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建设新农村,人才是关键。在新农村建设中,“生产发展、生活富裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”离不开村民的素质与教育水平的提高。农民的素质不仅会影响到农民“进城”,也会影响到农民“入地”,甚至可能动摇农业的国民经济基础地位,导致乡村凋敝。但对地域辽阔的中国农村而言,如何让他们接受再教育已成为一个现实问题。远程教育的实施,以传播速度快、信息资源丰富、便于及时反馈和灵活性强等特点展现出了它所具备的优越性。在长达30多年的远程教育实践中,遍布全国城乡的电大教育系统已经成为国内最完善、世界上最大的远程教育系统。重庆电大作为一个省级的广播电视大学,积极为新农村建设服务,2011年9月学校响应重庆市的号召,派出10名教师到重庆忠县进行为期一年的支教工作。作为忠县花桥镇中学的支教人员,笔者在支教工作之余,对农村电大远程教育情况做了相关调研。调研活动集中在2011年9月至10月进行,主要以准备好访问提纲进行农户(种植业、养殖业)走访的方式进行,以花桥社区为中心辐射全镇重点行政村(大柏村、宝胜村、东岩村、显周村)。
忠县是农业大县,属于全国的贫困县之一。花桥镇位于忠县西部,东临拔山镇,南、西连新立镇,北壤马灌镇,距县城58公里,距重庆150公里,辖8个村1个居委会,交通闭塞。在新农村建设中,花桥与拔山镇、新立镇合并打造中国柑橘城,其他农副业为绿竹、淡水鱼种养殖业。2011年9月忠县农业部门为该地区农户印发《农户万元增收投资项目指南》小册子,新农村建设在花桥镇如火如荼地进行中,虽然城乡差距不断减小,但是农村人口还是占据多数,对于这一群体而言,提升整体素质,除了普通的教育之外,还必须依靠远程教育作为有力的补充。
二、新农村建设中的电大远程教育现状
(一)农民业余生活单调,渴望接受继续教育。目前,农村很少活动,大部分时间农民都是呆在家里照看学生儿童和耕作农活。根据调查,农民业余活动的频度排序(多选)依次是:看电视(64%)、打牌(57%)和聊天(33%),主动利用空闲时间学习的人很少(13%)。在花桥镇场上的“宝圣村活动中心”,人们最热衷的活动是打麻将,离花桥镇场最近的“大柏村农家书屋”倒是门可罗雀,无人问津。尽管如此,当被问到“如果有远程教育提供时,你们愿否参加?”时,村民们表示仍然很愿意接新事物,渴望接受继续教育。他们称对《农户万元增收投资项目指南》小册子上列举的项目非常感兴趣,但对其中的知识所知甚少,很希望参加相关的培训学习,但担心自己文化水平低,怕别人耻笑而不会主动提出要求而随波逐流。
(二)宏观上,电大远程教育进入了与各类农村教育竞争的新阶段。从某种意义上说,电大从2004年秋季承担的“教育部一村一名大学生计划”开辟了农村现代远程教育的先河,产生了较大的社会影响,覆盖全国城乡的中国广播电视大学系统,成为中国开展现代远程教育的主力军。但是,随着经济发展、社会进步以及网络传媒技术的普及,远程教育已不再是广播电视大学的专利。电大远程教育进入了与各类农村教育竞争的新阶段。当前,农村教育市场上,有多家进行竞争,如普通高校的远程教育学院、远程教育机构、农村学校(职教中心)。条件好的农村社区,会有科普中心、成校、老年大学等多种教育资源。以花桥镇为例,农户会经常接到一些教育培训机构的传单,他们子女中的新一代农民会参加本县的职教中心的培训。
(三)微观上,电大远程教育自身存在以下实施问题
1、电大农村远程教育活动设施不健全,教学资源使用有局限。目前,电大在农村开展远程教育的固定活动场所绝大部分终止于县级电大,乡镇继续教育活动场所欠缺。虽然电大远程教育可以借助电视、广播和网络来进行,不需要学员亲自到县城学习,但目前由于乡镇农村公共文化服务体系不健全,有线电视信号效果不佳,广播形同虚设,较少发挥作用;同时,网络在农村扎根还有待时日,导致电大远程教育并没能在农村发挥它应有的强大优势。在调查者中,仅6%的居民家中有配置网络的电脑,大部分居民舍不得上网,偶尔上网也是用手机。
2、专业体系和课程设置并不完全契合农村教育,特别是职业教育的需要。新型农业、农业信息化、农村产业化等相关专业和科技知识在农村很受欢迎。调查显示,在花桥镇,村民们最想接受的教育内容依次是柑橘(81%)、竹子(72%)、大棚果蔬(69%)、淡水鱼(54%)、良种肉兔(35%)等种养殖方面的课程。但目前电大还是侧重于学历市场,忽略了非学历市场,疏于发展职业教育。远程教育的内容更新缓慢,有些教育内容脱离农民生活、脱离农村经济状况,不适应农村经济发展,达不到帮助农民快速致富的目的。
3、电大工作人员技术水平有待加强,远程职业教育的教学质量有待提高。电大工作人员的技术水平和服务意识是广大农村学员能否坚持学完课程的关键。在农村开展远程教育难度相对来说较大,在镇一级的农村,很多人连电脑都没见过。92%的花桥农民从来就没有用过电脑,大多数电大学员能够看VCD、听录音机,但很少能够利用电脑。但由于多数农民电脑基础较差,对不符合当地用语习惯的词汇理解起来比较费劲,电大工作人员往往忽视他们的这一特点,技术水平不能在乡土教材上体现,远程职业教育的教学质量不高。
三、电大远程教育发展策略
(一)电大远程教育重心可逐步向农村转移,开展农村社区教育。正如前述,农民素质的高低直接决定着新农村建设的步伐。就中国的国情而言,从重庆电大招生现状来看,之前招收学员中真正农村的生源很少,留有很大生源空间有待挖掘,加上城市中电大招生因普通高校的扩招、高校网络学院招生而面临严峻的挑战。因此,电大应积极做好农村远程教育的宣传工作,远程教育重心可逐步向农村转移,开展农村社区教育,让农村成为远程教育的主战场,在创建社会主义新农村中发挥重要作用。社区教育是实施终身教育,迈向学习型社会的重要途径和形式。电大参与社区教育,不仅可以增强实力、拓展了办学空间,而且还可以打破电大过去相对封闭的局面,扩大社会影响。笔者认为,市级电大可以尝试建立社区大学,在县级电大(工作站)下开设乡镇电大工作点,建立社区学校协同开展社区教育,提高农村社会成员的素质和能力。
(二)完善与其他教育类型、企业、商业间的伙伴合作关系,对教育资源进行有效整合。电大远程教育服务新农村的建设并不能单打独斗,需要加强同其他教育机构的合作,综合各方面的力量。广播电视大学系统可以和普通高校的远程教育学院、远程教育机构和农村学校、企业和商业伙伴建立良好的合作关系,错位发展;也可以争取企业、商业、社区等在资金、教学实践场地等方面的支持,明确各自的职责,从不同的方向努力,在广大农村地区建立起层次和种类完善的现代远程教育体系。当然,这需要各级政府的大力支持。
(三)对电大自身而言,发展现代远程教育,可以从以下方面着手
1、加大投入,搞好硬件、软件建设,为农村远程教育建设好的学习环境。电视、广播和网络环境是进行现代远程教育的基本条件和基础设施。因此,要加大投入,建设好电脑网络机房、多媒体阅览室等基础设施;要建立教学资源库,方便学员下载学习,保证“电大在线”学习平台的畅通,为远程教育办学提供一个良好的学习平台,也为广大农村学员搭建一个与外界沟通的桥梁;要将课程在VCD中展现,让农村学员能够更容易、更方便地接受知识,扩大视野。
2、要因地制宜地开设服务于新农村建设的相关专业,大力发展职业教育。大力发展职业教育是建设社会主义新农村的重要举措。电大系统在农村发展远程教育,不能固守学历教育,要办农民最需要的职业教育。教育的主要对象是农民学员,教育内容应该以推广农业科技为主,要根据新农村建设的需要和农民的特点,开设适合新农村建设和农民需要的专业,如养殖业、加工工业、农业科技服务等,以达到培训农民、推广技术、发展产业、振兴经济的效果,真正为社会主义新农村的经济发展提供动力支持。
3、加强基层电大工作人员技术水平和服务意识,提高教学质量。农民的文化基础薄弱,要确保各位学员能够顺利地进行自主学习,电大基层需要有一批服务意识强的技术骨干在乡土教材制作上多费功力;同时,尽量采取现场演练、集中辅导、座谈交流等多种形式,对电脑操作管理员重点进行模拟操作、远程教育设备安装和使用、远程教育日常管理和维护的培训,要有良好的服务意识和耐心教授当地农民如何操作电脑;注重教学知识的实用性,提高学员的动手能力,让广大农村学员都能学以致用。
关键词:职业教育;虚拟仿真教学;虚拟仿真师资队伍
现代信息技术的不断发展为职业教育虚拟仿真教学的开展创造了前所未有的机遇。2012年,教育部颁布的《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》中指出,职业教育信息化是“教育信息化需要着重加强的薄弱环节”,要“加快建设职业教育信息化发展环境”“有效有效提高职业教育实践教学水平”,并针对教育系统的不同需求提出了开发“1500套虚拟仿真实训实验系统”的发展目标[1]。《教育信息化2.0行动计划》指出,虚拟仿真实训实验系统是教育信息化数字资源的重要组成部分,具有“突破时空限制”“快速复制传播”“呈现手段丰富”的独特优势,是提高教育质量的重要手段[2]。虚拟仿真教学资源的有效应用、虚拟仿真教学的大力开展,对于实现信息技术与教育教学的深度融合,引领教育信息化从而引领教育现代化具有重要的意义。
一、虚拟仿真教学的内涵、特征及开展原则
(一)虚拟仿真教学的内涵虚拟仿真教学是以依托虚拟仿真教学资源的教学活动。虚拟仿真教学资源是在仿真技术和虚拟现实技术的基础上共同开发的数字化资源,主要涉及基础设施及设备、实验材料、实验软件和实验系统等,通常包括仿真硬件、仿真软件、仿真数据及仿真平台[3]。仿真技术在20世纪初就得到了广泛的应用,虚拟现实技术更加注重人机交互的体验和虚拟空间的感受[4]。虚拟仿真教学和传统教学的最大区别在于教学中融合了虚拟现实技术和仿真技术的优势,提升了教学的信息化水平。
(二)虚拟仿真教学的特征虚拟仿真教学具有情境性、交互性、开放性和共享性的特征。情境性是指开展虚拟仿真教学的虚拟环境是实际工作环境或者工作案例的模拟,学员可以在虚拟环境中进行技能的模拟训练和知识的巩固学习,例如极地特种医学的虚拟仿真教学,将极地极寒、极夜、极昼、强磁场的环境模拟出来,展现常规实验中无法实现的工作环境,为有效开展极地环境下的人体及动物的医学研究提供了重要的环境条件[5]。交互性是指利用虚拟仿真实验系统具有人机交互功能,在教学中用户可以获得更好的学习效果。例如在煤矿虚拟仿真实习培训系统中,学员可以通过键盘的按键来控制井下人物的运动,达到安全实习培训效果,并能实现多人同时在线互动,提高多人合作的能力[6]。开放性是指虚拟仿真教学为学生提供了一个开放的学习平台。在液压与气动实验的教学中,通过发挥网络技术、数据库技术及虚拟仿真技术的优势,开发相应的虚拟仿真网络课程,学生在网络平台中可以完成课程项目的学习和成绩评定,也能在线与教师探讨,且根据学生反馈和实际需要,虚拟实验项目的数量也可不断增加,满足不断变化的教学需求[7]。共享是构建一体化的“互联网+教育”大平台、发挥虚拟仿真数字教育资源优势的重要途径。虚拟仿真教学的共享性特征表现在,通过资源共享不断提高虚拟仿真教学资源的利用率,让更多的学生享受到通过虚拟仿真教学带来的知识、技能的提升,从而不断提高职业教学的质量和水平。
(三)虚拟仿真教学的开展原则开展虚拟仿真教学应遵循“能实不虚、虚实互补、虚实互促”的原则。虚拟仿真教学为学生的个性化情境学习和交互操作提供了重要的虚拟化学习环境,开放、共享的学习平台为多人交互、共同完成某项学习任务提供了可能,但学生利用真实的实训实验设备、材料进行技能训练和知识巩固学习的作用是不可替代的,如果以虚代实过多,会造成学生在学习时眼高手低、避实就虚,不利于学生的技能培养。虚拟仿真教学任务为真实设备上完成任务提供了重要的参考[8]。在教学中,可先利用虚拟环境具有强大的容错功能,使学生多次尝试获得一定的操作经验,再转向实物的操作,从而在一定程度避免材料的浪费以及对设备的损坏;对于教学场地不能提供的教学场景和操作任务,开发相应的虚拟仿真教学资源,能够丰富课堂教学,弥补实验实训条件的不足;要充分发挥虚拟仿真教学和实物教学的优势,使虚拟的环境更接近于真实的教学场景,真实的教学场景更贴近于实际的工作岗位,实际的工作岗位指导虚拟环境的构建,通过“虚拟-真实-实际”的循环促进,不断提高学生的岗位技能。
二、开展虚拟仿真教学的重要意义
(一)打破教学时空的限制,提升学习效果职业教育主要是以提高学生技能为培养目标,部分技能的训练对教学环境的要求比较高,比如极地环境下的医学实验、煤矿专业的井下操作等,普通的教学场景不能达到技能训练的要求。利用虚拟仿真技术创设的虚拟环境,可以有效丰富教学环境,为学生的技能训练创设条件,为以后进入真实的工作环境、走向现实的工作岗位奠定理论和实践基础[9];虚拟仿真教学资源的共享为学生提供了课外学习平台,学生可以利用共享的教学资源在课后加强训练,不断提升自己,教师也可以在线上对学生进行指导。教学环境的虚拟构建、“线上+线下”的多元教学使得虚拟仿真教学打破了传统教学时间和空间的限制,有效提升了学生的学习效果。
(二)突破教学条件的约束,降低教学成本职业教育传统实训教学的开展需要满足相关教学条件才能开展,比如建立实训室、购买实训设备等,某些技能的训练还需要大量的教学耗材提供给学生进行练习。比如在实训室里进行模拟电子线路的教学,学生操作的过程是利用各种电子元器件比如二极管、三极管、电容等在电路板上搭建相应电路进行安装调试的过程,这些元器件在一次安装完成后基本上不能再次使用,且电子元器件安装的时候极易由于操作不当损坏造成损失,当电路安装完成后需要多种仪器(仪表)比如万用表、示波器进行测量或者读取实验结果。实训室的建立、元器件的损耗、仪器(仪表)的购买这些都需要大量的教学成本。采用电子电路虚拟仿真软件可以有效降低教学成本,虚拟的元件库和仪器(仪表)库为电路的设计、搭建、调试和分析提供了便捷的途径,实验中不需要消耗任何元器件,节能环保且安全可靠[10]。
(三)冲破能力培养限制,提高人才质量传统的教学实验,内容比较单一且固定,且绝大多数是验证性实验,学生只需按照操作步骤完成实验即可,不利于培养学生的实践能力和创新能力。虚拟仿真教学突破了传统教学的诸多限制,是专业教学和信息化技术深度融合的重要产物,是提高学生科学的思维能力、大胆的实践精神和勇于创新的重要手段。学生可以在虚拟环境中进行自我探索,思考并设计符合要求的实验方案,获得不同形式的实验结果并进行分析,有利于学生构建属于自己的知识体系,激发学生的学习兴趣,激励他们不断创新[11]。
三、职业教育虚拟仿真教学问题分析
虚拟仿真教学对于提升学生的学习效果、降低教学成本、提高人才培养质量具有重要的意义,在职业教育的文化、旅游、医学、工科及农林检测等课程中,虚拟仿真教学的开展也比较广泛[12],但在虚拟仿真教学实施的过程中也发现了一些问题。
(一)虚拟仿真教学的信息化程度不够虚拟仿真教学的信息化主要表现在两个方面,一是虚拟仿真教学资源的共享,二是虚拟仿真教学有利于实现学生的远程自主学习。许多职业院校都开展了虚拟仿真资源的建设和教学工作,但如何建设、如何教学、如何共享及共享覆盖面绝大多数是各院校的自主行为,没有统一的建设标准,缺少可遵守执行的技术规范,缺乏沟通协调,造成了虚拟仿真资源的重复开发和零散建设,资源的质量难以保证,并且因没有统一的开发平台和技术支持,虚拟仿真资源的共享性和可移植性差,造成教学资源的浪费;学生能进行远程自主学习是虚拟仿真教学的优势,但传统的以教师为主的课堂教学,不利于学生培养学生自主学习的能力,且大多数虚拟仿真实验系统突出功能的实现,对学生的学习评价功能不够完善,教师也不能很好地掌握学生学习的情况,这些不利于学生的自主学习,降低了虚拟仿真教学的信息化程度。虚拟仿真教学资源的共享性差,学生远程自主学习困难,这严重阻碍了虚拟仿真教学的信息化进程,不利于虚拟仿真教学的开展。
(二)虚拟仿真教学资源的构建力度不够虚拟仿真教学资源是实现虚拟仿真资源从功能实现到教学应用的桥梁,是实现“虚实结合”教学的重要教学参考。目前虚拟仿真教学资源的构建着重于虚拟仿真软件、硬件、数据及平台的建设,但对开展虚拟仿真教学所需教学资料的建设力度不够。虚拟仿真教学资料所包含的内容应该是多方面的,除了包括教材、实训指导书、虚拟仿真系统等的使用说明、课程项目的实现过程外,还应包括“虚实结合”教学衔接与实施的教学参考。虚拟仿真教学资料的缺失不利于虚拟仿真教学的开展,也就无法有效地指导教师的“教”和学生的“学”,尤其在学生课后自学的时候,没有任何可参考的学习资料,学习效果不佳。
(三)虚拟仿真教学教师的参与程度不够虚拟仿真教学是专业教学和信息技术结合的产物,企业有技术的优势,依靠校外企业开发或者校企合作是虚拟仿真资源开发的首选。但是完全依靠企业或者简单的校企合作,很难实现虚拟仿真教学的可持续发展。企业对教学的了解不多、学校教师的参与度不够,开发的虚拟仿真实验系统不一定能够完全满足教学的需求。要深入发挥虚拟仿真的信息化优势,离不开具有先进技术及教学实践经验的教师参与。信息技术的不断发展与更新,使得虚拟仿真资源的开发变成了一项长期的、不断革新的实践性工作,因此需要有专门的教师从事此项工作。
四、虚拟仿真教学实施的策略
(一)加强虚拟仿真教学的信息化建设加强虚拟仿真教学的信息化建设,一方面要改革教学模式,在教学活动中以学生为主,培养学生独立思考和解决问题的能力,提高学生自主学习的能力,同时需要完善虚拟仿真教学资源中的评价功能,为学生更好的完成虚拟仿真课程任务,及时获得学习反馈奠定基础;另一方要加强虚拟仿真资源的共享和推广,这是信息化资源建设任务的要求,也是实现信息技术与职业教育深度融合的重要途径,虚拟仿真资源的共享离不开院校间的交流与合作,要建立实时、开放、共享的信息数据库,为更好地发挥虚拟仿真教学的优势创造条件。从培养学生学习能力出发,到虚拟仿真资源功能的不断完善,再到虚拟仿真资源的开放、共享,将不断提升虚拟仿真教学的信息化水平。
(二)完善虚拟仿真教学资源构建为了更好地发挥虚拟仿真教学的优势,要完善虚拟仿真教学资源的构建,不断加强虚拟仿真平台、虚拟实验系统等建设,丰富和强化虚拟仿真的教学功能和评价功能,及时有效地提供教学反馈;要开发和编写满足虚拟仿真教学、注重学生能力培养的教学资料和学习资料,为更好地开展虚拟仿真教学做准备;要探索适合虚拟仿真教学以及虚实结合教学的方法,引导学生循序渐进地学习,提升教学效果。
(三)重视虚拟仿真师资队伍培养重视虚拟仿真师资队伍的培养,必须提高教师的信息化水平,提升教师的专业实践能力。虚拟仿真资源的开发周期较长,离不开学校的政策支持和资金投入,学校应在保障研发过程的顺利进行的前提下,通过激励方式提高教师参与的积极性和热情;必须要认识到企业在信息化技术上的优势,教师要参与企业实践,掌握先进的技术,找到发挥企业技术优势和学校教学优势的契合点,开发虚拟仿真实验系统,编写相关的教材,服务于教学;教师能力的可持续发展是实现虚拟仿真教学可持续发展的重要保障,只有更多优秀的教师参与到虚拟仿真资源的建设中来,才能实现虚拟仿真教学的可持续发展。
一、广州市国土局房地产管理局负责房地产权属登记的组织实施,海珠区国土局房地产管理局具体负责登记工作。
二、登记范围:
(一)农民集体土地所有权。
(二)农民集体土地的使用权及其他项权。
(三)农民集体土地上兴建的房屋的所有权、他项权。
(四)国有土地上兴建的房屋的所有权、他项权。
前款第(四)项规定的房地产权,按《广东省城镇房地产权登记条例》的规定进行登记。
三、申请登记时间为2000年9月1日至2000年10月31日止。不能如期申请的,须经海珠区国土局房地产管理局批准方可延期。
四、申请人申请办理房地产权登记,应向海珠区国土局房地产管理局提交下列资料:
(一)申请书。
(二)申请人的身份证件、户口簿或法人、其他组织资格证明文件。
(三)用地、规划报建资料或者房地产权属来源证明。
(四)其他有关证明材料。
五、办理农村房地产权登记的程序:
(一)受理申请。
(二)土地地籍、房产调查。
(三)初始登记公告。
(四)权属审核。
(五)确认房地产权并将核准登记事项记载于房地产登记册,核发房地产权证。
(六)立卷归档。办理初始登记时,房地产行政主管部门应对权属审核结果公告,公告期为15日。
六、市、区国土局房地产管理局根据申请人提交的房地产权属证明文件,依照国家有关土地、房屋管理的法律、法规确认权属,并按下列规定核发证书:
(一)属农民集体所有土地的,核发集体土地所有权证。
(二)使用农民集体的农用地的,核发集体土地使用权证。
(三)使用农民集体建设用地上兴建房屋,核发集体土地房地产证;共有的房屋,核发集体土地房地产共有证。
(四)依法抵押农民集体的房地产的他项权,核发他项权证。核发的房地产权证书是房地产权利人依法使用、处分该房地产以及城市建设征用拆迁补偿的凭证。
七、1995年7月11日《广州市农村居民住宅建设用地管理暂行规定》施行后,经依法批准取得的宅基地满两年内未建设住宅的,有关批准用地文件(含宅基地证)自行失效;用地文件失效后建设的住宅不予办理房地产权登记。
八、未经批准占用农民集体所有土地兴建房屋或者将农民集体所有的宅基地转让(含合建)给非本村村民建设房屋的,必须依照城市规划管理和土地管理的有关规定处理后,方可申请房地产权登记。违法用地,不予办理房地产权登记。
九、违反本通告有下列行为之一的,由当地公安部门依照治安管理的有关规定处罚;构成犯罪的,由司法机关依法追究其刑事责任:
(一)阻挠、干扰国家工作人员依法执行公务或围攻、殴打国家工作人员的。
(二)妨碍房地产登记工作的。
(三)造谣惑众、煽动闹事的。
关键词:QPSK;I/Q正交调制;MATLAB仿真
1 基本原理
QPSK调制,又叫做四相绝对相移调制。QPSK利用载波相位的变化来表示不同的信息。每一种载波相位代表两个比特信息,因此称每个四进制码元为双比特码元。我们用a代表组成双比特码元的前一信息比特,用b代表后一信息比特。在对双比特码元中两个信息比特ab进行排列时,通常使用格雷码。表1为它与载波相位的关系,图1为矢量关系。A方式时QPSK信号矢量图如图(a)所示,B方式时QPSK信号的矢量图如图(b)所示。由于正弦和余弦的互补特性,对于载波相位的四种取值,在A方式中:45°、135°、225°、315°,则通过处理后,数据IK、QK输出的成形波形幅度有两种取值±/2;B方式中:0°、90°、180°、270°,则通过处理后,数据IK、QK输出的成形波形幅度有三种取值±1、0。
2 中频QPSK调制信号设计
通过I/Q正交调制方式产生中频QPSK信号的原理框图如图2。
2.1 m序列生成
现代通信当中经常使用m序列对要发送的码元进行数据加扰处理,以保证数据传输的安全性,当然m序列的作用也不至于此,其大部分是应用在直接扩频通信当中。
m序列是最长线性移位寄存器序列的简称,是一种伪随机序列、伪噪声(PN)码或伪随机码。确定序列指可以预先确定并且可以重复实现的序列;随机序列指既不能预先确定又不能重复实现的序列;伪随机序列指不能预先确定但可以重复产生的序列。
m序列具有许多的优点:
a.均衡特性(平衡性)
m序列每一周期中1的个数比0的个数多1个
b.游程特性(游程分布的随机性)
m序列中,状态“0”或“1”连续出现的段称为游程。游程中“0”或“1”的个数称为游程长度。在m序列的一个周期(p=2^n-1)中,游程总数为 2^n-1,“0”、“1”各占一半。
c.移位可加性
2个彼此移位等价的相异M序列,按模2相加所得的序列仍为M序列,并与原M序列等价。
一个n级反馈移位寄存器最多可以有2^n个状态。一个线性反馈移位寄存器的全“0”状态不会转入其他状态,所以线性移位寄存器的序列的最长周期为2^n-1。当n级线性移位寄存器产生的序列{ai}的周期为T=2^n-1时,称{ai}为n级m序列。
数据加扰的伪随机序列:15级移位寄存器产生的m序列,生成多项式为:
g(x)=1+x14+x15
初始状态为100101010000000;
这里生成了m序列,并且检查其自相关性,来验证序列产生的正确性。
自相关性图如图3。
2.2 卷积码
若以(n,k,m)来描述卷积码,其中k为每次输入到卷积编码器的bit数,n为每个k元组码字对应的卷积码输出n元组码字,m为编码存储度,也就是卷积编码器的k元组的级数,称m+1=K为编码约束度m称为约束长度。卷积码将k元组输入码元编成n元组输出码元,但k和n通常很小,特别适合以串行形式进行传输,时延小。与分组码不同,卷积码编码生成的n元组元不仅与当前输入的k元组有关,还与前面m-1个输入的k元组有关,编码过程中互相关联的码元个数为n*m。卷积码的纠错性能随m的增加而增大,而差错率随N的增加而指数下降。在编码器复杂性相同的情况下,卷积码的性能优于分组码。
2.3 数据加扰、信道编码和串行变化
数据加扰:在数字通信中,为便于数字信号的传送与存储,将其转换为具有相同意义和相同比特率的伪随机数字信号的操作。加扰与扩频是不同的。加扰的目的是为了保密通信,而扩频的主要目的就是为了抗干扰,在抗干扰的同时也完成了保密的作用,但是使得带宽变得很宽,加扰则不会。
信道编码:这里使用卷积码。
2.4 设计平方根升余弦滤波器以及信号上采样
过采样的数字信号处理起来对低通滤波器的要求相对较低,如果不过采样,滤波的时候滤波器需要很陡峭,指标会很严格。
成形滤波的作用是保证采样点不失真。如果没有它,那信号在经过带限信道后,眼图张不开,ISI非常严重。成形滤波的位置在基带调制之后。因为经成形滤波后,信号的信息已经有所损失,这也是为避免ISI付出的代价。换句话说,成形滤波的位置在载波调制之前,紧挨着载波调制。这就是成型滤波器的主要作用。
这里画出了成型滤波器的幅频特性曲线,并观察了成型滤波器主瓣与第一旁瓣之比,观察是否满足要求。
平方根升余弦滤波器幅频特性图4。
成型滤波器主瓣与第一旁瓣之比,也就是主瓣和第一旁瓣的dB之差,这里我们看到第一旁瓣大概为-28dB,而主瓣的增益在8dB左右,满足了设计指标≥35dB的要求。
2.5 两次上采样和半带滤波
为了提高信号的精度,这里使用了高采样率的方法。但在上采样的同时,信号的频谱会发生周期的延拓,这是不希望出现的部分,考虑到这里,必须对采样后的信号进行低通滤波,滤去周期延拓的高频分量,保留自身信号的频带,值得注意的是在成型滤波的时候,并没用进行滤波操作,这是因槠椒礁升余弦滤波器本身就是一个低通滤波器。
采用半带滤波的方法,滤去高频延拓的分量,这里的半带滤波器,使用1型fir数字滤波器进行滤波,不考虑模拟的滤波器,因为数字的滤波器较易设计,截频率为最高频率的几分之几的形式。
2.6 正交{制和发生功率谱密度
将I、Q两路采样的信号,经过正交调制后发射出去,正交调制是目前常用的调制方法。主要优点是,只需占用一个带宽,就能发射两路信号,比较节省带宽,而代价是在发射和接受端分别加入I、Q支路处理设备。
信号的功率谱密度如图5。
2.7 信道模拟
信号需要经过信道才能传播出去,信道必然会引入一些噪声,这里我们只考虑信道的高斯白噪声,不考虑信号的其他噪声包括一些多径干扰等。
2.8 并串变化和抽样值判决
由于在发射端使用了IQ正交之路,则必然要在接收端使用IQ解调,这就需要将两路并行信号变成一路串行信号,在抽样之后也需要对抽样值进行判决,才能进行后面的误码的分析。
3 系统软件仿真
眼图和星座图分析(抽样数值)
眼图:眼图利用示波器的余辉效应,将扫描所得的每一个码元波形叠加在一起。是利用实验的方法估计和改善(通过调整)传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。观察眼图的方法是:用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端;然后调整示波器扫描周期,使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步。这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛,故称“眼图”。眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
星座图:数字调制用“星座图”来描述,星座图中定义了一种调制技术的两个基本参数:信号分布和调制数字比特之间的映射关系。
星座图中规定了星座点与传输比特间的对应关系,这种关系称为“映射”,一种调制技术的特性可由信号分布和映射为完全定义,即可由星座图来完全定义。QPSK是在M=4时的调相技术,每次调制可传输2个信息比特。这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。
通过MATLAB程序仿真,得到眼图和星座图如图6、图7。
从上述MATLAB仿真图像结果可以得知,采用IQ正交调制方式产生的中频QPSK仿真信号符合现实中QPSK信号的特征。
4 结束语
QPSK是一种常用的数字信号的调制方式。它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性。此外电路上实现也较为简单。产生QPSK信号时,QPSK输入的比特流分别映射成I/Q路的幅度信息,然后进行I/Q路调制,得到正交两路数据,最后通过串/并转换器输出,本次仿真过程中还加入了高斯白噪声来模仿信道的特征。
参考文献
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doi:10.11772/j.issn.10019081.2013.07.1828
摘 要:
为了解决正交频分复用(OFDM)宽带信号处理的问题,研究了基于宽带聚焦矩阵和高阶累积量的波达方向(DOA)估计方法。前者是通过傅里叶变换将宽带阵列数据分解为若干窄带信号,再利用一种聚焦矩阵将不同频带下的方向矩阵变换到同一参考频率下,然后用多重信号分类(MUSIC)算法来估计DOA;高阶累积量算法是通过聚焦操作,把各个窄带频率处的阵列输出矢量变换到聚焦频率处,然后求其累积量矩阵。对各个累积量矩阵进行加权平均并特征值分解,再应用MUSIC算法估计DOA。理论分析和仿真结果表明,两种方法都能够精确地估计OFDM信号的DOA,四阶累积量方法的空间分辨率比聚焦矩阵方法有所提高。四阶累积量算法扩展了阵列孔径,信噪比(SNR)较低的时候也有很好的适应性。
关键词:正交频分复用;宽带聚焦矩阵;高阶累积量;多重信号分类算法;波达方向估计
中图分类号:TN911.7
文献标志码:A
英文标题
Direction of arrival estimation of orthogonal frequency division multiplexing
signal based on wideband focused matrix and higherorder cumulant
英文作者名
WANG Zhichao*, ZHANG Tianqi, WAN Yilong, ZHU Hongbo
英文地址(
Chongqing Key Laboratory of Signal and Information Processing, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China英文摘要)
Abstract: