）10-0251-01
1.引言
“通信原理” 是通信工程专业的主干课程， 该课程要求学生掌握通信系统的基本理论、 性能分析方法和设计思想。这门课在整个通信工程专业课程体系中起着承上启下的作用， 同时也是学习现代通信系统和技术的必备理论基础。这门课程的特点是理论性强，高度抽象[1]。由于该课程交叉和渗透各学科的基础理论，学生普遍感到对通信系统的基本理论、基本分析方法不能很好地理解与掌握。SystemView是一种较为常用的通信系统仿真软件，使用者无需与复杂的程序语言打交道，不用写代码就可以完成各种系统设计与仿真，非常适合初学者[2]。将SystemView仿真应用于通信原理课程，作为辅助理论教学的工具，能为学生提供具有可视化、互动性的通信仿真教学平台，帮助学生理解抽象的理论技术，理论联系实际，激发学生的学习兴趣，参与课程讨论，有效提高课堂及课后教学效果。
2.SystemView软件简介
SystemView 是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境的用于系统仿真的可视化软件工具[3]。它界面简洁，使用方便。SystemView仿真软件主要用于电路与通信系统的设计和仿真，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。可以构造各种复杂的模拟和数字系统，还可以用于线性和非线性系统的设计和仿真。SystemView以模块化和交互式的界面，在大家熟悉的Windows窗口环境下，为用户提供一个嵌入式的分析引擎。使用SystemView只需要考虑项目的设计思想和过程，不必花费大量的时间和精力去编程来建立系统的仿真模型。用户只需要点击图标即可完成复杂系统的建模，设计，测试。
3.利用SystemView进行通信原理辅助教学的实例
本文以 FSK 系统的 SystemView 仿真为例， 详细阐述了SystemView仿真在通信原理课堂教学中的重要作用。
通信原理课程涉及大量原理方框图和波形图， 教学过程中采用课件进行讲述时，图形是静止的，而 SystemView仿真软件中都有现成的图符，只需用鼠标进行点击、 拖动和连线即可得到原理图，对系统和各图符设置好参数后，用波形观察窗口就可以观看系统各部分的波形图和频谱图，并能对各图形进行分析和计算。
图1给出了基于相干解调的2FSK通信系统。仿真过程中参数设置如下：仿真时间：5s；基带信号频率：20Hz；载波频率：50Hz，100Hz；已调信号幅值：1V；噪声标准差：0.5V；带通滤波器：30-70Hz，80-120Hz；低通滤波器：20Hz；信噪比3dB。
图2、图3和图4分别给出了2FSK调制信号的时域波形，2FSK调制信号的功率谱及叠加噪声后的2FSK传输信号。通过改变2FSK信号的调制频率，信号的时域波形和功率谱密度也会发生相应的变化，提高信道高斯白噪声的噪声方差，传输信噪比降低，其影响也会反应在最后的解调结果中，传输误码率增大。通过SystemView仿真可以看到，一方面，SystemView仿真能非常直观的给出信号的变换过程，使抽象的信号处理过程直观化；另一方面，2FSK信号功率谱密度的理论推导较为复杂，尤其在多进制FSK中，其数学推导相当繁琐超出了本科生的学识范围， 所以在通信原理教材中除个别作了不太严格的解释外， 其他的都直接给出公式[4]，SystemView仿真可以弥补数学上的不足，直接给出信号的功率谱密度，让学生能有一个感性的认识。
4.总结
将SystemView仿真引入通信原理理论教学环节，增强课堂的互动性，使教学方式多样化，吸引学生的注意力，提高学生学习的积极性。同时在课外时间里，学生遇到问题时，也可以首先通过SystemView仿真研究问题，提出自己的见解和看法，然后与老师进行讨论。通过这种教与学的互动，帮助学生更好的掌握抽象的理论知识，将理论知识与实际相结合，使学生能更牢固的掌握和运用专业知识，从而为今后的工作与学习提供有力的支持。
参考文献：
[1]邹丹. SystemView在现代通信原理课程中的应用[J]. 华东交通大学学报2007年12期.
[2]吴怡， 陈俊. SystemView仿真软件在 《通信原理》 课程教学中的应用[J]. 2004年9期.
关键词：光声信号，组织声速，测量
1 引言
声速的测量方法很多，在工程技术中用的比较多的是传播时间法、脉冲回鸣法和脉冲迭加法，这三种方法都是测量声速的有效方法[1]。科技论文。本文采用的是利用短脉冲激光激发宽频带的光声信号，采用一针状PVDF膜的宽带水听器接收光声信号，在水听器前面放上各种规则的组织，通过测量组织厚度和延时，可以很方便的测出各种组织的声速；通过采集测量信号的峰峰值，还可以得出光声信号对各种组织的反射与衰减情况。
2 理论分析
当用脉冲光源照射某种吸收体时，其局部的温度将发生瞬时的改变，导致体积膨胀而产生超声波，这种超声波称为光声信号 [2]。在空间某一位置接收到的光声压p(r,t)和光吸收系数的分布A(r)的关系可以表达为[3]
（1）
其中为等压膨胀系数，c0为光声信号在吸收体中的声速，cp为比热，I0为光强，r表示光声压的场点位置，表示光声源的位置，表示场点到源点的距离。
当纯水为某一温度时，超声在纯水中的声速为（比如水温为22℃，超声在纯水中的声速为1492.0m/s），在水听器的前面放上任一规则的组织，让激发的光声信号穿过，设组织的厚度为x，信号在组织中的声速为，通过测量光声信号在水中与组织中的传播时间差，可得出信号在组织中的传播速度，即可表示为：
即 （2）
3 实验结果与讨论
图1为吸收体和超声换能器都置于纯水中的实验装置图。科技论文。将脉冲激光(波长为1064nm,脉宽为8ns，脉冲重复频率为20Hz)均匀照射在样品上，产生光致超声。在水槽中通过移动、测量水听器(PrecisionAcoustics LTD，灵敏度为950nv/pa，接收面积直径为1mm)的位置，由示波器(TDS3032, Tektronix，最高采样率2.5G ，带宽 300MHz)、GPIB采集卡和计算机采集光声信号，记下光声信号的传播时间(实验中脉冲激光和示波器由同一触发源同时触发, 探测器接收到的光声信号相对触发信号的延迟时间就是光声信号从光声激发位置到探测器的传播时间)，可以计算出光声信号在水中的传播速度，由实验测量得，当水温为22℃时，声速为1492m/s，再将水温降低或升高，可以得到水的声速随温度的变化关系[4,5]。科技论文。实验中示波器的采样率为250MHz。
图1 声速测量实验装置图
在水听器的前面放上一些规则的组织，让激发的光声信号穿过，通过测量光声信号在水中与组织中的传播时间差，如图2所示，可得出信号在组织中的传播速度，比如超声在鱼肉中的声速为1541.7m/s，具体各种组织声速如表1所示。
由图2可以看出，超声在纯水（13℃）中传播的延时最长，即传播的速度最慢，在瘦肉中传播的延时最短，即传播的速度最快；而且信号在纯水中的峰峰值最大，为310mv，在瘦肉中的峰峰值最小，为84mv，说明信号在组织之间声速不匹配时，有很强的反射，当然另一方面信号在组织中传播时也有衰减[6,7]。
图2 光声信号在各种组织中的延时
专 业：
姓 名：
学 号：
报告日期：
论文(设计)题目：
智能天线技术的基本原理及其music算法
指导教师：
论文(设计)起止时间：
一、论文(设计)研究背景与意义
智能天线是3g的一项关键技术，作为当今三大主流标准之一的td-scdma(time division-synchronous code division multiple access)是由中国自主提出使用的tdd方式的(时分双工方式)的第三代移动通信系统标准。td-—scdma的核心技术之一就是智能天线技术。在td-—scdma系统中使用智能天线技术，基站可以利用上行信号信息对下行信号进行波束成形，从而降低对其他移动台的干扰，同时提高接收灵敏度，增加覆盖距离和范围，改善整个通信系统的性能。
智能天线是一种多天线系统，它按照某种算法来对准期望信号，使得期望信号得到最大增益，而干扰信号被压制。 智能天线系统的核心在于数字信号处理部分，它根据一定的准则，使天线阵产生定向波束指向移动用户，并自动调整权系数以实现所需的空间滤波。智能天线需要解决以下两个关键问题：辨识信号到达方向doa(directions of arrinal)和数字波束赋形的实现。在对信号doa估计的算法中，作为超分辨空间谱估计技术的music(multiple signal classification)算法是最经典的算法之一。
本文针对3g的需求背景，研究智能天线技术及doa估计算法。随着移动通信用户数迅速增长和人们对通话质量要求的不断提高，要求移动通信网在大容量下仍具有较高的话音质量。经研究发现，智能天线可将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向doa(directions of arrinal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。同时，利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。
其实就是一种多天线系统，它按照某种算法来对准期望信号，使得期望信号得到最大增益，而干扰信号被压制。因此需要知道期望信号到来的方向，即doa。music算法是经典的用来估计波达方向的算法。
二、论文(设计)的主要内容
智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向doa(direction of arrinal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。
波达方向(doa,direction of arrival)估计是智能天线研究的一个重要方面,无论是上行多用户信号的分离,还是下行选择性发射,对用户信号doa的测定,都成为智能天线实现指向性发射的必要前提。在对信号doa估计的算法中,作为超分辨空间谱估计技术的music(multiple signal classification)算法是最经典的算法之一。本文主要介绍智能天线技术的基本原理，发展历程，技术分类，及智能天线对系统的改进和主要用途。写出均匀线阵的统计模型，研究music算法的基本原理，用matlab仿真实本课题的主要研究内容如下：
(1)介绍智能天线技术的发展历程、研究现状和技术分类;
(2)在均匀线阵的统计模型下研究智能天线技术的基本原理;
(3)重点研究music算法的基本原理，并用matlab仿真软件实现;
(4)分析music算法的估计精度，得出全文结论。
三、论文(设计)的工作方案及进度安排
第一阶段(XX年9月7日-XX年10月11日)查阅有关智能天线技术，music算法和matlab仿真等方面的资料，关注国内、外当前的先进技术和发展前景，积累知识。
第二阶段(10月12日-11月8日)对智能天线的工作原理进行详尽地分析，给出均匀线阵的统计模型，研究music算法的基本原理，学习用matlab实现仿真
第三阶段(11月9日-11月22日)用matlab编写程序，程序调试
第四阶段(11月23日-12月20日)整理资料，结合设计经历撰写论文，备战论文答辩。
四、参考文献
1) 刁鸣，熊良芳，司锡才，超分辨测向天线阵性能的计算机仿真研究，电子学报，XX no.5
2) 何子述，黄振兴，向敬成，修正music算法对相关信号源的doa估计性能，通信学报，XX no.10
3) 张贤达，保铮，通信信号处理，国防工业出版社，XX
4) 刘德树，罗景青，张剑云，空间谱估计及其应用，中国科学技术大学出版社，1997
5) 李旭健，孙绪宝，修正music算法在智能天线中的应用，山东科技大学，266510
6) 陈存柱，浅析自适应智能天线技术的应用，北京师范大学，100875
7) [美]s.m. 凯依 著，黄建国等 译，现代谱估计原理与应用，科学出版社，1994
8)徐明远， matlab仿真在通信与电子工程中的应用 XX
五、指导教师意见
指导教师签字：
年 月 日
六、答辩小组意见
（渤海大学工学院，辽宁锦州121000）
摘要：根据通信原理实验课程的特点，分析现存硬件实验方法的不足，提出借助Matlab/Simulink虚拟仿真实验环境对传统实验方法进行补充和改革的方案；以最终构建典型通信系统为目的，结合理论授课重点，通过多个小实验的设计仿真和综合设计仿真，巩固学生理论知识，培养分析解决实际问题的能力。通过典型实例的设计和分析说明基于Matlab/Simulink的通信原理虚拟仿真实验方法有效可行，是实验教学改革进程中的有益尝试。
关键词 ：通信原理；实验教学；虚拟仿真；Matlab
中图分类号：TN911?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）14?0028?04
收稿日期：2015?02?17
基金项目：2013 年渤海大学教学改革研究项目（JG13QN007）；
国家自然科学基金资助项目（61304149；51277011）
通信原理是电子信息和通信工程类专业重要的专业基础课，也是此类专业研究生入学考试的必要科目之一。通信原理课程理论性和实践性都很强，学习中公式推导多、新概念多，学生不易理解。学生不仅应该掌握通信系统的基本原理和基本方法，还应熟记重要结论并灵活运用。实验教学作为理论教学的重要组成部分，对夯实理论基础和培养学生的动手能力、分析解决问题的能力、正确的思维方法及严谨的工作作风等方面起着不可替代的作用[1]。
1 通信原理实验教学改革的必要性
传统的通信原理实验为单一的硬件验证性实验，通过多年的教学观察，这种实验方式存在以下几个方面的问题[2?5]：
（1）实验方式机械，实验台上的模块已经固化，绝大多数参数已设定好，学生按照讲义上的步骤一步一步接线，用示波器观察实验台上已预留好的指定测试点的波形，记录数据波形，即可完成实验；整个实验过程学生不用动脑分析实验原理，也不用弄明白实验电路的工作原理，只要实验箱完好，并接线正确，就可以在示波器上得到实验结果。
（2）实验内容不丰富，受实验台设备局限，实验内容均为验证性实验，学生对实验的感受不深，对设备的运行原理、运行情况了解不深，不利于培养学生的综合思维能力和创新能力。
（3）硬件实验室建设、维护成本高，通信工程实验室的建设中需要投入较大的人力和物力，由于硬件设备容易受损，加上个别学生的误操作，致使每学期实验课过后，完好的实验台逐渐减少，每年学校都要投入大量资金进行设备维护。
（4）实验缺乏系统性，以往通信原理的实验内容主要是AM调制与解调、数字基带信号、数字调制与解调、PCM 脉冲编译码等几个典型的验证性实验，各个实验相对独立，不利于学生基于所学理论知识去系统化地了解整个通信的过程。
虚拟仿真实验系统是借助于图形图像、仿真和虚拟现实等技术在计算机上所营造的可辅助、甚至替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境。它是现代实验教学的发展模式，有效地补充和完善了传统实验，缓解实验方式机械、内容不丰富、实验设备不足和滞后等问题，其优势在于允许出现误操作，获得“零”维护保障，便于开展设备易损性、综合性、设计性实验[6?7]。
Matlab作为当前国际最流行的面向工程、数值和科学计算的高级语言，是通信系统虚拟仿真中最常用的语言之一，Matlab 环境下的Simulink 拥有丰富的系统建模、仿真和分析的动态仿真集成环境工具箱，而Matlab中的GUI提供了可视化的快速开发环境，使用者通过鼠标就能迅速产生各种GUI控件，从而帮助用户方便地设计出各种符合要求的图形用户界面。利用Matlab的上述功能完全可以实现在物理设备上所要完成的通信理论实验，不仅可将抽象理论知识运用图形、文字、数据等多种形式展现，更为实验教学提供一个界面友好、操作简便的虚拟环境[8?10]。
2 通信原理虚拟仿真实验教学方法
通信原理理论课在本科教学中，需要学生重点掌握的内容主要涵盖了模拟通信系统、数字通信系统和模拟信号数字化3大部分。传统的实验内容各自独立，缺乏系统性。在通信原理课程实验教学改革中，以典型通信系统为应用背景，按照理论授课的重点内容，将系统分解为多个部分，随着各部分实验内容的完成，典型的通信系统也就应运而生，使学生不但深刻理解了各实验部分的原理，而且激发了学生对枯燥专业理论的兴趣。
虚拟仿真实验系统在Matlab环境下，利用Simulink功能模块、调用M 函数或编写S函数等，根据实验大纲要求开发通信原理仿真实验虚拟仪器库，然后将开放完成的虚拟仪器按照实验设计要求连接构建成通信系统。具体实施方法步骤为：
（1）按照理论内容系统化设计实验系统，根据教学大纲的要求，通信原理实验应该包括模拟通信系统、数字通信系统以及模拟信号数字化多路复用通信系统3 大系统。
（2）根据所需实验，做整体系统设计，确定仿真选用的虚拟仪器及连接框图，汇总虚拟仪器功能，比如信号发生器应包含余弦信号、直流信号和单矩形脉冲信号等、滤波器应包含低通滤波器和带通滤波器等。
（3）利用Simulink 功能模块或Matlab 语言实现虚拟仪器功能，封装相应模块，按照通信系统的一般模型可包括：信源模块、滤波器模块、调制器模块、噪声模块、解调器模块、PCM编/解码模块和信号分析模块等。
（4）由虚拟仪器连接构成虚拟实验通信系统，设置仿真参数，如仿真时间、步长等。
（5）运行仿真模型并合理选择测量点，设计信号分析模块，分析仿真结果并与理想结果比较。
其中信号分析模块是对测量信号成分的分析，包括输出信噪比的计算、输出信号频谱分析；与物理硬件实验相比，利用物理硬件系统得到的观测值，计算系统指标中参杂了硬件噪声和读数误差的影响，并且有些参数无法读出，如噪声功率和信号频率，导致系统性能分析的不准确或无法计算，而利用Matlab实现的软件系统可直接精确提取系统运行参数，在Matlab软件平台中附加指标计算公式，用于方便比较和评价通信系统的性能。
通信原理虚拟仿真实验系统开发只要一台PC 机，安装Matlab软件即可。由于Matlab在通信仿真领域的应用广泛，开发技术相关资料也很容易搜集；虚拟仿真实验系统开发完成后，投入实验课程中所需硬件条件为一台PC机，要求安装Matlab软件和虚拟仪器库，理论条件为学生掌握Matlab软件。在我校通信工程专业的培养方案中，第三学期开设了“Matlab程序设计”课程，第四学期开设“通信原理”理论课，第五学期开设“通信原理实验”课程；因此本课程实验的教学改革从开发到使用都具有较强可行性。我校通信原理课程配8个验证性实验，以最终构建典型通信系统为目的，结合理论授课重点，通过多个小实验的设计仿真和综合设计仿真，使学生不但巩固了理论知识，培养了分析解决实际问题的能力，同时也使学生能够从系统化的角度进一步理解通信系统的概念。
3 典型实验举例
AM 调制解调通信系统是通信原理中最基本的一种模拟通信系统，文中该实验涉及到载波调制、相干解调、包络检波等基本通信理论。
3.1 AM调制原理简介
假设调制信号为m(t) ，直流偏量为A0 ，载波为cos ωc t ，则可得AM调制信号表达式为：
由理论分析可知，当μ ? 1 时，可采用包络检波和相干解调两种解调法恢复出原始信号；而μ > 1 时将出现过调幅现象，只能采用想干解调法恢复原始信号。
3.2 基于Matlab/Simulink的AM调制解调实验设计如图1所示，AM 调制解调系统包括AM 调制模块、AM解调模块和信噪比计算模块。通过该实验的设计，要求学生掌握乘法器的基本工作原理，由乘法器构成的振幅调制和载波调制电路的工作原理和特点，掌握包络检波和想干解调的工作原理和特点，了解不同调制系数μ 对系统的影响。
AM 调制器的结构如图2所示，其中通过加法器实现了调制信号m(t) 与直流偏量A0 的加和，输入端In3为载波信号，最终，通过乘法器形成了AM 调制信号sAM (t) ，从端口Out1 输出。在Matlab/Simulink 环境下将模块封装，则构成了图1中的AM调制器。
包络检波器的结构如图3所示，本实例中的包络检波器可直接采用Saturation模块来模拟具有单向导通性能的检波二极管，Saturation模块的上、下门限分别设置inf和0，检波后通过低通滤波器。该模块封装后，构成了图1中的包络检波器。
相干解调器的结构如图4所示，相干解调采用的载波由端口In2 输入，与调制载波同频同相，可以直接从发送端载波引入，解调后通过低通滤波。该模块封装后，构成了图1中的相干解调器。
实验过程中，首先要求学生实现AM 调制器、包络检波器和相干解调器3个模块，掌握系统的核心原理，然后将这3个关键模块连接，接入信号源、噪声、示波器和信噪比计算模块构成整体的AM 调制解调通信系统。由于信噪比计算模块比较复杂，可直接由教师构造模块，讲解功能后由学生选用，方便进一步分析系统。
3.3 AM调制解调实验结果
本实例中，假设载波为cos(106 × t) ，直流偏量为A0 = 1 ，调制信号为m(t) = 0.3 cos(103 × t) 。调制信号m(t)与m(t) + A0 分别如图5上、下两波形所示。
由式（2）计算可得，本例中调制系数μ = 0.3 ，则该系统可采用包络检波和相干解调两种解调方法。理论上，在大信噪比条件下，包络检波器的性能接近相干解调器性能，但随着输入信噪比逐渐降低，包络检波器将出现门限效应。实验中，可使学生通过修改噪声参数观察门限效应现象，通过修改调制信号幅度和直流偏量值观察不同调制系数下包络检波和相干解调的性能，加深对理论知识的理解。
当噪声方差为0.3时，解调器前端信号如图6所示，其中上部信号为无噪声信号，下部信号为方差为0.3的有噪信号。
噪声方差为0.3时，解调器输出波形如图7所示，其中上部信号为包络检波器输出，下部信号为相干解调器输出信号。由图可见此时包络检波器和相干解调器均可正常解调信号。
当噪声方差为1时，解调器输出波形如图8所示，从图中可观察到，此时包络检波器已经出现门限效应，而相干解调器可以正常工作。
4 结语
在“通信原理”实验课程中利用Matlab构建虚拟仿真实验系统，使得通信系统的仿真用计算机模拟实现，免去构建硬件实验系统的不便和开销，而且操作十分简便。通过这种实验方式不仅帮助学生深入理解课堂所学理论，而且为学生今后使用Matlab进行通信系统的分析和设计打下基础，有利于培养学生应用计算机辅助分析和设计控制系统的综合能力。
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[关键词] 信息系统；符号学；社会物质性；符号资本
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016. 21. 089
[中图分类号] C931.6 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2016）21- 0173- 03
信息系统涉及一个交互在一起的两个领域――社会和物质。关于这种关系，我们可以区分四个主要阵地。首先，是那些强调一个系统相对于其他的主导地位，即“物质决定论”。最近的研究有了非常不同的范围和水平，但通常在研究中把技术作为一个独立变量。开发了一种专注于技术的社会方面的方法，在该方法中人们围绕技术的组织或形成――包括技术的社会形成（SST）和技术的社会建构（SCOT）的观点，即“社会决定论”。理论家认为这两个社会性和物质性是如此紧密相互缠绕在一起，实际上，他们不能被分离，例如行动者网络理论（ANT），以物体为中心的社会性和关系的物质性。在信息系统中，这个立场强调社会和物质的不可分离性，即“社会物质性”理论。但社会物质性理论表现出了其局限性：第一，信息系统也不但涉及社会性和物质性，也涉及一个第三世界，即个别的或个人的；第二，其表现存在根本问题。信息系统不只是存储和传输纯信息，还是信息的表现，表现的形式本身对于意义即可能产生的信息有很大的影响，即“信息象征符号论”。该学派认为信息系统作为象征和符号承载了意义，信息系统不仅仅是技术工具系统，而是一个依靠符号进行信息传播的社会交互系统。信息符号学综合框架建立在哈贝马斯和批判现实主义哲学的基础上，也与皮尔斯一般的工作和尤其是符号学有关，广泛到足以涵盖各种不同的领域――物质，社会和个人，提供了一个解决上述理论研究局限性的理论分析工具。但是此综合框架虽然在社会、物质领域中加入了个人领域，但是对个人领域的研究中仅仅把“个人”当成创建和发送，接受和解释信息的行动者，并未对个人所处的身份、地位、权力和动机做出进一步的阐释。首先，本文分析整理出了信息系统符号综合框架中的基本概念，然后提出了基于符号资本的信息系统研究框架，最后对全文进行一个总结。
1 基本概念
1.1 能指、所指和对象
皮尔斯指出，一个符号涉及三元，而不是索绪尔的二元：能指，所指和对象。如图1所示。能指是代表某人在某些方面或能力的某物。所指是某人对话时，在脑中形成的与那个人等价的符号，或一个更发达的符号。对象是这个符号代表的某物。
1.2 信息和意义
信息是一个符号的命题内容，即在给定的符号存在领域中隐含的关于事物的陈述[8]。这个定义有几个扩展的涵义：（1）信息是客观的――它是由事件和符号带有的无论其是否被观察或提取，和信息可以通过环境、人工产品存储和传输。（2）信息不同于其在一个信号或消息中的体现，因为信息本身有因果事件，如敲门声让我们打开它，不是因为物理敲门，而是因为它携带的信息即有人就在那里。（3）信息量对于特定接收者是否有用通常取决于他们的前状态（通常是知识）与信号的关联，如一本中文书对于不懂中文的人来说没有可用的信息。（4）信息必须是真实。我们可能误解符号但符号本身只携带真实的信息。
意义即描述或暗示事务的陈述。意义有两种不同的用法。（1）存在符号系统如语言中公开可用的意义系统。（2）使收信者从一个话语或发送者的意向中获得“意义”。
这明确区分了信息和意义。信息是客观的，独立于发送方和接收方，但必须是真实的。意义是主观的，至少在一定程度上依赖于人类的翻译，并产生信息。因此，存储、处理和传输信息的信息系统，只是有意义的人类交流更广泛的系统的一部分。
1.3 符号资本
符号资本一词最早是在布尔迪厄的《区隔》中，本文采用布尔迪厄的定义：符号资本是指建立在知识和认可的实践逻辑基础之上的特权、声名、神圣性或荣誉的累积程度。从定义中我们可看出符号资本的几个特点：具有合法性即受到社会认可的；以符号化形式存在；具有象征性和增强信誉的影响力。符号资本是在一整套认可和社会评价体系中通过对声誉和特权的认可，在其生产和再生产的过程中长期积累的。
2 研究框架
2.1 符号学综合框架
在图2中，符号学综合框架显示一个由哈贝马斯形成的三个领域的中心：个人、社会和物质领域。但这个框架超越了哈贝马斯，同时考虑了指号过程与三个领域之间的关系。
一、基于微信公众号创业的优点
高达6亿用户群体的微信平台，对传统营销行业带来颠覆性的影响。相比其他宣传渠道，微信公众号创业具有以下优势。（1）传播有效性高。不同于博客、微博等社交平台，微信是从熟人朋友中发展起来的社交平台，其最初的传播模式是一种熟人传播。这样一种基于信任的小众传播发展起来的用户群，具有极高的信赖度和有效性，是传统媒介无法做到的。2016年，微信进入20时代，微信社交关系从熟人社交逐渐演变为半熟人社交，通过微信这一平成“六度人脉”销售网络的建设不再是天方夜谭，而是实实在在每天都在发生的事实。［1］一对多的公众号传播模式，直接将消息推送到手机，达到率和被观看率几乎是100％。（2）便捷的商家用户沟通渠道。微信公众号的推送与用户留言这一功能，让商家可以随时随地提供信息和服务，根据用户需求调整销售模式。微信公众号的推出开放了微信对外接口，实现了第三方平台的接入，让微信公众号营运者可以根据需要设置实现了微信会员卡、微信商城、微信团购等营销功能。同时商家可以通过大数据分析，了解用户活跃度、用户消费特点，调整销售策略，贴近用户需求。［2］（3）成本低门槛容错率高。微信创业最大的特点在于其“草根性”。申请微信公众号手续非常简单———有效身份证件与一个未绑定微信的电子邮箱，任何怀揣创业梦想的人都能在这一平台上开设自己的公众号。早期公众号的运营，几乎不需要创业者的资金成本，这样几乎“无门槛”的准入形式和低成本的运营模式，容错率极高，非常适合早期创业的大学生团队。
二、基于微信公众号的大学生创业实践探索
（1）做好公众平台的精准定位。大学生微信公众号创业，首先做好平台的精准定位。公众号是准备面向本校“精耕细”做好推广工作，还是面向整个大学生群体实施“广撒网”策略，都值得创业者认真思量。公众号的名称和头像要符合自己的微信定位，能够直接体现定位，简介一定要清晰明了，同时能够吸引粉丝关注。公众号的推送内容一定要突出自己的优势，才能在众多的公众号推送中脱颖而出。（2）公众号服务内容贴近大学生生活。丰富多彩的咨询、实用便捷的服务是吸引大学生关注的最好方法。大学生创业公众号若能抓住学生的需求提供服务，将极大提高创业成功率。大学生创业者可以立足在校生群体需求，通过便捷的网络服务，提供订餐、购物、查询等功能，满足用户群体需求。最常见的大学生微信平台服务功能有：校内便捷服务（校内失物招领、课表查询、校内通知等）、公交线路查询等服务。［3］以笔者所在高校为例，五个大三学生敏锐抓住学校毕业生论文修改苦不堪言，毕业生论文打印供不应求的市场需求，创建毕业生论文服务公众号，面向本校毕业生提供论文格式修改工作和论文打印工作，因其紧贴学生需求、价格低廉、送货上门等服务，通过微信裂变式传播，让这小小的创业团队在2017年毕业季挣到创业的第一桶金。（3）做好线上线下推广工作。首先做好线上推广工作。除了利用朋友圈熟人链接推广外，还可以通过学校相关网站、贴吧、论坛等发帖推广，班级QQ群也是一个很好的推广方式。除了线上推广工作外，线下活动推广的效果也不可小觑。例如与校园社团合作，帮忙校内社团招募通知、社团勤工助学宣传、社团活动推广等，做到社团推广与公众号推广双赢。线下推广活动还可以考虑通过有奖活动的方式，例如扫码抽水果，关注就送棒棒糖等方式，促使学生参与活动提高公众号的粉丝数。（4）微信平台与等级培训挂钩。大学生对各类技术等级证书培训的需求也是一个巨大的市场。大学生创业团队若能与校外优质培训机构合作，为学生提供实用的培训考试攻略，为培训机构提供广告推广业务，将是一条营销新途径。
三、结语
大学生对微信的使用度与依赖度极大，大学生微信公众号创业具有天然的受众优势，加之微信公众号创业起点低，商家用户互动较好，利用熟人和半熟人社交圈传播的有效度较高等特点，做好大学生微信公众号创业，推动大学生创业工作，具有重要意义。
作者:缪经纬 张永 单位:无锡科技职业学院
参考文献：
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[作者简介]夏平（1967），男，湖北麻城人。教授，硕士，主要研究方向为计算机视觉、智能信息处理、多尺度几何分析及应用。[摘要]《随机信号分析》课程主要讨论随机信号的信号分析以及随机信号经过线性时不变系统后系统对随机信号的影响，即随机信号的系统分析问题；《信号与系统》课程讨论的是确知信号的系统分析问题。教学过程中采用类比分析的方法将这两门课程内容进行比较，探讨两门课程研究对象与分析方法的异同，有助于学生正确理解和掌握《随机信号分析》课程的基本概念、基本理论、及课程的体系结构，为后续专业基础课《通信原理》的学习奠定扎实的基础。
[关键词]随机信号分析；信号与系统；类比分析；教学实践
[中图分类号]G642；TN911[文献标识码]A[文章编号]10054634（2016）050083050引言
《随机信号分析》课程是电子信息工程和通信工程等专业的一门非常重要的专业基础课程。对随机信号的信号分析、以及随机信号（重点是平稳随机信号）通过线性时不变系统后系统对随机信号的影响分析是该课程的中心任务[13]。学生对该课程的掌握程度将对后续的《通信原理》《移动通信》等重要专业基础课程和专业课程的学习产生直接影响。
《随机信号分析》课程的教学中，较多学生对该课程的学习存在两方面的问题[4]：（1）相当多的学生将该课程作为一门数学课程来学习，没有理解概念所包含的物理含义；（2）学生认为这门课程内容太难。究其原因，没有从整体上把握这门课程讨论的主要问题是什么，与先修的《信号与系统》与《数字信号处理》等信号类课程的关系是什么。从本质上讲，《信号与系统》课程讨论确知信号的系统分析问题；《数字信号处理》探讨确知信号的系统综合问题[4]；而《随机信号分析》则阐述随机信号的系统分析问题。基于此，本文以类比分析思想探讨《信号与系统》与《随机信号分析》课程的研究对象、体系结构、分析方法的区别与联系，帮助学生正确理解随机信号的基本概念和基本分析方法。
1《随机信号分析》课程体系结构
《随机信号分析》课程从随机信号分析与处理的角度，讨论了随机信号的基本信号分析方法以及随机信号经过线性系统后系统对随机信号产生的影响[5]。本课程重点考虑的是平稳随机信号的信号分析，以及平稳随机信号经过线性时不变系统后系统对信号的影响。
随机信号是自然界和人类社会常见的一种信号形式，针对单次实验而言，随机信号似乎没有规律，但随机信号的规律性体现在大量重复试验时的集体现象中，即统计规律性。因此，统计与概率的概念伴随《随机信号分析》课程的始终，也是随机信号分析的出发点，随机信号的表述方式以及推演方式都应以统计特性和规律为出发点，这是本课程一个最根本的特征，这与确知信号的信号分析有本质的区别。随机信号的信号分析方法，类似于确知信号的信号分析方法，仍然从两个方面描述：时域分析和频域分析，在随机信号的这两种描述中，其研究对象都是针对随机信号的随机变量进行讨论。
线性时不变系统对平稳随机信号的影响亦从时域和频域两个角度进行分析。时域中主要探讨零状态响应的随机信号的特性，包括响应随机信号是否平稳，响应随机信号与激励平稳随机信号的数学期望、自相关函数、互相关函数、以及系统冲激响应之间的关系等。频域分析中主要探讨零状态响应随机信号的功率谱密度与激励随机信号功率谱密度之间的关系，同时，建立了平稳随机信号时域分析与频域分析之间的联系，即维纳―辛钦定理，如图1所示。
2类比分析方法在课程教学中的实践
《随机信号分析》课程作为电子信息类专业信号分析类课程之一，其课程的体系结构、分析思想和分析方法与信号类其它课程有许多相似的地方，特别是《信号与系统》课程。两课程分别探讨随机信号的系统分析和确知信号的系统分析。因此，在学习过程中，采用类比分析方法有助于本课程的学习，讲授过程中通过与《信号与系统》课程相关内容的比较，分析两门课程内容的异同，便于强化学生对这两门课程基本概念、基本思想的理解与掌握。
2.1课程体系类比
综观《信号与系统》课程，主要讨论确知信号的两大系统的系统分析问题，即：线性时不变连续时间系统和线性时不变离散时间系统的系统分析问题。系统分析就是要解决已知系统的结构及其参数，依据激励探讨系统对激励的影响问题，如图2所示。
与图1类比不难发现，《随机信号分析》与《信号与系统》两门课程在体系结构上相似。相同之处：都是探讨信号经过已知线性时不变系统的系统分析问题；其分析思路都是从信号分析和系统分析两个方面进行；并且，无论哪一方面都是从时域分析和频域分析两个角度展开；研究对象都是主要针对线性时不变系统。不同之处在于：研究的对象（信号）不同，《信号与系统》课程针对（连续、离散）确知信号，而《随机信号分析》课程针对随机信号。基于此，随机信号的信号分析思想与确知信号的分析思想存在本质的不同，随机信号的样本显示的随机性以及每一纪录在随机信号中以一定的概率出现决定了其分析必须采用统计的方法进行。
通过两门课程体系结构的类比，学生根据已有的知识能较快地把握《随机信号分析》课程的主要研究问题，找出与先修《信号与系统》课程之间的联系与差别，提高学习的针对性。
2.2研究对象与分析方法类比
两门课程一个研究对象是确知信号，另一个是随机信号，根据这两类信号的特点，确知信号能建立具体的数学模型，能用精确的数学函数描述，因此其时域分析（包括信号的平移、反褶、尺度变换、多信号的和与积等）相对较简单。当信号满足狄里赫利条件时，其频域分析用傅里叶变换进行。而随机信号因每一样本以一定的概率随机变化，无法用确定的数学模型描述信号的变化规律，尽管某个记录的出现是随机的，但信号的每一记录均是以一定的概率出现，服从统计分布规律。因此，随机信号的时域分析应用统计的思想研究其变化规律。
同时，两门课程讨论的系统主要是线性时不变系统，因此，系统的线性、时不变性等性质在两门课程的分析中都是一致的。换言之，《信号与系统》课程的线性时不变系统知识与分析方法在《随机信号分析》的学习中可以直接应用。
3几个基本概念讨论
3.1随机信号与随机变量的理解
随机信号与随机变量概念是两个最基本的概念，贯穿整个课程学习的始终。两个概念实际上从先修的《概率论与数理统计》就有所接触，尽管如此，在《随机信号分析》的教学中发现，仍有相当的学生对这个概念缺乏认识，体现在研究随机信号的基本特征时，不少学生总认为是用随机信号进行分析，求统计平均时，不少学生对时间t进行积分等。事实上，随机信号的信号分析是针对随机信号的一个或几个随机变量进行研究，通过不同时刻随机变量的基本特征反映该随机信号的规律性。
随机信号将确知信号的概念从实数与实数的对应关系推广到实数与随机变量的对应关系。对确知信号而言，t∈T时，总有一个确定的实数值与之对应；而随机信号，t∈T时，与之对应的X（t）是某固定时刻t的一个随机变量。
随机信号是随机变量概念的推广，随机变量是在固定时间t上试验的结果，是一个数的集合；而随机信号是在t∈T上试验结果，是一个时间函数的集合，当t确定时，随机信号就成为一个随机变量。随机变量的统计规律反映了随机信号每一样本在该时刻的变化规律。因此，随机信号的分析中，统计平均的积分，所涉及的t应该理解为任意选取时刻t，一旦选定，t是一个固定值，是选取的时刻。
3.2基本特征的信号类型
随机信号的基本特征主要涉及6个物理量：概率分布函数、概率密度函数、数学期望、方差、自相关函数、自协方差函数等，主要探讨随机信号的一个或几个随机变量的统计规律，所求得的这些物理量是确知信号，不再是随机的，物理量中的t1、t2、t3、…反映的是随机变量所在的时刻。
3.3统计独立、不相关、正交
数学期望和方差反映了单一随机变量各自的均值与偏离均值的程度，并没能反映随机变量间的关系，在随机信号的分析中，经常需要考虑：（1）单个随机信号两个或多个随机变量之间的关系；（2）判断两个或多个随机信号之间的关系。因而，常涉及统计独立、不相关、正交等基本概念。在（2）问题中，随机信号之间的关系根据3.1节的讨论可知，最终考查的仍然是两个或多个随机信号的随机变量之间的关系。
从定义上讲，统计独立反映随机现象的规律性相互独立，具体地，指随机信号n个随机变量的n维分布函数或n维概率密度函数相互独立，其联合分布函数或概率密度函数等于这n个随机变量各自一维分布函数或一维概率密度函数的乘积；一个或多个随机信号的随机变量间的“相关性”反映的是随机变量的波动方式是否一致，不相关指随机信号的随机变量间的波动不存在一致性，常用互相关函数或互协方差函数来衡量，不相关的互相关函数等于这两个时刻随机变量各自数学期望的乘积，或互协方差函数为0。而两随机信号正交指随机信号的互相关函数为零。
随机信号分析中，常探讨多维随机变量的线性相关性问题，除从定义的角度说明相关性外，借助随机变量的相关系数理解随机变量间的相关程度更加直接[6]。为此，将问题简化，探讨两个随机变量X，Y是否满足线性关系：Y=mX+n；m，n为常数。为此，探讨如何选择m，n可使mX+n与Y最接近？
由式（4），ρXY表征了随机变量X、Y之间线性关系紧密程度，当|ρXY|较大时，X、Y之间的线性相关程度较好；当|ρXY|较小时，X、Y之间的线性相关程度较差；当|ρXY|=0，X、Y之间不相关。
随机变量的线性相关关系是一种概率意义下的关系，主要是由于随机变量任意时刻取值是随机的，每一个值是随机变量集内以一定概率出现的值，因此，在XOY平面内，由随机变量X、Y所对应的点应为一个随机点（X，Y）[7]。基于此，随机变量X、Y之间线性关系实质是随机点（X，Y）在平面XOY内的散点分布在直线Y=mX+n附近。从分布的趋势看，它们与直线Y=mX+n形状相似，相似程度由ρXY确定。
由上述讨论，不相关的充要条件：（1）|ρXY|=0；（2）Cov（X、Y）=0；（3）E（X、Y）=E（X）E（Y）。
以上3个条件等价，随机变量间不相关并不意味它们正交，只是它们没有线性关系，但很可能存在其它函数关系。
统计独立、不相关、正交三者之间的关系：（1）随机信号若统计独立则一定不相关，但不相关不一定统计独立，当且仅当高斯随机信号时，统计独立与不相关等价。从统计角度看，保持统计独立的条件要比不相关还要严格；（2）随机信号的不相关与正交之间无必然联系。不相关的随机信号，至少其中有一个随机变量的期望为0时，随机变量才互相正交。反之，正交的随机信号，当且仅当至少其中之一随机变量的期望为0时，才不相关，见图3。
3.4功率谱密度函数的认识
随机信号的功率谱密度主要是由于随机信号是功率信号，其平均功率是一有限值。因此，功率谱密度是针对随机信号的随机变量而言，对于平稳随机信号而言，随机信号的自相关函数与其功率谱密度之间是一对傅里叶变换对的关系，因而，随机信号的功率谱密度是其自相关函数的频谱。
4结束语
本文结合先修课程《信号与系统》，类比了《随机信号分析》与《信号与系统》课程的体系结构、分析方法，从两个不同角度讨论了两门课程中信号的系统分析方法与思想。由于两门课程研究对象不一样，因此，信号分析中两门课程采用不同的分析方法。同时，线性、时不变性的系统的分析思想在这两门课程中是一致的。文章最后对课程中几个基本概念进行了讨论。通过类比分析，便于学生尽快掌握《随机信号分析》课程的体系结构和主要研究内容，有助于学生对本课程的基本概念和基本理论理解和掌握，为后续课程的学习打下扎实的基础。
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based on analogy method
Xia Ping，Gong Guoqiang，Qin Qin，Sun Shuifa
（College of Computer and Information Technology，Three Gorges University，Yichang，Hubei443002，China）
关键词：虚拟仪器；电子；通信
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）01-0218-02
一、虚拟仪器技术简介
虚拟仪器（Virtual Instruments，简称VI）的概念，最早是由美国国家仪器公司（National Instruments Corp. 简称NI）于1986年提出来的，其基本原理是以计算机为硬件平台，使原来需要硬件实现的各种仪器功能尽可能地软件化，利用高效灵活的软件控制高性能的硬件来完成各种测试、测量和自动化的应用，以便最大限度地降低系统成本，增强系统功能与灵活性。用形象语言来概括虚拟仪器的原理，即“软件就是仪器”[1]。虚拟仪器在组成和改变仪器的功能和技术性能方面具有灵活性与经济性，因而特别适应于当代科学技术迅速发展和科学研究不断深化所提出的更高更新的测量课题和测量需求。
（一）虚拟仪器技术应用于电子与通信类专业的背景
电子与通信类专业在金陵科技学院工程类专业中占有重要的地位，对我校应用型本科专业的建设具有示范作用。然而，在这两个工程类专业的教学中长期存在一些问题，具体表现为：
1.重视理论知识的学习，轻视动手能力和实践环节的培养，学生动手能力差，工程实践经验明显不足，而这些问题又反过来弱化学生对于理论知识的理解，最终导致学生对所学专业缺乏兴趣与信心[2]。
2.从未或很少将真实的物理信号引入课堂教学中，导致教学过程理论脱离实际，学生对于本专业的理论知识和应用场景缺乏真实的、直观的认识。
3.理论学习环节与实践实习环节相脱离，实践实习环节往往安排在理论学习结束之后，间隔时间较长，学生无法及时对所学知识进行巩固与提高，导致实践实习环节效果不理想[3]。本文将介绍虚拟仪器技术在电子与通信类专业教学中的应用，帮助学生将理论学习、工程实践和创新能力结合起来，提高学生在工程实践中获取知识的能力、综合分析的能力、解决问题的能力和实践创新的能力，从而突出我校应用型本科教学的特点。
（二）虚拟仪器技术应用于电子与通信类专业教学中的指导思想
电子与通信类专业的特点是工程实践性强，对学生的动手能力和动手意愿要求较高。这一特点就决定了实践对于专业学习至关重要的作用[4]。所以，虚拟仪器技术应用于电子与通信类专业的教学也主要体现在对于工程实践教学环节的意义，其指导思想如下：
1.在工程导论环节，对于刚入学的大一新生，让他们接触各种基于虚拟仪器技术的综合电子系统，如基础机器人系统，传感器与驱动器器系统、人机交互系统等，介绍其中的软硬件知识和技术，增加学生对于所学专业的兴趣和信心。
2.在专业课的理论学习环节，教师努力将真实的物理信号引入课堂，如传感器信号、调理信号、AD/DA信号，模拟通信信号、数字通信信号、调制域信号等。真实信号的引入可以增加学生理论联系实际的能力，提高其自主学习的兴趣和动力。
3.发挥虚拟仪器作为“口袋实验室”的作用，鼓励学生将真实的信号带回宿舍。宿舍是学生课余活动主要的场所，如果学生能将宿舍时间有效地利用起来进行专业实践和创新，无疑将对提高学生专业能力产生极大的帮助。
（三）虚拟仪器技术创新教学案例
我们将介绍几个在教学中使用虚拟仪器进行教学创新的案例，来阐述使用虚拟仪器技术的特点。
1.共基极放大电路的教学。共基极电路是一类重要的基本放大电路，如何让学生掌握电路特征并计算电路参数，如发射极电流、集电极电流、电压增益、输入/输出电阻等，一直是教学中的重点。我们在教学中是采用基于虚拟仪器技术的仿真结果和真实电路结果相比较的方法。
电路仿真采用NI Multisim，该软件主要是为工程师提供先进的电路分析和设计能力。图1为共基极放大电路在Multisim中的仿真。
可以使用Multisim提供的万用表测量仿真结果中的电压和电流。并可以很方便的在软件中修改电路参数进行重复实验，得出不同工作状态下电路的参数。
不同于传统的电路仿真，我们在NI Elvis面包板上搭建上图所示的电路原理图，如图2。利用NI Elvis自带的数字万用表DMM对电路参数进行测量，对于交流信号，可使用Elvis自带的示波器对波形进行测量。
将NI Elvis的测量结果和软件仿真结果进行比较，可以加深学生对于电路基本特征和参数的认识。同时，NI Elvis设备可以很方便的在课堂教学中进行演示，可以起到很好的教学效果。
2.无线通信系统教学。射频和无线通信课程的教学长期以来都基于数学公式的推导和仿真来进行的，学生在课堂上很少能接触到真实的通信信号，并且教学的过程中也是分模块进行教学，学生几乎没有设计整条通信链路的机会。在教学中，我们采用NI Universal software radio peripheral（USRP）和Labview则可以很好的克服上述问题。利用USRP和Labview，学生可以很轻松的进行诸如信道编码、信号调制、随机码元产生、信号均衡等现代通信技术。最终学生可以完成从发射机到接收机中间完整的通信链路，这在传统的射频和无线通信课程中是很难完成的。利用USRP，可以很轻易地在课堂上演示一个完整的数字通信系统，学生能够看见一个数字调制域信号，能够看见真实的850MHz GSM信号上行链路，可以分析真实信号的频谱。甚至可以组建一个FM广播信号发射和接收台，见图3。
二、结语
虚拟仪器技术结合统一的软件平台加上模块化的硬件平台，使理论学习和实践操作能力得以有效结合，使学生能够实现自行设计实验及实际动手操作，加深其对理论专业知识的理解，促进其对现场专业知识的了解，增强其对专业知识的感性认识，同时提高其实际动手操作能力，培养其创新能力。
参考文献：
[1]朱岩，余愚.虚拟仪器技术研究现状与展望[J].现代制造技术与装备.2008，（6）：12-14
[2]朱敏，张际平，潘侃凯.虚拟仪器技术及其教学应用[J].中国电化教育，2006，（4）：96-98
关键词：中德学院 信号与系统 教学方法
信号与系统是通信工程、电子信息类和计算机等专业中一门最重要的专业基础课程之一，该课程以“高等数学”、“电路原理”等课程为基础，对“数字信号处理”、“通信原理”等后续专业课程的学习起到关键作用，其教学质量的好坏直接关系到学生分析和解决问题的能力以及后续课程的教学质量。
该课程的特点是理论性强、抽象概念多、公式繁多、推导多。本文针对重庆邮电大学移通学院中德学院学生的特点，以学生理解及掌握信号与系统分析的基本理论和方法，培养学生的实践应用知识能力为目标，探讨中德学院“信号与系统”课程的教学方法。[1]
一、学生性质分析
重庆邮电大学移通学院中德应用技术学院（简称中德学院）由重庆邮电大学移通学院与德国安哈尔特应用技术大学合作举办，经重庆市政府市教委批准，教育部备案的重庆邮电大学移通学院的二级学院。学院已分别与德国海德堡应用技术大学、米特韦达应用技术大学、北黑森应用技术大学等十余所德国大学签署合作办学协议，广泛开展硕士、本科双学位、中德专本衔接连读、国际本科预科等教育活动，共同培养具有国际视野、国际交流能力和较强专业技能的高级应用型人才。
中德学院的学生主要在国内经过两年半到三年的预学习（主要包括基础课和专业课），经过考核合格后再到与本学院合作的德国学校在继续学习然后取得学位。学生要经过两种不同的教育模式（中国和德国），但有共同的目标：培具有国际视野、国际交流能力和较强专业技能的高级应用型人才。
二、信号与系统课程的教学方法
1.中德双语教学
中德学院的学生要经历中国教育模式和德国教育模式。在中国的两年半到三年中主要以中国教育模式及国语为主，为了使学生能够在两种教学模式中平稳的过度与国际教学接轨。对中德学院的信号与系统课程实行中德双语教学。学生在学习的过程中既能够掌握信号与系统的理论知识，又为以后在德国继续深造的专业课学习做铺垫。
2.以应用为主的教学
中德学院以培养应用型的人才为目的。为此在信号与系统的教学过程中以应用为中心。对于公式的推导简单介绍，侧重于对公式、信号及系统的设计及应用。例如对于频域分析，信号的频域主要是信号的频率范围，在实际中对应信号所占有的带宽。调制定理在时域内是一个信号与余弦波相乘，频域内则是信号频谱由低频向高频的的搬移。通过对实际应用系统中信号的分析，使学生更加直观地认识信号与系统的理论与实际工程之间的联系。
3.对比教学
中德学院信号与系统课程安排是先讲信号，后讲系统，最后讲变换域。在信号与系统中，信号和系统是不可分割的两部分，讲解信号离不开系统，讲解系统离不开信号。通过模拟信号与数字信号的对比，联系实际的通信信号如：电话信号、计算机信号。帮助学生们理解两者之间的区别、联系及在实际中的应用。对于模拟系统和数字系统的分析，两者的分析过程既有联系又有区别，通过对比加深同学们对两种不同系统的分析方法的理解和掌握。
4.培养学生的自主性教学
德国的教育模式中充分体现了学生的自主性，学生是学习的主体，通过学生的自主学习掌握应用知识和技能。所以在信号与系统的的教学过程中也要充分体现学生的自主性，为以后在德国的继续深造打下基础。主要体现在以下几点：
4.1学生通过观察周围的生活来认识和理解信号与系统中的一些抽象的概念。开启自我学习潜力。例如在认知冲激信号时，可以让学生自己在生活中寻找类似的信号。培养学生发现问题的能力。
4.2学生通过分析实习内容来寻找与信号与系统课程之间的联系。例如有些同学曾在网吧实习，就可以自己分析计算机网络中信号的形式，传输的过程中是否调制或经过什么调制等与信号相关的问题。有些同学曾在中国移动通信公司实习，就可自己分析移动通信中的信号传输及信号处理的过程。开发和提高学生的分析问题的能力。
4.3利用MATLAB仿真软件，让同学们设计具有一定功能的系统。既能锻炼学生自主性又能提高学生解决问题的能力。
4.4通过课堂讨论和学习，增强知识的理解与应用。提高学生的应用能力。
5.加强实验、实践教学
信号与系统是理论性较强的一门课程，要想真正理解及应用就必须通过实验、实践。通过学生的实习、实践理解各种信号的含义和系统的设计应用。通过实验将各种抽象的概念更加的具体化。实验中可通过Flash或MATLAB仿真软件中交互式GUI界面[1]，通过点击可以观察和熟悉各种信号、系统的性能。通过MATLAB语言编写具有特殊功能的系统，通过窗口可以观察系统性能的变化趋势。实验和实践教学一方面加深学生对信号与系统知识的理解另一方面提高学生的发现问题和解决问题的能力。
6.以电路、专业课为背景教学[2]
信号与系统是以“高等数学”、“电路原理”等课程为基础，是“数字信号处理”、“通信原理”等后续专业课程的基础。信号与系统课程中信号和系统两者之间不可分割。在系统的讲解过程中把学生熟知的电路图当做一个系统，分析输入信号和输出信号之间的关系，学生不仅理解又能清楚地搞懂信号和系统之间的关系。以“电路原理”为基础分析信号与系统中的问题可使学生学习的过程中比较轻松。分析抽样定理时可通过动画Flash展现信号带宽和抽样信号频率之间的关系，以通信系统中的数字电话系统为例说明语音信号抽样的过程。同学们可以形象生动的理解抽样定理及应用。以“通信原理”、“数字信号处理”等专业课为背景，学生不仅能够加深对信号与系统中问题的理解又能为以后专业课的学习打下坚实的基础。
三、结束语
本文通过分析中德学院学生的特点，从中德学院学生的性质出发，分析了中德学院信号与系统的教学方法。教学实践证明，这些方法可以有效调动学生学习的积极性和主动性，有利于培养学生的自主性，提高学生自身的综合素质，为以后德国的继续深造提供帮助。
参考文献
