第一篇：通信信號處理課程報(bào)告

MIMO技術(shù)及其在下一代移動通信中的應(yīng)用

一、前言：

MIMO技術(shù)是無限移動通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破。MIMO技術(shù)能在不增加寬帶的情況下，成倍的提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。隨著世界各國對該技術(shù)的不斷研究完善，我們有理由相信MIMO技術(shù)將成為新一代移動通信系統(tǒng)所必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。

MIMO技術(shù)源于無限通信天線分集技術(shù)與智能天線技術(shù)，它是多入單出（MISO）與單入多出（SIMO）技術(shù)的結(jié)合，具有兩者的優(yōu)勢和特征。MIMO系統(tǒng)在發(fā)端和收端均采用多天線單元，運(yùn)用先進(jìn)的無線傳輸與信號處理技術(shù)，利用無限信道的多徑傳播，因勢利導(dǎo)，開發(fā)空間資源，建立空間并行傳輸通道，在不增加帶寬與發(fā)射功率的情況下，成倍地提高無線通信的質(zhì)量與數(shù)據(jù)速率，堪稱現(xiàn)代通信領(lǐng)域的重要技術(shù)突破。

MIMO技術(shù)已不是傳統(tǒng)的無線通信智能天線，其優(yōu)勢已非常規(guī)智能天線所及。

二、MIMO技術(shù)：

1、MIMO信道模型：

MIMO系統(tǒng)在基站和移動端都采用了天線陣列，可為移動通信系統(tǒng)帶來更大的系統(tǒng)容量，更好地保障了通信質(zhì)量以及提供更高的頻譜利用率。MIMO系統(tǒng)能夠在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的前提下，提供未來移動通信系統(tǒng)所需要的大容量高速率傳輸。當(dāng)發(fā)射功率和傳輸帶寬固定時(shí)，MIMO系統(tǒng)的最大容量或容量上限將隨天線數(shù)目的增加而增加，可以提高無線信道的容量。

以基站和移動臺作為發(fā)射端和接收端來分析。上圖1所示的兩個(gè)線性天線陣列，假定基站有NT根天線、移動臺有NR根天線。在基站的天線陣列上的信號表示為：

xj(t)=[x1（t），x2（t），…xt（t）]T

式中，符號[.]T為矢量或矩陣的轉(zhuǎn)置，xj(t)為移動臺的第i根天線端口的信號。

同理，yj(t)= [y1（t），y2（t），…yR（t）]T 式中，yj(t)為移動臺得第j根天線端口的信號。

2、MIMO系統(tǒng)的容量：

系統(tǒng)的容量是表征通信系統(tǒng)性能最重要的標(biāo)志之一，即表示了通信系統(tǒng)的最大傳輸率。MIMO系統(tǒng)自身具有的一個(gè)最大的優(yōu)勢是，它能夠提供其他任何系統(tǒng)所不能達(dá)到的容量優(yōu)勢。

對于P個(gè)發(fā)射天線和Q個(gè)接收天線的MIMO系統(tǒng)，信道容量的公式為：

C=log2[det（IQ+SNR/P*H*H）]b/s/Hz 其中，IQ 表示單位矩陣，SNR表示接收天線的平均信噪比，“*”表示共軛轉(zhuǎn)置，H是P×Q的信道響應(yīng)矩陣。上式是在假設(shè)P個(gè)相等功率的不相關(guān)的天線條件下成立的。那么，在MIMO系統(tǒng)傳輸信號過程中，每個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)流的傳輸過程是相互獨(dú)立的，每個(gè)接收天線接收到的信號也是相互獨(dú)立的，沒有任何的干擾，這樣可以提高接收信號質(zhì)量。一般地，對于發(fā)射天線為P，接收天線為Q的MIMO系統(tǒng)，假定信道為獨(dú)立的瑞利衰落信道，則信道容量為：

*C=[min(P,Q)B log2(SNR/2)] b/s/Hz 其中，B為信道帶寬，SNR為接收平均信噪比。上式表明：當(dāng)發(fā)射功率和傳輸帶寬固定時(shí)，MIMO系統(tǒng)的最大容量或容量上限隨較小天線數(shù)目的增加而線性增加。

信道信噪比SNR與信道容量C的關(guān)系：

1、仿真結(jié)果：

圖為：信噪比為-5, 0, 5, 100 分析：在實(shí)驗(yàn)仿真時(shí)，可以得出以下結(jié)果：

當(dāng)天線數(shù)目一定時(shí),隨著信噪比的增大信道容量也增大，信道容量的增加速度越來越慢；當(dāng)信噪比一定時(shí),隨著天線數(shù)目的增加信道容量也增大，信道容量的增加速度越來越慢；當(dāng)天線達(dá)到一定數(shù)目時(shí)，信道容量趨于一個(gè)穩(wěn)定值，不再隨天線數(shù)目增加而增加。MIMO信道容量的大小與信噪比以及天線數(shù)目有關(guān)。當(dāng)天線數(shù)目較少時(shí)，信道容量與天線數(shù)目成正比，當(dāng)天線數(shù)目大到一定值時(shí)，信道容量達(dá)到飽和狀態(tài)，不再隨天線數(shù)目的增加而改變。

3、MIMO信道估計(jì)： 在MIMO系統(tǒng)中，常用的信道估計(jì)的方法包括最小二乘估計(jì)、最大似然估計(jì)、最大后驗(yàn)概率估計(jì)以及最小均方誤差估計(jì)：

下面以最小二乘估計(jì)、最大似然估計(jì)為例進(jìn)行分析：（1）最小二乘信道估計(jì)算法：

一個(gè)MT*MR 系統(tǒng)，接收的向量由下式給出

式1 其中，維數(shù)為，是由MT 個(gè)發(fā)射天線上的訓(xùn)練序列組，成的訓(xùn)練矩陣。Mp為訓(xùn)練期間接收天線所收到的接收信號矩陣，維數(shù)為H是訓(xùn)練期間的信道系數(shù)矩陣，與前面定義相同，維數(shù)為Mr×Lt，其中每個(gè)元素服從Ryaelihg分布，Vp 為0均值、方差為的高斯白噪聲矩陣。

采用LS方法進(jìn)行信道估計(jì)的代價(jià)函數(shù)為: 式2 使 式2所示的代價(jià)函數(shù)達(dá)到最小的就是H的LS估計(jì)，也即:

進(jìn)一步將公式2中的代價(jià)函數(shù)對求H偏導(dǎo)且令其等于O，可以求得H的LS估計(jì) 值

其中。

將式1代入上式，可得:

其中，為估計(jì)的誤差矩陣。由此可以看出信道系數(shù)矩陣的估計(jì)值真實(shí)值H受到一個(gè)同維數(shù)的高斯矩陣擾動的結(jié)果。

(2)最大似然信道估計(jì)算法

ML估計(jì)在估計(jì)理論中占有非常重要的地位，ML估計(jì)適用于非隨機(jī)參數(shù)或者未知 先驗(yàn)分布的參數(shù)估計(jì)。

實(shí)際上是其若要對H進(jìn)行最大似然估計(jì)，可以先得到最大似然估計(jì)的性能函數(shù)者達(dá)為:，通常采用后一種對數(shù)似然函數(shù)，則H的ML估計(jì)解

或可以表

當(dāng)噪聲為復(fù)高斯噪聲

可以轉(zhuǎn)化為:

式3

其中，為Rv噪聲的協(xié)方差矩陣。將式3所示的代價(jià)函數(shù)對待估量H求偏導(dǎo)等于零，就可以估計(jì)出相應(yīng)的化簡求

式4 在噪聲為O均值的加性復(fù)高斯白噪聲的情況下，對于MIMO平坦衰落信道的估計(jì)而言，信道系數(shù)矩陣H的最大似然估計(jì)值

和最小二乘估計(jì)值

是相等的，由于噪聲為0均值的復(fù)高斯白噪聲，因此可以它們有相同的表達(dá)形式。

4、MIMO信道的均衡：

以球形譯碼為例分析MIMO信道的均衡：

球形譯碼的基本思想是在以一個(gè)矢量為中心的半徑為的多維球內(nèi)搜索格點(diǎn)。通過限制或者減少搜索半徑從而減少搜索的點(diǎn)數(shù),進(jìn)而縮短計(jì)算時(shí)間。與ML 檢測相比,球譯碼算法的優(yōu)點(diǎn)在于它不需要對整個(gè)格內(nèi)的所有格點(diǎn)進(jìn)行搜索,而只需要在一個(gè)事先設(shè)定的有限球形區(qū)域內(nèi)進(jìn)行搜索, 如果該區(qū)域所包含的點(diǎn)數(shù)相對于整個(gè)格內(nèi)的總點(diǎn)數(shù)是相當(dāng)小的, 那么搜索時(shí)間就會大大減少。多符號判決反饋球譯碼算法

由于MIIMO 頻率選擇性衰落信道的均衡無法直接應(yīng)用SDA,因此本文提出了多符號判決反饋球譯碼算法。即:對于接收信號,有

（1）

其中, H是信道傳輸系數(shù)矩陣, 是0 均值的高斯白噪聲矩陣, 為各對天線間最大可分辨多徑數(shù)。若要檢測符號矢量,假定及其以后的符號矢量已知, 在研究中采用軟判決譯碼方式, 即假設(shè)已知的符號矢量取值均為線性均方誤差均衡后未進(jìn)行硬判決的值,對(1)式處理后得:

(2)其中。

通過上述變換可對表達(dá)式直接應(yīng)用SDA,求出后,代入表達(dá)式,對表達(dá)式應(yīng) 用SDA,可以檢測出,以此類推,我們可以對其它符號矢量進(jìn)行逐個(gè)檢測。仿真與結(jié)果分析：

圖1 在2 徑衰落信道下MIMO 系統(tǒng)的線性均衡和判決反饋均衡的性能

圖2 在2 徑衰落信道下MIMO 系統(tǒng)

MIMO 系統(tǒng)采用BPSK 調(diào)制,信道為2 徑的頻率選擇性衰落信道,線性均衡濾波器的長度是5,判決反饋濾波器的前饋抽頭系數(shù)為3,反饋抽頭系數(shù)是1,不同信噪比(SNR)下的誤比特率BER)曲線如圖1。基于MMSE 準(zhǔn)則的線性均衡和判決反饋均衡不能完全消除符號間干擾(ISI);隨著接收端天線數(shù)目增加,MIMO 系統(tǒng)獲得分級增益提高,誤碼率性能隨之得到改善。如:判決反饋均衡器在誤碼率為時(shí),接收端天線數(shù)每增加2,誤碼率性能就得到3~5dB 的改善。相同天線配置情況下,非線性的判決反饋均衡效果優(yōu)于線性均衡的效果。為了研究系統(tǒng)在不同的均衡檢測方式下的性能, 對一個(gè)2 發(fā)3 收的MIMO 系統(tǒng)在BPSK 調(diào)制下進(jìn)行仿真,BER 曲線如圖2。

三、MIMO技術(shù)在下一代通信的應(yīng)用：

MIMO技術(shù)是無限移動通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破。MIMO技術(shù)能在不增加寬帶的情況下，成倍的提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。隨著世界各國對該技術(shù)的不斷研究完善，我們有理由相信MIMO技術(shù)將成為新一代即4G移動通信系統(tǒng)所必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。這與MIMO技術(shù)優(yōu)點(diǎn)有著不可分割的因素： MIMI技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)可以包括以下幾點(diǎn)：

（1）頻譜效率高。MIMO技術(shù)能夠在不增加額外功率或者帶寬的前提下增加容量，即提供空分復(fù)用增益。通過在不同的發(fā)射天線上傳輸不同的數(shù)據(jù)流，在特定信道條件下，使系統(tǒng)容量與min{成線性增長}。

（2）覆蓋范圍廣。對所有天線陣元上的接收信號進(jìn)行相干合并，可以獲得天線陣列或者波束成型增益，它正比于接收天線的數(shù)目。通過增加接收端的信噪比，MIMO技術(shù)可以擴(kuò)大WLAN的覆蓋范圍。

（3）功耗低。采用發(fā)射波束成型等方法可以獲得較低的功率消耗。

（4）鏈路可靠性高。采用多天線可以增加空間分集對抗多徑衰落。發(fā)射分集技術(shù)，如空時(shí)編碼技術(shù)、發(fā)射波束成型等時(shí)對抗信道衰落和提高系統(tǒng)容量及鏈路可靠性的新技術(shù)之一。

MIMO多天線系統(tǒng)是指發(fā)射端和接收端同時(shí)使用多個(gè)天線的通信系統(tǒng)，它可有效地利用隨機(jī)衰落和可能存在的多徑傳播成倍地提高業(yè)務(wù)傳輸速率。其核心技術(shù)是空時(shí)信號處理，即利用在空間中分布的多個(gè)時(shí)間域和空間域結(jié)合進(jìn)行信號處理。因此，可以被看作是常規(guī)智能天線的擴(kuò)展。

4G系統(tǒng)應(yīng)用智能天線的優(yōu)勢是可以去除更多的干擾，提供更高的信道和系統(tǒng)容量，增加小區(qū)吞吐量，降低系統(tǒng)對功率的要求，增強(qiáng)通信的抗干擾特性以及降低比特費(fèi)率等。而4G系統(tǒng)應(yīng)用智能天線的缺點(diǎn)是增加了收發(fā)信機(jī)以及無線資源管理的復(fù)雜性，同時(shí)需要高層的支持。

智能天線是建立在自適應(yīng)天線基礎(chǔ)之上的新一代天線系統(tǒng)，其目標(biāo)是通過抑制干擾和對抗衰落來增加系統(tǒng)容量，進(jìn)而提高頻譜利用率，這不僅涉及智能化接收，還包括智能化發(fā)射。

4G系統(tǒng)的接入層會允許用戶使用各種終端通過各種形式接入到4G通信系統(tǒng)中，這是移動通信革命性的演進(jìn)。對于這種演進(jìn)，如果仍采用常規(guī)的智能天線技術(shù)已不足以解決4G系統(tǒng)的大容量與高可靠性需求問題。此時(shí)，結(jié)合空時(shí)處理的多天線技術(shù)——MIMO天線技術(shù)，提供了解決問題的新途徑。可以說，MIMO多天線系統(tǒng)是常規(guī)智能天線演進(jìn)的必然成果。

參考文獻(xiàn)：

1、《多用戶.多小區(qū)MIMO通信技術(shù)》 邱玲等編著 人民電郵出版社

2、《MIMO技術(shù)原理及應(yīng)用》 林云、何豐等編著 人民電郵出版社

3、《MIMO通信系編碼》 Ali.Ghraryeb(加)Tolga M.Duman(美)著 艾渤 唐世剛 譯 電子工業(yè)出版社

4、《MIMO相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用》 黃韜 等著 機(jī)械工業(yè)出版社

5、《MIMO多天線無線通信系統(tǒng)》 肖揚(yáng) 著 人民電郵出版社

第二篇：《鐵路通信與信號》課程介紹

《鐵路通信與信號》課程介紹課程在運(yùn)輸專業(yè)中定位

我校運(yùn)輸專業(yè)以鐵路運(yùn)輸管理為特色。鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)為車、機(jī)、工、電、輛。

1)車（車務(wù)）：運(yùn)輸管理。專業(yè)核心，重點(diǎn)學(xué)習(xí)。主要課程為《鐵

路行車組織》、《鐵路貨物運(yùn)輸》、《鐵路站場與樞紐》。

2)機(jī)（機(jī)務(wù)）：機(jī)車（火車頭、動車組）制造與運(yùn)用。相關(guān)，了

解。課程為《機(jī)車車輛與列車牽引計(jì)算》。

3)工（工務(wù)）：線路、橋梁、隧道等。相關(guān)，了解。課程為《交

通工程基礎(chǔ)》。

4)電（電務(wù)）：通信、信號、信息與控制系統(tǒng)。相關(guān)，了解。課

程為《鐵路通信與信號》。

5)輛（車輛）：客車貨車車體。相關(guān)，了解。課程為《機(jī)車車輛

與列車牽引計(jì)算》。

值得指出的是，隨著高速鐵路發(fā)展，通信信號與運(yùn)輸管理相關(guān)愈深，幾乎達(dá)到無縫連接的程度。講授內(nèi)容組成1)通信系統(tǒng)原理（為第二部分“鐵路通信信號”補(bǔ)充理論基礎(chǔ)）

2)鐵路通信信號（重點(diǎn)）

3)信息系統(tǒng)（有更多時(shí)間時(shí)介紹）課程性質(zhì)

選修，3學(xué)分，48學(xué)時(shí)。在學(xué)習(xí)本課程同時(shí)，一并介紹鐵路各級組織架構(gòu)、運(yùn)輸管理模式、及鐵路運(yùn)輸在我國的發(fā)展沿革，對了解鐵路非常有益。

第三篇：第四章 通信、信號

第四章 通信、信號 第一節(jié)

基本要求

第六十二條電務(wù)維護(hù)機(jī)構(gòu)的設(shè)置

（一）電務(wù)維護(hù)機(jī)構(gòu)遵循統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、逐級負(fù)責(zé)和科學(xué)管理的原則，實(shí)行中國神華、鐵路公司、電務(wù)維修單位(分公司、運(yùn)輸段、電務(wù)段、信號段、通信段，以下簡稱電務(wù)維修單位）三級管理和電務(wù)維修單位、車間（工隊(duì)）、工區(qū)（作業(yè)組）三級維護(hù)模式。

（二）鐵路公司應(yīng)設(shè)電務(wù)主管科室或?qū)Ｂ毤夹g(shù)人員，檢查指導(dǎo)電務(wù)維修單位技術(shù)管理和專業(yè)管理，督促各項(xiàng)規(guī)章制度落實(shí)，保證電務(wù)設(shè)備質(zhì)量良好的運(yùn)用。第六十三條電務(wù)設(shè)備檢修、修配、測試場所的設(shè)置

（一）電務(wù)維修單位應(yīng)設(shè)檢修、修配、測試場所并具備相應(yīng)能力，確保電務(wù)設(shè)備使用器材按規(guī)定周期進(jìn)行測試、檢修。

（二）電務(wù)維修單位未設(shè)置電務(wù)檢修場所的，按器材輪休周期送達(dá)具有檢修資質(zhì)的相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢修。

（三）現(xiàn)場可替換的設(shè)備、器材實(shí)行入所修；可替換的電路板、模塊等信號電子設(shè)備采用故障換板、塊修；具備系統(tǒng)冗余或狀態(tài)監(jiān)測可靠的設(shè)備,可實(shí)行狀態(tài)修。

（四）電務(wù)維修單位應(yīng)成立電務(wù)試驗(yàn)室，負(fù)責(zé)管內(nèi)電務(wù)設(shè)備的電器特性測試工作。第六十四條信號設(shè)備的雷電及電磁兼容防護(hù)

信號設(shè)備應(yīng)設(shè)置防止強(qiáng)電及雷電危害的保安設(shè)施，電子設(shè)備應(yīng)符合電磁兼容有關(guān)規(guī)定。嚴(yán)格執(zhí)行《鐵路信號設(shè)備雷電及電磁兼容綜合防護(hù)實(shí)施指導(dǎo)意見》，定期對防雷裝置、元件進(jìn)行檢查、測試和整治。第二節(jié)

信號維護(hù)

第六十五條信號設(shè)備維修的基本要求

（一）信號設(shè)備維修的修程分為日常養(yǎng)護(hù)、集中檢修和入所修。

（二）設(shè)備維修的工作內(nèi)容、檢修周期、檢修工時(shí)定額依據(jù)《鐵路信號維護(hù)規(guī)則》的標(biāo)準(zhǔn)編制。

（三）檢修計(jì)劃項(xiàng)目、設(shè)備更換周期、檢修周期的變更，按批準(zhǔn)權(quán)限審批。

（四）采用具備自檢、檢測、報(bào)警、冗余等功能的信號設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)，隨時(shí)掌握信號設(shè)備的工作狀態(tài)和變化趨勢，預(yù)防可能出現(xiàn)的故障，逐步實(shí)現(xiàn)以狀態(tài)修為主的維修模式。第六十六條信號設(shè)備大、中、維修計(jì)劃的編制審批

（一）鐵路公司編制信號設(shè)備大修計(jì)劃，報(bào)中國神華運(yùn)輸管理部審批。

（二）電務(wù)維修單位編制信號設(shè)備中修計(jì)劃，報(bào)鐵路公司審批。

（三）信號設(shè)備維修計(jì)劃由車間組織，按照《鐵路信號維護(hù)規(guī)則》要求編制，經(jīng)電務(wù)維修單位技術(shù)部門批準(zhǔn)后執(zhí)行。第六十七條信號設(shè)備大修管理

（一）信號設(shè)備大修應(yīng)根據(jù)使用周期和設(shè)備現(xiàn)狀，分別采用整體大修和局部大修方式。1．整體大修包括：自動閉塞、調(diào)度集中、大站電氣集中等信號大修工程； 2．局部大修包括：淘汰局部設(shè)備、改變器材或性能的大修工程。

（二）信號設(shè)備大修均應(yīng)根據(jù)計(jì)劃安排，分別按件名簽訂設(shè)計(jì)、施工合同。大修工程建設(shè)、設(shè)計(jì)和施工單位，要明確責(zé)任，互相監(jiān)督，共同保證完成大修任務(wù)。

（三）信號設(shè)備大修周期：

1．一般信號設(shè)備大修周期為15年；

2．計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、機(jī)車信號、微機(jī)監(jiān)測等電子系統(tǒng)設(shè)備為10年；

3．信號設(shè)備原則上應(yīng)按周期性進(jìn)行,不得超期使用。在規(guī)定的周期內(nèi)進(jìn)行大修，應(yīng)報(bào)中國神華運(yùn)輸管理部批準(zhǔn)。

（四）遇下列情況之一,可提前進(jìn)行大修：

1．系統(tǒng)、設(shè)備在使用中磨耗、老化已不能保證行車安全和正常使用時(shí);2．不能滿足運(yùn)輸提速、擴(kuò)能和安全保證需求時(shí);3．屬于淘汰設(shè)備、器材或維修配件沒有供應(yīng)來源,不能保證使用時(shí)。

（五）大修工程竣工后，應(yīng)認(rèn)真按標(biāo)準(zhǔn)組織驗(yàn)交，不符合標(biāo)準(zhǔn)的不能通過驗(yàn)收。第六十八條在建工程介入監(jiān)督與配合

（一）電務(wù)維修單位對在建工程（含改造、大修）應(yīng)提前介入，加強(qiáng)工程施工監(jiān)督配合，切實(shí)履行配合職責(zé)，全過程參與隱蔽工程施工的監(jiān)督及配合。工程施工完畢后，應(yīng)及時(shí)組織接管驗(yàn)收。接管單位在嚴(yán)格工程質(zhì)量監(jiān)督檢查同時(shí),對發(fā)現(xiàn)的工程質(zhì)量問題交由施工單位立即糾正。

（二）施工單位在進(jìn)行隱蔽工程施工前,應(yīng)通知接管單位派員配合,掌握和監(jiān)督隱蔽工程質(zhì)量,填寫隱蔽工程質(zhì)量檢查記錄，并履行簽認(rèn)手續(xù)，作為工程驗(yàn)交資料。第六十九條信號設(shè)備中修

（一）信號設(shè)備中修應(yīng)統(tǒng)籌安排，與中國神華、鐵路公司重點(diǎn)整修項(xiàng)目相結(jié)合，與基建、大修、更改工程相結(jié)合，與更換淘汰設(shè)備和器材相結(jié)合，并根據(jù)設(shè)備實(shí)際狀況，確定具體的中修項(xiàng)目和內(nèi)容。

（二）信號中修應(yīng)針對設(shè)備薄弱環(huán)節(jié)，積極采用“五防”（防松、防銹、防斷、防卡、防雷）和“三新一化”（新技術(shù)、新器材、新工藝及冗余化）等措施，提高信號設(shè)備的可靠性。

（三）中修的項(xiàng)目、范圍、內(nèi)容及質(zhì)量要求、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)由鐵路公司制定。

（四）電務(wù)維修單位應(yīng)按規(guī)定的信號中修周期,結(jié)合管內(nèi)設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)和運(yùn)輸生產(chǎn)需要編制信號中修周期計(jì)劃表，報(bào)鐵路公司批準(zhǔn)后執(zhí)行。

（五）電務(wù)維修單位根據(jù)信號中修工作計(jì)劃表和信號中修工作量調(diào)查表，編制中修預(yù)算、信號中修工作明細(xì)表,報(bào)鐵路公司審核、批準(zhǔn)后執(zhí)行。

（六）信號設(shè)備中修周期

1．車站、區(qū)間、道口設(shè)備的中修周期為5年； 2．機(jī)車信號設(shè)備的中修周期與機(jī)車廠修同步。

（七）中修施工中要嚴(yán)格執(zhí)行《鐵路營業(yè)線施工安全管理辦法》，凡變更設(shè)備現(xiàn)狀應(yīng)按有關(guān)規(guī)定上報(bào)，經(jīng)鐵路公司批準(zhǔn)后方可執(zhí)行。

（八）中修后的車站（區(qū)間）應(yīng)及時(shí)修改各種圖紙、標(biāo)識和建筑接近限界，做到正確、清晰、完整，與實(shí)際相符。

（九）中修應(yīng)建立以車站（場）、區(qū)間為單位的中修技術(shù)檔案。技術(shù)檔案應(yīng)包括：調(diào)查記錄、中修預(yù)算、施工方案、安全措施、驗(yàn)收報(bào)告、竣工資料等，并保管至下次中修。

（十）信號中修實(shí)行三級驗(yàn)收制。車間（工區(qū)）對中修設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行全面自驗(yàn)，電務(wù)維修單位組織相關(guān)車間進(jìn)行驗(yàn)收交接，鐵路公司對中修工作組織檢查抽驗(yàn)。第七十條通信信號設(shè)備的委外維修

（一）通信信號設(shè)備委外維修的工作項(xiàng)目、周期、質(zhì)量必須滿足《信號設(shè)備維護(hù)規(guī)則》、《鐵路有線通信維護(hù)暫行規(guī)則》、《鐵路無線通信維護(hù)暫行規(guī)則》的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）通信信號設(shè)備委外維修合同須明確維修項(xiàng)目、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、檢修周期、故障處理時(shí)限、技術(shù)支持方式、備品、備件支持和違約賠償?shù)木唧w規(guī)定。

（三）電務(wù)維修單位要定期檢查委外通信信號設(shè)備的運(yùn)用質(zhì)量，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)用狀況，保證設(shè)備安全可控。

第七十一條信號設(shè)備動靜態(tài)檢查

（一）動態(tài)檢查由中國神華每半年組織電務(wù)檢測車對管內(nèi)正線設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量檢查一次；鐵路公司每季度組織電務(wù)檢測車對管內(nèi)正線設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量檢查一次。

（二）靜態(tài)檢查測試分為Ⅰ級測試、Ⅱ級測試，其測試項(xiàng)目和周期由鐵路公司制定。第七十二條信號設(shè)備微機(jī)監(jiān)測

（一）微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)須具備信號設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測、超限報(bào)警、存儲再現(xiàn)、過程監(jiān)督、遠(yuǎn)程監(jiān)視等功能。

（二）電務(wù)維修單位須建立微機(jī)監(jiān)測定期分析報(bào)告制度，充分利用微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)維修工作，掌握設(shè)備特性變化規(guī)律，有針對性地組織維修，預(yù)防設(shè)備故障，保證設(shè)備正常運(yùn)用。

（三）信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)鐵路公司、電務(wù)維修單位、車間聯(lián)網(wǎng)。

1．由微機(jī)監(jiān)測設(shè)備完成的測試項(xiàng)目，不再進(jìn)行人工測試。未納入微機(jī)監(jiān)測的或微機(jī)監(jiān)測設(shè)備故障時(shí)，進(jìn)行人工測試；

2．基建、更改、大修、中修驗(yàn)交時(shí)，應(yīng)按規(guī)定項(xiàng)目進(jìn)行人工測試，有關(guān)測試記錄納入驗(yàn)收資料；

3．電務(wù)維修單位應(yīng)有專人負(fù)責(zé)微機(jī)監(jiān)測設(shè)備的測試、試驗(yàn)和管理工作。第七十三條信號設(shè)備輪修、備用、應(yīng)急器材

（一）電務(wù)維修單位應(yīng)制定備用、應(yīng)急器材設(shè)備管理制度，建立備用、應(yīng)急器材設(shè)備臺賬，明確設(shè)備型號和數(shù)量，存放地點(diǎn)及位置，定期進(jìn)行檢查，保證其處于良好狀態(tài)。

（二）為保證信號設(shè)備輪修(互換修)的正常進(jìn)行和滿足應(yīng)急搶修的需要,電務(wù)維修單位、車間、工區(qū)備用適量的信號設(shè)備和器材。應(yīng)急器材備用數(shù)量由鐵路公司制定。

（三）基建、更新改造、大修等工程產(chǎn)生新增設(shè)備及器材時(shí),按規(guī)定及時(shí)補(bǔ)充備用設(shè)備和器材。

第七十四條信號設(shè)備和器材的驗(yàn)收

（一）設(shè)備和器材投入使用前，電務(wù)維修單位須按標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品技術(shù)性能、技術(shù)指標(biāo)及外觀進(jìn)行檢查、測試，合格的方可使用。

（二）經(jīng)入所修的設(shè)備、器材的電氣特性和機(jī)械強(qiáng)度必須達(dá)到《鐵路信號維護(hù)規(guī)則》的規(guī)定。檢修和修配完成后，必須逐臺驗(yàn)收，合格后方可出所。

（三）周期性輪修、故障修的設(shè)備、器材均應(yīng)按站、區(qū)間逐臺建立跟蹤臺賬，臺賬應(yīng)準(zhǔn)確記載具體安裝位置、檢修時(shí)間和次數(shù)等。第七十五條信號設(shè)備、器材的壽命管理

（一）信號設(shè)備、器材實(shí)行使用壽命管理，超過使用壽命期限的設(shè)備、器材不得繼續(xù)上道使用。信號設(shè)備、器材的使用壽命期限按《鐵路信號維護(hù)規(guī)則》規(guī)定執(zhí)行。

（二）加強(qiáng)對報(bào)廢信號器材的管理,防止廢棄器材流入市場。報(bào)廢器材要統(tǒng)一回收、集中銷毀,任何單位和個(gè)人均不得隨意處理。第七十六條信號設(shè)備召回制度和賠償

（一）加強(qiáng)信號設(shè)備質(zhì)量源頭控制,實(shí)行設(shè)備召回制度和賠償辦法。

（二）存在制造缺陷的設(shè)備由生產(chǎn)廠家召回。

（三）保修期內(nèi)出現(xiàn)質(zhì)量問題,由供應(yīng)商(生產(chǎn)廠家)負(fù)責(zé)更換或維修。并應(yīng)按國家鐵路行業(yè)有關(guān)規(guī)定，在合同中予以明確。

第七十七條信號設(shè)備技術(shù)履歷簿的修訂、審批及上報(bào)

電務(wù)維修單位應(yīng)指定專人負(fù)責(zé)信號技術(shù)設(shè)備履歷編制、修改、審核工作。設(shè)備變化后及時(shí)訂正，保證準(zhǔn)確完整，并每年修訂逐級上報(bào)。第三節(jié)

信號聯(lián)鎖

第七十八條信號聯(lián)鎖紀(jì)律

信號工作人員都必須嚴(yán)格執(zhí)行信號聯(lián)鎖紀(jì)律，杜絕違章封連電氣接點(diǎn)等破壞聯(lián)鎖關(guān)系的行為，對違反聯(lián)鎖紀(jì)律的行為均有權(quán)制止、拒絕。

（一）在信號設(shè)備上進(jìn)行試驗(yàn)或采用革新項(xiàng)目，變更聯(lián)鎖圖表、修改電路圖、信號顯示方式及器材規(guī)格均應(yīng)按照相應(yīng)的批準(zhǔn)程序進(jìn)行辦理。

（二）信號設(shè)備聯(lián)鎖關(guān)系的臨時(shí)變更或停止使用，須經(jīng)鐵路公司批準(zhǔn)。

（三）各種監(jiān)測、遙信、報(bào)警電路等必須與聯(lián)鎖電路安全隔離，不得影響設(shè)備的正常使用。未經(jīng)鐵路公司批準(zhǔn)，不得隨意借用聯(lián)鎖條件。

（四）未經(jīng)規(guī)定程序?qū)徟粶?zhǔn)進(jìn)行信號電路和聯(lián)鎖軟件修改，主管技術(shù)人員不到現(xiàn)場不準(zhǔn)修改配線。

（五）發(fā)現(xiàn)聯(lián)鎖電路和聯(lián)鎖軟件存在問題應(yīng)逐級上報(bào)，電務(wù)維修單位應(yīng)及時(shí)調(diào)查分析并向鐵路公司報(bào)告，由鐵路公司書面通知設(shè)計(jì)單位和設(shè)備供應(yīng)商，重大問題應(yīng)及時(shí)向中國神華運(yùn)輸管理部報(bào)告。

（六）應(yīng)加強(qiáng)對軌道電路分路不良區(qū)段的安全管理，堅(jiān)持定期測試、登記制度，發(fā)現(xiàn)分路不良區(qū)段，及時(shí)在《行車設(shè)備檢查登記簿》登記，車站應(yīng)制定嚴(yán)格的卡控措施，納入《站細(xì)》，規(guī)范管理。

（七）嚴(yán)禁進(jìn)路有關(guān)道岔未納入聯(lián)鎖時(shí)開放信號，接發(fā)列車。既有線站場改造工程中，凡新接入或移設(shè)道岔，必須按信號過渡工程設(shè)計(jì)、施工。將道岔表示納入車站聯(lián)鎖后方可開放相應(yīng)的進(jìn)出站信號機(jī)。

（八）既有設(shè)備改造時(shí)，相關(guān)圖紙必須及時(shí)修改，確保圖紙正確，圖實(shí)相符。

（九）涉及聯(lián)鎖的施工圖紙變更，必須由設(shè)計(jì)單位簽批，施工單位報(bào)電務(wù)維修單位，并由聯(lián)鎖主任或聯(lián)鎖工程師備案。

（十）對信號電路圖進(jìn)行修改時(shí)，應(yīng)在修改處加蓋圖紙修改專用章，專用章應(yīng)有“修改文號、修改人、修改日期”等內(nèi)容。

（十一）現(xiàn)場運(yùn)用的聯(lián)鎖、閉塞、列控、CTC/TDCS等設(shè)備軟件進(jìn)行升級或數(shù)據(jù)變更時(shí)，必須按規(guī)定的審批程序辦理。嚴(yán)禁進(jìn)路有關(guān)道岔（含雙動道岔施工中非施工的另一組道岔）未納入聯(lián)鎖時(shí)開放信號接發(fā)列車或調(diào)車作業(yè)。

（十二）在進(jìn)行信號設(shè)備換裝開通聯(lián)鎖試驗(yàn)，涉及道岔、軌道電路等室內(nèi)改動配線施工聯(lián)鎖試驗(yàn)工作時(shí)，在所有聯(lián)鎖試驗(yàn)項(xiàng)目完成后，交付使用前，必須進(jìn)行“進(jìn)路鎖閉扳動道岔試驗(yàn)”工作，確認(rèn)100%正確后，方可銷記交付使用。

（十三）電氣集中、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖大修換裝前的模擬試驗(yàn)工作完成后，由聯(lián)鎖工程師負(fù)責(zé)對完成模擬試驗(yàn)的設(shè)備進(jìn)行封閉，任何人不得改動配線。確需進(jìn)行修改時(shí)必須經(jīng)聯(lián)鎖工程師同意，并對修改涉及相關(guān)部分設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。

（十四）試驗(yàn)人是聯(lián)鎖關(guān)系的實(shí)施者，監(jiān)護(hù)人全程監(jiān)護(hù)試驗(yàn)過程，對試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行記錄，施工配合人員要按照分工認(rèn)真做好配合驗(yàn)證工作，試驗(yàn)人對聯(lián)鎖關(guān)系100%正確負(fù)直接責(zé)任，監(jiān)護(hù)人負(fù)同等責(zé)任。因配合人員原因，造成的聯(lián)鎖關(guān)系錯(cuò)誤，要追究配合人員責(zé)任。第七十九條聯(lián)鎖管理

（一）信號聯(lián)鎖管理是信號技術(shù)管理的重要內(nèi)容，貫穿于信號大修、中修、維修及基建、更新改造工作的全過程。

（二）信號聯(lián)鎖設(shè)備必須符合“故障－安全”原則，必須滿足《技規(guī)》、《鐵路信號設(shè)計(jì)規(guī)范》以及鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（三）信號聯(lián)鎖管理工作主要包括：日常聯(lián)鎖管理、工程驗(yàn)交聯(lián)鎖管理、聯(lián)鎖關(guān)系（電路）變更以及科研項(xiàng)目試驗(yàn)的聯(lián)鎖管理等。

（四）凡由于基建、更改、大修、施工過渡工程引起的設(shè)備聯(lián)鎖電路改變時(shí)，必須由具有相應(yīng)設(shè)計(jì)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位按國務(wù)院鐵路主管部門頒布的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（五）設(shè)計(jì)單位在交付設(shè)計(jì)文件時(shí)，必須提供特殊電路設(shè)計(jì)等有關(guān)具體說明。施工和設(shè)備接管單位在提報(bào)施工方案計(jì)劃時(shí)應(yīng)研究制訂有針對性的、詳細(xì)的聯(lián)鎖試驗(yàn)內(nèi)容，明確開通時(shí)聯(lián)鎖試驗(yàn)的項(xiàng)目、試驗(yàn)方法和條件，確定必需的聯(lián)鎖試驗(yàn)時(shí)間。

（六）聯(lián)鎖試驗(yàn)由聯(lián)鎖試驗(yàn)負(fù)責(zé)人實(shí)行單一指揮，嚴(yán)格執(zhí)行聯(lián)鎖紀(jì)律，聯(lián)鎖試驗(yàn)不徹底，嚴(yán)禁交付使用。任何單位和個(gè)人不得在聯(lián)鎖試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)干擾和影響聯(lián)鎖試驗(yàn)工作。

（七）聯(lián)鎖試驗(yàn)項(xiàng)目，鐵路公司應(yīng)根據(jù)《鐵路信號聯(lián)鎖試驗(yàn)暫行辦法》制定信號聯(lián)鎖管理辦法，電務(wù)維修單位應(yīng)遵照執(zhí)行。第八十條計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備使用和管理

（一）車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備必須通過國務(wù)院鐵路主管部門組織的技術(shù)鑒定，方可準(zhǔn)入使用。

（二）計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖軟件升級或修改時(shí)，鐵路公司應(yīng)對其修改原因、影響范圍、試驗(yàn)核對內(nèi)容進(jìn)行審批并明確安全責(zé)任。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖軟件升級或修改時(shí)，電務(wù)維修單位主管聯(lián)鎖技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)行仿真試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果須經(jīng)供應(yīng)商和電務(wù)維修單位雙方簽認(rèn)。經(jīng)仿真試驗(yàn)后的軟件應(yīng)雙方加封，在現(xiàn)場經(jīng)雙方確認(rèn)后，才能對聯(lián)鎖軟件進(jìn)行更換。電務(wù)維修單位技術(shù)部門應(yīng)對開通后的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖軟件進(jìn)行兩種形式的備份。

（三）對雙機(jī)熱備、二乘二取二結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)在雙套設(shè)備同步的情況下，對其中的一套（是否隔年交替進(jìn)行試驗(yàn)由鐵路公司制定實(shí)施辦法）聯(lián)鎖關(guān)系進(jìn)行全面聯(lián)鎖試驗(yàn)，并且對兩套的輸入、輸出進(jìn)行對位檢查核對。

（四）落實(shí)集成商編制、復(fù)核及仿真試驗(yàn)驗(yàn)收程序，并與電務(wù)維修單位共同進(jìn)行計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖軟件模擬試驗(yàn)，保證聯(lián)鎖關(guān)系正確無誤。同時(shí)，嚴(yán)格聯(lián)鎖軟件版本管理，確保現(xiàn)場運(yùn)用版本與模擬試驗(yàn)最終版本一致。

第八十一條聯(lián)鎖管理人員的設(shè)置及要求

（一）電務(wù)維修單位須設(shè)聯(lián)鎖主任或?qū)I(yè)聯(lián)鎖技術(shù)人員。

（二）信號車間設(shè)信號聯(lián)鎖技術(shù)人員，工區(qū)須明確聯(lián)鎖試驗(yàn)人員。

（三）鐵路公司應(yīng)加強(qiáng)各級信號聯(lián)鎖技術(shù)人員和聯(lián)鎖試驗(yàn)人員的任職資格管理，強(qiáng)化定期培訓(xùn)和考核。聯(lián)鎖技術(shù)人員和聯(lián)鎖試驗(yàn)人員須經(jīng)鐵路公司聯(lián)鎖試驗(yàn)資格培訓(xùn)，并取得聯(lián)鎖試驗(yàn)資格證后，方可持證上崗。第四節(jié)

機(jī)車信號維護(hù)

第八十二條機(jī)車信號維護(hù)機(jī)構(gòu)的設(shè)置

電務(wù)維修單位應(yīng)設(shè)置機(jī)車信號維護(hù)機(jī)構(gòu)（車間），負(fù)責(zé)機(jī)車信號設(shè)備的日常檢修，機(jī)車出入庫檢查試驗(yàn)、整治。

第八十三條機(jī)車信號檢測基地的設(shè)置及維護(hù)

（一）機(jī)車信號檢測及維護(hù)須實(shí)行專業(yè)化管理。

（二）在機(jī)車出入庫所在地設(shè)置機(jī)車信號檢測工區(qū),便于作業(yè)的機(jī)車整備。

（三）機(jī)車信號檢測基地應(yīng)有工作場地、房舍并配備滿足測試要求的設(shè)施、設(shè)備和儀器儀表（包括軌道發(fā)碼環(huán)線、發(fā)碼設(shè)備、機(jī)車標(biāo)簽測試設(shè)備、機(jī)車語音記錄裝置測試設(shè)備、LKJ運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲設(shè)備、處理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)設(shè)備及傳輸數(shù)據(jù)的鐵路計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口、通訊設(shè)備等），備有用于故障處理的備品等。機(jī)車信號發(fā)碼設(shè)備檢測應(yīng)合理選擇載頻頻率，低頻信息。

（四）機(jī)車信號的顯示，應(yīng)與線路上列車接近的地面信號機(jī)的顯示含意相符。

（五）要認(rèn)真分析機(jī)車運(yùn)用信號信息記錄，對異常信息作到早發(fā)現(xiàn)，早通報(bào)，早預(yù)防，早解決。

（六）電務(wù)維修單位應(yīng)定期對機(jī)車信號和設(shè)備進(jìn)行巡視、監(jiān)測、添乘檢查。添乘試驗(yàn)檢查周期由鐵路公司制定。第五節(jié)

通信維護(hù)

第八十四條通信維護(hù)機(jī)構(gòu)的設(shè)置

（一）鐵路公司須設(shè)通信專（兼）職管理人員，負(fù)責(zé)通信全程全網(wǎng)的管理工作。制定通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)規(guī)程。

（二）骨干網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、核心節(jié)點(diǎn)處應(yīng)設(shè)網(wǎng)管中心（傳輸室或網(wǎng)管室），負(fù)責(zé)設(shè)備維修和日常管理工作；負(fù)責(zé)傳輸網(wǎng)運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控、指導(dǎo)故障處理、分析工作。第八十五條通信設(shè)備的管理

（一）通信設(shè)備維護(hù)應(yīng)符合國家通信行業(yè)及國務(wù)院鐵路主管部門頒布的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求。同時(shí)應(yīng)執(zhí)行國家通信保密和信息安全等有關(guān)規(guī)定。

（二）通信設(shè)備實(shí)行安全準(zhǔn)入及技術(shù)審查制度：

1．購置鐵路通信設(shè)備，須符合國家鐵路行業(yè)的裝備政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2．電務(wù)維護(hù)單位購置新設(shè)備時(shí)需報(bào)鐵路公司批準(zhǔn)后。方可采購。

3．涉及鐵路行車安全的通信設(shè)備須執(zhí)行設(shè)備入網(wǎng)許可證制度，設(shè)備制式要相對統(tǒng)一。未經(jīng)中國神華運(yùn)輸管理部批準(zhǔn)，不得擅自在運(yùn)用設(shè)備上進(jìn)行試驗(yàn)或使用。

4．涉及技術(shù)條件、運(yùn)用方式有較大改動和變化時(shí)，應(yīng)提出申請，經(jīng)鐵路公司審核同意后，報(bào)中國神華運(yùn)輸管理部備查。

（三）鐵路通信系統(tǒng)（設(shè)備）停用、啟用、移設(shè)、拆除，須報(bào)鐵路公司批準(zhǔn)，跨公司的通信系統(tǒng)（設(shè)備）報(bào)中國神華運(yùn)輸管理部批準(zhǔn)。

（四）設(shè)備和器材投入使用前，必須按標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品技術(shù)性能，技術(shù)指標(biāo)及外觀等進(jìn)行檢查、測試、合格后方可使用。第八十六條通信網(wǎng)絡(luò)的管理

（一）逐步建立覆蓋神華鐵路的專用通信網(wǎng)，為運(yùn)輸生產(chǎn)和經(jīng)營管理提供話音、數(shù)據(jù)和圖像通信業(yè)務(wù)。

（二）樹立全程全網(wǎng)觀念，實(shí)行統(tǒng)一指揮，分級管理的原則。傳輸網(wǎng)及各業(yè)務(wù)網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，各級網(wǎng)管須積極主動，盡職盡責(zé)，服從指揮，協(xié)同配合。上部站指揮下部站，下級網(wǎng)管服從于上級網(wǎng)管，現(xiàn)場服從于網(wǎng)管的統(tǒng)一指揮。

（三）通信機(jī)房的環(huán)境、設(shè)備、管理、安全、質(zhì)量應(yīng)符合國家、鐵道行業(yè)及中國神華的法規(guī)、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滿足設(shè)備可靠穩(wěn)定運(yùn)行要求。第八十七條通信設(shè)備大、中、維修周期

（一）通信線路大修周期原則上為15年。通信線路大修包括電纜和光纜線路。通信線路大修前須進(jìn)行實(shí)際調(diào)查和技術(shù)鑒定，確認(rèn)需要大修時(shí)，由電務(wù)維修單位提報(bào)大修計(jì)劃，報(bào)鐵路公司審核，經(jīng)中國神華運(yùn)輸管理部審批后實(shí)施。

（二）通信線路中修周期原則上為5年。通信線路中修項(xiàng)目及內(nèi)容由鐵路公司制定。

（三）通信線路維修包括日常維護(hù)、集中檢修、重點(diǎn)整治，項(xiàng)目、內(nèi)容、周期、標(biāo)準(zhǔn)由鐵路公司制定。

第八十八條通信設(shè)備的維護(hù)管理

（一）通信設(shè)備傳輸網(wǎng)應(yīng)對重要業(yè)務(wù)通道進(jìn)行迂回保護(hù)，重要業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)采用冗余配置。

（二）調(diào)度通信設(shè)備應(yīng)滿足鐵路運(yùn)輸組織的需要，調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)保持相對獨(dú)立和專用。通信維護(hù)工作應(yīng)確保系統(tǒng)運(yùn)行可靠、調(diào)度通信暢通。

（三）通信電源應(yīng)保證對通信設(shè)備不間斷、質(zhì)量良好的供電。通信電源的容量及各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)能滿足通信設(shè)備對電源的要求。

（四）通信維護(hù)單位須設(shè)立完整、準(zhǔn)確、明晰的設(shè)備技術(shù)履歷。設(shè)備變動應(yīng)及時(shí)修改，每年全面修訂一次，并報(bào)鐵路公司核查。

（五）通信維修單位應(yīng)對備品、備件統(tǒng)一管理，建立臺賬。備品、備件種類應(yīng)滿足需要，數(shù)量由鐵路公司制定。第八十九條應(yīng)急通信設(shè)備的管理

（一）中國神華、鐵路公司應(yīng)急中心須裝設(shè)應(yīng)急通信指揮臺、值班臺、服務(wù)器、音視頻終端、顯示設(shè)備、網(wǎng)管及路由器等網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備。

（二）發(fā)生自然災(zāi)害或突發(fā)事件等緊急情況時(shí)，在事故突發(fā)現(xiàn)場應(yīng)裝設(shè)通信應(yīng)急設(shè)備，裝設(shè)通信平臺、移動通信終端、圖像采集設(shè)備、衛(wèi)星終端等。

（三）應(yīng)急通道應(yīng)采取統(tǒng)一調(diào)度，多段管理，密切協(xié)作，樹立全程全網(wǎng)的概念。

（四）應(yīng)急通信搶險(xiǎn)設(shè)備應(yīng)由專人保管，保證良好，隨時(shí)可投入使用。第九十條無線通信設(shè)備的檢修

（一）按時(shí)執(zhí)行檢修維護(hù)計(jì)劃，使設(shè)備功能及性能符合維護(hù)指標(biāo)要求。

（二）及時(shí)處理各種系統(tǒng)、設(shè)備障礙和用戶申告，利用監(jiān)測、監(jiān)控和網(wǎng)管系統(tǒng)迅速準(zhǔn)確地判斷并排除故障，保證通信暢通。

保持設(shè)備完好、清潔和處于良好的工作環(huán)境，努力延長設(shè)備使用年限。積極組織人員進(jìn)行設(shè)備及電路分析，解決疑難故障，保證通信質(zhì)量。第九十一條無線通信設(shè)備的維護(hù)

（一）無線通信漏泄同軸電纜、桿塔及配套光電纜線路采用維修、中修、大修三個(gè)修程。其他設(shè)備實(shí)行維修修程。

（二）無線通信漏纜、塔桿大修周期原則為15年。在保證安全的前提下，應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)用情況可適當(dāng)延長。大修主要工作項(xiàng)目：

1．漏纜同軸電纜、光纜線路補(bǔ)強(qiáng)、整修、桿路加固等； 2．無線、饋線、引入電纜整修、補(bǔ)強(qiáng)或更換； 3．鐵塔、天線桿整修、補(bǔ)強(qiáng)或更換；

4．電源系統(tǒng)和防雷、接地設(shè)施整修、更換； 5．漏纜同軸電纜和區(qū)間光、電纜更換。

（三）無線通信中修周期為五年。中修主要工作項(xiàng)目： 1．漏纜電特性測試、整修、補(bǔ)強(qiáng)；

2．漏纜承力索、支架、吊架整修、更換；調(diào)整吊掛漏纜和電力電纜垂度；

3．無線及饋纜、漏纜及饋纜接頭、阻抗變換器、直流阻斷器、功分器、匹配負(fù)載和避雷裝置的整修或更換； 4．中繼房打號；

5．塔（桿）基礎(chǔ)整治加固、地面硬化、更換調(diào)整拉線；塔桿垂直度調(diào)整，除銹、涂漆、注油、更換不合格緊固件；整修加固塔（桿）工作平臺； 6．地線的整修、測試，整治不合格地線；

7．無線通信專用光電纜埋深不夠整修、徑路塌陷填充、橋隧涵水泥槽、防護(hù)鋼管整修、電纜接頭腐蝕檢查整修，電纜電特性測試及整修，光纜接頭盒、電纜交接、轉(zhuǎn)換箱整修或更換、光電纜標(biāo)識補(bǔ)充及更換，光纖衰耗測試；

8．饋電電纜和標(biāo)識補(bǔ)充及整修、補(bǔ)強(qiáng)或更換。

中修原則上應(yīng)按調(diào)度區(qū)段進(jìn)行，中修項(xiàng)目、標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收辦法由鐵路公司制定

（四）無線維修工作包括日常維護(hù)、集中檢修、重點(diǎn)整治。工作項(xiàng)目、內(nèi)容由鐵路公司制定。

（五）鐵路專用無線通信設(shè)備的設(shè)置、使用頻率，應(yīng)報(bào)中國神華運(yùn)輸管理部批準(zhǔn)；設(shè)備的停用、啟用、移設(shè)、拆除報(bào)鐵路公司批準(zhǔn)。

（六）當(dāng)鐵路無線通信系統(tǒng)及其設(shè)備受到干擾時(shí)，應(yīng)及時(shí)上報(bào)無線電管理機(jī)構(gòu)，積極配合無線電管理機(jī)構(gòu)查找和處理干擾源。

第四篇：語音信號處理及加密課程總結(jié)

《語音信號處理及加密》課程總結(jié)

本學(xué)期，我選修了《語音信號處理及加密》這門課。在本門課程的學(xué)習(xí)中，我系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了現(xiàn)代語音編碼技術(shù)的基本概念和基本知識，如什么是語音編碼、對語音編碼的要求、現(xiàn)代語音編碼技術(shù)的作用和意義、現(xiàn)代語音編碼系統(tǒng)的構(gòu)成、分類以及主要性能指標(biāo)等等，使我對現(xiàn)代語音編碼有了初步的概要的了解。最近的二十幾年來，隨著數(shù)字通信、計(jì)算機(jī)、信號處理、微電子等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，語音編碼技術(shù)發(fā)展非常迅速，取得了一系列突破性的成果，極大地促進(jìn)了數(shù)字通信的發(fā)展和普及，是現(xiàn)代通信以及信息技術(shù)的一個(gè)亮點(diǎn)。所謂的現(xiàn)代語音編碼技術(shù)，主要就是指最近二十幾年發(fā)展起來并得到廣泛應(yīng)用的語音編碼技術(shù)。

一、為什么要學(xué)習(xí)語音編碼技術(shù)？

由于PCM的編碼速率過高，不適應(yīng)通信和信息技術(shù)發(fā)展的需要，為了壓縮編碼速率，減少傳輸占用的帶寬，人們一直在致力于研究開發(fā)新的語音編碼技術(shù)。這種強(qiáng)烈的客觀需求是推動語音編碼技術(shù)發(fā)展的巨大動力。另一方面，最近二十幾年來，隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信號處理等相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，尤其是隨著數(shù)字信號處理算法和器件（DSP芯片）的飛速發(fā)展和應(yīng)用，為中、低速率語音編碼器的發(fā)展和應(yīng)用準(zhǔn)備了必要條件。正是在這種情況下，從20世紀(jì)80年代以來的二十幾年間，語音編碼技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)期。

現(xiàn)代語音編碼技術(shù)就是指20世紀(jì)80年代以來發(fā)展起來的新的語音編碼技術(shù)，這些新的語音編碼技術(shù)的出現(xiàn)，極大地推動了通信和信息技術(shù)的發(fā)展，是現(xiàn)代通信發(fā)展史中的一個(gè)閃光點(diǎn)。

學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代語音編碼技術(shù)的基礎(chǔ)知識、分析方法、關(guān)鍵技術(shù)和算法十分重要，只有了解和掌握這些已經(jīng)成熟或基本成熟的方法和技術(shù)，才能很好地適應(yīng)現(xiàn)代通信和信息技術(shù)發(fā)展的需要，才能研究開發(fā)新的方案和算法，提出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)方案。

二、我學(xué)到了什么？

語音編碼為信源編碼，就是對模擬的語音信號進(jìn)行編碼，將模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，從而降低傳輸碼率并使之可以在數(shù)字信道中傳輸。語音編碼的目的是在保持一定得算法復(fù)雜程度和通信時(shí)延的前提下，占用盡可能少的通信容量，傳送盡肯能高質(zhì)量的語音。

語音編碼按照傳統(tǒng)的分類方法通常分為三類：波形編碼、參數(shù)編碼和混合編碼。(一)波形編碼

波形編碼是將時(shí)間域或頻率域或變換域信號直接編碼為數(shù)字信號，力求使重建語音波形保持原始語音信號的波形形狀。波形編碼具有語音質(zhì)量好、抗噪聲性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是所需用的編碼速率高，一般在64~16Kb/s之間。波形編碼是應(yīng)用最早、人們最熟悉的語音編碼技術(shù)。波形編碼通常包括時(shí)域波形編碼、頻域波形編碼和變換域波形編碼三種類型。在課程學(xué)習(xí)中，我對這三種編碼技術(shù)有了初步的了解。1)時(shí)域波形編碼

課程中介紹了幾種常用的時(shí)域波形編碼，即脈沖編碼調(diào)制（PCM）、增量調(diào)制（DM或?M）、差分脈沖調(diào)制（DPCM）和自適應(yīng)差分脈沖調(diào)制（ADPCM）。PCM是應(yīng)用最早和最廣泛的語音編碼技術(shù)，在很長一段時(shí)間內(nèi)，它一直在語音編碼中占據(jù)統(tǒng)治地位，對于通信的數(shù)字化起到過極為重要的推動作用。近年來語音編碼技術(shù)取得一系列突破性進(jìn)展，出現(xiàn)了許多嶄新的編碼算法和技術(shù)，已經(jīng)動搖了PCM的統(tǒng)治地位，但在通信和信息系統(tǒng)中，PCM的應(yīng)用依然相當(dāng)普遍。其工作原理是：在譯碼端，輸入模擬信號經(jīng)過取樣、量化和編碼，實(shí)現(xiàn)模/數(shù)轉(zhuǎn)換，變換成為數(shù)字信號；到了譯碼端，再將接收到的數(shù)字信號通過譯碼、低通平滑濾波實(shí)現(xiàn)數(shù)/模轉(zhuǎn)換，恢復(fù)為模擬信號。

DPCM是對相鄰樣值之間的差值進(jìn)行編碼，而不是對取樣值本身進(jìn)行編碼，這樣就能夠降低編碼速率。由于它是對預(yù)測誤差信號進(jìn)行編碼，而預(yù)測誤差信號的能量比輸入信號的能量小得多，因此量化限幅電平也可以小得多。這樣，在量化電平數(shù)不變的條件下，量化器的量化間隔就比輸入信號的量化間隔小得多，使得量化噪聲減少。而在保持信噪比不變的情況下，DPCM就可以通過減少量化比特?cái)?shù)，降低編碼速率。

ADPCM是采用自適應(yīng)量化及高階自適應(yīng)預(yù)測技術(shù)的DPCM。自適應(yīng)線性預(yù)測以幀為單位進(jìn)行，根據(jù)本幀語音波形的時(shí)間相關(guān)性確定預(yù)測系數(shù)，使得預(yù)測誤差信號的方差最小。

DM是DPCM的一種特殊形式。當(dāng)系統(tǒng)的取樣品率大于Nyquist頻率許多倍時(shí)，相鄰取樣值之間的相關(guān)性很強(qiáng)，差分信號的幅度值會在一個(gè)很小的范圍內(nèi)變化，于是就可以用正負(fù)兩個(gè)固定的電平來表示差分信號。因此，在DM中僅用1bit即可對差分信號進(jìn)行量化，也就是只需指示出極性即可。2)子帶編碼

子帶編碼是一種應(yīng)用比較廣泛的語音編碼技術(shù)，也是一種典型的頻域波形編碼技術(shù)。它利用帶通濾波器（BPF）組首先將輸入信號分割成若干個(gè)不同的小的頻帶（稱為子帶），通過等效于單邊帶調(diào)幅的調(diào)制過程，將各子帶搬移到零頻率附近，形成低通信號后，再以Nyquist速率對各子帶輸出取樣，并對這些取樣值分別進(jìn)行通常的數(shù)字編碼。在接收端，將各子帶編碼信號進(jìn)行譯碼，并重新調(diào)制回原始位置，再將所有子帶輸出相加，恢復(fù)出原始信號。把語音信號分成若干子帶進(jìn)行編碼主要有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，如果對不同的子帶合理的分配比特?cái)?shù)，就可能分別控制各子帶的量化電平數(shù)目以及相應(yīng)的重建信號的量化誤差方差值，使誤碼率更精確地與各子帶的信源統(tǒng)計(jì)特性相匹配。其次，通過調(diào)整不同子帶的比特分配數(shù)值，可以控制總的重建誤差頻譜形狀，使誤差譜的形狀適應(yīng)人耳聽覺特性，獲得更好的主觀聽音質(zhì)量。第三，子帶編碼的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是各子帶內(nèi)的量化噪聲相互獨(dú)立，被束縛在自己的子帶內(nèi)，這樣就能避免輸入電平較低的子帶信號被其他子帶的量化噪聲所淹沒。這種情況在非子帶編碼中就會發(fā)生，除非專門采用噪聲譜形形成等技術(shù)來控制。3)變換域編碼。

變換域編碼又稱為變換域波形編碼，是語音編碼中經(jīng)常使用的編碼方式之一，尤其是在寬頻帶高音質(zhì)聲頻編碼中，變換編碼應(yīng)用更為廣泛。

變換域編碼是將通常在時(shí)域描寫的語音信號變換到另外一些變換域中描寫(這些變換通常采用正交變換)，然后再對變換后的信號進(jìn)行量化和編碼。在接收端，首先對通過信道傳輸?shù)慕邮招盘栠M(jìn)行譯碼，然后進(jìn)行反變換以恢復(fù)出原始輸入的語音信號。在文獻(xiàn)資料中經(jīng)常介紹并在實(shí)際中獲得廣泛應(yīng)用的集中主要正交變換是：K-L變換（K-LT或KLT）、W-H變換（W-HT或WHT）、Haar變換（HT）、斜變換（ST）、離散余弦變換（DCT）和離散傅里葉變換（DFT）。(二)參數(shù)編碼

參數(shù)編碼又稱為聲源編碼或聲碼器，有時(shí)又成為分析-綜合編碼，它是將信源信號在頻域或其他變換與提取特征參數(shù)，然后對這些特征參數(shù)進(jìn)行編碼或傳輸；在譯碼端再將收到的數(shù)字信號譯成特征參數(shù)，根據(jù)這些特征參數(shù)重建語音信號。參數(shù)編碼是通過對語音信號特征參數(shù)的提取和編碼，力求使重建語音信號具有盡可能高的可懂度，即保持原語音信號的語意，但重建語音信號的波形語言語音信號波形卻相差甚遠(yuǎn)。參數(shù)編碼的有點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)低速率語音編碼，其編碼速率可低至2.4kb/s以下。其缺點(diǎn)是語音質(zhì)量差，自然度較低，即使是熟人一般也定不出來講話的人是誰。此外，參數(shù)編碼的堅(jiān)韌性也不夠好。

參數(shù)編碼的基礎(chǔ)是語音的產(chǎn)生模型。根據(jù)這一模型對語音信號進(jìn)行分析，就可以得到語音的譜包絡(luò)、基音周期以及清濁音判決等參數(shù)。然后就可以對這些參數(shù)進(jìn)行編碼和傳輸。譯碼中所使用的聲道濾波器的形式，與編碼器中的譜包絡(luò)分析器的形式必須相對應(yīng)，才能夠在同樣的語音產(chǎn)生模型基礎(chǔ)上合成出發(fā)送端的語音信號。(三)混合編碼

語音混合編碼是在采用線性預(yù)測編碼（LPC）技術(shù)的語音參數(shù)編碼的基礎(chǔ)上，通過采用許多改進(jìn)措施，使用合成分析法而形成的一種新的編碼技術(shù)，是最近二十幾年來在語音編碼技術(shù)上的一種突破性進(jìn)展，收到人們的普遍重視，發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛。它克服了波形編碼和參數(shù)編碼的缺點(diǎn)，吸收了它們的長處，在16~4kb/s速率上能夠得到高質(zhì)量的合成語音。多脈沖激勵(lì)線性預(yù)測（MPE-LP）編碼、規(guī)則脈沖激勵(lì)線性預(yù)測（RPE-LP）編碼和碼激勵(lì)線性預(yù)測（CELP）編碼等都屬于混合編碼。

多脈沖激勵(lì)線性預(yù)測（MPE-LP）編碼是一種高音質(zhì)語音編碼算法，是第一個(gè)實(shí)用、有效的ABS-LPC類型的算法。在MPELPC中，不論是清音還是濁音，都用一幀中的有限多個(gè)脈沖經(jīng)過最優(yōu)化估值后作為激勵(lì)信號。

規(guī)則脈沖激勵(lì)線性預(yù)測（RPE-LP）編碼是在MPELPC的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)而得到的。RPE-LTP編碼方案的特點(diǎn)是算法簡單，語音質(zhì)量好，MOS分為4.0分。它是利用預(yù)測殘差、感覺加權(quán)濾波器的單位沖擊響應(yīng)、位置脈沖模式等信息通過解線性方程組求得激勵(lì)脈沖序列的，因此其算法較簡單。

碼激勵(lì)線性預(yù)測（CELP）編碼是目前應(yīng)用最多的混合編碼技術(shù)。CELPC采用分幀技術(shù)進(jìn)行編碼，幀長一般為20~30ms。CELPC基于合成分析（ABS）法的搜索過程、感覺加權(quán)、矢量量化（VQ）和線性預(yù)測（LP）技術(shù)。它用從碼書中搜索出來的最佳碼矢量，乘以最佳增益，代替線性預(yù)測的殘差信號（余量信號）作為激勵(lì)信號源。CELPC通常將每一語音幀分為2~5個(gè)子幀，在每個(gè)子幀內(nèi)搜索最佳的碼矢量最為激勵(lì)信號。

三．學(xué)習(xí)體會

在現(xiàn)代通信中，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，圖像、數(shù)據(jù)等非話音信息在通信信息中所占的比例大大提高，而且這種提高的趨勢仍然會繼續(xù)下去。但是，到目前為止，在大多數(shù)通信系統(tǒng)中，傳輸醉倒的信息仍然是語音信號。在可以預(yù)見的未來的通信中，盡管語音信號在通信信息總量中所占的比例會有所下降，但仍然會是傳輸最多的信息。

語音編碼技術(shù)在數(shù)字通信中的作用至關(guān)重要，現(xiàn)代語音編碼技術(shù)已經(jīng)成為通信技術(shù)中一個(gè)相當(dāng)重要的學(xué)科，在各種通信網(wǎng)絡(luò)中都得到廣泛應(yīng)用。在學(xué)習(xí)了這門課程之后，我對語音編碼技術(shù)有了粗略的概念性的了解，并通過實(shí)驗(yàn)深入理解了語音編碼及處理的基本原理，更加深刻地認(rèn)識到語音編碼的作用與意義。只有學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代語音編碼技術(shù)，我們才能更好地向著“降低編碼速率，減少傳輸占用的帶寬”的目標(biāo)前進(jìn)，推動語音編碼技術(shù)的發(fā)展。

第五篇：生物醫(yī)學(xué)信號處理

1.生物醫(yī)學(xué)簡述

1.1生物醫(yī)學(xué)信號概述

生物醫(yī)學(xué)信號是人體生命信息的體現(xiàn)，是了解探索生命現(xiàn)象的一個(gè)途徑。因此，深入進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)信號檢測與處理理論與方法的研究對于認(rèn)識生命運(yùn)動的規(guī)律、探索疾病預(yù)防與治療的新方法以及發(fā)展醫(yī)療儀器這一高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)都具有極其重要的意義。國內(nèi)外對于生物醫(yī)學(xué)信號檢測處理理論與方法的研究都給予極大的重視。人體給出的信號非常豐富，每一種信號都攜帶著對應(yīng)的一個(gè)或幾個(gè)器官的生理病理信息。由于人體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，因此可以從人體的不同的“層次”得到各類信號，如器官的層次、系統(tǒng)的層次以及細(xì)胞的層次,這些信號大致分為電生理信號、非電生理信號、人體生理信號、生化信號、生物信息以及醫(yī)學(xué)圖像[1]。1.2生物醫(yī)學(xué)信號的特點(diǎn)

生物醫(yī)學(xué)信號屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻微弱信號，它是由復(fù)雜的生命體發(fā)出的不穩(wěn)定的自然信號，從信號本身特征、檢測方式到處理技術(shù)，都不同于一般的信號。

⑴信號弱，如心電信號在mV級，腦電信號在μV級，而誘發(fā)電位信號的幅度更小。⑵噪聲強(qiáng)，人體是電的導(dǎo)體，易感應(yīng)出工頻噪聲；其次是信號記錄時(shí)受試者移動所產(chǎn)生的肌電噪聲，由此引起電極移動所產(chǎn)生的信號基線漂移。另外，凡是記錄中所含有的不需要成分都是噪聲，如記錄胎兒心電時(shí)混入的母親的心電。⑶隨機(jī)性強(qiáng)且一般是非平穩(wěn)信號，由于生物醫(yī)學(xué)信號要受到生理和心理的影響，因此屬于隨機(jī)信號。

⑷非線性，非線性信號源于非線性系統(tǒng)的輸出，人體體表采集到的電生理信號都是細(xì)胞膜電位通過人體系統(tǒng)后在體表疊加的結(jié)果，因此這些信號嚴(yán)格地說都是非線性信號，但目前都是把他們當(dāng)作線性信號來處理[2]。

2.生物醫(yī)學(xué)信號的檢測

生物醫(yī)學(xué)信號檢測是對生物體中包含地生命現(xiàn)象、狀態(tài)、性質(zhì)和成分等信息進(jìn)行檢測和量化地技術(shù)，涉及到人機(jī)接口技術(shù)、低噪聲和抗干擾技術(shù)、信號拾取、分析與處理技術(shù)等工程領(lǐng)域。絕大部分生物醫(yī)學(xué)信號都是信噪比很低地微弱信號，且一般都是伴隨著噪聲和干擾地信號,對于此類信號必須采用抑制噪聲地處理技術(shù)。由于生物系統(tǒng)十分復(fù)雜，生物體內(nèi)的信息豐富，生物信號檢測技術(shù)十分重要。生物信號的檢測一般需要通過以下步驟：①生物醫(yī)學(xué)信號通過電極拾取或通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號；②放大器及預(yù)處理器進(jìn)行信號放大和預(yù)處理；③經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號；④輸入計(jì)算機(jī)；⑤通過各種數(shù)字信號處理算法進(jìn)行信號分析處理，得到有意義的結(jié)果[3]。

圖1 生物醫(yī)學(xué)信號檢測流程

生物醫(yī)學(xué)的檢測技術(shù)分為以下幾類：①無創(chuàng)檢測、微創(chuàng)檢測、有創(chuàng)檢測；②在體檢測、離體檢測；③直接檢測、間接檢測；④非接觸檢測、體表檢測、體內(nèi)檢測；⑤生物電檢測、生物非電檢測；⑥形態(tài)檢測、功能檢測；⑦處于拘束狀態(tài)下的生物體檢測、處于自然狀態(tài)下的生物體檢測；⑧透射法檢測、反射法檢測；⑨一維信號檢測、多維信號檢測；⑩分子級檢測、細(xì)胞級檢測、系統(tǒng)級檢測[4]。

3.生物醫(yī)學(xué)信號的處理

生物醫(yī)學(xué)信號處理是研究被干擾和噪聲淹沒的信號中提取有用的生物醫(yī)學(xué)信息的特征并作模式分類的方法。生物醫(yī)學(xué)信號處理的目的是要區(qū)分正常信號與異常信號，在此基礎(chǔ)上診斷疾病的存在。近年來對生物醫(yī)學(xué)信號的處理廣泛地使用了數(shù)字信號分析處理方法。以下為幾種常用地處理方法：

⑴小波變換方法。在信號處理、圖像處理、語音分析、模式識別、量子物理及眾多非線性科學(xué)領(lǐng)域小波變換受到廣泛地應(yīng)用，被認(rèn)為是近年來在工具及方法上地重大突破。所謂地小波變換是指把某一被稱作為基本小波地函數(shù)作位移τ后，在不同尺度α下與待分析信號作內(nèi)積[5]。小波變換具有以下特點(diǎn)：時(shí)頻局部化特點(diǎn)，即可以同時(shí)提供時(shí)域和頻域局部化信息;多分辨率，即多尺度的特點(diǎn)，可以由粗到細(xì)逐步觀察信號；帶通濾波的特點(diǎn)，可以根據(jù)中心頻率的變化調(diào)節(jié)帶寬，中心頻率的高低與帶寬成反向變化，可以觀測出信號的低頻緩變部分和高頻突變部分[6]。這種變焦特性決定了它對非平穩(wěn)信號處理的特殊功能。在生物醫(yī)學(xué)工程中的信號處理，信號壓縮，醫(yī)學(xué)圖像處理中，小波變換均有應(yīng)用。

⑵頻域?yàn)V波。頻域?yàn)V波是數(shù)字濾波中常用的一種方法，是消除生物醫(yī)學(xué)信號中噪聲的另一種有效方法，當(dāng)信號頻譜與噪聲頻譜不相重疊時(shí)，或雖有重疊，但信號在重疊部分的能量很小時(shí)，可用頻域?yàn)V波法來消除干擾。數(shù)字濾波器由于可做到非因果性，所以具有較模擬濾波器更為優(yōu)越的頻響特性，較之能更接近理想濾波器對數(shù)字濾波器的要求時(shí)相頻線性，通帶平坦，過度帶窄[7]。

⑶生物醫(yī)學(xué)信號的混沌測量。傳統(tǒng)的測量技術(shù)以線性方法為主，強(qiáng)調(diào)的是平穩(wěn)、平衡和均勻性。而非線性系統(tǒng)是在不穩(wěn)定、非平衡的狀態(tài)中提取信息、處理信息，從而顯示它特有的優(yōu)點(diǎn)。混沌用于測量可以說是一種嘗試，也許人們很難想象一個(gè)極不穩(wěn)定的混沌系統(tǒng)，其檢測靈敏度卻明顯超出目前的科技水平，這是一個(gè)全新的測量概念，是很有發(fā)展前途的領(lǐng)域。該方法的最大的特點(diǎn)是初值敏感性和參數(shù)敏感性，即蝴蝶效應(yīng)。其基本的思路就是把蝴蝶效應(yīng)倒過來應(yīng)用，將敏感元件作為混沌電路的一部分，其敏感參數(shù)隨待測量變化而變化，并使系統(tǒng)的混沌軌道變化，測出混沌軌道的變化就可得到待測量。

⑷人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN),人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指由大量簡單元件廣泛相互連接而成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有很多具體模型，其共同的基本特征是以大規(guī)模并行處理為主，采用分布式存儲具有較強(qiáng)的容錯(cuò)性和聯(lián)想功能，強(qiáng)調(diào)自適應(yīng)過程和學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程[8]。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最新發(fā)展使其成為信號處理的強(qiáng)有力工具，對于那些用其他信號處理技術(shù)無法解決的問題，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用開辟了新的領(lǐng)域，許多ANN的算法和它們的應(yīng)用已廣泛的在自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域被應(yīng)用。這些網(wǎng)絡(luò)模型中，多層感知器被認(rèn)為是最有用的學(xué)習(xí)模型，廣泛應(yīng)用于腦電信號、心電信號的處理中。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以把專家知識和先驗(yàn)知識結(jié)合進(jìn)一個(gè)數(shù)學(xué)框架來完成特征提取和分類識別等功能，而不需要任何對數(shù)據(jù)和噪聲的先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)假設(shè)，也不需要把專家知識和經(jīng)驗(yàn)歸納成嚴(yán)密清晰的條文，所以最適應(yīng)用于研究和分析生物醫(yī)學(xué)信號。

4.生物醫(yī)學(xué)信號處理的應(yīng)用及發(fā)展前景

生物醫(yī)學(xué)信號至今已在臨床和生命學(xué)科的研究中獲得了廣泛的應(yīng)用，而基于生物醫(yī)學(xué)信號處理、醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)的醫(yī)療儀器已成為現(xiàn)代醫(yī)院的重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已由過去的定性診斷逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)調(diào)定量診斷。而定量診斷的依據(jù)即是病人的生理信號、醫(yī)學(xué)圖像和生化指標(biāo)等。

4.1心電信號的應(yīng)用 心電信號中最重要的特征是R波、P波、T波的位置、幅度和形態(tài)，此外還有S-T段的形態(tài)、Q波、S波、QRS寬度、U波、心室晚電位及T波交替等。心電R波檢測是所有其他心電特征檢測和自動診斷的基礎(chǔ)，其檢測的精度直接影響到儀器的性能，檢測精度至少在99%以上。R波自動檢測已有近40年的歷史，從早期的差分域值法、模板匹配法、積分法、濾波器法，發(fā)展到20世紀(jì)90年代，基于小波變換的算法逐漸成為主流。至今新的R波檢測算法仍然在不斷的被提出，例如將R波檢測和心電數(shù)據(jù)壓縮相結(jié)合的算法，目的是使算法在用于可穿戴心電監(jiān)護(hù)儀時(shí)具有實(shí)時(shí)分析功能并降低儀器的功耗，算法對R波的檢測精度達(dá)到了99.64%。由于P、S、T等波形的幅度遠(yuǎn)低于P波，且形態(tài)多變，因此，用于對它們的檢測非常困難。完成了P、Q、R、S和T等波形的檢測，即可算出R-R間隔，從而得到瞬時(shí)心率以及P-R間隙、QRS寬度、P-T間隙以及S-T段形態(tài)等參數(shù)。這些參數(shù)總的又可分為兩類：①心電形態(tài)學(xué)的信息②心電節(jié)律的信息，它們時(shí)心電圖臨床診斷的重要依據(jù)。根據(jù)檢測出的參數(shù)、心臟疾病的原理和醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)，建立起各種心律異常的數(shù)學(xué)模型，從而對心電信號作出判別，決定是否異常，若異常時(shí)屬于哪一種異常。這一工作即是心電的自動診斷，它也是信號處理的應(yīng)用。

4.2腦電信號的應(yīng)用

人類大腦無疑是自然界中最精密也是最復(fù)雜的巨系統(tǒng)。開展腦科學(xué)研究的目的：①闡明腦的功能和機(jī)理；②保護(hù)大腦，即腦疾病的預(yù)防、治療及延緩衰老；③進(jìn)一步開發(fā)大腦；腦科學(xué)的研究主要有兩大研究方向：①微觀層次的研究，包括神經(jīng)生物學(xué)、分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科；②宏觀層次的研究，即通過大腦宏觀層次的測量來分析大腦內(nèi)部隱含的生理、病理信息。目前，大腦宏觀層次的測量主要是腦電圖和腦部成像兩大類。腦電圖是無創(chuàng)并低價(jià)的腦測量手段，無論是在神經(jīng)內(nèi)科還是在神經(jīng)外科都獲得了廣泛的應(yīng)用，幾乎是神經(jīng)門診的必做項(xiàng)目之一，同時(shí)它在腦的認(rèn)知研究中也起著重要的作用。

5.結(jié)語

由于生物醫(yī)學(xué)信號來自于人體器官、組織及細(xì)胞，因此存在信號的多樣性、復(fù)雜性及應(yīng)用的特殊性等突出特點(diǎn)。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對定量診斷和精確治療的要求越來越高，因此，生物醫(yī)學(xué)信號處理的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越迅速擴(kuò)展。正因?yàn)樯镝t(yī)學(xué)信號的上述屬性，因此吸引了眾多學(xué)科的信號處理工作者到該領(lǐng)域來探索。可以說生物醫(yī)學(xué)信號處理領(lǐng)域充滿了挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新機(jī)會，其給科研工作者帶來了勇攀高峰的激情和期待。

參考文獻(xiàn)

[1]何琳，郭靜玉，胡志剛.生物醫(yī)學(xué)信號處理方法概述[J].科技資訊，2012.[2]周杰.生物醫(yī)學(xué)信號 處理方法概述[J].華章，2012.[3]許海青 陳柱 史婷奇.生物醫(yī)學(xué)信號處理及應(yīng)用[J].浙江臨床醫(yī)學(xué)，2010.[4]張陽德，周以，李小莉.基于生物醫(yī)學(xué)信號處理技術(shù)的醫(yī)療檢測與診斷[J].中國醫(yī)學(xué)工程，2005.[5]王鴻雁.信息技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用[J].赤峰學(xué)院院報(bào)，2010.[6] 許海青 陳柱 史婷奇.生物醫(yī)學(xué)信號處理及應(yīng)用[J].浙江臨床醫(yī)學(xué)，2010.[7] 周杰.生物醫(yī)學(xué)信號 處理方法概述[J].華章，2012.[8] 何琳，郭靜玉，胡志剛.生物醫(yī)學(xué)信號處理方法概述[J].科技資訊，2012.[9]梁世盛，喬鳳斌，張燕．基于ＦＰＧＡ的數(shù)字相敏檢波算法實(shí)現(xiàn)[J].自動化儀表，2013，34(11):13-16.５９

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志 第３３卷

［ Ｊ］．自動化儀表，２０１３，３４（１１）： １３ － １６