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篇1

超寬帶無線電是對基于正弦載波的常規(guī)無線電的一次突破。幾十年來，無線通信都是以正弦載波為信息載體，而超寬帶無線通信則以納秒級的窄脈沖作為信息載體。其信號產(chǎn)生、調(diào)制解調(diào)、信號隱蔽性、系統(tǒng)處理增益等方面，具有獨特的優(yōu)勢，尤其是能夠在密集的多徑環(huán)境下實現(xiàn)高速傳輸。由于脈沖持續(xù)時間很短，多徑分量在時域上不易重疊，多徑分辨能力高，通過先進的多徑分離技術(shù)或瑞克接收機，可以充分利用多徑分量。

目前，典型的超寬帶無線通信調(diào)制方式以TH-PPM、TH-PAM為主，本論文中，介紹超寬帶無線通信中的調(diào)制技術(shù)，主要討論TH-PPM、TH-PAM的基本原理，并且對比調(diào)制技術(shù)的優(yōu)缺點，性能的好壞，并進行動態(tài)的仿真，從仿真圖中較清楚的研究調(diào)制方式，從而得出正確的結(jié)論，細致的研究超寬帶無線通信中的調(diào)制技術(shù)。

關(guān)鍵字：超寬帶 調(diào)制方式 PPM調(diào)制 PAM調(diào)制 OFDM調(diào)制

2 概述

2.1 總述

近幾年來,超寬帶短距離無線通信引起了全球通信技術(shù)領(lǐng)域極大的重視。超寬帶通信技術(shù)以其傳輸速率高、抗多徑干擾能力強等優(yōu)點成為短距離無線通信極具競爭力和發(fā)展前景的技術(shù)之一。FCC(美國通信委員會) 對超寬帶系統(tǒng)的最新定義是:相對帶寬(在- 10dB 點處) (fH - fL)/fc > 20 %(fH ,fL ,fc分別為帶寬的高端頻率、低端頻率和中心頻率) 或者總帶寬BW> 500MHz。[1]它與現(xiàn)有的無線電系統(tǒng)比較,在花費更小的制造成本的條件下,能夠做到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率(100～500MbPs) 、更強的抗干擾能力(處理增益50dB 以上) ,同時具有極好的抗多徑性能和十分精確的定位能力(精度在cm 以內(nèi)) 。

2.2 UWB基本原理

發(fā)射超寬帶(UWB) 信號最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射一種時域上很短(占空比低達0. 5 %) 的沖激脈沖。這種傳輸技術(shù)稱為“沖擊無線電( IR) ”.UWB - IR 又被稱為基帶無載波無線電,因為它不像傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中使用正弦波把信號調(diào)制到更高的載頻上,而是用基帶信號直接驅(qū)動天線輸出的[6];由信息數(shù)據(jù)對脈沖進行調(diào)制,同時,為了形成所產(chǎn)生信號的頻譜而用偽隨即序列對數(shù)據(jù)符號進行編碼。因此沖擊脈沖和調(diào)制技術(shù)就是超寬帶的兩大關(guān)鍵所在。

2.2.1 脈沖信號

從本質(zhì)上講,產(chǎn)生脈沖寬度為納秒級的信號源是UWB 技術(shù)的前提條件。目前產(chǎn)生脈沖信號源的方法有兩類: ①光電方法,基本原理是利用光導開關(guān)導通瞬間的陡峭上升沿獲得脈沖信號。由于作為激發(fā)源的激光脈沖信號可以有很陡的前沿,所以得到的脈沖寬度可達到皮秒(10 - 12 ) 量級。另外,由于光導開關(guān)是采用集成方法制成的,可以獲得很好的一致性,因此是最有發(fā)展前景的一種方法。②電子方法,利用微波雙極性晶體管雪崩特性,在雪崩導通瞬間,電流呈“雪崩”式迅速增長,從而獲得具有陡峭前沿的波形,成形后得到極短脈沖。在電路設(shè)計中,采用多個晶體管串行級聯(lián),使用并行同步觸發(fā)的方式,加快了雪崩過程,從而達到進一步降低脈沖寬度的目的[7]。

沖激脈沖通常采用單周期高斯脈沖,典型的單周期高斯脈沖的時域和頻域數(shù)學模型分別表示為:

(2-1)

(2-2)

單周期脈沖的寬度在納秒級(0. 1～1. 5ns) ,重復周期為25～1000ns ,具有很寬的頻譜,如圖2-1 所示。實際通信中使用的是一長串的脈沖,由于時域中信號的周期性造成了頻譜的離散化,周期性的單脈沖序列頻譜中出現(xiàn)了強烈的能量尖峰。這些尖峰將會對信號構(gòu)成干擾,通過數(shù)據(jù)信息和偽隨機碼來進行編碼P調(diào)制,改變脈沖與脈沖間的時間間隔,可以降低頻譜的尖峰幅度[2]。

圖2-1 　單周期脈沖的時間域和頻率域的表示

2.2.2 UWB的調(diào)制技術(shù)

超寬帶系統(tǒng)中信息數(shù)據(jù)對脈沖的調(diào)制方法可以有多種。脈沖位置調(diào)制( PPM) 和脈沖幅度調(diào)制(PAM) 是UWB 最常用的兩種調(diào)制方式。通常UWB信號模型為:

(2-3)

其中,w ( t) 表示發(fā)送的單周期脈沖, dj , tj 分別表示單脈沖的幅度和時延。

a PAM- UWB

PAM是一種通過改變那些基于需傳輸數(shù)據(jù)的傳輸脈沖幅度的調(diào)制技術(shù)。在PAM調(diào)制系統(tǒng)中,一系列的脈沖幅度被用來代表需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。任何形狀的脈沖都是通過其幅度調(diào)制使傳輸數(shù)據(jù)在{ - 1 , + 1}之間變化(對于雙極性信號) 或在M 個值之間變化(對于M 元PAM) 。增加傳輸脈沖所占的帶寬或減少脈沖重復頻率,都可以增加一個固定平均功率譜密度的UWB 系統(tǒng)所能達到的吞吐量和傳輸距離,可以看出這一效果與增加傳輸功率的峰值的效果是相似的。[8]

采用脈沖幅度調(diào)制(PAM)的超寬帶信號波形如下:[4]

(2-4)

其中, dj 是信息序列, Tf 是脈沖重復周期。根據(jù)dj 的不同取值, 可將PAM調(diào)制方式分為以下三種:

（1） OOK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號的幅度為0) ;

（2）PPAM(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號的幅度為β1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號的幅度為β2) ;

（3）BPSK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號的幅度為- 1) 。

對于這三種方式,在超寬帶的PAM調(diào)制方式中多采用BPSK方式。

b PPM- UWB

脈沖位置調(diào)制(PPM) 又稱時間調(diào)制(TM) ,是用每個脈沖出現(xiàn)的位置落后或超前某一標準或特定時刻來表示某個特定信息的[3]。二進制PPM 是超寬帶無線通信系統(tǒng)經(jīng)常使用的一種調(diào)制方法,相對其它調(diào)制方法來說也是較早使用的一種方法。采用PPM的一個重要原因是它能夠使用零相差的相關(guān)接收機來接收檢測信號,而這種接收機有著非常好的性能。采用脈沖位置調(diào)制( PPM) 的超寬帶信號波形如下:

(2-5)

其中, dj 取0 或1 ,δ為調(diào)制因子, 與脈沖寬度Tm (1/Tf ) 是一個數(shù)量級。當發(fā)送數(shù)據(jù)為1 時脈沖就會相應(yīng)滯后一個時延δ。

圖2-2 給出了上述四種調(diào)制方法的信號波形圖,對這四種調(diào)制方式給出了一個比較直觀的描述。

除了這些對脈沖的調(diào)制方法外,用偽隨機碼或偽隨機噪聲(PN) 對數(shù)據(jù)符號進行編碼以得到所產(chǎn)生信號的頻譜時,根據(jù)編碼的不同即擴頻和多址技術(shù)不同,超寬帶系統(tǒng)又被分為跳時的超寬帶系統(tǒng)(TH - UWB) 、直擴的超寬帶系統(tǒng)(DS - UWB) 、跳頻的超寬帶系統(tǒng)(FH - UWB) 和基帶多載波超寬帶系統(tǒng)(MC - UWB) 等[9]。

圖2-2 　不同調(diào)制方式的信號波形[4]

2.3 UWB 技術(shù)特點

由于UWB 與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比,工作原理迥異,因此UWB 具有如下傳統(tǒng)通信系統(tǒng)無法比擬的技術(shù)特點[4]:

(1)系統(tǒng)容量大。香農(nóng)公式給出C = Blog2 (1 +S/N) 可以看出,帶寬增加使信道容量的升高遠遠大于信號功率上升所帶來的效應(yīng),這一點也正是提出超寬帶技術(shù)的理論機理。超寬帶無線電系統(tǒng)用戶數(shù)量大大高于3G系統(tǒng)。

(2)高速的數(shù)據(jù)傳輸。UWB 系統(tǒng)使用上GHz 的超寬頻帶,根據(jù)香農(nóng)信道容量公式,即使把發(fā)送信號功率密度控制得很低,也可以實現(xiàn)高的信息速率。一般情況下,其最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達到幾百Mbps～1Gbps。

(3)多徑分辨能力強。UWB 由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率,窄脈沖的多徑信號在時間上不易重疊,很容易分離出多徑分量,所以能充分利用發(fā)射信號的能量。實驗表明,對常規(guī)無線電信號多徑衰落深達10～30dB 的多徑環(huán)境,UWB 信號的衰落最多不到5dB。

(4)隱蔽性好。因為UWB 的頻譜非常寬,能量密度非常低,因此信息傳輸安全性高。另一方面,由于能量密度低,UWB 設(shè)備對于其他設(shè)備的干擾就非常低。

(5)定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度,采用超寬帶無線電通信,可在室內(nèi)和地下進行精確定位,而GPS 定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)。與GPS 提供絕對地理位置不同,超短脈沖定位器可以給出相對位置, 其定位精度可達厘米級。

(6)抗干擾能力強。UWB 擴頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發(fā)送每個比特所用的脈沖數(shù)。UWB 的占空比一般為0. 01～0. 001 ,具有比其它擴頻系統(tǒng)高得多的處理增益,抗干擾能力強。一般來說,UWB 抗干擾處理增益在50dB 以上。

(7)低成本和低功耗。UWB 無線通信系統(tǒng)接收機沒有本振、功放、鎖相環(huán)( PLL) 、壓控振蕩器(VCO) 、混頻器等, 因而結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)備成本將很低。由于UWB 信號無需載波,而是使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù),脈沖持續(xù)時間很短,一般在0. 20ns～1. 5ns之間,有很低的占空因數(shù),所以它只需要很低的電源功率。一般UWB 系統(tǒng)只需要50～70mW 的電源,是藍牙技術(shù)的十分之一[10]。盡管如此,UWB 在技術(shù)上面臨一定的挑戰(zhàn), 還有諸多技術(shù)的問題有待研究解決,比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點,建立信道模型,解決多徑傳播;需要進一步研究高速脈沖信號的生成、處理等技術(shù);研究新的調(diào)制技術(shù),進一步降低收發(fā)結(jié)構(gòu)的復雜度等。

2.4 UWB發(fā)射機和接收機組成框圖

2.4.1 UWB發(fā)射機組成框圖

UWB發(fā)射機直接發(fā)送納秒級脈沖來傳輸數(shù)據(jù)而不需使用載波電路。所以，UWB發(fā)射機比現(xiàn)有的無線發(fā)射設(shè)備要簡單得多。TH-UWB發(fā)射機組成框圖如圖2-3所示[5]。

圖2-3 UWB發(fā)射機組成框圖

調(diào)制后的數(shù)據(jù)與偽碼產(chǎn)生器生成的偽碼一起送入可編程延遲電路，可編程延遲電路產(chǎn)生的時延控制脈沖信號發(fā)生器的發(fā)送時刻，脈沖信號發(fā)生器輸出的UWB信號由天線輻射出去。脈沖信號產(chǎn)生電路的一個關(guān)鍵部分是天線，它的作用相當于一個濾波器。

2.4.2 UWB接收機組成框圖

TH-UWB接收機采用相關(guān)接收方式，接收機框圖如圖4所示。圖4中虛線內(nèi)的部分是相關(guān)器。它由乘法器、積分器和取樣/保持電路三部分組成[5]。

接收機與發(fā)射機類似，兩者的區(qū)別在于接收機的基帶信號處理器從取樣/保持電路中解調(diào)數(shù)據(jù)，基帶信號處理器的輸出控制可編程時延電路，為可編程時延電路提供定時跟蹤信號，保證相關(guān)器正確解調(diào)出數(shù)據(jù)。

圖2-4 UWB接收機組成框圖

2.5 UWB 技術(shù)的應(yīng)用前景

UWB 系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下,UWB具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢,最大可以提供高達1000Mbps 以上的傳輸速率,使UWB 同其它短距離無線通信系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢非常明顯,如表1 所示?，F(xiàn)有的各種無線解決方案(例如802. 11 ,Bluetooth等) 的速率均低于100Mbit/s ,UWB 則在10m 左右的范圍之內(nèi)打破了這一限制,UWB 的應(yīng)用將使人們可以擺脫更多線纜的牽絆,通信因而變得更為方便[6]。

2.6 結(jié)束語

無線通信已經(jīng)迅速滲入我們的生活當中,對容量不斷增長的要求需要一種不對現(xiàn)有的通信系統(tǒng)造成影響的新的無線通信方案,超寬帶脈沖無線電系統(tǒng)正好滿足了這一要求。UWB 技術(shù)對于無線短距離的高速數(shù)據(jù)通信是非常有競爭力的,隨著研究的深入,憑借多方面的優(yōu)勢,它將在很多領(lǐng)域占有一席之地。特別是短距離傳輸?shù)暮?G領(lǐng)域,UWB 將有廣闊的發(fā)展空間[8]。

表1 　幾種短距離無線通信比較

IEEE802. 11a

Bluetooth

UWB

工作頻率

2. 4GHz

2. 402～2. 48GHz

3. 1～10. 6GHz

傳輸速率

54Mbps

小于1Mbps

大于480Mbps

通信距離

10m～100m

10m

小于10m

發(fā)射功率

1 瓦以上

1 毫瓦～100毫瓦

1 毫瓦以下

容量空間

80kbps/m2

30kbps/m2

1000kbps/m2

應(yīng)用范圍

無線局域網(wǎng)

家庭和辦公室互連

近距離多媒體

終端類型

筆記本、臺式電腦、掌上電腦、因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

筆記本、移動電話、掌上電腦、移動設(shè)備

無線電視、DVD , 高速因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

3 MATLAB 軟件工具介紹

3.1 MATLAB語言的概述

MATLAB是一種科學計算軟件，適用于工程應(yīng)用各領(lǐng)域的分析設(shè)計與復雜計算，它使用方便，輸入簡捷，運算高效且內(nèi)容豐富，很容易由用戶自行擴展。因此，它已成為大學教學和科學研究中最常用且必不可少的工具。

MATLAB是“矩陣實驗室”（MATrix LABoratoy）的縮寫，它是一種以矩陣運算為基礎(chǔ)的交互式程序語言，著重針對科學計算、工程計算和繪圖的需求。與其他計算機語言相比，其特點是簡潔和智能化，適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習慣，使得編程和調(diào)試效率大大提高。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結(jié)果，人機交互性能好，為科技人員所樂于接受。特別是它可適應(yīng)多種平臺，并且隨計算機硬、軟件的更新而用時升級。因而，MATLAB語言是數(shù)值計算用得最頻繁的電子信息類學科工具。它大大提高了課程教學、解題作業(yè)、分析研究的效率。

3.2 MATLAB的歷史

在1980年前后，美國的Cleve Moler博士在New Mexico大學講授線性代數(shù)課程時，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用其他高級語言編程極為不便，便構(gòu)思并開發(fā)了MATLAB（MATrix LABoratory，矩陣實驗室），它是集命令翻譯、科學計算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)，經(jīng)過在該大學進行了幾次的試用之后，于1984年推出了該軟件的正式版本。它是以著名的線性代數(shù)軟件包LINPACK和特征計算軟件包EISPACK中的子程序為基礎(chǔ)發(fā)展而成的一種開放型程序設(shè)計語言，其基本的數(shù)據(jù)單元是一個維數(shù)不加限制的矩陣，這就允許用戶可以根據(jù)數(shù)值計算問題的復雜程序，對問題進行分段甚至逐句編程處理，顯然這與C、FORTRAN等傳統(tǒng)高級語言完全不同。在MATLAB下，矩陣的運算變得異常的容易，后來的版本中又增添了豐富多彩的圖形圖像處理及多媒體功能，使得MATLAB的應(yīng)用范圍越來越廣泛，Moler博士等一批數(shù)學家與軟件專家組建了名為MathWorks的軟件開發(fā)公司，專門擴展并改進MATLAB。

為了準確地把一個控制系統(tǒng)的復雜模型輸入給計算機，然后對之進行進一步的分析與仿真，1990年MathWorks軟件公司為MATLAB提供了新的控制系統(tǒng)模型圖形輸入與仿真工具，并定名為SIMULAB，該工具很快在控制界得致函廣泛的使用。但因其名字與著名的軟件SIMULA類似，所以在1992年正式改名為SIMULINK。此軟件有兩個明顯的功能：仿真與連接，亦即可以利用鼠標在模型窗口上畫出所需的控制系統(tǒng)模型，然后利用該軟件提供的功能來對系統(tǒng)直接進行仿真。很明顯，這種做法使得一個很復雜系統(tǒng)的輸入變得相當容易。SIMULINK的出現(xiàn)，更使得MATLAB的控制系統(tǒng)的仿真與其在CAD中的應(yīng)用打開了嶄新的局面。

3.3 MATLAB語言的特點

MATLAB語言有以下特點。

(1) 起點高

每個變量代表一個矩陣，以矩陣運算見長。當前的科學計算中，幾乎無處不用矩陣運算，這使它的優(yōu)勢得到了充分的體現(xiàn)。

(2) 人機界面適合科技人員

MATLAB的語言規(guī)則與筆算式相似。MATLAB的程序與科技人員的書寫習慣相近，因此，易寫易讀，易于在科技人員之間交流。矩陣的行列數(shù)無需定義。MATLAB不必有階數(shù)定義，輸入數(shù)據(jù)的行列數(shù)就決定了它的階數(shù)。鍵入算式立即得到結(jié)果，無需編譯。MATLAB是以解釋方式工作的，即它對每條語句解釋后立即執(zhí)行，若有錯誤也立即做出反應(yīng)，便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調(diào)試的工作量。

(3) 強大而簡易的做圖功能

能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動確定坐標繪圖，能規(guī)定多種坐標系，（極坐標系、對數(shù)坐標系等），能繪制三維坐標中的曲線和曲面，可設(shè)置不同顏色、線型、視角等。如果數(shù)據(jù)齊全，通常只需一條命令即可出圖。

(4) 智能化程度高

繪圖時自動選擇坐標，大大方便了用戶；做數(shù)值積分時自動按精度選擇步長；自動檢測和顯示程序錯誤的能力強，易于調(diào)試。

(5) 功能豐富，可擴展性強

MATLAB軟件包括基本部分和專業(yè)擴展兩大部分。

基本部分包括矩陣的運算和各種變換、代數(shù)和超越方程的求解、數(shù)據(jù)處理和傅立葉變換及數(shù)值積分等等?？梢猿浞譂M足大學理工科學生的計算需要。

擴展部分稱為工具箱。它實際上是用MATLAB的基本語句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問題，或?qū)崿F(xiàn)某一類的新算法?，F(xiàn)在已經(jīng)有控制系統(tǒng)、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、模糊集合、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及小波分析等工具箱，并且向公式推導、系統(tǒng)仿真和實時運行等領(lǐng)域發(fā)展。

MATLAB的核心內(nèi)容在于它的基本部分，所有的工具箱子程序都是用它的基本語句編寫的。

3.4 MATLAB仿真

通過利用所學的理論知識，建立一個完整、準確的需求說明，清楚、準確地提出仿真試驗所要解決的問題。

對所提出的仿真系統(tǒng)給出詳細定義，明確系統(tǒng)中的模塊、系統(tǒng)構(gòu)成、模塊之間的相互關(guān)系，系統(tǒng)的輸入輸出、邊界條件以及系統(tǒng)的約束條件，并明確仿真所要達到的目標。

根據(jù)仿真系統(tǒng)分析的結(jié)果，確定系統(tǒng)中的參數(shù)、變量及其互之間的關(guān)系，并以數(shù)學形式將這些關(guān)系描述出來，從而構(gòu)成仿真系統(tǒng)的數(shù)學模型。數(shù)學建模是系統(tǒng)仿真中最關(guān)鍵的一步，所建立的數(shù)學模型必須盡可能準確地反映所關(guān)心的真實系統(tǒng)的特性，而又不能過于復雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計算過程，即建模需要根據(jù)求解問題的要求，在模型的近似程度與復雜程度之間折中。電子與通信系統(tǒng)的數(shù)學模型通常以方框圖形式或數(shù)學方程形式來表達。

根據(jù)建立的數(shù)學模型所需要的數(shù)據(jù)元素，收集與模型系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)學模型建立系統(tǒng)的計算機仿真模型，收集數(shù)據(jù)，確定其中各子模塊的結(jié)構(gòu)，輸入輸出接口，輸入輸出的數(shù)據(jù)表達形式，數(shù)據(jù)的存儲方式等。然后編制相應(yīng)的程序流程，用MATLAB語言實現(xiàn)。

仿真模型驗證的目的是確定計算機仿真模型是否準確表達了數(shù)學模型。仿真模型驗證通常的方法是將數(shù)學模型的解析結(jié)果（或理論結(jié)果）與仿真所得到的數(shù)值結(jié)果相比較來完成的；或通過已知的系統(tǒng)輸入輸出結(jié)果，對比在相同條件下的系統(tǒng)仿真結(jié)果來驗證仿真模型的正確性。

根據(jù)仿真試驗設(shè)計的方案，讓計算機執(zhí)行計算，并在執(zhí)行計算的過程中了解仿真模型對于各種不同輸入信號以及不同參數(shù)和仿真機制下的輸出，得出試驗數(shù)據(jù)，從而預(yù)測系統(tǒng)在實際環(huán)境中的運行情況。

對仿真模型的運行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析，其目的是從運行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中找出系統(tǒng)運行規(guī)律，對仿真系統(tǒng)的性能做出評價，為系統(tǒng)方案的最終決策提供輔助支持。對仿真結(jié)果進行分析，對仿真數(shù)據(jù)的可靠性、一致性、置信度等做出判定，最終將仿真結(jié)果以曲線、圖表和文字等形式形成論文。

4 超寬帶無線的調(diào)制技術(shù)

發(fā)射超寬帶（UWB）信號最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射時域上很短的脈沖。這種傳輸技術(shù)稱為“沖激無線電”（Impulse Radio,簡寫為IR）。信息數(shù)據(jù)符號對脈沖進行調(diào)制，其調(diào)制方式可以有多種。脈沖位置調(diào)制（PPM）和脈沖幅度調(diào)制（PAM）是最常用的兩種調(diào)制方式。除了要對脈沖進行調(diào)制外，為了形成所產(chǎn)生的信號的頻譜，還要用偽隨機碼或偽隨機噪聲（PN）對數(shù)據(jù)符號進行編碼。一般是，編碼后的數(shù)據(jù)符號引起脈沖在時間軸上的偏移，這就是所謂的跳時超寬帶（TH-UWB，Time-Hopping UWB）。直接序列擴譜（DS-SS）就是編碼后的數(shù)據(jù)符號對基本脈沖的幅度進行調(diào)制，這在沖激無線電（IR）中被稱為直接序列超寬帶（DS-UWB，Direct-Sequence UWB），這種調(diào)制方式似乎非常有吸引力[1]。

對于超寬帶信號，也可以通過很高的數(shù)據(jù)速率來產(chǎn)生而根本不需要具備脈沖的特性。只要UWB定義所要求的相對帶寬或最小帶寬在整個傳輸過程中得到滿足，那么，靠發(fā)射高速率數(shù)據(jù)而不是窄脈沖所產(chǎn)生的具有UWB射頻帶寬的系統(tǒng)，就不應(yīng)該被排除在UWB系統(tǒng)之外。諸如正交頻分復用（OFDM），在數(shù)據(jù)速率適當?shù)那闆r下也可產(chǎn)生UWB信號。因此，OFDM也是一種超寬帶的調(diào)制方式。

本文主要討論TH-UWB、DS-UWB和OFDM調(diào)制方式。

4.1 PPM-TH-UWB 調(diào)制方式

4.1.1 跳時超寬帶信號的產(chǎn)生

在結(jié)合了二進制PPM的TH-UWB(二進制PPM-TH-UWB或者PPM-TH-UWB)中,UWB信號的產(chǎn)生可以系統(tǒng)地描述如下(參見圖4-1描繪的發(fā)射鏈路) [1]。

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖4-1 PPM-TH-UWB信號的發(fā)射方案

給定待發(fā)射的二進制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…)，其速率Rb=1/Tb (b/s)，圖4-1中的第一個模塊使每個比特重復Ns次，產(chǎn)生一個二進制序列：

(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=

(...,a0,a1,…aj,aj+1,…)=a

新的比特速率Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。這個模塊引入了冗余，其實是一種被稱為重復碼的(Ns,1)分組編碼器。一般術(shù)語上稱為信道編碼。

第二個模塊是傳輸編碼器，就是應(yīng)用整數(shù)值碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)和二進制序列a=(…,a0,a1,…,aj,aj+1,…),產(chǎn)生一個新序列d，序列d的一般元素表達式如下：

dj=cjTc+aj （4-1）

式中,Tc和 是常量，對所有的cj滿足條件cjTc+ <Ts，通常 <Tc。

這里的d是一個實數(shù)值序列，而a是二進制序列，c是整數(shù)值序列.現(xiàn)在我們遵循最常用的方法，假定c是企業(yè)界隨機碼序列，它的元素cj是整數(shù)，且滿足

0 cj Nh-1。 碼序列c可能為周期序列，其周期表示為Np。兩種特殊情況值得討論。第一種,碼是非周期的，即 ；第二種是Np=Ns，這是最常用的一種，這時的編碼周期與二進制碼重復的次數(shù)相等。我們必須牢記：傳輸編碼扮演了碼分多址編碼和發(fā)射信號的頻譜形成雙重角色[1]。

實數(shù)值序列d輸入到第三個模塊，即PPM調(diào)制模塊，產(chǎn)生了一個速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts(脈沖/s)的單位脈沖(Dirac pulses ) 序列。這些脈沖在時間軸上的位置為 ，因此脈沖位置在jTs基礎(chǔ)上偏移了dj，脈沖的發(fā)生時間也可表示為( )。注意是碼序列對c信號引入了TH位移，也正因為此，c被稱為TH碼。還要注意一點就是由PPM調(diào)制引起的位移 ，通常比TH碼引起的位移cjTc小得多，即： ，cj=0除外。Tc稱為碼片時間(chip time)。

最后一個模塊是脈沖形成濾波器，其沖激響應(yīng)為。必須保證脈沖形成濾波器輸出的脈沖序列不能有任何的重疊。

以上所有系統(tǒng)級聯(lián)以后的輸出信號 可表示如下：

(4-2)

比特間隔或比特持續(xù)時間，也即用于傳輸一個比特的時間Tb，可表示為：Tb=NsTs。在式(4-2)中，cjTc定義了脈沖的隨機性或者說是相對于Ts整數(shù)倍時刻的抖動。如果用隨機TH抖動 來表示由TH編碼cjTc引起的時間上的位移，并假定 在0和 之間分布，則可得到：

(4-3)

正如前面提到的， 通常遠大于 。這兩個量的整體效果是產(chǎn)生一個分布在0和 之間的時間隨機位移量，用 表示這個時間隨機位移，可得發(fā)射信號的如下表達式：

(4-4)

更一般性地概括式(4-2)所表示的信號，其思想是：對于信息比特“0”和“1”，可以發(fā)射兩個不同的脈沖波形 和 來分別表示。上面分析的PPM調(diào)制的例子，引入了 這個時間位移量，它的值根據(jù)它所代表的比特而有所不同，其實是上述思想的特殊例子，其中的 是 位移以后的波形。一種更一般的表達式：

(4-5)

當將 設(shè)置為- 時，式(4-5)也表示了PAM和TH-UWB的結(jié)合，即PAM-TH-UWB模型[1]。

4.1.2 PPM-TH-UWB的發(fā)射鏈路 系統(tǒng)模型如圖4-2所示

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖4-2 PPM-TH-UWB 發(fā)射器的系統(tǒng)模型

圖4-2中的第一個模塊表示二進制源。這個模塊的輸出是發(fā)射到物理信道的二進制流。第二個模塊表示重復碼編碼器。二進制流的每一個比特都被重復次。第三個模塊仿真TH編碼和二進PPM。這里考慮偽隨機TH碼。最后一個模塊是脈沖形成。這個模塊的沖激響應(yīng)表示要發(fā)射的UWB信號的基本脈沖波形[1]。

4.1.3 PPM-TH-UWB 仿真結(jié)果及其分析

圖（4-3）顯示了參數(shù)設(shè)置如下時所產(chǎn)生的UWB信號

以dBm為單位的平均發(fā)射功率Pow， 信號的抽樣頻率fc， 由二進制源產(chǎn)生的比特數(shù)numbits， 平均脈沖重復時間Ts（單位為秒），每個比特映射的脈沖數(shù)Ns， 碼片時間Tc（秒）， 跳時碼的碼元最大值Nh和周期Np，沖激響應(yīng)持續(xù)時間Tm, 脈沖波形形成因子tau（秒）， PPM時移dPPM（秒）。

Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=3e-9, Ns=5,

Tc=1e-9, Nh=3, Np=5, Tm=0.5e-9, tau=0.25e-9,

dPPM=0.5e-9

由圖4-3中可以看到輸出序列的前五個脈沖在其對應(yīng)時隙的中間位置，而后五個脈沖則在其對應(yīng)時隙的起始位置。

圖4-3 PPM-TH-UWB 發(fā)射機產(chǎn)生的信號

圖4-4 PPM-TH-UWB的幅度譜

由圖4-4可以看出，TH編碼和PPM調(diào)制都對幅度譜的高斯形狀產(chǎn)生扭曲。PPM-TH-UWB信號的幅度譜將完全包含在無TH編碼和無PPM調(diào)制的幅度譜包絡(luò)中，這是因為以同樣的形狀和同樣的平均功率傳輸?shù)乳g隔脈沖的結(jié)果。

4.2 PAM-DS-UWB調(diào)制方式

4.2.1 直接序列超寬帶信號的產(chǎn)生

直接序列擴譜（DS-SS）是一種著名的數(shù)字調(diào)制方式。這里，我們先回顧DS-SS的基本原理，并把主要精力放在它在UWB的延伸方面。

具有UWB特性的信號可以通過下面的過程產(chǎn)生：首先，用偽隨機碼或二進制PN碼序列對要發(fā)射的二進制進行編碼；其次，對一串窄脈沖進行幅度調(diào)制。這一過程可以看做是目前使用DS-SS系統(tǒng)的一種極端方式，此時脈沖在時域上是具有典型時間的奈奎斯特型脈沖或方波。讓脈沖寬度遠遠小于切普間隔，很容易得到DS-SS-UWB的解析表達式。在傳統(tǒng)的DS-SS系統(tǒng)中，RF發(fā)射信號是對載波進行幅度調(diào)制后得到的，通常使用二進制相移鍵控BPSK方式。而在DS-UWB中，如果沒有專門的要求，這一過程可省略。[1]

更詳細地，上述信號可以通過如下過程產(chǎn)生（見圖所示發(fā)射鏈路）。

SHAPE \* MERGEFORMAT 圖4-5 PAM-DS-UWB 信號的發(fā)射方案

假定待發(fā)射的二進制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…)，其速率為Rb=1/Tb (b/s)，圖4-5中的第一個系統(tǒng)將每個比特重復Ns次，得到序列：(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=a*，其速率為Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。與TH方式相似，系統(tǒng)引入的冗余相當于一個參數(shù)為(Ns,1)的重復碼編碼器。

第二個系統(tǒng)將a*序列轉(zhuǎn)換成只含有正值和負值元素的序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…)，轉(zhuǎn)換公式為：( ).

發(fā)射編碼器將一個由 1組成、周期為Np的二進制碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)應(yīng)用到序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…)，產(chǎn)生一個新序列d=a·c，其組成元素dj=ajcj。通常假定Np等于Ns，更具一般性的假定是Np等于Ns的整數(shù)倍。注意，序列d的元素值為 1，這一點與序列a相同，其速率為Rc=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。

序列d進入第三個系統(tǒng)——PAM調(diào)制器，產(chǎn)生一個速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts （脈沖/s）的單位脈沖（Dirac脈沖 ）序列，其位置在jTs處[6]。

調(diào)制器輸出的信號進入沖洲響應(yīng)為p(t)的脈沖形成濾波器。在傳統(tǒng)的DS-SS系統(tǒng)中，沖激響應(yīng)p(t)是持續(xù)時間為Ts的矩形脈沖。而在DS-UWB系統(tǒng)中，與TH方式相似，p(t)是持續(xù)時間遠小于Ts的脈沖。

以上系統(tǒng)級聯(lián)后的輸出信號可以表示為

(4-6)

注意，與TH方式相似，比特間隔或比特持續(xù)時間，即傳輸一個比特所用的時間是Tb=NsTs。

輸出的波形顯然是一個PAM波形。很容易知道，由于沒有時移而且脈沖以規(guī)則的時間間隔出現(xiàn)，計算式(4-6)所示信號的PSD要比計算式(4-2)所示信號的PSD更容易。

上述方式的一種變形是使用PPM調(diào)制器代替PAM調(diào)制器，得到的信號可表示為：

(4-7)

注意到在式(4-7)中，由于碼的偽隨機特性，編碼會起到白化頻譜的作用。

4.2.2 PAM-DS-UWB 發(fā)射鏈路 其系統(tǒng)模型如圖4-6所示.

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖4-6 PAM-DS-UWB 發(fā)射機系統(tǒng)模型

圖4-6中的前兩個模塊分別表示二進制源和重復碼編碼器。第三個模塊是在重復碼編碼器的輸出端實現(xiàn)DS編碼和二進制PAM調(diào)制。我們考慮偽隨機DS碼，分配給一般用戶的是長度為NP的二進制碼序列。最后一個模塊是脈沖形成器[1]。

4.2.3 PAM-DS-UWB 仿真結(jié)果及其分析

圖4- 7 由PAM-DS-UWB發(fā)射機產(chǎn)生的信號

圖（4-7）顯示了參數(shù)設(shè)置如下時所產(chǎn)生的UWB信號

以dBm為單位的平均發(fā)射功率Pow， 信號的抽樣頻率fc， 由二進制源產(chǎn)生的比特數(shù)numbits， 平均脈沖重復時間Ts（單位為秒），每個比特映射的脈沖數(shù)Ns， 碼片時間Tc（秒）， 跳時碼的碼元最大值Nh和周期Np，沖激響應(yīng)持續(xù)時間Tm, 脈沖波形形成因子tau（秒）， PPM時移dPPM（秒）。

Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=2e-9,

Ns=10, Np=10, Tm=0.5e-9,

tau=0.25e-9,

這個信號由兩組脈沖序列組成，每組包含10個脈沖，每組映射信息源的一個比特。從圖4-7中可以看出每二組的10個脈沖與第一組的10個脈沖在極性上是相反的。

圖4-8 PAM-DS-UWB的幅度譜

由圖4-8可以看出，幅度譜的包絡(luò)具有基本脈沖的傅氏變換的形狀，即高斯形狀。且Np（信號每比特發(fā)射脈沖數(shù)）值越大，圖形分布越寬，即幅度峰值越小。

4.3 OFDM調(diào)制技術(shù)

4．3．1 概述

多頻帶（MB）方式與本章前兩節(jié)分析研究的IR原理不同。根據(jù)2002年，F(xiàn)CC公布的UWB定義，帶寬超過500MHz的信號都是UWB信號。因此，按照FCC規(guī)定的頻帶范圍3.1~10.6GHz，將此7.5 GHz的帶寬分割成最小帶寬為500MHz的若干個頻帶。為了盡量減小同窄帶通信系統(tǒng)的相互干擾，UWB采用較小的功率，于是UWB信號對于窄帶通信系統(tǒng)來說相當于熱噪聲，并不被窄帶通信系統(tǒng)的接收機檢測到，也可以避免特定頻帶上的非人為干擾[1]。

在每個子頻帶內(nèi)可以使用不同的數(shù)據(jù)調(diào)制類型，并不一定要用IR方式，正確的頻譜帶寬可以通過合適的比特速率實現(xiàn)。應(yīng)用最廣泛的是眾所周知的正交頻分復用（OFDM）。

4．3．2 多頻段OFDM-UWB信號產(chǎn)生

一個已調(diào)的OFDM信號由調(diào)制在不同載波頻率 上的同個并行發(fā)射的信號組成。這些載波等間隔地位于頻域上，其間隔為 。OFDM調(diào)制器輸入的二進制序列每K比特編為一組，以產(chǎn)生具有N個符號的數(shù)據(jù)塊{ }，這里假定 是L個可能的取值中的一個，K=N1bL。最后，每個符號調(diào)制一個不同的載波。為了并行傳輸數(shù)據(jù)塊的N個符號，不同的調(diào)制載波信號在頻率上必須正交[8]。

所有調(diào)制器使用相同的矩形波，其持續(xù)時間為T：

（4-8）

如果符號 在星座圖中的點用 表示，OFDM信號中有N個符號的數(shù)據(jù)塊的表達式如下[1]：

（4-9）

而相應(yīng)的復包絡(luò)是

（4-10）

其中 ，S（t）是周期為T0的周期函數(shù)。

式（4-9）中OFDM信號的數(shù)字變換相當于傳輸式（4-10）中復數(shù)包絡(luò)的抽樣值，也就是說傳輸序列可表示如下：

（4-11）

tc是抽樣周期。

仿真OFDM調(diào)制信號，考慮的是OFDM各個載波使用QPSK調(diào)制的情況。仿真整個發(fā)射鏈路，產(chǎn)生式（4-9）的信號。

4．3．3 OFDM仿真結(jié)果及其分析 要發(fā)射的總比特數(shù)numbits； 調(diào)制信號的中心頻率fp； 抽樣頻率fc； 每個符號在其相應(yīng)載波上的傳輸時間T0； 循環(huán)前綴的持續(xù)時間TP；保護間隔時間TG， 矩形脈沖響應(yīng)的幅度為A， OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)N。

(1) numbits=8； fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;

TP=60.6e-9; TG=70.1e-9; A=1; N=4;

圖4-9 OFDM-UWB信號

圖4-10 OFDM-UWB幅度譜

圖4-10中的幅度譜由子載波的幅度譜疊加而成。

(2)numbits=8； fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;

TP=0; TG=50e-9; A=1; N=2;

圖4-11 OFDM-UWB信號圖

圖4-11 OFDM-UWB信號幅度譜

對比以上兩圖，可以看出，在同樣的時間里為了傳輸更多的符號，是以增加帶寬為代價的，也就是增加子載波的數(shù)量。

4.4 總結(jié)

通過一系列的仿真,我們可以得出以下結(jié)論:PAM、PPM兩種調(diào)制方法主要是為了進行信息數(shù)據(jù)符號對脈沖的調(diào)制，而信號中的偽隨機TH碼和DS碼主要是為了產(chǎn)生信號的頻譜，使信號的功率譜密度在采用偽隨機碼調(diào)制后變得更加平滑，不能干擾到其它已經(jīng)存在的窄帶系統(tǒng)[9]。

OFDM具有良好的抗多徑干擾性能，通過頻率的合理選擇，能夠同現(xiàn)存的窄帶系統(tǒng)和開放頻段的通信系統(tǒng)具有很好的共存性，同傳統(tǒng)的超寬帶系統(tǒng)相比有很大的優(yōu)勢[11]。

5 性能分析及應(yīng)用前景

5.1 脈位調(diào)制(PPM)和脈幅調(diào)制(PAM)

脈位調(diào)制(PPM)是一種利用脈沖位置承載數(shù)據(jù)信息的調(diào)制方式。按照采用的離散數(shù)據(jù)符號的狀態(tài)數(shù)可以分為二進制PPM(2PPM)和多進制(MPPM)。在這種調(diào)制方式中，一個脈沖重復周期內(nèi)脈沖可能出現(xiàn)的位置有2個或M個，脈沖位置與符號狀態(tài)一一對應(yīng)。根據(jù)相鄰脈位之間距離與脈沖寬度之間關(guān)系，又可分為部分重疊的PPM和正交PPM（OPPM）。在部分重疊的PPM中，為保證系統(tǒng)傳輸可靠性，通常選擇相鄰脈位互為脈沖自相關(guān)函數(shù)的負峰值點，從而使相鄰符號的歐氏距離最大化。在OPPM中，通常以脈沖寬度為間隔確定脈沖位置。接收機利用相關(guān)器在相應(yīng)位置進行相干檢測。鑒于UWB系統(tǒng)的復雜度和功率限制，實際應(yīng)用中，常用的調(diào)制方式為2PPM或2OPPM[3]。

PPM的優(yōu)點在于：它僅需要根據(jù)數(shù)據(jù)符號控制脈沖位置，不需要進行脈沖幅度和極性的控制，便于以較低的復雜度實現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)。因此，PPM是UWB系統(tǒng)廣泛采用的調(diào)制方式。但是，由于PPM信號為單極性，其輻射譜中往往存在幅度較高的離散譜線。對此超寬帶信號的幅度譜仿真也證明了這一點。如果不對這些譜線進行抑制，將很難滿足FCC對輻射譜的要求[10]。

脈幅調(diào)制（PAM）是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)最為常用的調(diào)制方式之一。在UWB系統(tǒng)中，考慮到實現(xiàn)復雜度和功率有效性，不宜采用多進制PAM（MPAM）。UWB系統(tǒng)常用的PAM有兩種方式：開關(guān)鍵控（OOK）和二進制相移鍵控（BPSK）。前者可以采用非相干檢測降低接收機復雜度，而后者采用相干檢測可以更好地保證傳輸可靠性[3]。

當發(fā)射能量相同時，使用二進制PAM調(diào)制的信號可以比使用二進制PPM調(diào)制的信號獲得更好的性能。

5.2 OFDM調(diào)制

OFDM有很多優(yōu)點：能夠提供較大的系統(tǒng)容量，具有較強的抗多徑干擾、抗頻率選擇性衰落和頻率擴散能力，適應(yīng)多徑和移動信道傳播條件，能夠適應(yīng)不同設(shè)計需求，靈活分配數(shù)據(jù)容量和功率，可提供靈活的高速和變速綜合數(shù)據(jù)傳輸可以實現(xiàn)較高的安全傳輸性能，允許數(shù)據(jù)在復數(shù)的高速的射頻上被編碼。由于OFDM技術(shù)的良好性能使得它在無線通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用[12]。

OFDM技術(shù)是將頻道資源分成若干個子信道，每個子信帶再采用一定的調(diào)制技術(shù)，提高頻率利用率。OFDM可與PPM、PAM等結(jié)合使用，將會有性能更好的調(diào)制技術(shù)出現(xiàn)。

5.3 UWB的應(yīng)用前景

超寬帶技術(shù)在通信、雷達和無線定位等領(lǐng)域都將有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，人們對超寬帶技術(shù)深入的研究使超寬帶技術(shù)在系統(tǒng)理論、功率放大器、脈沖的產(chǎn)生與接收、同步、集成電路等方面取得了重大進步，尤其是在超寬帶無線產(chǎn)生領(lǐng)域的技術(shù)進步，使超寬帶通信成為無線網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分成為可能。

相對于傳統(tǒng)的窄帶無線通信系統(tǒng)，超寬帶無線產(chǎn)生系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點和潛力，使超寬帶無線產(chǎn)生成為中短距無線網(wǎng)絡(luò)的理想接入技術(shù)。根據(jù)產(chǎn)生速率不同，擠兌超寬帶無線傳輸系統(tǒng)也具有不同的特點和應(yīng)用領(lǐng)域。

利用超寬帶技術(shù)可以提供高數(shù)據(jù)率傳輸?shù)哪芰εc定位功能，可以設(shè)計依賴定位信息優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源管理的WPAN或WLAN，并應(yīng)用于多媒體傳輸、計算機通信和家庭娛樂等領(lǐng)域。

利用脈沖超寬帶信號對障礙物的良好穿透特性與精確測距功能，可以設(shè)計既具有通信功能也具有定位功能的超寬帶脈沖無線通信與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括傳輸距離遠（通信速率低）、頒布式移動定位、便攜、超低成本、超低功耗、定位可靠性和精度高等特點。因而可以廣泛用于傳感器網(wǎng)絡(luò)、消防、公共安全、庫存盤點、人員監(jiān)護與救生等重要領(lǐng)域。利用超寬帶脈沖信號低截獲概率、保密性高和體積小的優(yōu)點，該系統(tǒng)還可以應(yīng)用與偵察、情報收集、傷員救護、武器制導等軍事領(lǐng)域[8]。

超寬帶信號具有很低的輻射功率，而這樣的輻射功率分布在某些方面GHz的頻率范圍內(nèi)，功率譜密度極低，類似白噪聲頻譜，具有低干擾、低截獲概率特性；同時由于使用窄脈沖為信號載體并采用跳時擴頻，接收端必須已知發(fā)射端擴頻碼的條件下才能解調(diào)出發(fā)射數(shù)據(jù)來，加上它對多徑干擾具有很好的魯棒特性，非常適合在軍事保密通信的應(yīng)用。非常低的輻射功率可以避免過量的電磁波對人體的傷害[7]。

結(jié)論

超寬帶無線通信技術(shù)是目前發(fā)展的熱門技術(shù)。它以其自身的優(yōu)點，被研究人員廣泛關(guān)注。超寬帶無線電技術(shù)大體包括基帶脈沖傳輸方式和帶通載波調(diào)制傳輸?shù)姆绞絻纱箢?。脈沖傳輸?shù)奶攸c是把信息調(diào)制在離散脈沖信號上發(fā)射，而帶通載波調(diào)制傳輸?shù)奶攸c則是把信息調(diào)制在正弦載波上發(fā)射。本論文是以采用基帶脈沖傳輸技術(shù)的經(jīng)典超寬帶無線電通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)進行研究的。

為了更好地了解超寬帶通信系統(tǒng)，本文先概括地介紹了超寬帶無線通信的基礎(chǔ)知識。接著將仿真的基本工具MATLAB的使用說明簡單介紹。然后，重點介紹超寬帶通信的調(diào)制方式，主要包括對TH-PPM、DS-PAM和OFDM調(diào)制方式的介紹，并通過仿真圖像加以對比，說明調(diào)制方式的優(yōu)缺點。

常采用不同的調(diào)制方案，對系統(tǒng)傳輸速率、搞多徑干擾能力有很大影響。對它們進行分析比較，對系統(tǒng)調(diào)制信號的設(shè)計具有一定的參考意義。通常，在一個通信系統(tǒng)中，應(yīng)用何種調(diào)制方式不僅要看調(diào)制方式本身性能，還要根據(jù)系統(tǒng)總的設(shè)計加以考慮。

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篇2

本科畢業(yè)設(shè)計(論文)誠信承諾保證書

本人鄭重承諾：《》畢業(yè)設(shè)計(論文)的內(nèi)容真實、可靠，是本人在 指導教師的指導下，獨立進行研究所完成。畢業(yè)設(shè)計(論文)中引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處，如果存在弄虛作假、抄襲、剽竊的情況，本人愿承擔全部責任。

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(注：此頁附于本科畢業(yè)設(shè)計(論文)封面之后)

篇3

超寬帶無線電是對基于正弦載波的常規(guī)無線電的一次突破。幾十年來，無線通信都是以正弦載波為信息載體，而超寬帶無線通信則以納秒級的窄脈沖作為信息載體。其信號產(chǎn)生、調(diào)制解調(diào)、信號隱蔽性、系統(tǒng)處理增益等方面，具有獨特的優(yōu)勢，尤其是能夠在密集的多徑環(huán)境下實現(xiàn)高速傳輸。由于脈沖持續(xù)時間很短，多徑分量在時域上不易重疊，多徑分辨能力高，通過先進的多徑分離技術(shù)或瑞克接收機，可以充分利用多徑分量。

目前，典型的超寬帶無線通信調(diào)制方式以TH-PPM、TH-PAM為主，本論文中，介紹超寬帶無線通信中的調(diào)制技術(shù)，主要討論TH-PPM、TH-PAM的基本原理，并且對比調(diào)制技術(shù)的優(yōu)缺點，性能的好壞，并進行動態(tài)的仿真，從仿真圖中較清楚的研究調(diào)制方式，從而得出正確的結(jié)論，細致的研究超寬帶無線通信中的調(diào)制技術(shù)。

關(guān)鍵字：超寬帶 調(diào)制方式 PPM調(diào)制 PAM調(diào)制 OFDM調(diào)制

2 概述

2.1 總述

近幾年來，超寬帶短距離無線通信引起了全球通信技術(shù)領(lǐng)域極大的重視。超寬帶通信技術(shù)以其傳輸速率高、抗多徑干擾能力強等優(yōu)點成為短距離無線通信極具競爭力和發(fā)展前景的技術(shù)之一。FCC(美國通信委員會) 對超寬帶系統(tǒng)的最新定義是:相對帶寬(在- 10dB 點處) (fH - fL)/fc > 20 %(fH ，fL ，fc分別為帶寬的高端頻率、低端頻率和中心頻率) 或者總帶寬BW> 500MHz。[1]它與現(xiàn)有的無線電系統(tǒng)比較，在花費更小的制造成本的條件下，能夠做到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率(100～500MbPs) 、更強的抗干擾能力(處理增益50dB 以上) ，同時具有極好的抗多徑性能和十分精確的定位能力(精度在cm 以內(nèi)) 。

2.2 UWB基本原理

發(fā)射超寬帶(UWB) 信號最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射一種時域上很短(占空比低達0. 5 %) 的沖激脈沖。這種傳輸技術(shù)稱為“沖擊無線電( IR) ”.UWB - IR 又被稱為基帶無載波無線電，因為它不像傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中使用正弦波把信號調(diào)制到更高的載頻上，而是用基帶信號直接驅(qū)動天線輸出的[6];由信息數(shù)據(jù)對脈沖進行調(diào)制，同時，為了形成所產(chǎn)生信號的頻譜而用偽隨即序列對數(shù)據(jù)符號進行編碼。因此沖擊脈沖和調(diào)制技術(shù)就是超寬帶的兩大關(guān)鍵所在。

2.2.1 脈沖信號

從本質(zhì)上講，產(chǎn)生脈沖寬度為納秒級的信號源是UWB 技術(shù)的前提條件。目前產(chǎn)生脈沖信號源的方法有兩類: ①光電方法，基本原理是利用光導開關(guān)導通瞬間的陡峭上升沿獲得脈沖信號。由于作為激發(fā)源的激光脈沖信號可以有很陡的前沿，所以得到的脈沖寬度可達到皮秒(10 - 12 ) 量級。另外，由于光導開關(guān)是采用集成方法制成的，可以獲得很好的一致性，因此是最有發(fā)展前景的一種方法。②電子方法，利用微波雙極性晶體管雪崩特性，在雪崩導通瞬間，電流呈“雪崩”式迅速增長，從而獲得具有陡峭前沿的波形，成形后得到極短脈沖。在電路設(shè)計中，采用多個晶體管串行級聯(lián)，使用并行同步觸發(fā)的方式，加快了雪崩過程，從而達到進一步降低脈沖寬度的目的[7]。

沖激脈沖通常采用單周期高斯脈沖，典型的單周期高斯脈沖的時域和頻域數(shù)學模型分別表示為:

(2-1)

(2-2)

單周期脈沖的寬度在納秒級(0. 1～1. 5ns) ，重復周期為25～1000ns ，具有很寬的頻譜，如圖2-1 所示。實際通信中使用的是一長串的脈沖，由于時域中信號的周期性造成了頻譜的離散化，周期性的單脈沖序列頻譜中出現(xiàn)了強烈的能量尖峰。這些尖峰將會對信號構(gòu)成干擾，通過數(shù)據(jù)信息和偽隨機碼來進行編碼P調(diào)制，改變脈沖與脈沖間的時間間隔，可以降低頻譜的尖峰幅度[2]。

圖2-1 　單周期脈沖的時間域和頻率域的表示

2.2.2 UWB的調(diào)制技術(shù)

超寬帶系統(tǒng)中信息數(shù)據(jù)對脈沖的調(diào)制方法可以有多種。脈沖位置調(diào)制( PPM) 和脈沖幅度調(diào)制(PAM) 是UWB 最常用的兩種調(diào)制方式。通常UWB信號模型為:

(2-3)

其中，w ( t) 表示發(fā)送的單周期脈沖， dj ， tj 分別表示單脈沖的幅度和時延。

a PAM- UWB

PAM是一種通過改變那些基于需傳輸數(shù)據(jù)的傳輸脈沖幅度的調(diào)制技術(shù)。在PAM調(diào)制系統(tǒng)中，一系列的脈沖幅度被用來代表需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。任何形狀的脈沖都是通過其幅度調(diào)制使傳輸數(shù)據(jù)在{ - 1 ， + 1}之間變化(對于雙極性信號) 或在M 個值之間變化(對于M 元PAM) 。增加傳輸脈沖所占的帶寬或減少脈沖重復頻率，都可以增加一個固定平均功率譜密度的UWB 系統(tǒng)所能達到的吞吐量和傳輸距離，可以看出這一效果與增加傳輸功率的峰值的效果是相似的。[8]

采用脈沖幅度調(diào)制(PAM)的超寬帶信號波形如下:[4]

(2-4)

其中， dj 是信息序列， Tf 是脈沖重復周期。根據(jù)dj 的不同取值， 可將PAM調(diào)制方式分為以下三種:

（1） OOK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ，UWB 信號的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ，UWB 信號的幅度為0) ;

（2）PPAM(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ，UWB 信號的幅度為β1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ，UWB 信號的幅度為β2) ;

（3）BPSK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ，UWB 信號的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ，UWB 信號的幅度為- 1) 。

對于這三種方式，在超寬帶的PAM調(diào)制方式中多采用BPSK方式。

b PPM- UWB

脈沖位置調(diào)制(PPM) 又稱時間調(diào)制(TM) ，是用每個脈沖出現(xiàn)的位置落后或超前某一標準或特定時刻來表示某個特定信息的[3]。二進制PPM 是超寬帶無線通信系統(tǒng)經(jīng)常使用的一種調(diào)制方法，相對其它調(diào)制方法來說也是較早使用的一種方法。采用PPM的一個重要原因是它能夠使用零相差的相關(guān)接收機來接收檢測信號，而這種接收機有著非常好的性能。采用脈沖位置調(diào)制( PPM) 的超寬帶信號波形如下:

(2-5)

其中， dj 取0 或1 ，δ為調(diào)制因子， 與脈沖寬度Tm (1/Tf ) 是一個數(shù)量級。當發(fā)送數(shù)據(jù)為1 時脈沖就會相應(yīng)滯后一個時延δ。

圖2-2 給出了上述四種調(diào)制方法的信號波形圖，對這四種調(diào)制方式給出了一個比較直觀的描述。

除了這些對脈沖的調(diào)制方法外，用偽隨機碼或偽隨機噪聲(PN) 對數(shù)據(jù)符號進行編碼以得到所產(chǎn)生信號的頻譜時，根據(jù)編碼的不同即擴頻和多址技術(shù)不同，超寬帶系統(tǒng)又被分為跳時的超寬帶系統(tǒng)(TH - UWB) 、直擴的超寬帶系統(tǒng)(DS - UWB) 、跳頻的超寬帶系統(tǒng)(FH - UWB) 和基帶多載波超寬帶系統(tǒng)(MC - UWB) 等[9]。

圖2-2 　不同調(diào)制方式的信號波形[4]

2.3 UWB 技術(shù)特點

由于UWB 與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比，工作原理迥異，因此UWB 具有如下傳統(tǒng)通信系統(tǒng)無法比擬的技術(shù)特點[4]:

(1)系統(tǒng)容量大。香農(nóng)公式給出C = Blog2 (1 +S/N) 可以看出，帶寬增加使信道容量的升高遠遠大于信號功率上升所帶來的效應(yīng)，這一點也正是提出超寬帶技術(shù)的理論機理。超寬帶無線電系統(tǒng)用戶數(shù)量大大高于3G系統(tǒng)。

(2)高速的數(shù)據(jù)傳輸。UWB 系統(tǒng)使用上GHz 的超寬頻帶，根據(jù)香農(nóng)信道容量公式，即使把發(fā)送信號功率密度控制得很低，也可以實現(xiàn)高的信息速率。一般情況下，其最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達到幾百Mbps～1Gbps。

(3)多徑分辨能力強。UWB 由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率，窄脈沖的多徑信號在時間上不易重疊，很容易分離出多徑分量，所以能充分利用發(fā)射信號的能量。實驗表明，對常規(guī)無線電信號多徑衰落深達10～30dB 的多徑環(huán)境，UWB 信號的衰落最多不到5dB。

(4)隱蔽性好。因為UWB 的頻譜非常寬，能量密度非常低，因此信息傳輸安全性高。另一方面，由于能量密度低，UWB 設(shè)備對于其他設(shè)備的干擾就非常低。

(5)定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度，采用超寬帶無線電通信，可在室內(nèi)和地下進行精確定位，而GPS 定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)。與GPS 提供絕對地理位置不同，超短脈沖定位器可以給出相對位置， 其定位精度可達厘米級。

(6)抗干擾能力強。UWB 擴頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發(fā)送每個比特所用的脈沖數(shù)。UWB 的占空比一般為0. 01～0. 001 ，具有比其它擴頻系統(tǒng)高得多的處理增益，抗干擾能力強。一般來說，UWB 抗干擾處理增益在50dB 以上。

(7)低成本和低功耗。UWB 無線通信系統(tǒng)接收機沒有本振、功放、鎖相環(huán)( PLL) 、壓控振蕩器(VCO) 、混頻器等， 因而結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本將很低。由于UWB 信號無需載波，而是使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時間很短，一般在0. 20ns～1. 5ns之間，有很低的占空因數(shù)，所以它只需要很低的電源功率。一般UWB 系統(tǒng)只需要50～70mW 的電源，是藍牙技術(shù)的十分之一[10]。盡管如此，UWB 在技術(shù)上面臨一定的挑戰(zhàn)， 還有諸多技術(shù)的問題有待研究解決，比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點，建立信道模型，解決多徑傳播;需要進一步研究高速脈沖信號的生成、處理等技術(shù);研究新的調(diào)制技術(shù)，進一步降低收發(fā)結(jié)構(gòu)的復雜度等。

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2.4 UWB發(fā)射機和接收機組成框圖

2.4.1 UWB發(fā)射機組成框圖

UWB發(fā)射機直接發(fā)送納秒級脈沖來傳輸數(shù)據(jù)而不需使用載波電路。所以，UWB發(fā)射機比現(xiàn)有的無線發(fā)射設(shè)備要簡單得多。TH-UWB發(fā)射機組成框圖如圖2-3所示[5]。

圖2-3 UWB發(fā)射機組成框圖

調(diào)制后的數(shù)據(jù)與偽碼產(chǎn)生器生成的偽碼一起送入可編程延遲電路，可編程延遲電路產(chǎn)生的時延控制脈沖信號發(fā)生器的發(fā)送時刻，脈沖信號發(fā)生器輸出的UWB信號由天線輻射出去。脈沖信號產(chǎn)生電路的一個關(guān)鍵部分是天線，它的作用相當于一個濾波器。

2.4.2 UWB接收機組成框圖

TH-UWB接收機采用相關(guān)接收方式，接收機框圖如圖4所示。圖4中虛線內(nèi)的部分是相關(guān)器。它由乘法器、積分器和取樣/保持電路三部分組成[5]。

接收機與發(fā)射機類似，兩者的區(qū)別在于接收機的基帶信號處理器從取樣/保持電路中解調(diào)數(shù)據(jù)，基帶信號處理器的輸出控制可編程時延電路，為可編程時延電路提供定時跟蹤信號，保證相關(guān)器正確解調(diào)出數(shù)據(jù)。

圖2-4 UWB接收機組成框圖

2.5 UWB 技術(shù)的應(yīng)用前景

UWB 系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下，UWB具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢，最大可以提供高達1000Mbps 以上的傳輸速率，使UWB 同其它短距離無線通信系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢非常明顯，如表1 所示。現(xiàn)有的各種無線解決方案(例如802. 11 ，Bluetooth等) 的速率均低于100Mbit/s ，UWB 則在10m 左右的范圍之內(nèi)打破了這一限制，UWB 的應(yīng)用將使人們可以擺脫更多線纜的牽絆，通信因而變得更為方便[6]。

2.6 結(jié)束語

無線通信已經(jīng)迅速滲入我們的生活當中，對容量不斷增長的要求需要一種不對現(xiàn)有的通信系統(tǒng)造成影響的新的無線通信方案，超寬帶脈沖無線電系統(tǒng)正好滿足了這一要求。UWB 技術(shù)對于無線短距離的高速數(shù)據(jù)通信是非常有競爭力的，隨著研究的深入，憑借多方面的優(yōu)勢，它將在很多領(lǐng)域占有一席之地。特別是短距離傳輸?shù)暮?G領(lǐng)域，UWB 將有廣闊的發(fā)展空間[8]。

表1 　幾種短距離無線通信比較

家庭和辦公室互連

筆記本、臺式電腦、掌上電腦、因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

無線電視、DVD ， 高速因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

3 MATLAB 軟件工具介紹

3.1 MATLAB語言的概述

MATLAB是一種科學計算軟件，適用于工程應(yīng)用各領(lǐng)域的分析設(shè)計與復雜計算，它使用方便，輸入簡捷，運算高效且內(nèi)容豐富，很容易由用戶自行擴展。因此，它已成為大學教學和科學研究中最常用且必不可少的工具。

MATLAB是“矩陣實驗室”（MATrix LABoratoy）的縮寫，它是一種以矩陣運算為基礎(chǔ)的交互式程序語言，著重針對科學計算、工程計算和繪圖的需求。與其他計算機語言相比，其特點是簡潔和智能化，適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習慣，使得編程和調(diào)試效率大大提高。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結(jié)果，人機交互性能好，為科技人員所樂于接受。特別是它可適應(yīng)多種平臺，并且隨計算機硬、軟件的更新而用時升級。因而，MATLAB語言是數(shù)值計算用得最頻繁的電子信息類學科工具。它大大提高了課程教學、解題作業(yè)、分析研究的效率。

3.2 MATLAB的歷史

在1980年前后，美國的Cleve Moler博士在New Mexico大學講授線性代數(shù)課程時，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用其他高級語言編程極為不便，便構(gòu)思并開發(fā)了MATLAB（MATrix LABoratory，矩陣實驗室），它是集命令翻譯、科學計算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)，經(jīng)過在該大學進行了幾次的試用之后，于1984年推出了該軟件的正式版本。它是以著名的線性代數(shù)軟件包LINPACK和特征計算軟件包EISPACK中的子程序為基礎(chǔ)發(fā)展而成的一種開放型程序設(shè)計語言，其基本的數(shù)據(jù)單元是一個維數(shù)不加限制的矩陣，這就允許用戶可以根據(jù)數(shù)值計算問題的復雜程序，對問題進行分段甚至逐句編程處理，顯然這與C、FORTRAN等傳統(tǒng)高級語言完全不同。在MATLAB下，矩陣的運算變得異常的容易，后來的版本中又增添了豐富多彩的圖形圖像處理及多媒體功能，使得MATLAB的應(yīng)用范圍越來越廣泛，Moler博士等一批數(shù)學家與軟件專家組建了名為MathWorks的軟件開發(fā)公司，專門擴展并改進MATLAB。

為了準確地把一個控制系統(tǒng)的復雜模型輸入給計算機，然后對之進行進一步的分析與仿真，1990年MathWorks軟件公司為MATLAB提供了新的控制系統(tǒng)模型圖形輸入與仿真工具，并定名為SIMULAB，該工具很快在控制界得致函廣泛的使用。但因其名字與著名的軟件SIMULA類似，所以在1992年正式改名為SIMULINK。此軟件有兩個明顯的功能：仿真與連接，亦即可以利用鼠標在模型窗口上畫出所需的控制系統(tǒng)模型，然后利用該軟件提供的功能來對系統(tǒng)直接進行仿真。很明顯，這種做法使得一個很復雜系統(tǒng)的輸入變得相當容易。SIMULINK的出現(xiàn)，更使得MATLAB的控制系統(tǒng)的仿真與其在CAD中的應(yīng)用打開了嶄新的局面。

3.3 MATLAB語言的特點

MATLAB語言有以下特點。

(1) 起點高

每個變量代表一個矩陣，以矩陣運算見長。當前的科學計算中，幾乎無處不用矩陣運算，這使它的優(yōu)勢得到了充分的體現(xiàn)。

(2) 人機界面適合科技人員

MATLAB的語言規(guī)則與筆算式相似。MATLAB的程序與科技人員的書寫習慣相近，因此，易寫易讀，易于在科技人員之間交流。矩陣的行列數(shù)無需定義。MATLAB不必有階數(shù)定義，輸入數(shù)據(jù)的行列數(shù)就決定了它的階數(shù)。鍵入算式立即得到結(jié)果，無需編譯。MATLAB是以解釋方式工作的，即它對每條語句解釋后立即執(zhí)行，若有錯誤也立即做出反應(yīng)，便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調(diào)試的工作量。

(3) 強大而簡易的做圖功能

能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動確定坐標繪圖，能規(guī)定多種坐標系，（極坐標系、對數(shù)坐標系等），能繪制三維坐標中的曲線和曲面，可設(shè)置不同顏色、線型、視角等。如果數(shù)據(jù)齊全，通常只需一條命令即可出圖。

(4) 智能化程度高

繪圖時自動選擇坐標，大大方便了用戶；做數(shù)值積分時自動按精度選擇步長；自動檢測和顯示程序錯誤的能力強，易于調(diào)試。

(5) 功能豐富，可擴展性強

MATLAB軟件包括基本部分和專業(yè)擴展兩大部分。

基本部分包括矩陣的運算和各種變換、代數(shù)和超越方程的求解、數(shù)據(jù)處理和傅立葉變換及數(shù)值積分等等?？梢猿浞譂M足大學理工科學生的計算需要。

擴展部分稱為工具箱。它實際上是用MATLAB的基本語句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問題，或?qū)崿F(xiàn)某一類的新算法。現(xiàn)在已經(jīng)有控制系統(tǒng)、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、模糊集合、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及小波分析等工具箱，并且向公式推導、系統(tǒng)仿真和實時運行等領(lǐng)域發(fā)展。

MATLAB的核心內(nèi)容在于它的基本部分，所有的工具箱子程序都是用它的基本語句編寫的。

3.4 MATLAB仿真

通過利用所學的理論知識，建立一個完整、準確的需求說明，清楚、準確地提出仿真試驗所要解決的問題。

對所提出的仿真系統(tǒng)給出詳細定義，明確系統(tǒng)中的模塊、系統(tǒng)構(gòu)成、模塊之間的相互關(guān)系，系統(tǒng)的輸入輸出、邊界條件以及系統(tǒng)的約束條件，并明確仿真所要達到的目標。

根據(jù)仿真系統(tǒng)分析的結(jié)果，確定系統(tǒng)中的參數(shù)、變量及其互之間的關(guān)系，并以數(shù)學形式將這些關(guān)系描述出來，從而構(gòu)成仿真系統(tǒng)的數(shù)學模型。數(shù)學建模是系統(tǒng)仿真中最關(guān)鍵的一步，所建立的數(shù)學模型必須盡可能準確地反映所關(guān)心的真實系統(tǒng)的特性，而又不能過于復雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計算過程，即建模需要根據(jù)求解問題的要求，在模型的近似程度與復雜程度之間折中。電子與通信系統(tǒng)的數(shù)學模型通常以方框圖形式或數(shù)學方程形式來表達。

根據(jù)建立的數(shù)學模型所需要的數(shù)據(jù)元素，收集與模型系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)學模型建立系統(tǒng)的計算機仿真模型，收集數(shù)據(jù)，確定其中各子模塊的結(jié)構(gòu)，輸入輸出接口，輸入輸出的數(shù)據(jù)表達形式，數(shù)據(jù)的存儲方式等。然后編制相應(yīng)的程序流程，用MATLAB語言實現(xiàn)。

篇4

[中圖分類號] G642.477 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）12-0012-03

畢業(yè)設(shè)計（論文）模式最初由前蘇聯(lián)引進。從1952年起，中國開始學習前蘇聯(lián)模式的高等教育改革，其中前蘇聯(lián)關(guān)于高等教育的環(huán)節(jié)：講授、課堂討論、習題、答疑、實驗、實習、課程設(shè)計（論文）、畢業(yè)設(shè)計（論文）等是重要的學習內(nèi)容之一。[1]

目前，國內(nèi)高校從高職高專、獨立學院（民辦學院）到普通本科學校在大學生最后階段基本都開展畢業(yè)設(shè)計（論文）課程。2004年，國家教育部辦公廳《關(guān)于加強普通高等學校畢業(yè)設(shè)計（論文）工作的通知》（以下簡稱“通知”），該通知中指出了高等學校開展畢業(yè)設(shè)計（論文）的重要意義及加強畢業(yè)設(shè)計（論文）的教學管理、指導教師管理及學風建設(shè)等意見。[2]但是早在2001年就有復旦大學的一項關(guān)于“本科畢業(yè)設(shè)計（論文）是否應(yīng)該取消”的調(diào)查，結(jié)果有相當一部分學生認為應(yīng)該取消。而關(guān)于畢業(yè)設(shè)計（論文）存廢之爭的激烈論辯，主要集中出現(xiàn)在2004年和2009年。[3]這兩次論辯都是由某個特定事件引起的，網(wǎng)上辯論雙方針對畢業(yè)設(shè)計（論文）的意義和缺點展開了激烈的討論，但是關(guān)于其存或棄仍然是眾說紛紜。[4]雖然本科畢業(yè)設(shè)計（論文）成果質(zhì)量堪憂，但筆者認為，畢業(yè)設(shè)計（論文）的存在仍然具有重要意義。目前，畢業(yè)設(shè)計（論文）存在相當多的問題和不足，這是導致其質(zhì)量下滑的重要原因。

一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的重要意義以及存在的缺點和不足

早在1983年，王廣生等就認為畢業(yè)設(shè)計（論文）不同于課堂教學，其所學的內(nèi)容是書本上找不到的，是需要通過發(fā)揮主觀能動性、運用創(chuàng)造性思維去探索和發(fā)現(xiàn)的。[5]劉繼紅認為，畢業(yè)設(shè)計（論文）是一項包括學習、探索、創(chuàng)新相結(jié)合的綜合教學環(huán)節(jié)，是大學期間檢驗學生知識技能的手段，并且能為學生將來工作做準備[6]；劉秀紅認為，畢業(yè)設(shè)計（論文）是加強素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)，其培養(yǎng)了學生運用各方面知識分析問題、解決問題及自學的能力[7]；肖翔認為畢業(yè)設(shè)計（論文）是理論與實踐結(jié)合的一次重要機會，有助于提高學生的綜合能力、創(chuàng)新思維能力，讓學生掌握實踐和創(chuàng)新技能。[8]

筆者認為，畢業(yè)設(shè)計（論文）本身就是一個小的系統(tǒng)，其包含系統(tǒng)內(nèi)部及外部環(huán)境：系統(tǒng)內(nèi)部是利益相關(guān)者（高校、教師、學生）之間的組合及連接，外部環(huán)境是系統(tǒng)所處的政治、經(jīng)濟、社會環(huán)境等。關(guān)于畢業(yè)設(shè)計（論文）的意義及不足可以從系統(tǒng)的角度出發(fā)來進行探討。本文分別從外部環(huán)境角度、高校角度、教師角度、學生角度等四個視角分析畢業(yè)設(shè)計（論文）的重要意義及不足之處，并將其總結(jié)如表1所示。

鑒于畢業(yè)設(shè)計（論文）存在的問題，王宇提出“在從計劃經(jīng)濟向社會主義市場經(jīng)濟過渡的過程中，畢業(yè)設(shè)計這個在計劃經(jīng)濟體制下模仿前蘇聯(lián)的辦學方式是否會有所變化，有待于進一步實踐探索”。[14]美國作為眾所周知的全球高等教育最發(fā)達的國家，在長期教育實踐發(fā)展過程中，也經(jīng)歷了一系列的困境和反思，其與畢業(yè)設(shè)計（論文）類似的頂峰體驗課程的開設(shè)和歷次改革對我國的畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)模式的創(chuàng)新提供了思路和啟示。

二、 借鑒美國頂峰體驗經(jīng)驗構(gòu)建畢業(yè)設(shè)計（論文）新模式

“capstone”（頂峰體驗）一詞最初是指建筑物上的“拱頂石”或者“壓頂石”。當建筑物上放置“capstone”時，預(yù)示著工程的完結(jié)。因此，“capstone”引申為事業(yè)、工作等達到圓滿時的頂點。在教育行業(yè)中，頂峰體驗課程被認為是通往一段學業(yè)、研究行將結(jié)束時所提供的課程[15]，它主要是針對大學準畢業(yè)生在大學階段能夠?qū)⑺@得的知識進行應(yīng)用的課程或者經(jīng)歷[16]，其含義與“大四研討會”無二。頂峰體驗的形式不是固定不變的，它可以是一段實習經(jīng)歷、制作關(guān)于專業(yè)發(fā)展的報告、在校外發(fā)表的會議論文，等等。重要的是，我們要認識到頂峰體驗課程的內(nèi)容不是通用的，頂峰體驗課程應(yīng)該可以為學生提供系統(tǒng)化學科知識技能的實踐活動，以使得他們在將來能夠把知識應(yīng)用于真實的環(huán)境。

自從我國開展廣泛的教學改革以來，許多高校都進行了深入的研究和實踐，而且有些在實踐過程中也取得了較好的效果。教學改革源于在教學過程中的總結(jié)和反思。頂峰體驗課程在美國作為一種教學體系的設(shè)置，在我國也得到了廣泛的借鑒研究。頂峰體驗課程在我國很多高校的文科類、工程類專業(yè)中有不少的研究借鑒，它還應(yīng)用于實踐教學、教學體系設(shè)置及畢業(yè)設(shè)計改革等方面。

由當前畢業(yè)設(shè)計（論文）的缺點和不足可以看出，畢業(yè)設(shè)計（論文）總體上存在忽視學生主體地位、課程目標和評價標準不一致以及忽視畢業(yè)設(shè)計（論文）后的跟蹤反饋情況等問題。國內(nèi)學者在針對畢業(yè)設(shè)計（論文）的過程管理方面也有不少的研究。桑玉軍將全面質(zhì)量管理理念融入畢業(yè)設(shè)計（論文）過程管理，提出構(gòu)建畢業(yè)設(shè)計（論文）全面質(zhì)量管理體系，并且在實踐中取得了一定的成效。[17]施小平從全面質(zhì)量管理理念出發(fā)，結(jié)合具體實踐，探討畢業(yè)設(shè)計（論文）全面質(zhì)量管理的策略。[18]本文在借鑒頂峰體驗課程管理的基礎(chǔ)上，構(gòu)建如圖1所示的畢業(yè)設(shè)計（論文）全過程管理模式。

畢業(yè)設(shè)計（論文）全過程管理模式就是在課程目標的指引下，高校投入必要的資源（教師、財物、時間等），對畢業(yè)設(shè)計（論文）的整個過程進行全方位的監(jiān)控和管理。畢業(yè)設(shè)計（論文）開始之前召開動員會，確定整個畢業(yè)設(shè)計（論文）流程，對指導教師進行培訓和指導，根據(jù)學生主觀能動性、個人興趣愛好、將來職業(yè)發(fā)展方向等優(yōu)化選題方案，對學生進行必要的計算機技能及寫作方法論等方面的指導。在畢業(yè)設(shè)計（論文）進行過程中，學校畢業(yè)設(shè)計（論文）主管部門應(yīng)加強監(jiān)督管理，通過中期檢查等手段獲知畢業(yè)設(shè)計（論文）進展、師生信息溝通等方面的信息，有效調(diào)控畢業(yè)設(shè)計（論文）的時間、資源等方面的投入。在畢業(yè)設(shè)計（論文）最后的檢驗和評價階段，畢業(yè)設(shè)計（論文）主管部門應(yīng)通過與目標和標準的對比，科學合理的評分，及時總結(jié)經(jīng)驗，將整個流程中出現(xiàn)的問題和經(jīng)驗反饋到下個年度的畢業(yè)設(shè)計（論文）實踐過程中。

[ 參 考 文 獻 ]

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篇5

作者簡介：王放銀（1965-），男，湖南邵東人，邵陽學院教務(wù)處，教授；王業(yè)社（1974-），男，湖南武岡人，邵陽學院教務(wù)處，副教授。（湖南 

邵陽 422000）

基金項目：本文系湖南省教育廳課題（課題編號：2010243-351）、邵陽學院教學改革研究資助項目（課題編號：2010JG31）的研究成果。

中圖分類號：G642.477     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）05-0073-02

畢業(yè)設(shè)計（論文）是高校本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案的重要組成部分，是實現(xiàn)本科專業(yè)人才培養(yǎng)目標的重要實踐性教學環(huán)節(jié)，是對學生的知識、能力和素質(zhì)的全面總結(jié)和終極檢驗。畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量是本科人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要表征，是衡量高校辦學質(zhì)量、辦學效益的主要評價內(nèi)容，是本科教學工作水平評估的關(guān)鍵指標之一。近年來，邵陽學院作為一所以工學為主體、文學與管理學為兩翼、多學科協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合性新建地方本科院校，樹立全面質(zhì)量管理理念，科學構(gòu)建畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量監(jiān)控體系，促進畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)提高。

一、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作存在的主要問題

1.學生重視不夠

部分學生對畢業(yè)設(shè)計（論文）重視不夠，認為畢業(yè)設(shè)計（論文）跟專業(yè)課程設(shè)計差不多，無非就是走形式、走過場，反正都能過關(guān)；甚至有些學生認為就業(yè)關(guān)系自己一生，畢業(yè)設(shè)計（論文）遠遠沒有就業(yè)重要，常常要等到學校中期檢查后甚至畢業(yè)答辯前兩三周才正式開始做畢業(yè)設(shè)計（論文），其質(zhì)量自然無法保證。

2.教師重視不夠

近年來，學生就業(yè)壓力日益增大，部分指導教師認為畢業(yè)生找工作是關(guān)系到學生一生的重大事情，如果不讓學生參加人才交流會似乎不近人情。此外，由于教師自身學術(shù)水平欠佳，畢業(yè)設(shè)計（論文）選題無創(chuàng)新，甚至常常是“老面孔”，學生基本上可以照葫蘆畫瓢，起不到綜合訓練的效果。

3.教師精力投入不夠

畢業(yè)設(shè)計（論文）指導教師不但要承擔繁重的教學任務(wù)，還要承擔科研任務(wù)，工作量較大，精力投入常常不足，個別教師甚至較長時間都沒有與學生見面，結(jié)果導致指導教師對學生的管理過松，缺少必要的指導

4.學生精力投入不夠

畢業(yè)設(shè)計（論文）是本科教學工作的最后一個階段，一般安排在第8學期。企業(yè)招聘優(yōu)秀員工心切，招聘活動普遍提前，第7學期就已接連不斷；多數(shù)學生也出于就業(yè)壓力，花費大量精力參加各種各樣的招聘活動，嚴重影響畢業(yè)設(shè)計（論文）的時間、精力投入。部分學生對畢業(yè)設(shè)計（論文）的方案是否科學、過程是否正確、操作是否規(guī)范、工藝設(shè)計與設(shè)備選型計算是否合理、設(shè)計說明書和論文是否編寫規(guī)范等問題沒有認真思考和深入探討，馬虎應(yīng)付，傅衍了事，甚至還有個別學生有抄襲現(xiàn)象。

5.選題不恰當

選題時避重就輕、避難就易現(xiàn)象比較嚴重；有些學生選題范圍過大，超出了本科生的研究范圍；有些學生選題過窄，無法開展研究；有些選題與專業(yè)結(jié)合不緊密，或根本與專業(yè)無關(guān)；有些選題過于陳舊，缺乏創(chuàng)新，影響學生主觀能動性的發(fā)揮。

6.工作條件有限

高校擴招后，原有教學場地、教學儀器設(shè)備、圖書資料等難以滿足學生畢業(yè)設(shè)計（論文）工作的需求；尤其是一些新技術(shù)、新方法、新手段，學?，F(xiàn)有實驗設(shè)備無法滿足其要求，而到校外進行試驗又涉及到經(jīng)費不足的問題。

7.管理不到位

學校雖然制訂了畢業(yè)設(shè)計（論文）實施、檢查、評分等的具體管理規(guī)定，但實施細則往往并不一定很完善，特別是缺少行之有效的過程監(jiān)管辦法，過程監(jiān)管不到位的現(xiàn)象時有發(fā)生，教師指導也在一定程度上流于形式。

二、畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量監(jiān)控體系構(gòu)建的基本理念與原則

1.理念

（1）制度領(lǐng)先，規(guī)范畢業(yè)設(shè)計（論文）管理。嚴格的規(guī)章制度是規(guī)范畢業(yè)設(shè)計（論文）管理的根本保證。學校必須根據(jù)學校實際制訂切實可行的畢業(yè)設(shè)計（論文）管理規(guī)定及相應(yīng)的質(zhì)量標準，從制度層面和源頭規(guī)范畢業(yè)設(shè)計（論文）的組織管理、指導教師的遴選、任務(wù)書下達、選題與開題、方案設(shè)計、試驗研究與設(shè)計計算、論文撰寫、論文答辯、評閱與評分、總結(jié)歸檔等環(huán)節(jié)，確保畢業(yè)設(shè)計（論文）全過程處于可控范圍內(nèi)。

（2）以人為本，推行全面質(zhì)量管理理念。全面質(zhì)量管理的核心思想集中體現(xiàn)為全員、全程、全面的質(zhì)量管理。全員是指畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量管理人人有責，相關(guān)人員都要做好本職工作，參加質(zhì)量管理工作；全過程是指要全面把握畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量形成全過程的各環(huán)節(jié)或相關(guān)因素，構(gòu)建一個科學的畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量管理體系，推行預(yù)防為主、防檢結(jié)合的工作方針，不斷改進畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量管理工作；全面是指要以畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量為中心，學校各級領(lǐng)導高度重視，切實落實各項工作措施與質(zhì)量標準，不斷完善畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量監(jiān)控與保證體系。

影響畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量的主要因素是人，畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量管理的主體不僅包括學生及其指導教師，還包括教輔人員、教學管理人員、后勤保障人員等?？梢哉f，畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量人人有責。因此，必須牢固樹立“以人為本”和“質(zhì)量形成于全過程”的科學理念，[1]重視學生、指導教師、教輔人員、教學管理人員、后勤保障人員的主觀能動性與協(xié)同合作，發(fā)揮質(zhì)量管理的激勵功能，優(yōu)化人、財、物等教學資源配置，建立畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量監(jiān)控體系，實施全過程全方位質(zhì)量管理，將質(zhì)量管理從“事后把關(guān)型”、“事后審核型”轉(zhuǎn)變?yōu)椤笆孪阮A(yù)防型”和“過程控制型”。[1]

（3）系統(tǒng)集成，[1]持續(xù)提高畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量。畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量監(jiān)控體系是由質(zhì)量標準的制訂與實施、信息的收集、整理與反饋及其運行調(diào)控等環(huán)節(jié)構(gòu)成的閉環(huán)式回路系統(tǒng)。有效及時的信息反饋是質(zhì)量監(jiān)控的基礎(chǔ)，學校必須建立通暢的畢業(yè)設(shè)計（論文）信息反饋系統(tǒng)，重視信息的收集、整理、反饋工作，注重反饋與調(diào)控的相互作用，避免出現(xiàn)“監(jiān)而不控”的現(xiàn)象，促進畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量持續(xù)提升。

2.原則

（1）目標性原則。[2]教學質(zhì)量監(jiān)控要及時發(fā)現(xiàn)甚至能提前預(yù)測偏離于人才培養(yǎng)目標與教學任務(wù)的各種偏差，并采取及時、有效的措施預(yù)防、糾正偏差，確保教學任務(wù)與人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。

（2）全員性原則。[2]人才培養(yǎng)是高等學校的基本任務(wù)，教學工作是高等學校的中心工作，教學質(zhì)量是全體師生員工共同努力的結(jié)果，人人都是教學質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)中的一分子，學生是主體，學校是基礎(chǔ)，職能部門是核心，教師是保證。

（3）系統(tǒng)性原則。[2]教學質(zhì)量不但與學校辦學指導思想、人才培養(yǎng)目標有關(guān)，還廣泛涉及教師、學生、辦學條件、教學設(shè)施、教學管理等諸因素，是一個多層次、多因素構(gòu)成的網(wǎng)狀教學管理系統(tǒng)共同作用的結(jié)果。

（4）全程性原則。[3]畢業(yè)設(shè)計（論文）必須從方案制訂、指導教師遴選、選題、任務(wù)書下達、選題、開題、試驗研究與設(shè)計計算全過程、論文撰寫、論文答辯、評閱、評分、總結(jié)歸檔等各個環(huán)節(jié)對畢業(yè)設(shè)計（論文）實施全過程質(zhì)量監(jiān)控。

（5）可操作性原則。[3]教學質(zhì)量監(jiān)控體系的構(gòu)建不但要有利于監(jiān)控目標的實現(xiàn)，又要保證監(jiān)控體系科學、完善、簡單、便于操作。教學質(zhì)量評價應(yīng)采取定量評價與定性評價相結(jié)合的方式進行。僅有定量評價，監(jiān)控工作量過大，將導致監(jiān)控體系難以執(zhí)行；僅有定性評價，又會使評價結(jié)果模棱兩可，將導致質(zhì)量監(jiān)控流于形式。

（6）發(fā)展性原則。[4]構(gòu)建畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量監(jiān)控體系就是要通過對畢業(yè)設(shè)計（論文）工作各環(huán)節(jié)的信息收集、整理、診斷與反饋，及時發(fā)現(xiàn)其存在的問題，不斷改進工作。通過質(zhì)量監(jiān)控，力求畢業(yè)設(shè)計（論文）工作更加規(guī)范，不斷提升畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量。

三、畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量監(jiān)控體系的構(gòu)建

1.構(gòu)建實踐

（1）確立校系二級畢業(yè)設(shè)計（論文）管理體制。建立層次分明、職責明確的畢業(yè)設(shè)計（論文）管理體制，是確保畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量的基礎(chǔ)。根據(jù)學校實際，我們確定了校系二級管理、以系管為主的管理體制，明確規(guī)定各系是畢業(yè)設(shè)計（論文）教學過程的主要執(zhí)行者，是畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量監(jiān)控工作的基礎(chǔ)和主體，切實增強系主任在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作中的第一責任人意識。學校是畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量監(jiān)控的組織者和實施者，教務(wù)處主要負責畢業(yè)設(shè)計（論文）工作的組織與協(xié)調(diào)工作，教學質(zhì)量監(jiān)控處主要負責畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量監(jiān)控工作。

（2）建立畢業(yè)設(shè)計（論文）工作規(guī)范和質(zhì)量標準。建立科學、完善的畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量標準及其環(huán)節(jié)工作規(guī)范是建立畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量監(jiān)控體系、提高畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量的前提。學校制定了《畢業(yè)設(shè)計（論文）工作條例》，從指導教師的遴選、課題的選定與學生選題、開題、教師指導與過程管理、答辯與評分、優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計（論文）的評選、經(jīng)費使用等方面都做出了詳細規(guī)定，并制定了畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量標準、各階段檢查與評價指標體系，綜合評價畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量。

（3）推行畢業(yè)設(shè)計（論文）工作全年全覆蓋制度。教務(wù)處每年下學期開學不久即下達畢業(yè)設(shè)計（論文）工作通知，要求各系制訂切實可行的畢業(yè)設(shè)計（論文）工作方案，并在期中以前完成指導教師遴選、課題下達與學生選題等前期準備工作，組織學生積極準備畢業(yè)設(shè)計（論文）的開題工作，使學生盡早接觸課題，允許學生提前完成畢業(yè)設(shè)計（論文）工作，為日后的就業(yè)工作留出更多的時間。

（4）強化畢業(yè)設(shè)計（論文）過程監(jiān)控。實施畢業(yè)設(shè)計（論文）前期、中期、后期檢查制度，組織學校教學督導團和校內(nèi)專家逐系開展畢業(yè)設(shè)計（論文）工作情況檢查。前期重點檢查畢業(yè)設(shè)計（論文）計劃與指導教師落實情況、選題質(zhì)量、開題情況，中期重點檢查畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)完成情況及指導教師的指導情況，后期重點督察畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱、答辯、成績評定、優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計（論文）推薦與評審等環(huán)節(jié)的科學性、嚴謹性，切實落實畢業(yè)設(shè)計（論文）課題審批制度與雙向選擇機制、開題報告審核制度、答辯資格審查制度、成績評定的約束機制，強化畢業(yè)設(shè)計（論文）工作過程管理。

（5）實施優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計（論文）獎勵制度。為調(diào)動師生積極性，每年在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作結(jié)束后，學校都開展了優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計（論文）和優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計（論文）指導教師的評選工作，對獲得優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計（論文）的學生及其指導教師均給予適當獎勵，頒發(fā)榮譽證書，記入檔案，并將優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要匯編成集。

（6）堅持畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量評價制度。畢業(yè)設(shè)計（論文）工作結(jié)束后，各系要對本系畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進行總結(jié)，客觀評價畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，學校組織校內(nèi)專家對全校畢業(yè)設(shè)計（論文）按比例進行隨機抽查與質(zhì)量評價，進一步查找不足，提出改進意見，為改進今后的畢業(yè)設(shè)計（論文）工作質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

2.實踐成效

多年來，我校不斷完善畢業(yè)設(shè)計（論文）管理規(guī)范，加強對畢業(yè)設(shè)計（論文）教學的管理，構(gòu)建畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量監(jiān)控體系，推進畢業(yè)設(shè)計（論文）工作的改革與創(chuàng)新，推動畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量的不斷提高。畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量監(jiān)控體系的建立與完善，提高了師生對畢業(yè)設(shè)計（論文）工作重要性的認識，極大地調(diào)動了指導教師、學生參與畢業(yè)設(shè)計（論文）工作積極性、創(chuàng)造性，鼓勵學生自覺、主動、認真、積極地完成畢業(yè)設(shè)計（論文），鞏固所學的專業(yè)知識，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度與團結(jié)協(xié)作的精神，學生的動手能力、解決實際問題的能力都得到較好的訓練和提高，達到了畢業(yè)設(shè)計（論文）的教學目的。近幾年來，學校先后有60余篇優(yōu)秀畢業(yè)論文公開發(fā)表，“水族文字輸入系統(tǒng)”等4項畢業(yè)設(shè)計獲得計算機軟件著作權(quán)，每年都有優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計被企業(yè)采用，社會聲譽不斷提升。

參考文獻：

[1]黨傳升,羅梅娟,呂廷杰.構(gòu)建基于全面質(zhì)量管理的畢業(yè)設(shè)計(論文)質(zhì)量監(jiān)控體系[J].北京郵電大學學報(社會科學版),2007,(2):71-74.

篇6

為了培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)需求的高技能應(yīng)用性人才，必須加快高等職業(yè)教育的改革和發(fā)展，以就業(yè)為導向，大力推進工學結(jié)合、勤工儉學。從2008年起，湖南化工職業(yè)技術(shù)學院自動化系不斷進行教學改革，在工學結(jié)合人才培養(yǎng)模式方面不斷實踐和探索，尤其在電氣專業(yè)學生的畢業(yè)論文設(shè)計環(huán)節(jié)采取工學結(jié)合的方式進行了大膽創(chuàng)新與嘗試。以這幾年的實踐來看，不但取得了不錯的教學效果，而且為合作企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

一、畢業(yè)論文設(shè)計環(huán)節(jié)的創(chuàng)新模式

具體做法就是與株洲電氣控制設(shè)備廠合作，在一個月的時間內(nèi)，由系里專業(yè)教師和企業(yè)技術(shù)員負責對電氣專業(yè)的學生進行GGD1-13進線柜、GGD1-06饋電柜、GGJ1-01C低壓無功功率補償柜的部分設(shè)計與制作安裝三個課題的技術(shù)指導，學生通過在“學中做、做中學”來制作出實實在在的低壓電氣柜產(chǎn)品，并經(jīng)性能測試達到合格要求。學生再把設(shè)計、制作的過程用論文的形式表述出來，通過答辯才算完成畢業(yè)論文設(shè)計環(huán)節(jié)。

二、創(chuàng)新模式的特色

該模式一實施就很受學生和企業(yè)的歡迎，為什么會出現(xiàn)這種情況呢?通過這幾年的運作，發(fā)現(xiàn)該模式具有以下鮮明特色。

1.改革了傳統(tǒng)的教學管理模式，使之更加貼近現(xiàn)代高職教育理念。畢業(yè)論文設(shè)計從傳統(tǒng)的在教室內(nèi)由教師指導學生做課題，變成了在企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場由學生親自做具體電氣產(chǎn)品的設(shè)計和制作，主要是通過實踐磨練來培養(yǎng)學生的各種技能，不僅能增強實踐能力，而且有利于學生學習書本上、課堂上學不到的“隱性知識”，實現(xiàn)了從傳授理論知識為主向傳授技能為主的轉(zhuǎn)變;從追求學科的完整性向注重知識的實踐性的轉(zhuǎn)變;從介紹理論研究成果向介紹實踐技術(shù)和經(jīng)驗為主的轉(zhuǎn)變。

2.有利于實施個性化教學模式，方便對學生進行因材施教。由于高職學生生源分布廣，水平參差不齊，如果仍然沿用傳統(tǒng)自然分班制的齊步走教學方式，就會遇到學生“一頭吃不飽，而另一頭吃不了”的教學難題，而個性化的分級教學正是化解這種兩難問題的有效方法，它吸收了激勵、競爭、動態(tài)管理等積極因素，充分調(diào)動學生的主動性，為他們提供了更大的個性發(fā)展空間，激發(fā)了其積極性和自覺性，改變了齊步走的教學方式，從而根除了“優(yōu)等生吃不飽，差生吃不了”的現(xiàn)象，提高了教學效率和學習效果。創(chuàng)新的這一模式就方便實施個性化分級教學，因為這一模式有三個難易程度不同的電氣柜的設(shè)計和制作，底子差的學生可選擇一個容易的電氣柜進行設(shè)計和制作，能力強的學生可選擇難一點的一個或兩個電氣柜進行設(shè)計和制作，一個產(chǎn)品的設(shè)計和制作由3到5個學生組成一組來完成，每個成員都能根據(jù)能力和喜愛選擇能夠完成的任務(wù)，若有困難也能請教指導教師和能力強的學生來協(xié)助自己，直至完成畢業(yè)論文設(shè)計工作。

3.激化了學生的學習熱情，增強了學習興趣，改變了學習觀念，變讓我學為我要學。讓學生對具體的電氣產(chǎn)品根據(jù)所學理論知識和國家標準做設(shè)計，并親自動手制作，使學生產(chǎn)生了極強的新奇感和挑戰(zhàn)感，愿意不斷主動學習、琢磨、鉆研想方設(shè)法完成它。這一模式改變了傳統(tǒng)的教學過程，從以往的學科知識和動作技能導向的教學過程轉(zhuǎn)向為現(xiàn)代的職業(yè)活動和智力技能行動導向的教學過程，且采用行動導向的項目教學法，注重學生過程學習方法和學習績效評價，給他們更多自學、動手、應(yīng)用、表達、創(chuàng)作和合作的機會，真正體現(xiàn)了以學生為主體的教學理念。

4.有利于增強學生的自心，勇敢面對就業(yè)。許多企業(yè)或公司招聘員工時，都要求必須具有實際工作經(jīng)驗，這正是高職院校畢業(yè)學生所缺乏的，因而就業(yè)競爭力不強。而該模式彌補這種不足，增長了學生的實際工作經(jīng)驗。學生通過一個月的努力，看到親手制作的嶄新、漂亮的電氣柜，并得到教師和同學的認可時不僅心情激動，而且對自己擁有這樣的實際能力和經(jīng)歷感到自豪。面對企業(yè)招聘時，就能心有底氣從容應(yīng)對，順利被用人單位錄用。

5.校企合作形成了良性循環(huán)，具有持續(xù)性。課堂設(shè)在企業(yè)里，企業(yè)建在學校中，以畢業(yè)論文設(shè)計為紐帶，學校將課堂延伸到合作企業(yè)，選擇企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計與制作為課題，專兼職教師和學生以雙員身份共同完成設(shè)計和制作企業(yè)產(chǎn)品的全過程，在“做中教、教中產(chǎn)、做中學”實現(xiàn)教學、學習、生產(chǎn)與人才培養(yǎng)同步，師資質(zhì)量與實訓基地內(nèi)涵建設(shè)跟畢業(yè)論文設(shè)計教學改革同步。這幾年由學生制作的電氣柜，很大一部分已經(jīng)銷售出去，從買方企業(yè)反饋的信息來看，電氣柜性能優(yōu)良運行正常，為合作企業(yè)創(chuàng)造了幾萬元的經(jīng)濟利潤，在校企之間形成了互利互惠、合作愉快的良好氛圍，為校企的持續(xù)合作打下了堅實基礎(chǔ)。

總之，通過工學結(jié)合創(chuàng)新畢業(yè)論文設(shè)計環(huán)節(jié)的改革，真正形成了“專業(yè)+生產(chǎn)實訓車間+師生員工”的專業(yè)建設(shè)特色，成功構(gòu)建了電氣專業(yè)以畢業(yè)論文設(shè)計為切入點的工學結(jié)合人才培養(yǎng)新模式，實現(xiàn)了校企合作雙贏。

參考文獻:

[1]韓偉平.論高職教育工學結(jié)合課程體系特征及創(chuàng)新實踐[J].教育與職業(yè)，2010，(3).

[2]劉暢，楊遠芬.創(chuàng)新高職教育的辦學特色[J].四川兵工學報，2008，(2).

篇7

中圖分類號 G642.477

文獻標識碼 A

文章編號 1005-4634（2012）05-0033-03

畢業(yè)設(shè)計（論文）可以培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎(chǔ)理論知識、專業(yè)技術(shù)解決問題的基本技能和素質(zhì)，培養(yǎng)和提高學生綜合分析問題與獨立解決問題的能力。同時也是檢驗學生學識、能力、素質(zhì)等方面實際狀況、評價學校和教師教育教學質(zhì)量的有效方式和手段，是很重要的教學環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計（論文）是最重要的實踐教學環(huán)節(jié)之一，是對大學生學習的總結(jié)、檢驗和鞏固，重要性可想而知。目前很多高校都設(shè)立了環(huán)境工程專業(yè)，為我國環(huán)境工程及相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展提供了較多的工程技術(shù)人員，這些高校畢業(yè)生也是我國環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域的生力軍；隨著高校碩士研究生的擴招，不少畢業(yè)生進入碩士階段進修，為后續(xù)科學研究提供人才支持。

近年來，由于擴招使新建本科院校學生整體素質(zhì)下降、就業(yè)率較低、師資隊伍薄弱，多重壓力導致很多新建應(yīng)用型本科院校中的環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量有較大滑坡。下面針對目前新建應(yīng)用型本科院校環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文）中存在的問題進行全面解析，并在此基礎(chǔ)上提出新建應(yīng)用型本科院校環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量控制及評價機制的思路。

1 癥結(jié)問題解析

1.1學校的管理問題

據(jù)調(diào)查，很多新建應(yīng)用型本科院校畢業(yè)設(shè)計（論文）都較為靈活，可以進入相關(guān)的環(huán)境保護公司、市政設(shè)計（研究）院參與實際工程設(shè)計等或留在學校進行畢業(yè)設(shè)計（論文）。但是有些高校擔心學生的設(shè)計（論文）質(zhì)量，只允許畢業(yè)生進入乙級以上設(shè)計院，而不能進入環(huán)境保護公司特別是私企。目前環(huán)境工程專業(yè)學生的就業(yè)形勢不容樂觀，所以很多學生通過自己的努力或者人脈關(guān)系找到了環(huán)境保護公司，很多環(huán)境保護公司都是私企，但是這與學校的要求相抵觸，很多學生只能隱瞞學校進入，這給學生造成了精神壓力，影響了學生畢業(yè)設(shè)計（論文）的進度和質(zhì)量。很多學校不是根據(jù)自身學校的層次、學生素質(zhì)等靈活應(yīng)對，管理制度過于死板。

很多高校對畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求都表現(xiàn)的“頭重腳輕”，即開始時對同學們提出較高的要求，到后面則是草草收場。特別是畢業(yè)答辯過程中，設(shè)計（論文）有無達到要求、格式是否規(guī)范、學生對設(shè)計（論文）的熟悉程度等不強烈要求，這種風氣容易被下屆的畢業(yè)生所“借鑒”，形成了一種惡性循環(huán)。

畢業(yè)設(shè)計（論文）的時間很短，一般為6～10周，再除去碩士研究生入學面試時間1～2周，剩下的時間內(nèi)做出一個完整的畢業(yè)設(shè)計就不錯了，更別說質(zhì)量控制了。對于畢業(yè)論文就更不用說，由于實驗時間很短導致數(shù)據(jù)非常缺乏，如果進行有關(guān)“活性污泥法污水處理”等方面的試驗研究論文，有可能微生物還沒有生長穩(wěn)定，更別說進行詳細的試驗研究。以運用活性污泥法處理生活污水的試驗研究為例，資料查詢、方案設(shè)計、試驗準備需要3～4周，活性污泥培養(yǎng)和馴化需要3～4周，以上這些時間都占據(jù)了6～8周，根本沒時間進行真正的測試和研究。

1.2畢業(yè)生自身問題

畢業(yè)生自身對畢業(yè)設(shè)計（論文）的重視不夠，造成這些問題的根源很多，比如長期以來某些新建應(yīng)用型本科院校、老師對畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量控制不力使學生產(chǎn)生麻痹思想，學生對知識的接受和掌握程度不佳，存在較為嚴重的知識缺漏問題等。

畢業(yè)生對畢業(yè)設(shè)計（論文）不重視表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）表格圖形沒有表頭和圖名，表格不是三線表；（2）格式和拼寫草率，如pH值寫成PH值，mg/L或mg·L-1寫成mg/l，上標下標缺失和混淆；（3）設(shè)計圖紙從網(wǎng)上下載，或者論文數(shù)據(jù)源自網(wǎng)絡(luò)而非自己親自實驗所得，或從網(wǎng)上直接下載綜述性論文代替論文（設(shè)計）。

1.3指導老師責任心不強

一般來說畢業(yè)設(shè)計（論文）進行時間為10周左右（視各個院校具體課程設(shè)置情況、教學周長短等情況各異），由于師資缺乏，每個教師指導學生數(shù)量較多，再加上繁重的教學任務(wù)和科研任務(wù)以及教學過程中繁多的瑣事，使有些指導老師對分配給自己指導的學生的任務(wù)實施、進程等過程不聞不問，或無心過問，任由學生自己設(shè)計（試驗），也不對畢業(yè)設(shè)計（論文）進行過程控制和終端控制等質(zhì)量控制，導致畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量低，缺乏師生間的互動。有些指導老師對學生剽竊得到的成果采取默許的態(tài)度，助長了學生的剽竊風氣；另外，有些老師要求不嚴格，將畢業(yè)論文軟化，如忽視進行試驗研究才能寫畢業(yè)論文的要求，私自默許學生撰寫綜述性論文。

此外，有些老師責任心不強表現(xiàn)在相關(guān)設(shè)計參數(shù)不合實際，卻不加查閱，反而隨意估寫。如某老師在對學生的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書進行編寫時錯誤的將水設(shè)計中的重要參數(shù)COD定為500～600mg/L，眾所周知，我國城市污水的水質(zhì)COD一般低于200mg/L，北方城市又略低于南方城市。某些指導老師對畢業(yè)設(shè)計（論文）來源不明的資料和數(shù)據(jù)不進行批評，任其發(fā)展。也有一些老師由于工程經(jīng)驗（科研工作經(jīng)驗）缺乏，對畢業(yè)設(shè)計（論文）不能進行有效的指導。

1.4師資缺乏導致供需不平衡

環(huán)境工程專業(yè)目前較為熱門的方向有環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價、大氣污染控制工程、污染水體生態(tài)修復工程、土壤污染修復等領(lǐng)域，也是目前國內(nèi)較為缺乏相應(yīng)工程技術(shù)專業(yè)人才的領(lǐng)域，但是目前這些領(lǐng)域的師資非常缺乏，導致多數(shù)新建應(yīng)用型本科院校目前環(huán)境工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計仍然停留在以水污染控制工程為主、輔以少量的大氣污染控制工程領(lǐng)域和教師的科學研究課題等，沒有真正培養(yǎng)出社會所需要的專門人才。而國內(nèi)對水污染控制領(lǐng)域的人才量需求不大，導致環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)困難，這就造成供需之間的失調(diào)。

2 質(zhì)量控制及評價機制探討

提高畢業(yè)設(shè)計（論文）水平是關(guān)系到新建應(yīng)用型本科院校辦學質(zhì)量、人才培養(yǎng)方案實施和學生素質(zhì)的大事，筆者根據(jù)多年的經(jīng)驗提出如下幾點建議，希望對新建應(yīng)用型本科院校畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量提高能有所幫助和借鑒。

2.1更新學校層面畢業(yè)設(shè)計（論文）管理理念

改變傳統(tǒng)觀念，打破新建應(yīng)用型本科院校畢業(yè)生必須以設(shè)計為主、論文為輔的思路，針對專業(yè)特點和就業(yè)需要，選擇畢業(yè)設(shè)計或畢業(yè)論文。據(jù)不完全統(tǒng)計，環(huán)境工程專業(yè)35%～50%的畢業(yè)生可能進入較好的高校（科研所）進行深造，所以科學研究方法是非常重要的，也為攻讀碩士研究生做準備。另外，很多學生會進入污水處理廠，那么污水處理廠的運行管理知識是其必須的，所以建議學校因人而異，不能搞“一刀切”，全部搞畢業(yè)設(shè)計，否定畢業(yè)論文的作用。有的畢業(yè)生考取碩士研究生，則可選擇跟著指導老師進行簡單的實驗科學研究，有的學生畢業(yè)后擬進入工礦企業(yè)從事環(huán)境保護工作，為積累工作經(jīng)驗可進入某些工礦企業(yè)進行現(xiàn)場作業(yè)練習。這就需要指導老師的配合，根據(jù)學生的具體情況合理的分配畢業(yè)設(shè)計（論文）題目。

高校應(yīng)該多給青年教師或低學歷、低文憑且經(jīng)驗不足的教師提供工程設(shè)計經(jīng)驗、運行管理經(jīng)驗及科研經(jīng)驗等學習提高的機會，使其有能力指導好畢業(yè)生的設(shè)計（論文）。

有些高校的課時量要求較高，使很多沒有指導能力的老師加入到畢業(yè)生指導的行列，所以高校的課時量問題需要妥善安排。盡可能提高畢業(yè)設(shè)計（論文）的時間，保證設(shè)計（研究）充足的實踐，建議畢業(yè)設(shè)計時間應(yīng)該為12～15周。

最后，建議提高對畢業(yè)設(shè)計（論文）過程的資金投入，因為對工科專業(yè)學生來說，一個優(yōu)秀的畢業(yè)設(shè)計（論文）離不開充足的經(jīng)費、良好的實驗設(shè)施和實驗條件、充足的設(shè)計資料等。很多指導老師因為沒有足夠的經(jīng)費而不得不放棄很多該做的測試，更有老師直接放棄所有的研究，這也是有些畢業(yè)生的畢業(yè)論文是綜述性論文的主要原因之一。

2.2加強畢業(yè)設(shè)計（論文）指導教師能力的提升

很多新建應(yīng)用型本科院校由于升本時間很短，師資隊伍很薄弱，很多指導老師沒有接觸過工程實例，對很多設(shè)計圖紙的畫法、比例、管線布置、標高等概念非常模糊。此外，近些年來，很多新建應(yīng)用型本科院校迎接教育部教學水平評估對教師學歷的需要，提高了對博士學位人員的引進力度。而這些博士學位指導老師經(jīng)驗更為缺乏，特別對于跨學科攻讀的碩士、博士來說，可能他們擅長之處就是科學研究，而不是工程設(shè)計。所以這些老師應(yīng)該加強學習，提高知識的更新速度和工程素質(zhì)。所以對于一些工程類高校來說，培養(yǎng)指導老師的過程控制是非常重要的。對于指導畢業(yè)設(shè)計（論文）的老師來說，應(yīng)根據(jù)學生的水平、愛好，設(shè)計適合的研究內(nèi)容，這無疑也能提高指導老師的指導水平和畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量，發(fā)揮其知識層次的優(yōu)勢。

另一方面，指導老師的責任心也是影響畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。經(jīng)常檢查學生畢業(yè)設(shè)計（論文）的進展，并及時解決學生設(shè)計過程中出現(xiàn)的疑難問題，保證畢業(yè)論文順利進行，這是對學生負責、對自己負責、對社會負責。為此，新建應(yīng)用型本科院校必須加強畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量標準及評價方案的制定和實施工作。

2.3嚴格畢業(yè)生管理和要求

近些年來，新建應(yīng)用型本科院校考慮到畢業(yè)生的就業(yè)壓力大，為提高畢業(yè)生就業(yè)率而讓學生把大量的時間和精力花費在求職和單位面試上，更有畢業(yè)生以求職、面試為由做一些與畢業(yè)設(shè)計（論文）無關(guān)的事情，而降低了對畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求。表面上看這只是短期現(xiàn)象，但很多高校卻沒有發(fā)覺它的負鏈式反應(yīng)。這種現(xiàn)象會一屆一屆呈負鏈式反應(yīng)下去，即“惡性循環(huán)”，這必將廢掉人才培養(yǎng)的目標，使畢業(yè)生的就業(yè)壓力越來越大。

提高畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求，表面上看犧牲了畢業(yè)生的求職時間或?qū)嵙晻r間，但是提高了畢業(yè)生的學習質(zhì)量，促進高校教學質(zhì)量呈良性循環(huán)發(fā)展。最主要的是，要使畢業(yè)生明白畢業(yè)設(shè)計（論文）過程是對整個大學所學知識的一個全面總結(jié)，是對自身分析問題、解決問題、理論聯(lián)系實際能力的培養(yǎng)過程，要建立起學習上的整體和長遠目標，從思想上提高對畢業(yè)設(shè)計（論文）的重視程度。

2.4做好答辯工作，提高畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量控制機制

答辯過程是對指導教師創(chuàng)新能力和創(chuàng)新成果的檢測過程。因此應(yīng)認真組織好答辯工作，規(guī)范答辯過程，科學、合理、公正地考核畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量，確保答辯過程的嚴肅性、成績評定的合理性和評價結(jié)果的公正性。避免不管畢業(yè)設(shè)計（論文）好壞與否，畢業(yè)生同樣畢業(yè)，指導老師仍然指導下一屆畢業(yè)設(shè)計（論文）的現(xiàn)象。對于畢業(yè)設(shè)計（論文）不能達標的畢業(yè)生和指導老師都必須給予相應(yīng)處罰，如：畢業(yè)生進行二次答辯或延遲答辯或推遲畢業(yè)，取消指導老師下一年指導畢業(yè)生設(shè)計（論文）等工作。提高畢業(yè)設(shè)計（論文）的二次答辯或推遲畢業(yè)的幾率，提高畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量，嚴格控制畢業(yè)答辯的“走過場”行為。

2.5提高畢業(yè)設(shè)計（論文）的評價機制

目前，畢業(yè)設(shè)計（論文）的評價包括指導老師評價、評閱老師評價和答辯小組評價等三個評價結(jié)果的綜合，其中指導老師評價是最主要的部分，占60%左右，評閱老師和答辯小組各占20%。這種評價機制會因為某些老師的水平、責任心等問題而導致畢業(yè)設(shè)計（論文）評價結(jié)果的失真。應(yīng)該改變這種評價機制，提高答辯小組評價分值比例，因為答辯小組是多名教師共同審閱下的結(jié)果，能比較全面的代表畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量。另外，新建應(yīng)用型本科院校雖然對畢業(yè)設(shè)計（論文）成績等級進行規(guī)定，如：優(yōu)秀不超過20%，良好不超過40%，但是由于指導老師評定份額較大以及對自己指導學生的偏袒使畢業(yè)設(shè)計（論文）成績偏高，優(yōu)秀在50%以上，最差的成績也是良好以上。

篇8

關(guān)鍵詞： 新建本科院校；畢業(yè)設(shè)計（論文）；質(zhì)量；措施

Key words： newly-emerged undergraduate universities；graduation design （thesis）；quality；measures

中圖分類號：G642.477 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）24-0231-02

0 引言

畢業(yè)設(shè)計（論文）是本科人才培養(yǎng)的重要實踐性教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識分析和解決實際問題能力的全面檢查，是集中訓練學生的科學研究能力、實踐能力和創(chuàng)新精神的必要過程。畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量的高低，關(guān)系到教學質(zhì)量的水平和人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。

新建本科院校由于建立時間短，而且絕大部分由?？圃盒Ｉ駷楸究圃盒＃由细咝３掷m(xù)擴招，新建本科院校普遍存在師資不足、本科教學不夠規(guī)范、教師科研能力不強等亟需解決的問題。針對上述面臨的問題，必須加強畢業(yè)設(shè)計（論文）管理工作，注重對本科生運用所學專業(yè)知識發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力的培養(yǎng)，提高畢業(yè)設(shè)計（論文）指導教師業(yè)務(wù)水平，加強過程管理，與就業(yè)相結(jié)合，嚴把選題關(guān)。

1 新建本科院校畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量狀況

以西京學院為例，本課題研究所選取的畢業(yè)設(shè)計（論文）是西京學院2005年升本后2009屆及以后學生的論文。為了解西京學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量狀況，作者查閱了大量資料，并對部分指導教師和教研室主任進行了訪談，通過分析歸納，西京學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）主要存在以下問題：

1.1 選題方面 選題仍以約束性選題為主，約束性選題方式不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，不能充分發(fā)揮學生的主觀能動性，沒有做到因材施教。教師和學生平時的接觸并不多，學生對導師的研究方向和課題還缺乏了解，在選題方面存在被動接受的情況。

選題把握不當。學生對自己所學的專業(yè)不感興趣，理論基礎(chǔ)比較薄弱，對畢業(yè)設(shè)計（論文）的選題比較盲目，有些學生選題過大，超出了本科生研究的范圍，有些選題又過窄，無法開展研究。有些學生僅根據(jù)自己手頭有限的資料來確定自己的選題，在寫作過程中，當發(fā)現(xiàn)資料不足時，不愿繼續(xù)收集資料，中途改換課題，而有些學生硬著頭皮寫下去，對選題內(nèi)容把握不準只能湊字數(shù)，只能小題大作或大題小作。

1.2 指導教師責任心不強，指導不力 學生的畢業(yè)設(shè)計（論文）格式不規(guī)范（包括開題報告和任務(wù)書），指導教師不能很好的把關(guān)。畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書中開題報告研究方法一欄，學生擬采用的研究方法相同的較多。同時，有些學生的論文寫作時間相同，任務(wù)書也基本相同，教師也未指出，學生也沒有根據(jù)自己的情況修改。

1.3 教師對畢業(yè)設(shè)計（論文）的重視程度不夠 對《西京學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）工作手冊（試行）》不詳讀、不研究，完全按照自己的想法自行一套。認為三本的學生底子薄，基礎(chǔ)差，畢業(yè)設(shè)計差是正常的。

1.4 抄襲拼湊現(xiàn)象較為嚴重 大學生誠信的缺失導致畢業(yè)論文抄襲嚴重。一些學生通過網(wǎng)絡(luò)、圖書文獻資料，借東拼西湊論文，更有甚者通過中介購買論文，找人、代做論文等等，最終的結(jié)果只能是答辯不過，影響自己的畢業(yè)證和學位。

2 新建本科院校畢業(yè)設(shè)計（論文）存在問題的原因分析

指導教師普遍缺乏指導經(jīng)驗。由于新建本科院校擴招發(fā)展迅速，導致師資力量短缺。新進的研究生教師缺少必要的指導經(jīng)驗，不具備指導資格，在高職稱教師的輔導下指導畢業(yè)設(shè)計，由于學生過多，加之三本院校教學任務(wù)重，無暇顧及新的指導教師，也是導致畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量不好的原因。受實習、考研、培訓等影響，師生之間缺少必要的溝通。由于畢業(yè)設(shè)計安排在7-8學期進行，學生面臨實習、考研、就業(yè)等方面的影響，無法靜下心來做畢業(yè)設(shè)計，與導師溝通都是電話、QQ、郵件等，很難面對面的交流。因此師生的態(tài)度和職能處室對畢業(yè)設(shè)計的重視程度都影響著畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。

3 提高新建本科院校畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量的措施

針對畢業(yè)設(shè)計（論文）存在的各種問題，要提高本科畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量，就要著力解決好以下問題：

①了解學生專業(yè)方向，合理引導學生選題。指導教師可以事先了解自己所帶學生的方向，專業(yè)知識掌握的程度等，綜合各個方面為學生擬題目或者根據(jù)自己所帶項目選題，讓學生能夠充分發(fā)揮自己綜合運用專業(yè)的能力。

②教師要結(jié)合自身實際，切實負起責任。畢業(yè)論文的研究工作與平時的實驗內(nèi)容不同，是一個“系統(tǒng)工程”，它包括論文選題、資料收集、研究內(nèi)容的具體實施、畢業(yè)論文的寫作、畢業(yè)論文答辯等環(huán)節(jié)。從始到終，每一個階段處理的好壞，直接影響到最后論文的質(zhì)量。而每一個環(huán)節(jié)，都需要指導教師的參與，這就要求教師要有高度的責任心，把學生的事情當做自己的事情，把學生的困難當做自己的困難。總之，教師要有高度的責任心，這種責任心要貫穿于整個畢業(yè)論文的每一個階段。雖然辛苦，但作為教師神圣職業(yè)工作的一部分，這是我們應(yīng)該做到的。

③指導教師要提高自身的科研學術(shù)能力。

④狠抓教學質(zhì)量，提高學生綜合運用知識的能力。

4 結(jié)論

新建本科院校在各方面都存在較多的不足，諸如辦學歷史短，教學、科研還相對薄弱，師資隊伍、學生自身水平等都受到一定制約，因此教學質(zhì)量上的差距就集中反映在本科畢業(yè)論文質(zhì)量的缺陷上。在畢業(yè)設(shè)計的工作階段，加強指導教師和學生之間及時的溝通和交流，及時幫助學生解決論文工作中的困難，在態(tài)度上、規(guī)范上嚴格要求學生，在提升論文質(zhì)量的同時培養(yǎng)學生的嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，同時，指導教師也要加強自身的科研學術(shù)水平。

總之，畢業(yè)設(shè)計是一件復雜的實踐性教學環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了學校的整體教學水平。新建地方本科院校更應(yīng)根據(jù)實際情況，采取強有力的措施，充分發(fā)揮教師在畢業(yè)論文中的指導作用，從各方面入手，提高畢業(yè)論文的質(zhì)量。這對于新建地方本科院校實現(xiàn)“內(nèi)涵式建設(shè)”具有重要的意義。

參考文獻：

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1 前言

高等學校本科畢業(yè)設(shè)計（論文）是本科實踐教學過程中的重要環(huán)節(jié)，更是本科教學計劃的最后一個重要環(huán)節(jié)，是衡量本科教育培養(yǎng)水平的重要依據(jù)。

如今，隨著社會的發(fā)展，高校教學規(guī)模的逐步擴大與深化、畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)布置環(huán)節(jié)的逐漸細化都將有效地促使畢業(yè)設(shè)計過程管理的信息化、現(xiàn)代化。然而，現(xiàn)階段畢業(yè)設(shè)計的過程管理大多依然沿用傳統(tǒng)人工管理的方式，這樣既不能滿足近年來高校連續(xù)擴招的要求，同時也對提高高校本科教學秘書的工作效率產(chǎn)生了制約。本論文在對本科畢業(yè)設(shè)計過程管理流程和方法研究的基礎(chǔ)上，希望通過在其中引入信息系統(tǒng)的應(yīng)用，提高本科畢業(yè)設(shè)計工作的效率，從而進一步促進本科教學相關(guān)環(huán)節(jié)的進步。

2 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）過程管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用探索

2.1 實際過程管理工作程序分析

為了完成本科畢業(yè)設(shè)計過程管理的信息化，有必要了解本科畢業(yè)設(shè)計過程管理工作的程序，從而為后續(xù)工作提供堅實的基礎(chǔ)。實際本科畢業(yè)設(shè)計過程管理工作程序有十余個階段，包括成立畢業(yè)設(shè)計指導組、教師題目申報、題目審查、公布題目學生選題、選題結(jié)果統(tǒng)計、實施階段、答辯資格審查、畢業(yè)設(shè)計論文評閱、畢業(yè)設(shè)計答辯、成績評定、畢業(yè)設(shè)計總結(jié)、整理歸檔。

2.2 實際過程管理工作問題分析

（1）學生?，F(xiàn)有工作程序下，學生在選題、開題、中期、答辯資格審查、答辯過程中需要多次重復填寫個人信息和論文信息，這不僅增加了學生的工作量，也給管理者的核對、整理、歸檔工作增加了負擔，而且由于數(shù)據(jù)量大，繁瑣復雜，工作中極易出現(xiàn)錯誤。

（2）教師。在現(xiàn)有工作程序下，教師在題目申報和審查過程中，需要多次提交、修改題目、背景等相關(guān)信息，如不能及時更新數(shù)據(jù)，將對后續(xù)工作的進行產(chǎn)生影響。

（3）管理者。畢業(yè)設(shè)計整個過程中，作為管理者要面臨來自學生、教師的各種信息數(shù)據(jù)，數(shù)量龐大，且需要隨時更新；學生選題和答辯資格審查仍然需要人工審核，無法實現(xiàn)與學校現(xiàn)有教學系統(tǒng)數(shù)據(jù)的對接。

2.3 信息系統(tǒng)設(shè)計方案

2.3.1系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)由相互管理的學生、教師、管理者共同組成。

（1）管理者

1）信息維護。通過現(xiàn)有教學管理系統(tǒng)導入學生、教師個人信息，設(shè)置操作權(quán)限，并對用戶信息進行添加、修改，畢業(yè)設(shè)計相關(guān)通知、公告。

2）審查管理。設(shè)置畢業(yè)設(shè)計題目、類型等基礎(chǔ)參數(shù)，審查教師申報題目、學生提交文檔及學生答辯資格，完成開題、中期檢查和畢業(yè)設(shè)計答辯成績錄入。

（2）教師

1）信息維護。對個人信息進行維護，申報、修改、刪除題目，查看申報題目審核狀態(tài)，查閱畢業(yè)設(shè)計通知、公告及學校相關(guān)管理規(guī)章制度。

2）審查管理。評閱論文，對論文進行修改、刪除，提交評閱分數(shù)、意見，對學生進行選擇，回答學生咨詢的問題。

（3）學生

1）信息維護。對個人信息進行維護，查閱畢業(yè)設(shè)計通知、公告及學校相關(guān)管理規(guī)章制度。

2）查閱管理。查閱指導教師信息、題目信息，提交論文，查看論文審核狀態(tài)，查看各階段評閱分數(shù)，向指導教師、評閱教師進行咨詢。

2.3.2方案設(shè)計

在對實際過程管理工作中問題分析的基礎(chǔ)上，提出信息系統(tǒng)管理方案。設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計過程管理信息系統(tǒng)，具體工作流程如下：

（1）準備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表。本系統(tǒng)需要準備多張相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表，包括學生信息表、教師信息表、管理員信息表、題目選擇狀態(tài)表、相關(guān)文件表、專業(yè)信息表等。由管理員向系統(tǒng)直接導入學生、教師的相關(guān)文件及專業(yè)信息表，為后續(xù)畢設(shè)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)操作。該階段由指導教師陸續(xù)在系統(tǒng)中錄入申報題目相關(guān)信息，管理員對教師所申報題目進行審查，審查通過的題目由管理員公布在系統(tǒng)，此時學生可以查閱題目信息及指導教師信息，并進行選題。選題結(jié)束后畢設(shè)工作正式開始，在開題和期中檢查過程中，學生需要在系統(tǒng)內(nèi)完成相關(guān)信息的填寫，由檢查小組組長在系統(tǒng)內(nèi)錄入學生各環(huán)節(jié)成績。

（3）評閱答辯階段。管理員通過系統(tǒng)對學生答辯資格進行審查，然后向教師分配論文評閱工作，教師使用系統(tǒng)評閱論文并錄入評分及評語。答辯結(jié)束后由答辯小組組長在系統(tǒng)內(nèi)錄入學生答辯成績，系統(tǒng)根據(jù)規(guī)定比例自動計算學生總評成績。完成錄入工作后，系統(tǒng)自動生成相應(yīng)表格并可以打印，方便整理歸檔。

3 結(jié)語

為了改善傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計整個過程管理效果不佳的普遍問題，本文重點用現(xiàn)代高等教育理論方法，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）教學管理的實踐， 提出了構(gòu)建本科畢業(yè)設(shè)計（論文）教學管理的信息系統(tǒng)的解決方案，既規(guī)范畢業(yè)設(shè)計選題和管理過程，還可以綜合提升教師、學生、管理者的工作效率。

【參考文獻】

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中圖分類號：B844.2 文獻標志碼：A 文章編號：1000—8772（2012）13—0176—02

隨著時代的發(fā)展，人才的競爭日益激烈。大學畢業(yè)生必須具有較強的社會適應(yīng)能力才能符合社會發(fā)展的需要。但是目前的大學畢業(yè)生在工作后，出現(xiàn)了很多社會適應(yīng)的心理問題。高校不單單要教授學生書本知識，還要做好學生的思想政治工作和心理輔導工作。在校大學生畢業(yè)后要走向社會，必然會經(jīng)過一段社會適應(yīng)的心理過渡期，因此學校要對畢業(yè)生進行正確的引導和調(diào)試，解決他們的心理問題。

一、大學畢業(yè)生社會適應(yīng)

從社會學的角度看，適應(yīng)就是指外界環(huán)境不斷被打破又不斷恢復如初的過程。一些權(quán)威的社會學家認為適應(yīng)可以從消極和積極兩方面來理解。消極的理解是服從接受外界環(huán)境，積極的理解是改變干預(yù)外界環(huán)境。另外，一些學者認為，人在社會生活中都會追求一種安全感，只有人在社會生活中習以為常才能有這種安全感，就是所謂的適應(yīng)。

二、大學畢業(yè)生社會適應(yīng)中的心理問題

（一）工作適應(yīng)方面的心理問題

工作適應(yīng)是畢業(yè)生社會適應(yīng)的重點內(nèi)容。在剛進入社會的時候，每個學生都懷揣著夢想，所以一開始的時候都是信心滿滿。但是根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，大學畢業(yè)生社會適應(yīng)調(diào)查結(jié)果顯示，有52.8%的畢業(yè)生感到自己能在工作中得心應(yīng)手，感覺一般的占16.4%，工作力不從心的占16.4%。這個調(diào)查結(jié)果并沒有性別和學科的差異，只有畢業(yè)時間的差異。通常，畢業(yè)4到5年的學生比畢業(yè)1到3年的學生情況好?？傮w來看，適應(yīng)好的人數(shù)還是占大部分的。

（二）人際適應(yīng)方面的心理問題

人際適應(yīng)也是社會適應(yīng)中需要注意的一方面。從調(diào)查結(jié)果中看，大學畢業(yè)生的人際適應(yīng)結(jié)果是在社會適應(yīng)中最好的。大部分大學畢業(yè)生與領(lǐng)導、同事和朋友的關(guān)系都很好，但也有一部分畢業(yè)生感到自己在人際適應(yīng)上有壓抑感。從工作開始的時候，壓抑感就產(chǎn)生了，這種壓抑感隨著時間的變長而越發(fā)強烈，當達到頂峰的時候會有些回落。

（三）生活適應(yīng)方面的心理問題

生活適應(yīng)是大學畢業(yè)生社會適應(yīng)的最基本的內(nèi)容。調(diào)查結(jié)果顯示，大多數(shù)畢業(yè)生對自己的家庭生活、婚姻生活和文化生活感到滿意。其中，感覺良好的占30%，感覺一般的占50%以上，感覺很差的占15%。生活適應(yīng)很差的畢業(yè)生主要是因為隨著職業(yè)生活的深入，當初從業(yè)的好奇心和激動的心情逐漸平緩和消失，取而代之的是矛盾和沖突。

三、大學畢業(yè)生社會適應(yīng)心理問題的形成原因

（一）客觀原因

1.心理素質(zhì)要強大才能適應(yīng)社會變革

未來社會有三大特點，即多樣性、短暫性和新奇性，這些特點都會讓人們感到不適應(yīng)。有些人對社會的變革感到恐懼。美國著名未來學家是這樣解釋這一現(xiàn)象的，人們會對未來感到痛苦，原因是人的適應(yīng)系統(tǒng)和決定事情的能力負擔過重。只有當環(huán)境規(guī)律正常的情況下，社會才是理性的。如果社會發(fā)展過快，很多人都會受到未來的沖擊。但目前，加速度的社會變革是社會發(fā)展的大趨勢。人們?yōu)榱诉m應(yīng)快速發(fā)展的社會，必須要有強大的心理素質(zhì)，尤其是大學畢業(yè)生，如果沒有一個好的心理素質(zhì)就會對未來社會不適應(yīng)。

2.生活技能要強大才能適應(yīng)快節(jié)奏的社會生活

生活技能就是日常生活中必備的能力。這些能力包括情緒處理的能力、決策能力、緩解壓力的能力、交流溝通的能力等。毫無疑問，如果沒有足夠的生活技能是不能適應(yīng)快節(jié)奏的社會生活的。大多數(shù)大學生從小到大的，一直過著與社會隔絕的生活，主要就是學習，所以對社會的認識也很匱乏。參加工作后就會遇到很多問題。工作生活中的緊張度、難度都比校園生活要大。所有的一切都帶給職場新人很多壓力，他們必須提高生活技能才能更好地適應(yīng)快節(jié)奏的現(xiàn)實生活。

（二）主觀原因

1.知識儲備不足

據(jù)調(diào)查，畢業(yè)生感到工作不順心的主要原因是知識不夠用。這與科技的快速發(fā)展有關(guān)，僅僅具備某一方面的專業(yè)知識是遠遠不夠的。在實際工作中，跨領(lǐng)域、跨學科的問題很多，這就需要大學畢業(yè)生們掌握相近學科的專業(yè)知識，要博學多才，只有提高自身素質(zhì)才能避免在工作中的自卑感。

2.人際協(xié)調(diào)能力差

校園里學生可以張揚個性，但是企業(yè)要求統(tǒng)一和規(guī)范，講究集體組織的力量。畢業(yè)生從業(yè)后，要了解自己的角色，學會處理人際關(guān)系，這些人際關(guān)系包括方方面面的內(nèi)容。在工作中要處理好同事關(guān)系和上下級關(guān)系；在家庭生活中要處理好夫妻、父母、子女的關(guān)系；在社會生活中，要處理好朋友鄰里的關(guān)系；在校園生活中，要處理好師生關(guān)系、同學關(guān)系等等。如果畢業(yè)生的人際協(xié)調(diào)能力差，那么自然會遇到很多困難，也會出現(xiàn)很多社會適應(yīng)的心理問題。

3.生活經(jīng)驗的缺乏

大學畢業(yè)生由于缺乏生活實踐經(jīng)驗，在融入社會時，就會產(chǎn)生強烈的矛盾沖擊。畢竟大學畢業(yè)生涉世未深，為人處事上還不夠成熟。具體地說，就是從小到大的家庭教育并沒有訓練他們的生活技能，也沒有培養(yǎng)他們的生活實踐能力，他們處理事情往往會依賴他人，很難控制自己的情緒，處事不夠成熟。