通信信号处理课程报告（优秀范文五篇）

第一篇：通信信号处理课程报告

MIMO技术及其在下一代移动通信中的应用

一、前言：

MIMO技术是无限移动通信领域智能天线技术的重大突破。MIMO技术能在不增加宽带的情况下，成倍的提高通信系统的容量和频谱利用率。随着世界各国对该技术的不断研究完善，我们有理由相信MIMO技术将成为新一代移动通信系统所必须采用的关键技术。

MIMO技术源于无限通信天线分集技术与智能天线技术，它是多入单出（MISO）与单入多出（SIMO）技术的结合，具有两者的优势和特征。MIMO系统在发端和收端均采用多天线单元，运用先进的无线传输与信号处理技术，利用无限信道的多径传播，因势利导，开发空间资源，建立空间并行传输通道，在不增加带宽与发射功率的情况下，成倍地提高无线通信的质量与数据速率，堪称现代通信领域的重要技术突破。

MIMO技术已不是传统的无线通信智能天线，其优势已非常规智能天线所及。

二、MIMO技术：

1、MIMO信道模型：

MIMO系统在基站和移动端都采用了天线阵列，可为移动通信系统带来更大的系统容量，更好地保障了通信质量以及提供更高的频谱利用率。MIMO系统能够在不增加频谱资源和天线发射功率的前提下，提供未来移动通信系统所需要的大容量高速率传输。当发射功率和传输带宽固定时，MIMO系统的最大容量或容量上限将随天线数目的增加而增加，可以提高无线信道的容量。

以基站和移动台作为发射端和接收端来分析。上图1所示的两个线性天线阵列，假定基站有NT根天线、移动台有NR根天线。在基站的天线阵列上的信号表示为：

xj(t)=[x1（t），x2（t），…xt（t）]T

式中，符号[.]T为矢量或矩阵的转置，xj(t)为移动台的第i根天线端口的信号。

同理，yj(t)= [y1（t），y2（t），…yR（t）]T 式中，yj(t)为移动台得第j根天线端口的信号。

2、MIMO系统的容量：

系统的容量是表征通信系统性能最重要的标志之一，即表示了通信系统的最大传输率。MIMO系统自身具有的一个最大的优势是，它能够提供其他任何系统所不能达到的容量优势。

对于P个发射天线和Q个接收天线的MIMO系统，信道容量的公式为：

C=log2[det（IQ+SNR/P*H*H）]b/s/Hz 其中，IQ 表示单位矩阵，SNR表示接收天线的平均信噪比，“*”表示共轭转置，H是P×Q的信道响应矩阵。上式是在假设P个相等功率的不相关的天线条件下成立的。那么，在MIMO系统传输信号过程中，每个字数据流的传输过程是相互独立的，每个接收天线接收到的信号也是相互独立的，没有任何的干扰，这样可以提高接收信号质量。一般地，对于发射天线为P，接收天线为Q的MIMO系统，假定信道为独立的瑞利衰落信道，则信道容量为：

*C=[min(P,Q)B log2(SNR/2)] b/s/Hz 其中，B为信道带宽，SNR为接收平均信噪比。上式表明：当发射功率和传输带宽固定时，MIMO系统的最大容量或容量上限随较小天线数目的增加而线性增加。

信道信噪比SNR与信道容量C的关系：

1、仿真结果：

图为：信噪比为-5, 0, 5, 100 分析：在实验仿真时，可以得出以下结果：

当天线数目一定时,随着信噪比的增大信道容量也增大，信道容量的增加速度越来越慢；当信噪比一定时,随着天线数目的增加信道容量也增大，信道容量的增加速度越来越慢；当天线达到一定数目时，信道容量趋于一个稳定值，不再随天线数目增加而增加。MIMO信道容量的大小与信噪比以及天线数目有关。当天线数目较少时，信道容量与天线数目成正比，当天线数目大到一定值时，信道容量达到饱和状态，不再随天线数目的增加而改变。

3、MIMO信道估计： 在MIMO系统中，常用的信道估计的方法包括最小二乘估计、最大似然估计、最大后验概率估计以及最小均方误差估计：

下面以最小二乘估计、最大似然估计为例进行分析：（1）最小二乘信道估计算法：

一个MT*MR 系统，接收的向量由下式给出

式1 其中，维数为，是由MT 个发射天线上的训练序列组，成的训练矩阵。Mp为训练期间接收天线所收到的接收信号矩阵，维数为H是训练期间的信道系数矩阵，与前面定义相同，维数为Mr×Lt，其中每个元素服从Ryaelihg分布，Vp 为0均值、方差为的高斯白噪声矩阵。

采用LS方法进行信道估计的代价函数为: 式2 使 式2所示的代价函数达到最小的就是H的LS估计，也即:

进一步将公式2中的代价函数对求H偏导且令其等于O，可以求得H的LS估计 值

其中。

将式1代入上式，可得:

其中，为估计的误差矩阵。由此可以看出信道系数矩阵的估计值真实值H受到一个同维数的高斯矩阵扰动的结果。

(2)最大似然信道估计算法

ML估计在估计理论中占有非常重要的地位，ML估计适用于非随机参数或者未知 先验分布的参数估计。

实际上是其若要对H进行最大似然估计，可以先得到最大似然估计的性能函数者达为:，通常采用后一种对数似然函数，则H的ML估计解

或可以表

当噪声为复高斯噪声

可以转化为:

式3

其中，为Rv噪声的协方差矩阵。将式3所示的代价函数对待估量H求偏导等于零，就可以估计出相应的化简求

式4 在噪声为O均值的加性复高斯白噪声的情况下，对于MIMO平坦衰落信道的估计而言，信道系数矩阵H的最大似然估计值

和最小二乘估计值

是相等的，由于噪声为0均值的复高斯白噪声，因此可以它们有相同的表达形式。

4、MIMO信道的均衡：

以球形译码为例分析MIMO信道的均衡：

球形译码的基本思想是在以一个矢量为中心的半径为的多维球内搜索格点。通过限制或者减少搜索半径从而减少搜索的点数,进而缩短计算时间。与ML 检测相比,球译码算法的优点在于它不需要对整个格内的所有格点进行搜索,而只需要在一个事先设定的有限球形区域内进行搜索, 如果该区域所包含的点数相对于整个格内的总点数是相当小的, 那么搜索时间就会大大减少。多符号判决反馈球译码算法

由于MIIMO 频率选择性衰落信道的均衡无法直接应用SDA,因此本文提出了多符号判决反馈球译码算法。即:对于接收信号,有

（1）

其中, H是信道传输系数矩阵, 是0 均值的高斯白噪声矩阵, 为各对天线间最大可分辨多径数。若要检测符号矢量,假定及其以后的符号矢量已知, 在研究中采用软判决译码方式, 即假设已知的符号矢量取值均为线性均方误差均衡后未进行硬判决的值,对(1)式处理后得:

(2)其中。

通过上述变换可对表达式直接应用SDA,求出后,代入表达式,对表达式应 用SDA,可以检测出,以此类推,我们可以对其它符号矢量进行逐个检测。仿真与结果分析：

图1 在2 径衰落信道下MIMO 系统的线性均衡和判决反馈均衡的性能

图2 在2 径衰落信道下MIMO 系统

MIMO 系统采用BPSK 调制,信道为2 径的频率选择性衰落信道,线性均衡滤波器的长度是5,判决反馈滤波器的前馈抽头系数为3,反馈抽头系数是1,不同信噪比(SNR)下的误比特率BER)曲线如图1。基于MMSE 准则的线性均衡和判决反馈均衡不能完全消除符号间干扰(ISI);随着接收端天线数目增加,MIMO 系统获得分级增益提高,误码率性能随之得到改善。如:判决反馈均衡器在误码率为时,接收端天线数每增加2,误码率性能就得到3~5dB 的改善。相同天线配置情况下,非线性的判决反馈均衡效果优于线性均衡的效果。为了研究系统在不同的均衡检测方式下的性能, 对一个2 发3 收的MIMO 系统在BPSK 调制下进行仿真,BER 曲线如图2。

三、MIMO技术在下一代通信的应用：

MIMO技术是无限移动通信领域智能天线技术的重大突破。MIMO技术能在不增加宽带的情况下，成倍的提高通信系统的容量和频谱利用率。随着世界各国对该技术的不断研究完善，我们有理由相信MIMO技术将成为新一代即4G移动通信系统所必须采用的关键技术。这与MIMO技术优点有着不可分割的因素： MIMI技术的主要优点可以包括以下几点：

（1）频谱效率高。MIMO技术能够在不增加额外功率或者带宽的前提下增加容量，即提供空分复用增益。通过在不同的发射天线上传输不同的数据流，在特定信道条件下，使系统容量与min{成线性增长}。

（2）覆盖范围广。对所有天线阵元上的接收信号进行相干合并，可以获得天线阵列或者波束成型增益，它正比于接收天线的数目。通过增加接收端的信噪比，MIMO技术可以扩大WLAN的覆盖范围。

（3）功耗低。采用发射波束成型等方法可以获得较低的功率消耗。

（4）链路可靠性高。采用多天线可以增加空间分集对抗多径衰落。发射分集技术，如空时编码技术、发射波束成型等时对抗信道衰落和提高系统容量及链路可靠性的新技术之一。

MIMO多天线系统是指发射端和接收端同时使用多个天线的通信系统，它可有效地利用随机衰落和可能存在的多径传播成倍地提高业务传输速率。其核心技术是空时信号处理，即利用在空间中分布的多个时间域和空间域结合进行信号处理。因此，可以被看作是常规智能天线的扩展。

4G系统应用智能天线的优势是可以去除更多的干扰，提供更高的信道和系统容量，增加小区吞吐量，降低系统对功率的要求，增强通信的抗干扰特性以及降低比特费率等。而4G系统应用智能天线的缺点是增加了收发信机以及无线资源管理的复杂性，同时需要高层的支持。

智能天线是建立在自适应天线基础之上的新一代天线系统，其目标是通过抑制干扰和对抗衰落来增加系统容量，进而提高频谱利用率，这不仅涉及智能化接收，还包括智能化发射。

4G系统的接入层会允许用户使用各种终端通过各种形式接入到4G通信系统中，这是移动通信革命性的演进。对于这种演进，如果仍采用常规的智能天线技术已不足以解决4G系统的大容量与高可靠性需求问题。此时，结合空时处理的多天线技术——MIMO天线技术，提供了解决问题的新途径。可以说，MIMO多天线系统是常规智能天线演进的必然成果。

参考文献：

1、《多用户.多小区MIMO通信技术》 邱玲等编著 人民电邮出版社

2、《MIMO技术原理及应用》 林云、何丰等编著 人民电邮出版社

3、《MIMO通信系编码》 Ali.Ghraryeb(加)Tolga M.Duman(美)著 艾渤 唐世刚 译 电子工业出版社

4、《MIMO相关技术及应用》 黄韬 等著 机械工业出版社

5、《MIMO多天线无线通信系统》 肖扬 著 人民电邮出版社

第二篇：《铁路通信与信号》课程介绍

《铁路通信与信号》课程介绍课程在运输专业中定位

我校运输专业以铁路运输管理为特色。铁路运输领域相关专业为车、机、工、电、辆。

1)车（车务）：运输管理。专业核心，重点学习。主要课程为《铁

路行车组织》、《铁路货物运输》、《铁路站场与枢纽》。

2)机（机务）：机车（火车头、动车组）制造与运用。相关，了

解。课程为《机车车辆与列车牵引计算》。

3)工（工务）：线路、桥梁、隧道等。相关，了解。课程为《交

通工程基础》。

4)电（电务）：通信、信号、信息与控制系统。相关，了解。课

程为《铁路通信与信号》。

5)辆（车辆）：客车货车车体。相关，了解。课程为《机车车辆

与列车牵引计算》。

值得指出的是，随着高速铁路发展，通信信号与运输管理相关愈深，几乎达到无缝连接的程度。讲授内容组成1)通信系统原理（为第二部分“铁路通信信号”补充理论基础）

2)铁路通信信号（重点）

3)信息系统（有更多时间时介绍）课程性质

选修，3学分，48学时。在学习本课程同时，一并介绍铁路各级组织架构、运输管理模式、及铁路运输在我国的发展沿革，对了解铁路非常有益。

第三篇：第四章 通信、信号

第四章 通信、信号 第一节

基本要求

第六十二条电务维护机构的设置

（一）电务维护机构遵循统一规划、统一领导、逐级负责和科学管理的原则，实行中国神华、铁路公司、电务维修单位(分公司、运输段、电务段、信号段、通信段，以下简称电务维修单位）三级管理和电务维修单位、车间（工队）、工区（作业组）三级维护模式。

（二）铁路公司应设电务主管科室或专职技术人员，检查指导电务维修单位技术管理和专业管理，督促各项规章制度落实，保证电务设备质量良好的运用。第六十三条电务设备检修、修配、测试场所的设置

（一）电务维修单位应设检修、修配、测试场所并具备相应能力，确保电务设备使用器材按规定周期进行测试、检修。

（二）电务维修单位未设置电务检修场所的，按器材轮休周期送达具有检修资质的相关机构进行检修。

（三）现场可替换的设备、器材实行入所修；可替换的电路板、模块等信号电子设备采用故障换板、块修；具备系统冗余或状态监测可靠的设备,可实行状态修。

（四）电务维修单位应成立电务试验室，负责管内电务设备的电器特性测试工作。第六十四条信号设备的雷电及电磁兼容防护

信号设备应设置防止强电及雷电危害的保安设施，电子设备应符合电磁兼容有关规定。严格执行《铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见》，定期对防雷装置、元件进行检查、测试和整治。第二节

信号维护

第六十五条信号设备维修的基本要求

（一）信号设备维修的修程分为日常养护、集中检修和入所修。

（二）设备维修的工作内容、检修周期、检修工时定额依据《铁路信号维护规则》的标准编制。

（三）检修计划项目、设备更换周期、检修周期的变更，按批准权限审批。

（四）采用具备自检、检测、报警、冗余等功能的信号设备监测系统，随时掌握信号设备的工作状态和变化趋势，预防可能出现的故障，逐步实现以状态修为主的维修模式。第六十六条信号设备大、中、维修计划的编制审批

（一）铁路公司编制信号设备大修计划，报中国神华运输管理部审批。

（二）电务维修单位编制信号设备中修计划，报铁路公司审批。

（三）信号设备维修计划由车间组织，按照《铁路信号维护规则》要求编制，经电务维修单位技术部门批准后执行。第六十七条信号设备大修管理

（一）信号设备大修应根据使用周期和设备现状，分别采用整体大修和局部大修方式。1．整体大修包括：自动闭塞、调度集中、大站电气集中等信号大修工程； 2．局部大修包括：淘汰局部设备、改变器材或性能的大修工程。

（二）信号设备大修均应根据计划安排，分别按件名签订设计、施工合同。大修工程建设、设计和施工单位，要明确责任，互相监督，共同保证完成大修任务。

（三）信号设备大修周期：

1．一般信号设备大修周期为15年；

2．计算机联锁、机车信号、微机监测等电子系统设备为10年；

3．信号设备原则上应按周期性进行,不得超期使用。在规定的周期内进行大修，应报中国神华运输管理部批准。

（四）遇下列情况之一,可提前进行大修：

1．系统、设备在使用中磨耗、老化已不能保证行车安全和正常使用时;2．不能满足运输提速、扩能和安全保证需求时;3．属于淘汰设备、器材或维修配件没有供应来源,不能保证使用时。

（五）大修工程竣工后，应认真按标准组织验交，不符合标准的不能通过验收。第六十八条在建工程介入监督与配合

（一）电务维修单位对在建工程（含改造、大修）应提前介入，加强工程施工监督配合，切实履行配合职责，全过程参与隐蔽工程施工的监督及配合。工程施工完毕后，应及时组织接管验收。接管单位在严格工程质量监督检查同时,对发现的工程质量问题交由施工单位立即纠正。

（二）施工单位在进行隐蔽工程施工前,应通知接管单位派员配合,掌握和监督隐蔽工程质量,填写隐蔽工程质量检查记录，并履行签认手续，作为工程验交资料。第六十九条信号设备中修

（一）信号设备中修应统筹安排，与中国神华、铁路公司重点整修项目相结合，与基建、大修、更改工程相结合，与更换淘汰设备和器材相结合，并根据设备实际状况，确定具体的中修项目和内容。

（二）信号中修应针对设备薄弱环节，积极采用“五防”（防松、防锈、防断、防卡、防雷）和“三新一化”（新技术、新器材、新工艺及冗余化）等措施，提高信号设备的可靠性。

（三）中修的项目、范围、内容及质量要求、验收标准由铁路公司制定。

（四）电务维修单位应按规定的信号中修周期,结合管内设备质量状态和运输生产需要编制信号中修周期计划表，报铁路公司批准后执行。

（五）电务维修单位根据信号中修工作计划表和信号中修工作量调查表，编制中修预算、信号中修工作明细表,报铁路公司审核、批准后执行。

（六）信号设备中修周期

1．车站、区间、道口设备的中修周期为5年； 2．机车信号设备的中修周期与机车厂修同步。

（七）中修施工中要严格执行《铁路营业线施工安全管理办法》，凡变更设备现状应按有关规定上报，经铁路公司批准后方可执行。

（八）中修后的车站（区间）应及时修改各种图纸、标识和建筑接近限界，做到正确、清晰、完整，与实际相符。

（九）中修应建立以车站（场）、区间为单位的中修技术档案。技术档案应包括：调查记录、中修预算、施工方案、安全措施、验收报告、竣工资料等，并保管至下次中修。

（十）信号中修实行三级验收制。车间（工区）对中修设备质量进行全面自验，电务维修单位组织相关车间进行验收交接，铁路公司对中修工作组织检查抽验。第七十条通信信号设备的委外维修

（一）通信信号设备委外维修的工作项目、周期、质量必须满足《信号设备维护规则》、《铁路有线通信维护暂行规则》、《铁路无线通信维护暂行规则》的技术标准。

（二）通信信号设备委外维修合同须明确维修项目、质量标准、检修周期、故障处理时限、技术支持方式、备品、备件支持和违约赔偿的具体规定。

（三）电务维修单位要定期检查委外通信信号设备的运用质量，实时监测设备运用状况，保证设备安全可控。

第七十一条信号设备动静态检查

（一）动态检查由中国神华每半年组织电务检测车对管内正线设备运用质量检查一次；铁路公司每季度组织电务检测车对管内正线设备运用质量检查一次。

（二）静态检查测试分为Ⅰ级测试、Ⅱ级测试，其测试项目和周期由铁路公司制定。第七十二条信号设备微机监测

（一）微机监测系统须具备信号设备实时监测、超限报警、存储再现、过程监督、远程监视等功能。

（二）电务维修单位须建立微机监测定期分析报告制度，充分利用微机监测系统数据，指导维修工作，掌握设备特性变化规律，有针对性地组织维修，预防设备故障，保证设备正常运用。

（三）信号微机监测系统应逐步实现铁路公司、电务维修单位、车间联网。

1．由微机监测设备完成的测试项目，不再进行人工测试。未纳入微机监测的或微机监测设备故障时，进行人工测试；

2．基建、更改、大修、中修验交时，应按规定项目进行人工测试，有关测试记录纳入验收资料；

3．电务维修单位应有专人负责微机监测设备的测试、试验和管理工作。第七十三条信号设备轮修、备用、应急器材

（一）电务维修单位应制定备用、应急器材设备管理制度，建立备用、应急器材设备台账，明确设备型号和数量，存放地点及位置，定期进行检查，保证其处于良好状态。

（二）为保证信号设备轮修(互换修)的正常进行和满足应急抢修的需要,电务维修单位、车间、工区备用适量的信号设备和器材。应急器材备用数量由铁路公司制定。

（三）基建、更新改造、大修等工程产生新增设备及器材时,按规定及时补充备用设备和器材。

第七十四条信号设备和器材的验收

（一）设备和器材投入使用前，电务维修单位须按标准对产品技术性能、技术指标及外观进行检查、测试，合格的方可使用。

（二）经入所修的设备、器材的电气特性和机械强度必须达到《铁路信号维护规则》的规定。检修和修配完成后，必须逐台验收，合格后方可出所。

（三）周期性轮修、故障修的设备、器材均应按站、区间逐台建立跟踪台账，台账应准确记载具体安装位置、检修时间和次数等。第七十五条信号设备、器材的寿命管理

（一）信号设备、器材实行使用寿命管理，超过使用寿命期限的设备、器材不得继续上道使用。信号设备、器材的使用寿命期限按《铁路信号维护规则》规定执行。

（二）加强对报废信号器材的管理,防止废弃器材流入市场。报废器材要统一回收、集中销毁,任何单位和个人均不得随意处理。第七十六条信号设备召回制度和赔偿

（一）加强信号设备质量源头控制,实行设备召回制度和赔偿办法。

（二）存在制造缺陷的设备由生产厂家召回。

（三）保修期内出现质量问题,由供应商(生产厂家)负责更换或维修。并应按国家铁路行业有关规定，在合同中予以明确。

第七十七条信号设备技术履历簿的修订、审批及上报

电务维修单位应指定专人负责信号技术设备履历编制、修改、审核工作。设备变化后及时订正，保证准确完整，并每年修订逐级上报。第三节

信号联锁

第七十八条信号联锁纪律

信号工作人员都必须严格执行信号联锁纪律，杜绝违章封连电气接点等破坏联锁关系的行为，对违反联锁纪律的行为均有权制止、拒绝。

（一）在信号设备上进行试验或采用革新项目，变更联锁图表、修改电路图、信号显示方式及器材规格均应按照相应的批准程序进行办理。

（二）信号设备联锁关系的临时变更或停止使用，须经铁路公司批准。

（三）各种监测、遥信、报警电路等必须与联锁电路安全隔离，不得影响设备的正常使用。未经铁路公司批准，不得随意借用联锁条件。

（四）未经规定程序审批不准进行信号电路和联锁软件修改，主管技术人员不到现场不准修改配线。

（五）发现联锁电路和联锁软件存在问题应逐级上报，电务维修单位应及时调查分析并向铁路公司报告，由铁路公司书面通知设计单位和设备供应商，重大问题应及时向中国神华运输管理部报告。

（六）应加强对轨道电路分路不良区段的安全管理，坚持定期测试、登记制度，发现分路不良区段，及时在《行车设备检查登记簿》登记，车站应制定严格的卡控措施，纳入《站细》，规范管理。

（七）严禁进路有关道岔未纳入联锁时开放信号，接发列车。既有线站场改造工程中，凡新接入或移设道岔，必须按信号过渡工程设计、施工。将道岔表示纳入车站联锁后方可开放相应的进出站信号机。

（八）既有设备改造时，相关图纸必须及时修改，确保图纸正确，图实相符。

（九）涉及联锁的施工图纸变更，必须由设计单位签批，施工单位报电务维修单位，并由联锁主任或联锁工程师备案。

（十）对信号电路图进行修改时，应在修改处加盖图纸修改专用章，专用章应有“修改文号、修改人、修改日期”等内容。

（十一）现场运用的联锁、闭塞、列控、CTC/TDCS等设备软件进行升级或数据变更时，必须按规定的审批程序办理。严禁进路有关道岔（含双动道岔施工中非施工的另一组道岔）未纳入联锁时开放信号接发列车或调车作业。

（十二）在进行信号设备换装开通联锁试验，涉及道岔、轨道电路等室内改动配线施工联锁试验工作时，在所有联锁试验项目完成后，交付使用前，必须进行“进路锁闭扳动道岔试验”工作，确认100%正确后，方可销记交付使用。

（十三）电气集中、计算机联锁大修换装前的模拟试验工作完成后，由联锁工程师负责对完成模拟试验的设备进行封闭，任何人不得改动配线。确需进行修改时必须经联锁工程师同意，并对修改涉及相关部分设备进行试验。

（十四）试验人是联锁关系的实施者，监护人全程监护试验过程，对试验验证结果进行记录，施工配合人员要按照分工认真做好配合验证工作，试验人对联锁关系100%正确负直接责任，监护人负同等责任。因配合人员原因，造成的联锁关系错误，要追究配合人员责任。第七十九条联锁管理

（一）信号联锁管理是信号技术管理的重要内容，贯穿于信号大修、中修、维修及基建、更新改造工作的全过程。

（二）信号联锁设备必须符合“故障－安全”原则，必须满足《技规》、《铁路信号设计规范》以及铁道行业标准的要求。

（三）信号联锁管理工作主要包括：日常联锁管理、工程验交联锁管理、联锁关系（电路）变更以及科研项目试验的联锁管理等。

（四）凡由于基建、更改、大修、施工过渡工程引起的设备联锁电路改变时，必须由具有相应设计资质的设计单位按国务院铁路主管部门颁布的标准进行设计。

（五）设计单位在交付设计文件时，必须提供特殊电路设计等有关具体说明。施工和设备接管单位在提报施工方案计划时应研究制订有针对性的、详细的联锁试验内容，明确开通时联锁试验的项目、试验方法和条件，确定必需的联锁试验时间。

（六）联锁试验由联锁试验负责人实行单一指挥，严格执行联锁纪律，联锁试验不彻底，严禁交付使用。任何单位和个人不得在联锁试验时间内干扰和影响联锁试验工作。

（七）联锁试验项目，铁路公司应根据《铁路信号联锁试验暂行办法》制定信号联锁管理办法，电务维修单位应遵照执行。第八十条计算机联锁设备使用和管理

（一）车站计算机联锁设备必须通过国务院铁路主管部门组织的技术鉴定，方可准入使用。

（二）计算机联锁软件升级或修改时，铁路公司应对其修改原因、影响范围、试验核对内容进行审批并明确安全责任。计算机联锁软件升级或修改时，电务维修单位主管联锁技术人员应进行仿真试验。试验结果须经供应商和电务维修单位双方签认。经仿真试验后的软件应双方加封，在现场经双方确认后，才能对联锁软件进行更换。电务维修单位技术部门应对开通后的计算机联锁软件进行两种形式的备份。

（三）对双机热备、二乘二取二结构的计算机联锁系统应在双套设备同步的情况下，对其中的一套（是否隔年交替进行试验由铁路公司制定实施办法）联锁关系进行全面联锁试验，并且对两套的输入、输出进行对位检查核对。

（四）落实集成商编制、复核及仿真试验验收程序，并与电务维修单位共同进行计算机联锁软件模拟试验，保证联锁关系正确无误。同时，严格联锁软件版本管理，确保现场运用版本与模拟试验最终版本一致。

第八十一条联锁管理人员的设置及要求

（一）电务维修单位须设联锁主任或专业联锁技术人员。

（二）信号车间设信号联锁技术人员，工区须明确联锁试验人员。

（三）铁路公司应加强各级信号联锁技术人员和联锁试验人员的任职资格管理，强化定期培训和考核。联锁技术人员和联锁试验人员须经铁路公司联锁试验资格培训，并取得联锁试验资格证后，方可持证上岗。第四节

机车信号维护

第八十二条机车信号维护机构的设置

电务维修单位应设置机车信号维护机构（车间），负责机车信号设备的日常检修，机车出入库检查试验、整治。

第八十三条机车信号检测基地的设置及维护

（一）机车信号检测及维护须实行专业化管理。

（二）在机车出入库所在地设置机车信号检测工区,便于作业的机车整备。

（三）机车信号检测基地应有工作场地、房舍并配备满足测试要求的设施、设备和仪器仪表（包括轨道发码环线、发码设备、机车标签测试设备、机车语音记录装置测试设备、LKJ运行记录数据转储设备、处理数据的计算机设备及传输数据的铁路计算机网络接口、通讯设备等），备有用于故障处理的备品等。机车信号发码设备检测应合理选择载频频率，低频信息。

（四）机车信号的显示，应与线路上列车接近的地面信号机的显示含意相符。

（五）要认真分析机车运用信号信息记录，对异常信息作到早发现，早通报，早预防，早解决。

（六）电务维修单位应定期对机车信号和设备进行巡视、监测、添乘检查。添乘试验检查周期由铁路公司制定。第五节

通信维护

第八十四条通信维护机构的设置

（一）铁路公司须设通信专（兼）职管理人员，负责通信全程全网的管理工作。制定通信技术标准、作业规程。

（二）骨干网、数据网、核心节点处应设网管中心（传输室或网管室），负责设备维修和日常管理工作；负责传输网运行情况的实时监控、指导故障处理、分析工作。第八十五条通信设备的管理

（一）通信设备维护应符合国家通信行业及国务院铁路主管部门颁布的相关技术标准和质量要求。同时应执行国家通信保密和信息安全等有关规定。

（二）通信设备实行安全准入及技术审查制度：

1．购置铁路通信设备，须符合国家铁路行业的装备政策和技术标准。2．电务维护单位购置新设备时需报铁路公司批准后。方可采购。

3．涉及铁路行车安全的通信设备须执行设备入网许可证制度，设备制式要相对统一。未经中国神华运输管理部批准，不得擅自在运用设备上进行试验或使用。

4．涉及技术条件、运用方式有较大改动和变化时，应提出申请，经铁路公司审核同意后，报中国神华运输管理部备查。

（三）铁路通信系统（设备）停用、启用、移设、拆除，须报铁路公司批准，跨公司的通信系统（设备）报中国神华运输管理部批准。

（四）设备和器材投入使用前，必须按标准对产品技术性能，技术指标及外观等进行检查、测试、合格后方可使用。第八十六条通信网络的管理

（一）逐步建立覆盖神华铁路的专用通信网，为运输生产和经营管理提供话音、数据和图像通信业务。

（二）树立全程全网观念，实行统一指挥，分级管理的原则。传输网及各业务网发生故障时，各级网管须积极主动，尽职尽责，服从指挥，协同配合。上部站指挥下部站，下级网管服从于上级网管，现场服从于网管的统一指挥。

（三）通信机房的环境、设备、管理、安全、质量应符合国家、铁道行业及中国神华的法规、规程、标准规定，满足设备可靠稳定运行要求。第八十七条通信设备大、中、维修周期

（一）通信线路大修周期原则上为15年。通信线路大修包括电缆和光缆线路。通信线路大修前须进行实际调查和技术鉴定，确认需要大修时，由电务维修单位提报大修计划，报铁路公司审核，经中国神华运输管理部审批后实施。

（二）通信线路中修周期原则上为5年。通信线路中修项目及内容由铁路公司制定。

（三）通信线路维修包括日常维护、集中检修、重点整治，项目、内容、周期、标准由铁路公司制定。

第八十八条通信设备的维护管理

（一）通信设备传输网应对重要业务通道进行迂回保护，重要业务节点的系统和设备应采用冗余配置。

（二）调度通信设备应满足铁路运输组织的需要，调度通信网络应保持相对独立和专用。通信维护工作应确保系统运行可靠、调度通信畅通。

（三）通信电源应保证对通信设备不间断、质量良好的供电。通信电源的容量及各项指标应能满足通信设备对电源的要求。

（四）通信维护单位须设立完整、准确、明晰的设备技术履历。设备变动应及时修改，每年全面修订一次，并报铁路公司核查。

（五）通信维修单位应对备品、备件统一管理，建立台账。备品、备件种类应满足需要，数量由铁路公司制定。第八十九条应急通信设备的管理

（一）中国神华、铁路公司应急中心须装设应急通信指挥台、值班台、服务器、音视频终端、显示设备、网管及路由器等网络接入设备。

（二）发生自然灾害或突发事件等紧急情况时，在事故突发现场应装设通信应急设备，装设通信平台、移动通信终端、图像采集设备、卫星终端等。

（三）应急通道应采取统一调度，多段管理，密切协作，树立全程全网的概念。

（四）应急通信抢险设备应由专人保管，保证良好，随时可投入使用。第九十条无线通信设备的检修

（一）按时执行检修维护计划，使设备功能及性能符合维护指标要求。

（二）及时处理各种系统、设备障碍和用户申告，利用监测、监控和网管系统迅速准确地判断并排除故障，保证通信畅通。

保持设备完好、清洁和处于良好的工作环境，努力延长设备使用年限。积极组织人员进行设备及电路分析，解决疑难故障，保证通信质量。第九十一条无线通信设备的维护

（一）无线通信漏泄同轴电缆、杆塔及配套光电缆线路采用维修、中修、大修三个修程。其他设备实行维修修程。

（二）无线通信漏缆、塔杆大修周期原则为15年。在保证安全的前提下，应根据实际运用情况可适当延长。大修主要工作项目：

1．漏缆同轴电缆、光缆线路补强、整修、杆路加固等； 2．无线、馈线、引入电缆整修、补强或更换； 3．铁塔、天线杆整修、补强或更换；

4．电源系统和防雷、接地设施整修、更换； 5．漏缆同轴电缆和区间光、电缆更换。

（三）无线通信中修周期为五年。中修主要工作项目： 1．漏缆电特性测试、整修、补强；

2．漏缆承力索、支架、吊架整修、更换；调整吊挂漏缆和电力电缆垂度；

3．无线及馈缆、漏缆及馈缆接头、阻抗变换器、直流阻断器、功分器、匹配负载和避雷装置的整修或更换； 4．中继房打号；

5．塔（杆）基础整治加固、地面硬化、更换调整拉线；塔杆垂直度调整，除锈、涂漆、注油、更换不合格紧固件；整修加固塔（杆）工作平台； 6．地线的整修、测试，整治不合格地线；

7．无线通信专用光电缆埋深不够整修、径路塌陷填充、桥隧涵水泥槽、防护钢管整修、电缆接头腐蚀检查整修，电缆电特性测试及整修，光缆接头盒、电缆交接、转换箱整修或更换、光电缆标识补充及更换，光纤衰耗测试；

8．馈电电缆和标识补充及整修、补强或更换。

中修原则上应按调度区段进行，中修项目、标准、验收办法由铁路公司制定

（四）无线维修工作包括日常维护、集中检修、重点整治。工作项目、内容由铁路公司制定。

（五）铁路专用无线通信设备的设置、使用频率，应报中国神华运输管理部批准；设备的停用、启用、移设、拆除报铁路公司批准。

（六）当铁路无线通信系统及其设备受到干扰时，应及时上报无线电管理机构，积极配合无线电管理机构查找和处理干扰源。

第四篇：语音信号处理及加密课程总结

《语音信号处理及加密》课程总结

本学期，我选修了《语音信号处理及加密》这门课。在本门课程的学习中，我系统地学习了现代语音编码技术的基本概念和基本知识，如什么是语音编码、对语音编码的要求、现代语音编码技术的作用和意义、现代语音编码系统的构成、分类以及主要性能指标等等，使我对现代语音编码有了初步的概要的了解。最近的二十几年来，随着数字通信、计算机、信号处理、微电子等相关技术的发展和广泛应用，语音编码技术发展非常迅速，取得了一系列突破性的成果，极大地促进了数字通信的发展和普及，是现代通信以及信息技术的一个亮点。所谓的现代语音编码技术，主要就是指最近二十几年发展起来并得到广泛应用的语音编码技术。

一、为什么要学习语音编码技术？

由于PCM的编码速率过高，不适应通信和信息技术发展的需要，为了压缩编码速率，减少传输占用的带宽，人们一直在致力于研究开发新的语音编码技术。这种强烈的客观需求是推动语音编码技术发展的巨大动力。另一方面，最近二十几年来，随着计算机、微电子、信号处理等相关技术的迅速发展和广泛应用，尤其是随着数字信号处理算法和器件（DSP芯片）的飞速发展和应用，为中、低速率语音编码器的发展和应用准备了必要条件。正是在这种情况下，从20世纪80年代以来的二十几年间，语音编码技术进入了一个飞速发展的时期。

现代语音编码技术就是指20世纪80年代以来发展起来的新的语音编码技术，这些新的语音编码技术的出现，极大地推动了通信和信息技术的发展，是现代通信发展史中的一个闪光点。

学习和掌握现代语音编码技术的基础知识、分析方法、关键技术和算法十分重要，只有了解和掌握这些已经成熟或基本成熟的方法和技术，才能很好地适应现代通信和信息技术发展的需要，才能研究开发新的方案和算法，提出具有自主知识产权的技术方案。

二、我学到了什么？

语音编码为信源编码，就是对模拟的语音信号进行编码，将模拟信号转化成数字信号，从而降低传输码率并使之可以在数字信道中传输。语音编码的目的是在保持一定得算法复杂程度和通信时延的前提下，占用尽可能少的通信容量，传送尽肯能高质量的语音。

语音编码按照传统的分类方法通常分为三类：波形编码、参数编码和混合编码。(一)波形编码

波形编码是将时间域或频率域或变换域信号直接编码为数字信号，力求使重建语音波形保持原始语音信号的波形形状。波形编码具有语音质量好、抗噪声性能强等优点。其缺点是所需用的编码速率高，一般在64~16Kb/s之间。波形编码是应用最早、人们最熟悉的语音编码技术。波形编码通常包括时域波形编码、频域波形编码和变换域波形编码三种类型。在课程学习中，我对这三种编码技术有了初步的了解。1)时域波形编码

课程中介绍了几种常用的时域波形编码，即脉冲编码调制（PCM）、增量调制（DM或∆M）、差分脉冲调制（DPCM）和自适应差分脉冲调制（ADPCM）。PCM是应用最早和最广泛的语音编码技术，在很长一段时间内，它一直在语音编码中占据统治地位，对于通信的数字化起到过极为重要的推动作用。近年来语音编码技术取得一系列突破性进展，出现了许多崭新的编码算法和技术，已经动摇了PCM的统治地位，但在通信和信息系统中，PCM的应用依然相当普遍。其工作原理是：在译码端，输入模拟信号经过取样、量化和编码，实现模/数转换，变换成为数字信号；到了译码端，再将接收到的数字信号通过译码、低通平滑滤波实现数/模转换，恢复为模拟信号。

DPCM是对相邻样值之间的差值进行编码，而不是对取样值本身进行编码，这样就能够降低编码速率。由于它是对预测误差信号进行编码，而预测误差信号的能量比输入信号的能量小得多，因此量化限幅电平也可以小得多。这样，在量化电平数不变的条件下，量化器的量化间隔就比输入信号的量化间隔小得多，使得量化噪声减少。而在保持信噪比不变的情况下，DPCM就可以通过减少量化比特数，降低编码速率。

ADPCM是采用自适应量化及高阶自适应预测技术的DPCM。自适应线性预测以帧为单位进行，根据本帧语音波形的时间相关性确定预测系数，使得预测误差信号的方差最小。

DM是DPCM的一种特殊形式。当系统的取样品率大于Nyquist频率许多倍时，相邻取样值之间的相关性很强，差分信号的幅度值会在一个很小的范围内变化，于是就可以用正负两个固定的电平来表示差分信号。因此，在DM中仅用1bit即可对差分信号进行量化，也就是只需指示出极性即可。2)子带编码

子带编码是一种应用比较广泛的语音编码技术，也是一种典型的频域波形编码技术。它利用带通滤波器（BPF）组首先将输入信号分割成若干个不同的小的频带（称为子带），通过等效于单边带调幅的调制过程，将各子带搬移到零频率附近，形成低通信号后，再以Nyquist速率对各子带输出取样，并对这些取样值分别进行通常的数字编码。在接收端，将各子带编码信号进行译码，并重新调制回原始位置，再将所有子带输出相加，恢复出原始信号。把语音信号分成若干子带进行编码主要有三个优点。首先，如果对不同的子带合理的分配比特数，就可能分别控制各子带的量化电平数目以及相应的重建信号的量化误差方差值，使误码率更精确地与各子带的信源统计特性相匹配。其次，通过调整不同子带的比特分配数值，可以控制总的重建误差频谱形状，使误差谱的形状适应人耳听觉特性，获得更好的主观听音质量。第三，子带编码的另一个优点是各子带内的量化噪声相互独立，被束缚在自己的子带内，这样就能避免输入电平较低的子带信号被其他子带的量化噪声所淹没。这种情况在非子带编码中就会发生，除非专门采用噪声谱形形成等技术来控制。3)变换域编码。

变换域编码又称为变换域波形编码，是语音编码中经常使用的编码方式之一，尤其是在宽频带高音质声频编码中，变换编码应用更为广泛。

变换域编码是将通常在时域描写的语音信号变换到另外一些变换域中描写(这些变换通常采用正交变换)，然后再对变换后的信号进行量化和编码。在接收端，首先对通过信道传输的接收信号进行译码，然后进行反变换以恢复出原始输入的语音信号。在文献资料中经常介绍并在实际中获得广泛应用的集中主要正交变换是：K-L变换（K-LT或KLT）、W-H变换（W-HT或WHT）、Haar变换（HT）、斜变换（ST）、离散余弦变换（DCT）和离散傅里叶变换（DFT）。(二)参数编码

参数编码又称为声源编码或声码器，有时又成为分析-综合编码，它是将信源信号在频域或其他变换与提取特征参数，然后对这些特征参数进行编码或传输；在译码端再将收到的数字信号译成特征参数，根据这些特征参数重建语音信号。参数编码是通过对语音信号特征参数的提取和编码，力求使重建语音信号具有尽可能高的可懂度，即保持原语音信号的语意，但重建语音信号的波形语言语音信号波形却相差甚远。参数编码的有点是可实现低速率语音编码，其编码速率可低至2.4kb/s以下。其缺点是语音质量差，自然度较低，即使是熟人一般也定不出来讲话的人是谁。此外，参数编码的坚韧性也不够好。

参数编码的基础是语音的产生模型。根据这一模型对语音信号进行分析，就可以得到语音的谱包络、基音周期以及清浊音判决等参数。然后就可以对这些参数进行编码和传输。译码中所使用的声道滤波器的形式，与编码器中的谱包络分析器的形式必须相对应，才能够在同样的语音产生模型基础上合成出发送端的语音信号。(三)混合编码

语音混合编码是在采用线性预测编码（LPC）技术的语音参数编码的基础上，通过采用许多改进措施，使用合成分析法而形成的一种新的编码技术，是最近二十几年来在语音编码技术上的一种突破性进展，收到人们的普遍重视，发展迅速，应用广泛。它克服了波形编码和参数编码的缺点，吸收了它们的长处，在16~4kb/s速率上能够得到高质量的合成语音。多脉冲激励线性预测（MPE-LP）编码、规则脉冲激励线性预测（RPE-LP）编码和码激励线性预测（CELP）编码等都属于混合编码。

多脉冲激励线性预测（MPE-LP）编码是一种高音质语音编码算法，是第一个实用、有效的ABS-LPC类型的算法。在MPELPC中，不论是清音还是浊音，都用一帧中的有限多个脉冲经过最优化估值后作为激励信号。

规则脉冲激励线性预测（RPE-LP）编码是在MPELPC的基础上进一步改进而得到的。RPE-LTP编码方案的特点是算法简单，语音质量好，MOS分为4.0分。它是利用预测残差、感觉加权滤波器的单位冲击响应、位置脉冲模式等信息通过解线性方程组求得激励脉冲序列的，因此其算法较简单。

码激励线性预测（CELP）编码是目前应用最多的混合编码技术。CELPC采用分帧技术进行编码，帧长一般为20~30ms。CELPC基于合成分析（ABS）法的搜索过程、感觉加权、矢量量化（VQ）和线性预测（LP）技术。它用从码书中搜索出来的最佳码矢量，乘以最佳增益，代替线性预测的残差信号（余量信号）作为激励信号源。CELPC通常将每一语音帧分为2~5个子帧，在每个子帧内搜索最佳的码矢量最为激励信号。

三．学习体会

在现代通信中，随着科学技术的迅速发展，图像、数据等非话音信息在通信信息中所占的比例大大提高，而且这种提高的趋势仍然会继续下去。但是，到目前为止，在大多数通信系统中，传输醉倒的信息仍然是语音信号。在可以预见的未来的通信中，尽管语音信号在通信信息总量中所占的比例会有所下降，但仍然会是传输最多的信息。

语音编码技术在数字通信中的作用至关重要，现代语音编码技术已经成为通信技术中一个相当重要的学科，在各种通信网络中都得到广泛应用。在学习了这门课程之后，我对语音编码技术有了粗略的概念性的了解，并通过实验深入理解了语音编码及处理的基本原理，更加深刻地认识到语音编码的作用与意义。只有学习和掌握现代语音编码技术，我们才能更好地向着“降低编码速率，减少传输占用的带宽”的目标前进，推动语音编码技术的发展。

第五篇：生物医学信号处理

1.生物医学简述

1.1生物医学信号概述

生物医学信号是人体生命信息的体现，是了解探索生命现象的一个途径。因此，深入进行生物医学信号检测与处理理论与方法的研究对于认识生命运动的规律、探索疾病预防与治疗的新方法以及发展医疗仪器这一高新技术产业都具有极其重要的意义。国内外对于生物医学信号检测处理理论与方法的研究都给予极大的重视。人体给出的信号非常丰富，每一种信号都携带着对应的一个或几个器官的生理病理信息。由于人体结构的复杂性，因此可以从人体的不同的“层次”得到各类信号，如器官的层次、系统的层次以及细胞的层次,这些信号大致分为电生理信号、非电生理信号、人体生理信号、生化信号、生物信息以及医学图像[1]。1.2生物医学信号的特点

生物医学信号属于强噪声背景下的低频微弱信号，它是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号，从信号本身特征、检测方式到处理技术，都不同于一般的信号。

⑴信号弱，如心电信号在mV级，脑电信号在µV级，而诱发电位信号的幅度更小。⑵噪声强，人体是电的导体，易感应出工频噪声；其次是信号记录时受试者移动所产生的肌电噪声，由此引起电极移动所产生的信号基线漂移。另外，凡是记录中所含有的不需要成分都是噪声，如记录胎儿心电时混入的母亲的心电。⑶随机性强且一般是非平稳信号，由于生物医学信号要受到生理和心理的影响，因此属于随机信号。

⑷非线性，非线性信号源于非线性系统的输出，人体体表采集到的电生理信号都是细胞膜电位通过人体系统后在体表叠加的结果，因此这些信号严格地说都是非线性信号，但目前都是把他们当作线性信号来处理[2]。

2.生物医学信号的检测

生物医学信号检测是对生物体中包含地生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化地技术，涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域。绝大部分生物医学信号都是信噪比很低地微弱信号，且一般都是伴随着噪声和干扰地信号,对于此类信号必须采用抑制噪声地处理技术。由于生物系统十分复杂，生物体内的信息丰富，生物信号检测技术十分重要。生物信号的检测一般需要通过以下步骤：①生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号；②放大器及预处理器进行信号放大和预处理；③经A/D转换器进行采样，将模拟信号转变成数字信号；④输入计算机；⑤通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理，得到有意义的结果[3]。

图1 生物医学信号检测流程

生物医学的检测技术分为以下几类：①无创检测、微创检测、有创检测；②在体检测、离体检测；③直接检测、间接检测；④非接触检测、体表检测、体内检测；⑤生物电检测、生物非电检测；⑥形态检测、功能检测；⑦处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测；⑧透射法检测、反射法检测；⑨一维信号检测、多维信号检测；⑩分子级检测、细胞级检测、系统级检测[4]。

3.生物医学信号的处理

生物医学信号处理是研究被干扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号，在此基础上诊断疾病的存在。近年来对生物医学信号的处理广泛地使用了数字信号分析处理方法。以下为几种常用地处理方法：

⑴小波变换方法。在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理及众多非线性科学领域小波变换受到广泛地应用，被认为是近年来在工具及方法上地重大突破。所谓地小波变换是指把某一被称作为基本小波地函数作位移τ后，在不同尺度α下与待分析信号作内积[5]。小波变换具有以下特点：时频局部化特点，即可以同时提供时域和频域局部化信息;多分辨率，即多尺度的特点，可以由粗到细逐步观察信号；带通滤波的特点，可以根据中心频率的变化调节带宽，中心频率的高低与带宽成反向变化，可以观测出信号的低频缓变部分和高频突变部分[6]。这种变焦特性决定了它对非平稳信号处理的特殊功能。在生物医学工程中的信号处理，信号压缩，医学图像处理中，小波变换均有应用。

⑵频域滤波。频域滤波是数字滤波中常用的一种方法，是消除生物医学信号中噪声的另一种有效方法，当信号频谱与噪声频谱不相重叠时，或虽有重叠，但信号在重叠部分的能量很小时，可用频域滤波法来消除干扰。数字滤波器由于可做到非因果性，所以具有较模拟滤波器更为优越的频响特性，较之能更接近理想滤波器对数字滤波器的要求时相频线性，通带平坦，过度带窄[7]。

⑶生物医学信号的混沌测量。传统的测量技术以线性方法为主，强调的是平稳、平衡和均匀性。而非线性系统是在不稳定、非平衡的状态中提取信息、处理信息，从而显示它特有的优点。混沌用于测量可以说是一种尝试，也许人们很难想象一个极不稳定的混沌系统，其检测灵敏度却明显超出目前的科技水平，这是一个全新的测量概念，是很有发展前途的领域。该方法的最大的特点是初值敏感性和参数敏感性，即蝴蝶效应。其基本的思路就是把蝴蝶效应倒过来应用，将敏感元件作为混沌电路的一部分，其敏感参数随待测量变化而变化，并使系统的混沌轨道变化，测出混沌轨道的变化就可得到待测量。

⑷人工神经网络(ANN),人工神经网络是指由大量简单元件广泛相互连接而成的复杂网络系统。神经网络有很多具体模型，其共同的基本特征是以大规模并行处理为主，采用分布式存储具有较强的容错性和联想功能，强调自适应过程和学习训练过程[8]。人工神经网络的最新发展使其成为信号处理的强有力工具，对于那些用其他信号处理技术无法解决的问题，人工神经网络的应用开辟了新的领域，许多ANN的算法和它们的应用已广泛的在自然科学的各个领域被应用。这些网络模型中，多层感知器被认为是最有用的学习模型，广泛应用于脑电信号、心电信号的处理中。由于神经网络可以把专家知识和先验知识结合进一个数学框架来完成特征提取和分类识别等功能，而不需要任何对数据和噪声的先验统计假设，也不需要把专家知识和经验归纳成严密清晰的条文，所以最适应用于研究和分析生物医学信号。

4.生物医学信号处理的应用及发展前景

生物医学信号至今已在临床和生命学科的研究中获得了广泛的应用，而基于生物医学信号处理、医学成像系统和计算机的医疗仪器已成为现代医院的重要组成部分。随着科学技术的发展，现代医学已由过去的定性诊断逐渐转变为强调定量诊断。而定量诊断的依据即是病人的生理信号、医学图像和生化指标等。

4.1心电信号的应用 心电信号中最重要的特征是R波、P波、T波的位置、幅度和形态，此外还有S-T段的形态、Q波、S波、QRS宽度、U波、心室晚电位及T波交替等。心电R波检测是所有其他心电特征检测和自动诊断的基础，其检测的精度直接影响到仪器的性能，检测精度至少在99%以上。R波自动检测已有近40年的历史，从早期的差分域值法、模板匹配法、积分法、滤波器法，发展到20世纪90年代，基于小波变换的算法逐渐成为主流。至今新的R波检测算法仍然在不断的被提出，例如将R波检测和心电数据压缩相结合的算法，目的是使算法在用于可穿戴心电监护仪时具有实时分析功能并降低仪器的功耗，算法对R波的检测精度达到了99.64%。由于P、S、T等波形的幅度远低于P波，且形态多变，因此，用于对它们的检测非常困难。完成了P、Q、R、S和T等波形的检测，即可算出R-R间隔，从而得到瞬时心率以及P-R间隙、QRS宽度、P-T间隙以及S-T段形态等参数。这些参数总的又可分为两类：①心电形态学的信息②心电节律的信息，它们时心电图临床诊断的重要依据。根据检测出的参数、心脏疾病的原理和医生的临床经验，建立起各种心律异常的数学模型，从而对心电信号作出判别，决定是否异常，若异常时属于哪一种异常。这一工作即是心电的自动诊断，它也是信号处理的应用。

4.2脑电信号的应用

人类大脑无疑是自然界中最精密也是最复杂的巨系统。开展脑科学研究的目的：①阐明脑的功能和机理；②保护大脑，即脑疾病的预防、治疗及延缓衰老；③进一步开发大脑；脑科学的研究主要有两大研究方向：①微观层次的研究，包括神经生物学、分子生物学和细胞生物学等学科；②宏观层次的研究，即通过大脑宏观层次的测量来分析大脑内部隐含的生理、病理信息。目前，大脑宏观层次的测量主要是脑电图和脑部成像两大类。脑电图是无创并低价的脑测量手段，无论是在神经内科还是在神经外科都获得了广泛的应用，几乎是神经门诊的必做项目之一，同时它在脑的认知研究中也起着重要的作用。

5.结语

由于生物医学信号来自于人体器官、组织及细胞，因此存在信号的多样性、复杂性及应用的特殊性等突出特点。随着现代医学对定量诊断和精确治疗的要求越来越高，因此，生物医学信号处理的应用领域也越来越迅速扩展。正因为生物医学信号的上述属性，因此吸引了众多学科的信号处理工作者到该领域来探索。可以说生物医学信号处理领域充满了挑战性和创新机会，其给科研工作者带来了勇攀高峰的激情和期待。

参考文献

[1]何琳，郭静玉，胡志刚.生物医学信号处理方法概述[J].科技资讯，2012.[2]周杰.生物医学信号 处理方法概述[J].华章，2012.[3]许海青 陈柱 史婷奇.生物医学信号处理及应用[J].浙江临床医学，2010.[4]张阳德，周以，李小莉.基于生物医学信号处理技术的医疗检测与诊断[J].中国医学工程，2005.[5]王鸿雁.信息技术在生物医学工程中的应用[J].赤峰学院院报，2010.[6] 许海青 陈柱 史婷奇.生物医学信号处理及应用[J].浙江临床医学，2010.[7] 周杰.生物医学信号 处理方法概述[J].华章，2012.[8] 何琳，郭静玉，胡志刚.生物医学信号处理方法概述[J].科技资讯，2012.[9]梁世盛，乔凤斌，张燕．基于ＦＰＧＡ的数字相敏检波算法实现[J].自动化仪表，2013，34(11):13-16.５９

生物医学工程学杂志 第３３卷

［ Ｊ］．自动化仪表，２０１３，３４（１１）： １３ － １６