传输机理论文篇1

蓝牙（Bluetooth）是一种新型、开放、低成本、短距离的无线连接接技术，可取代短距离的电缆，实现话音和数据的无线传输。这种有效、廉价的无线连接技术可以方便地将计算机及外设、移动电话、掌上电脑、信息家电等设备连接起来，在它可达到的范围内使各种信息化移动便携设备都能实现无缝资源共享，还可通过无线局域网（WirelessLAN）与Internet连接，实现多媒体信息的无线传输。

蓝牙系统采用分散式（Scatter）结构，设备间以及从方式构成微微网（Piconet），支持点对点和点对多点通信。它采用GFSK调制，抗干扰性能好，通过快速跳频和短包技术来减少同频干扰，保证传输的可靠性。使用的频段为无需申请许可的2.4GHz的ISM频段。

蓝牙协议从协议来源大致分为四部分：核心协议、电缆替代协议（RECOMM）、电路控制协议和选用协议。其中核心协议是蓝牙专利协议，完全由蓝牙SIG开发，包括基带协议（BB）、连接管理协议（LMP）、逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）以及服务发现协议（SDP）。蓝牙协议从体系结构又可分为底层硬件模块、中间协议层和高端应用层三大部分，其中链路管理层（LM）、基带(BB)和射频层（RF）构成蓝牙的底层模块。由此可见，基带层是蓝牙协议的重要组成部分。本文主要对蓝牙技术中最重要的基带数据传输机理进行分析。

1基带协议概述

图1给出蓝牙系统结构示意图。在蓝牙系统中，使用蓝牙技术将设备连接起来的网络称作微微网（Piconet），它由一个主节点（MasterUnit）和多个从节点(SlaveUnit)构成。主节点是微微网中用来同步其他节点的蓝牙设备，是连接过程的发起者，最多可与7个从节点同时维持连接。从节点是微微网中除主节点外的设备。两个或多个微微网可以连接组成散射网（Scatternet）。

图2给出蓝牙协议结构示意图。基带层位于蓝牙协议栈的蓝牙射频之上，并与射频层一起构成蓝牙的物理层。从本质上说，它作为一个链接控制器，描述了基带链路控制器的数字信号处理规范，并与链路管理器协同工作，负责执行象连接建立和功率控制等链路层的，如图3所示。基带收发器在跳频（频分）的同时将时间划分（时分），采用时分双工（TDD）工作方式（交替发送和接收），基带负责把数字信号写入并从收发器中读入数据。主要管理物理信道和链接，负责跳频选择和蓝牙数据及信息帧的传输、象误码纠错、数据白化、蓝牙安全等。基带也管理同步和异步链接，处理分组包，执行寻呼、查询来访及获取蓝牙设备等。

在蓝牙基带协议中规定，蓝牙设备可以使用4种类型的地址用于同场合和状态。其中，48位的蓝牙设备地址BD_ADDR（IEEE802标准），是蓝牙设备连接过程的唯一标准；3位的微微网激活节点地址AM_ADDR，用以标识微微网中激活成员，该地址3位全用作广播信息；8位的微微网休眠节点地址PM_ADDR，用以标识微微网中休眠的从节点。微微网接入地址AR_ADDR，分配给微微网中要启动唤醒过程的从节点。

当微微网主从节点通信时，彼此必须保持同步。同步所采用的时钟包括自身不调整也不关闭的本地设备时钟CLKN，微微网中主节点的系统时钟CLK以及为主节点时钟对从节点本地设备时钟进行周期更新以保持主从同步的补偿时钟CLKE。

与其它无线技术一样，蓝牙技术中微微网通过使用各种信道来实现数据的无线传输。其中，物理信道表示在79个或者23个射频信道上跳变的伪随机跳频序列，每个微微网的跳频序列是唯一的，并且由主节点的蓝牙设备地址决定；此外，蓝牙有5种传送不同类型信息的逻辑信道，它们分别为：

(1)LC信道：控制信道，用来传送链路层控制信息；

(2)LMC信道：链接管理信道，用在链路层传送链接管理信息；

(3)UA信道：用户信道，用来传送异步的用户信息；

(4)UI信道：用户信道，用来传送等时的用户信息；

(5)US信道：用户信道，用来传送同步的用户信息。

在蓝牙系统中，主从节点以时分双工（TDD）机制轮流进行数据传输。因此，在信道上又可划分为长度为625μs的时隙（TimeSlot），并以微微网主节点时钟进行编号(0-227-1)，主从节点分别在奇、偶时隙进行数据发送。

2蓝牙数据传输

蓝牙支持电路和分组交换，数据以分组形式在信道中传输，并使用流控制来避免分组丢失和拥塞。为确保分组包数据正确传输，还进行数据的白化和纠错，下面分别对这些传输机制进行分析。

2.1蓝牙分组

分组包数据可以包含话音、数据或两者兼有。分组包可以占用多个时隙（多时隙分组）并且可以在下一个时隙继续发送，净荷(Payload)也带有16位的错误校验识别和校验（CRC）。有5种普通的分组类型，4个SCO分组包和7个ACL分组包。一般分组包格式如图4。

图3基带层抽象

其中，接入码(Accesscode)用来定时同步、偏移补偿、寻呼和查询。蓝牙中有三种不同类型的接入码：

(1)信道接入码（CAC）：用来标识一个微微网；

(2)设备接入码（DAC）：用作设备寻呼和它的响应；

(3)查询接入码（IAC）：用作设备查询目的。

分组头（Header）包含6个字段，用于链路控制。其中AM_ADDR是激活成员地址，TYPE指明分组类型，FLOW用于ACL流量控制位，ARQN是分组包确认标识，SEQN用于分组重排的分组编号，HEC对分组头进行验。蓝牙使用快速、不编号的分组包确认方式，通过设置合适的ARQN值来区别确定是否接收到数据分组包。如果超时，则忽略这个分组包，继续发送下一个。

2.2链接及流控制

蓝牙定义了两种链路类型，即面向连接的同步链路（SCO）和面向无连接的异步链路（ACL）。SCO链接是一个对称的主从节点之间点对点的同步链接，在预留的时间里发送SCO分组，属于电路交换，主要携带话音信息。主节点可同时支持3个SCO链接，从节点可同时支持2～3个链接SCO，SCO分组包不支持重传。SCO链路通过主节点LMP发送一个SCO建立消息来建立，该消息包含定时参数（Tsco和Dsco）。

ACL链接是为匹克网主节点在没有为SCO链接保留的时隙中，提供可以与任何从节点进行异步或同步数据交换的机制。一对主从节点只可以维持一个ACL链接。使用多个ACL分组时，蓝牙采用分组包重发机制来保证数据的完整性。ACL分组不指定确定从节点时，被认为是广播分组，每个从节点都接收这个分组。

蓝牙建议使用FIFO（先进先出）队列来实现ACL和SCO链接的发送和接收，链接管理器负责填充这些队列，而链接控制器负责自动清空队列。接收FIFO队列已满时则使用流控制来避免分组丢失和拥塞。如果不能接收到数据，接收者的链接控制器发送一个STOP指令，并插入到返回的分组头（Header）中，并且FLOW位置1。当发送者接收到STOP指示，就冻结它的FIFO队列停止发送。如果接收器已准备好，发送一个GO分组给发送方重新恢复数据传输，FLOW位置0。

2.3数据同步、扰码和纠错

由于蓝牙设备发送器采用时分双工（TDD）工作机制，它必须以一种同步的方式来交替发送和接收数据。微微网通过主节点的系统时钟来实现同步，并决定其跳频序列中的相位。在微微网建立时，主节点的时钟传送给从节点，每个从点节给自己的本地时钟加上一个偏移量，实现与主节点的同步。在微微同生存期内，主节点不会调整自己的系统时钟。为了与主节点的时钟匹配，从节点会偏移量进行周期的更新。蓝牙时钟应该至少具有312μs的分首辨率。主节点分组发送的平均定时与理想的625ms时隙相比，偏移不不能超过20ppm，抖动（Jitter）应该少于1ms。

在分组数据送出去并且在FEC编码之前，分组头和净荷要进行扰码，使分组包随机化。接收数据分组包时，使用盯同的白化字进行去扰处理。

为了提高数据传输可靠性及系统抗干扰性，蓝牙数据传输机制采用三种纠错方式：1/3率FEC编码方式（即每一数据位重复3次）、冗余2/3率FEC编码方式（即用一个多项式发生器把10位码编码成15位码）以及数据自动请求重发方式（即发送方在收到接收方确认消息之前一直重发数据包，直到超时）。

图4蓝牙分组包格式

3蓝牙设备连接

蓝牙链接控制器工作在两种主要状态：待令（Standby）和连接（Connection）。在蓝牙设备中，Standby是缺省的低功率状态，只运行本地时钟且不与任何其他设备交互。在连接状态，主节点和从节点能交换分组包进行通信，所以要实现蓝牙设备之间的互相，彼此必须先建立连接。由于蓝牙使用的ISM频带是对所有无线电系统都开放的频带，会遇到各种各样的干扰源，所以蓝牙采用分组包快速确认技术和跳频方案来确保链路和信道的稳定。在建立连接和通信过程中使用跳频序列作为物理信道，跳频选择就是选择通信的信道。

3.1跳频选择

跳频技术把频带分成若干个跳频信道（HopChannel）。无线电收发器按一定的码序列（以产生随机数的方式）不断地从一个信道跳到另一个信道，并且收发双方都按这个规律才能通信并同步。跳频的瞬时带宽很窄，通过扩频技术展成宽频带，使干扰的影响最小。当一个设备被激活时，该设备被分配32个跳频频点，以后该设备就在这些跳频点上接收和发送信息。通用跳频选择方案由两部分组成，即选择一个序列并在跳频频点上映射该序列。对于每一情况，都需要从-主和主-从两种跳频序列。蓝牙系统中使用的跳频序列有如下几种：

(1)呼叫跳频序列：在呼叫（Page）状态使用；

(2)呼叫应答序列：在呼叫应答（PageResponse）状态使用；

(3)查询序列：在查询（Inquiry）状态使用；

(4)查询应答序列：在查询应答（InquiryResponse）状态使用；

(5)信道跳频序列：在连接（Connection）状态使用。

3.2蓝牙连接建立

从待令状态到连接状态的过程就是连接建立过程。通常来讲，两个设备的连接建立过程如下：

首先，主节点使用GIAC和DIAC来查询范围内的蓝牙设备（查询状态）。如果任何附近的蓝牙设备正在监听这些查询（查询扫描状态），就发送它的地址和时钟信息后，从节点可以开始监听来自主节点的寻呼消息（寻呼扫描），主节点在发现附近的设备之间可以寻呼这些设备（寻呼状态），建立链接。在寻呼扫描的从设备被这个主节点寻呼后，就会以DAC（设备访问码）来响应（Slaveresponsesubstate）。主节点在接收到从节点的响应后，便可以以送主节点的实时时钟、BD_ADDR、BCH奇偶位和设备类（FHS分组包），最后在从节点已经接收到这个FHS分组之后，进入连接状态。具体过程如图5。

由图5可见，在蓝牙连接建立的呼个不同阶段，主节点和从节点分别处于不同的状态，这些状态包括：

查询（Inquiry）：查询是主节点用来查找可监视区域中的蓝牙设备，以便通过收集来自从节点响应查询消息中得到该节点的设备地址和时钟，查询过程使用IAC；

查询扫描（InquiryScan）：蓝牙设备周期地监听来自其他设备的查询消息，以便自己能被发现。扫描过程中，设备可以监听普通查询接入码（GIAC）和特定查询接入码（DIAC）；

查询响应（Inquiryresponse）：从节点以FHS分组响应查询消息，它携带从节点的DAC、本地时钟等信息；

寻呼（Page）：主节点通过在不同的跳频序列发送消息，来激活一个从节点并建立连接，寻呼过程使用DAC；

寻呼扫描（PageScan）：从节点周期性地在扫描窗间隔时间内唤醒自己，并监听自己的DAC，从节点每隔1.28s在这个扫描窗上根据寻呼跳频序列选择一个扫描频率；

从节点响应（SlaveResponse）：从节点在寻呼扫描状态收到主节点对自己的寻呼消息即进入响应状态，响应主设备的寻呼消息；

主节点响应（MasterResponse）：主节点在接收到从节点对它的寻呼消息的响应后，主节点发送一个FHS分组给从节点，如果从节点响应回答，主节点就进入连接状态。

3.3连接状态

连接（connection）状态以主节点发送一个POLL分组开始，表示连接已经建立，此时分组包可以在主从节点之间来回发送。连接两端即主从节点都使用主节点的接入码和时钟，并且使用的跳频为信道跳频序列。即在连接建立后，主节点的蓝牙设备地址（BD_ADDR）决定跳频序列和信道接入码。在连接状态的蓝牙设备，可以有以下几个子状态：

Active:在这个模式下，主从节点都分别在信道通过监听，发送和接收分组包，并彼此保持同步；

Sniff:在这个模式下，从节点可以暂时不支持ACL分组，也就是ACL链路进入低能源sleep模式，空出资源，使得象寻呼、扫描等活动、信道仍可用；

Park：当从节点不必介入微微网信道，但仍想与信道维持同步，它能进入park（休眠）模式，此时具有很少的活动而处于低耗模式，从节点放弃AM_ADDR，而使用PM_ADDR。

传输机理论文篇2

【中图分类号】R-0 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801（2014）04-0038-01

普通的信息传播需往往需要一定的介质，生物信息的传递不仅需要在科学工作者之间进行传递，同时在相应的生物医学信息传输系统中进行传递需要科学的普及支持以及工作的实践支持[1]。生物医学信息的传递主要是通过媒介进行传播，而且媒介占据着重要的地位，同时生物医学信息的传播是人们进行医学信息交流的一种社会化活动形式，将科技知识、信息的传授和交流等进行科学的普及和推广。生物医学信息的传递包含了三个方面的层次，首先是人们通过科学的逻辑思维对于科学知识、科技手段以及科技理论进行传输，其次是根据传输手段的不同来选择合适的传输媒介和方式，最后则是指生物信息传递的一种社会价值体现。本文就主要的生物医学传输机制进行介绍，主要从传输机制进行概括性介绍。

1 生物医学信息传输

1.1 含义介绍。所谓的生物医学信息的传输其实就是生物医学的技术传输，或者是生物医学知识传输。传输的过程中使用不同的文字表述，在不同的文化背景下生物医学信息的传输具有一致性，同时生物医学信息的传输在当前的发展中需要进行创新改进。生物医学的传输分为两种级别，第一级是生物信息本身的知识传输，其在传输过程中主要是对生物医学的基本科学事实和科学研究的进展进行传输。而第二级则是将传输理念性东西较之本身的科学技术更加高，例如在传输过程中需要利用科学思想、方法、精神等本质性传输。

1.2 生物信息传输各个区别。生物信息在进行传输过程中包含了技术传输、科学传输以及科学技术传输等三个方面，同时这也是科学和技术相互渗透的具体体现，它们之间存在着交叉，同时还存在着截然不同，但是却不能够进行分割[2]。从字面意思来看，科学传输则注重传输知识的思想和观点成分，科学观点科学事实成为传输重点，推广和实用技术的传输则显得次要，此时生物信息的传输成为其组成部分。目前生物医学信息传输与生物医学的知识传输在划分上并无明显的区分，基本上都将其划分为科学技术传输的范畴，生物医学信息的传输主要是对知识进行共享，促进了科学技术应用、社会进步的基础功能。

2 生物医学信息传输系统结构

2.1 层次结构。生物医学信息系统的层次结构受到内部机制和外部环境的共同影响，生物医学信息系统的层次特点主要体现其稳定性，如果没有将其全部系统破坏，将无法取缔系统中的任何构成要素。生物医学信息系统包含了多个系统层次，其传输的系统中由于其本质特征存在着多重结构，个体系统中其既是传输主体同时又是受众主体，通过个体的系统组成群体系统，群体系统之间传输则属于群体传输，群体系统在更高层次的传输系统中发挥着其重要的作用，形成了整个社会的系统传输[3]。

2.2 生物医学信息传输等级。生物医学信息传输过程中分为内部交流、科学教育、科普教育以及技术转移等。内部交流则是发生在科学工作者内部之间的生物医学信息交流行为，通过对生物信息的传输渠道以及科技专业之间介绍实现交流性传递。科学工作者通过对医学信息进行消化、吸收和创新来实现传输，工作交流成为了内部传输的主要形式，可以有利于内部工作人员对于医学科技和新的研究方法和数据的交流，从而提高整体的知识水准。科学教育则是通过教育的方式向受教育者提供知识的讲解，将主要的生物医学信息的知识和方法以教育的形式进行传授，学习者则通过不断掌握科学技术、专业知识和科学方法等实现对医学信息的传输交流。科普教育则是向公众进行科普知识的讲解传授行为，使得公众能够理解相应的科学技术知识，同时还能有效的提高公众的科学涵养，至少使得大众能够区分科学和伪科学。技术转移则主要是指将科学技术知识传递给相应的生产部门，不断推动科学技术的应用，将知识转化为生产成果。

2.3 生物医学信息传输模式。生物医学信息的传输模式主要分为三个层面，分别是信息论传输模式、控制论传输模式、系统论传输模式[4]。信息论传输模式从简单来看，主要将生物医学信息传输看做是单向、直线的传输模式，仅仅是存在于内部活动之中，不会受到社会和环境因素的影响。控制论传输模式则是传输的主体接收到外界信息请求之后对其进行分析，然后将生物医学信息进行选择性的传输，此间存在着一种反馈机制，可以将整个传输-反馈看做是一个传输的回路，那么在此系统中则可以通过自我调节来实现信息传输的循环。系统论传输模式则是将心理因素、社会因素以及其他因素构成了一种传输的场，这些因素之间相互制约，同时将生物医学信息的传输的各个集点视作传输系统中的关键性环节。

3 小结

随着社会经济的不断发展，对于效益的要求变得越来越高，因此在对生物医学信息传输的研究中需要解决很多的难点和问题。生物医学信息直接关系到人们的生活，对其进行传输、接收以及反馈的研究可以有效的实现对新的科学技术的交流。生物医学信息的传输可以促使人们培养出良好的科学素养，连同相关的教育机构、宣传机构等之间进行科学技术交流，不论其交流的形式是何种，能够达到相应的传输目的则显示出传输的有效性。本文主要对于生物医学信息传输机制进行研究，将科学信息在民众之间进行传输，同时还能够在科学研究群体中进行交流，这样可以实现对生物医学信息的共享，从而达到整体科学素质的提升效果。

参考文献

[1] 丁诚.生物医学信息的传输机制研究[D].中南大学，2011

传输机理论文篇3

中图分类号：TP391.9

文献标志码：A

文章编号：1001-9081（2016）11-3039-05

0 引言

流星余迹通信作为最低限度应急通信保障的一种有效手段，在通信领域中占有重要地位。流星余迹信道突发性强、通信距离远、传输速率低，而且信道具有时变衰落特性[1]，这使得数据传输变得不可靠。在对流星余迹通信系统进行仿真的过程中，如何采用合适的传输机制以保证通信链路中的可靠传输，同时最大化传输效率，减少传输时延，是值得深入研究的一个问题。

自动请求重传（Automatic Repeat Request， ARQ）机制是被广泛应用于无线通信领域的差错控制技术[2]。近年来，将前向纠错控制（Forward Error Correction， FEC）机制与ARQ结合起来的混合自动请求重传（Hybrid Automatic Repeat Request， HARQ）技术得到了广泛研究[3]，并被应用于流星余迹通信系统，极大地提高了流星余迹通信的可靠性和传输效率。研究流星余迹通信系统的时延性能，一个重要的方面就是分析HARQ传输机制对时延性能的影响。

目前，国内外对流星余迹通信中HARQ机制的研究[4-5]不够充分，尤其是关于网络时延性能的研究很少。文献[6-7]分别对流星余迹通信中Ⅰ型HARQ和Ⅱ型HARQ的性能进行了仿真研究，并从吞吐量、重传率、重传次数、信道利用率等方面进行了对比分析，但没有涉及两种机制下的网络时延性能。文献[8]研究了基本ARQ技术的时延性能，并进行了建模仿真，但研究结果未必适应HARQ机制的特点，而且没有在流星余迹通信的背景下进行研究，缺乏适用性。

本文结合流星余迹通信系统的网络结构以及HARQ传输机制的特点，提出了流星余迹通信中HARQ机制的网络时延模型，立足于单条链路上的数据传输过程，利用排队论的相关理论，建立了基于Ⅰ型HARQ的传输时延估算模型，并引入Ⅱ型HARQ的改进机制，进而提出了基于Ⅱ型HARQ的传输时延估算模型，最后通过仿真对两种HARQ的传输时延性能进行了对比分析。

1 流星余迹通信系统

1.1 流星余迹通信系统的网络模型

一个最基本的流星余迹通信结构由一个主站和一个从站组成，流星余迹通信网络可由许多这样点到点的通信结构组成。主从站之间通信通常采用半双工工作方式，而主站之间通信采用全双工工作方式。根据国内外研究现状，流星余迹通信系统的网络拓扑结构一般包括：单主站星型拓扑结构、多主站环型拓扑结构、树形拓扑结构和混合型拓扑结构[9]。

单主站星型拓扑结构是流星余迹通信系统最常见的网络结构，由一个中心节点和多个子节点构成，中心节点是整个网路的核心，子节点只能与中心节点通信。多主站环型拓扑结构中，主站以环形结构相联，各主站以星型结构与若干从站相联，主站节点通过点到点的链路首尾相联形成一个闭合的环，子节点之间的信息传递必须先经过环形结构。树型拓扑结构是一种层次结构，通常由一个控制级联多个主站构成主干网，节点按层次联接，信息交换主要在上下节点之间进行，相邻节点或同层节点之间一般不进行数据交换。混合型拓扑结构则是两种或两种以上的拓扑结构同时使用。

综合考虑各种流星余迹网络拓扑、通信方式的优缺点，同时结合项目要求，本文所涉及的流星余迹通信系统网络模型设计如图1所示。

本网络结构模型由4个星型网络相互联接构成，每个星型网络由1个主站和4个从站组成，主站与从站可以直接通信，从站之间不能直接通信，必须通过主站实现与其他从站之间的通信。主站与从站之间的通信方式为无线通信，通信信道采用流星余迹信道，主站之间的通信方式为有线通信。各星型网通过主站之间的互联实现网间通信。

1.2 流星余迹通信网络的差错控制要求

首先简要介绍一下流星余迹信道的典型特征。流星余迹信道依赖于流星的突发性而产生，具有明显的间断性和瞬时性[1]。以欠密类流星余迹为例，其发生过程时间极短，通常在几百毫秒到1秒之间； 且信道信道时变性强，变化规律呈指数衰减特征，如图2所示[10]。

考虑到流星余迹信道的这些特点，为了保证数据的可靠传输，提高系统传输效率，流星余迹通信中的差错控制协议应当适合突发、非对称的信道特征，且综合考虑纠错与重传的收益，同时还应适当引入变速率技术[1]。近年来，将FEC与ARQ结合起来的HARQ差错控制协议由于对流星余迹信道具有很强的适用性，被广泛应用于流星余迹通信系统中。

2 HARQ传输机制和时延模型

HARQ传输机制的基本思想是，将ARQ和FEC有效结合起来，即在传统ARQ系统中嵌入一个FEC子系统，就得到了HARQ传输系统。它采用的码同时具备纠错功能和检错功能，其中FEC子系统利用纠错码来纠正经常出现的错误，而ARQ系统只在检测出少数不可纠的错误时才请求重传，这样既减少了重传次数，也确保了信息的可靠传输。实际应用表明，HARQ系统的可靠性比FEC系统强，传输效率也比ARQ系统高[11]。HARQ的系统原理如图3。

2.1 Ⅰ型HARQ传输机制

流星突发通信中的Ⅰ型HARQ的基本原理如下：发送端在探测后，向接收端发送一个能纠错同时能检错的码字序列，接收端接收到码组后首先进行检错： 如果检测没有错误则向发送端反馈确认（ACKnowledgement，ACK）信号，码组传输成功；如果检测到一个或多个错误，接收端尝试确定错误位置并进行纠错，若错误在可纠正的范围内，则通过译码器自动纠正后将码组呈送上层，若无法纠错（即译码失败），则接收端向发送端反馈非确认（Negative ACKnowledgment，NACK）信号并将码组丢弃，发送端收到NACK后重新发送与第一次格式相同的码组，接收端重复上述操作，直到接收端正确接收码组为止。其工作原理如图4[12]。

2.2 Ⅱ型HARQ传输机制

Ⅱ型HARQ机制的基本原理如下：通常采用将信息部分和校验部分分开传送的方式，发送端先将携带信息部分的码组传送给接收端，接收端对接收到的码组进行检错： 如果检测没有错误则向发送端反馈ACK信号，码组传输成功；如果检测出错，则向发送端反馈NACK信号，发送端收到NACK信号后，将携带校验部分的码组传送给接收端，接收端将校验部分与之前收到的信息部分结合起来，并对新的码组进行检错纠错。如果码组没有错误或错误在可纠正范围内，则将正确码组呈送上层；如果码组出错难以纠正，则向发送端反馈NACK信号。发送端第二次收到NACK信号以后，每次重传逐渐增加校验信息，从而使接收端合成的码组纠错能力不断增强，接收端则重复上述操作，直到正确接收码组为止。其工作原理如图5。

3.2 引入改进机制的Ⅱ型HARQ传输时延估算模型

Ⅱ型HARQ机制相对于Ⅰ型HARQ机制主要有两方面的改进[16]：一是采用了自适应变速率思想，二是增加了冗余机制。因此，3.1节所描述的延时估算模型不能完全适用于Ⅱ型HARQ机制。针对于此，本文在3.1节模型的基础上进行以下改进。

首先讨论自适应变速率方法对模型的影响。流星余迹通信中常用的自适应变速率方法主要有两种：一种是自适应编码，根据信道特性自适应地改变纠错编码的速率，即通过改变前向纠错码的冗余度改变信息的传输速率，一般保持调制方式和码元速率不变；另一种是自适应调制，保持码元传输速率不变而改变调制方式，即通过改变码元中的比特数目来改变信息的传输速率。以上两种方法中，码元传输速率均保持不变，在模型中的表现为：分组一次正确传输时间tl和分组重传时间tn保持不变，这一点与3.1节模型相同。由此可知，若分组重传n次，则等效服务时延仍与3.1节模型中相同，可参考式（3）。

4 仿真与分析

为了验证流星余迹通信中HARQ的时延性能，本文在C++仿真环境下分别对不同分组正确传输概率和分组时间长度下的两种HARQ机制延时性能进行了仿真，并作了对比分析。

4.1 仿真场景设置

仿真场景设置为流星余迹通信网络中主站到从站通信过程，链路采用欠密类流星余迹信道，余迹持续时间1s，信道中的噪声类型采用高斯白噪声，Ⅰ型HARQ采用固定速率，Ⅱ型HARQ自适应方式采用三档变速率，调制方式分别采用BPSK、4QAM和16QAM，依据文献[1]，上述仿真场景对应的主要实验参数设置如表1。

4.2 仿真结果分析

通过仿真分别得到了两种HARQ传输时延随分组传输正确率和分组时间长度的变化规律，如图6和图7所示。

图6比较了Ⅰ型HARQ和Ⅱ型HARQ在不同分组传输正确率下的传输时延。从图6中可以看出，随着分组传输正确率的提高，Ⅰ型HARQ和Ⅱ型HARQ的传输时延均呈现下降的趋势。Ⅱ型HARQ的整体时延均比相同条件下Ⅰ型HARQ的小，当分组传输正确率较小时，Ⅱ型HARQ的传输时延比Ⅰ型HARQ小得多，随着分组传输正确率的不断提高，两者差距才逐渐缩小。这是因为Ⅱ型HARQ的冗余机制能使传输码组的纠错能力不断增强，在链路条件不好的条件下仍能保持较高的传输效率，说明在分组传输正确率较低的情况下，Ⅱ型HARQ的优势比Ⅰ型HARQ更突出。

图7通过改变分组时间长度，得到Ⅰ型HARQ和Ⅱ型HARQ传输时延的比较结果。两种传输机制的时延均与分组时间长度呈正相关。在分组时间长度较小时，Ⅱ型HARQ的强纠错能力不能得以体现，两者的分组传输时延相差不大。随着分组时间长度的增加，由于Ⅱ型HARQ能有效提高传输正确率，从而提高传输效率，其传输时延比Ⅰ型HARQ有了很大改善。

通过分析可知，在流星余迹通信中，Ⅱ型HARQ的传输时延性能比Ⅰ型HARQ有明显优势，Ⅱ型HARQ对流星余迹通信系统具有更好的适用性。

5 结语

本文以流星余迹通信为背景，针对HARQ传输机制下的网络时延性能，主要做了以下几个方面的工作：

1）结合流星余迹通信系统的特点，分析了HARQ传输机制的工作原理，并建立了网络时延的构成模型。

2）从排队论的角度出发，提出了流星余迹通信中Ⅰ型HARQ的传输时延估算模型。模型充分考虑了流星余迹通信的特殊性和HARQ传输机制的特点，对流星余迹通信理论的研究具有一定的参考价值。

3）以Ⅰ型HARQ传输时延估算模型为基础，引入自适应传输与冗余机制的优化特征，改进建立了Ⅱ型HARQ的传输时延估算模型。

4）对两种HARQ的传输时延性能进行了仿真，对比分析了Ⅰ型HARQ和Ⅱ型HARQ的传输时延随不同参数的变化规律。仿真结果表明，在流星余迹通信系统中，Ⅱ型HARQ的时延性能优于Ⅰ型HARQ。

下一步的工作将是把本文的结论应用于更复杂的流星余迹通信网络中，提出更有效的延时估算方法。

参考文献：

[1] 李赞，刘增基，沈健.流星余迹通信理论与应用[M].北京：电子工业出版社，2011：24-28.（LI Z， LIU Z J， SHEN J. Theory and Application of Meteor Burst Communication[M]. Beijing： Publishing House of Electronics Industry， 2011： 24-28.）

[2] 何先刚，夏万林，聂永萍，等.OFDM系统中的混合ARQ结构及性能仿真[J]. 重庆大学学报（自然科学版），2003，26（8）：56-59.（HE X G， XIA W L， NIE Y P， et al. Hybrid ARQ structure and performance simulation for OFDM systems[J]. Journal of Chongqing University （Natural Science Edition）， 2003， 26（8）： 56-59.）

[3] 李旭虹，刘燕，王安义.LTE系统下行链路中HARQ技术的研究与仿真[J].工矿自动化，2012，38（1）：62-65.（LI X H， LIU Y， WANG A Y. Research of HARQ technology in LTE system downlink and its simulation[J]. Industry and Mine Automation， 2012， 38（1）： 62-65.）

[4] 马志强，王建刚，郑振华.流星突发通信中的混合ARQ技术研究[J].通信技术，2011，44（10）：4-6.（MA Z Q， WANG J G， ZHENG Z H. Research on hybrid ARQ technology in meteor burst communication[J]. Communication Technology， 2011， 44（10）： 4-6.）

[5] MICHAEL B P， STUART D S. Variable-rate hybrid ARQ for meteor-burst communications[J]. IEEE Transactions on Communications， 1992， 40（1）：60-73.

[6] 石会芳.流星余迹通信系统自适应链路传输技术研究[D].西安：西安电子科技大学，2013： 43-63.（SHI H F. Research on the technology of adaptive link in meteor burst communication system[D]. Xian： Xidian University， 2013： 43-63.）

[7] 吴妍.流星突发通信中基于位图反馈的HARQⅡ型链路传输协议研究[D].西安：西安电子科技大学，2014： 33-50.（WU Y. Research on the HARQⅡ link transmission protocol based on bitmap feedback in meteor burst communication system[D]. Xian： Xidian University，2014： 33-50.）

[8] 黎锁平，刘存明，何志鹏.无线数据传输的GBN-ARQ和SR-ARQ系统时延性能研究[J].信号处理，2009，25（3）：384-388.（LI S P， LIU C M， HE Z P. Research on the delay performance of GBN-ARQ and SR-ARQ systems in wireless data transmission[J]. Signal Processing， 2009， 25（3）：384-388.）

[9] 商英俊.流星余迹信道特征与组网技术仿真研究[D].西安：西安电子科技大学，2009： 5-8.（SHANG Y J. Simulation studies of meteor burst channel characteristics and networking technology[D]. Xian： Xidian University， 2009： 5-8.）

[10] 张金平，韩娟娟，金力军.流星余迹通信信道建模与性能仿真[J].无线电通信技术，2002，28（5）：41-44.（ZHANG J P， HAN J J， JIN L J. Modeling and performance simulation of meteor burst communication channel[J]. Radio Communications Technology， 2002；28（5）：41-44.）

[11] 李允利.流星余迹通信系统链路传输技术研究[D].西安：西安电子科技大学，2009： 33-48.（LI Y L. Research on link transmission technology in meteor burst communication[D]. Xian： Xidian University， 2009： 33-48.）

[12] 卢世军.时变信道中自适应多状态ARQ系统时延性能建模研究[D].兰州：兰州理工大学，2009： 27-29.（LU S J. Delay performance analysis of the adaptive multi-state automatic repeat request system model in time-varying channel[D]. Lanzhou： Lanzhou University of Technology，2009： 27-29.）

[13] 唐应辉，唐小我.排队论――基础与分析技术[M].北京：科学出版社，2006：137-142.（TANG Y H， TANG X W. Queuing Theory-Foundation and Analysis Technology[M]. Beijing： Science Press， 2006：137-142.）

传输机理论文篇4

2虚拟机域间通信策略

2.1基于Xen的虚拟机通信方式Xen平台下虚拟机域间通信优化的解决方案主要有三种，分别是XenSocket[7]、XWAY[8]和XenLoop[9]。XenSocket是在Xen中基于socket的解决方案，旨在提高虚拟机域间通信的吞吐率。XenSocket的API采用标准的socketAPI接口，在socket的接口下，它使用Xen提供的共享内存来实现虚拟机之间高速的数据传输[10]。XWAY使得在同一物理机不同虚拟机之间运行的程序可以通过标准的socketAPI来进行通信，不仅实现了域间通信的高带宽、低延迟，同时也充分地保证了对二进制兼容性，使任何基于socketAPI的网络程序都可以直接享用XWAY带来的高速域间通信的体验[11]。XenLoop是一个Xen平台下另一虚拟机域间通信方案，该方案是一个完全透明的、高性能的虚拟机域间的网络环回通道。Xenloop可使同一物理机不同虚拟机之间可以直接进行数据通信而不需要第三方软件的参与，同时可以不牺牲应用层的透明性，应用程序不用作任何修改便可以无缝地运行。XenLoop还实现了在Xen虚拟化平台下虚拟机域间的高速通信[12]。

2.2VMwareVMware开发了一套相应的虚拟机通信接口VMCI（VirtualMachineCommunicationInterface）。VMCI[13]是一个作用在应用层的方案，提供在VMware系列虚拟机平台下的快速、高效的域间通信通道，使得客户端虚拟机与客户端虚拟机、客户端虚拟机与物理机之间能够实现高速的通信。VMCI实现两类接口，一类是数据报API，一类是共享内存API。VMCI属于VMware的商业产品，内部实现细节目前并未披露[14]。由于目前并不存在适用于虚拟机中的显卡驱动，本文通过在ESXi中某一虚拟机中使用PCIpass-through（也即VMware的设备直通）技术，使得该虚拟机获得物理机中GPU的访问权。

3GPU内部数据传输

随着2011年CUDA4.0由NVIDIA作为一个全新版本后，其功能特性大幅度增加，主要涉及应用程序移植的简化、多GPU编程的加速、开发工具的增加和改进三个方面。在多GPU通信方面，在CUDA4.0之前，多个GPU在同一节点内相互访问，需要首先将GPU中的数据传输给CPU，再通过CPU的中转完成GPU间的数据交互。而在CUDA4.0之后，NVDIA实现了不同GPU可以直接进行传输，且传输可以一次完成。另外通过NVIDIA的GPUDirect2.0[15]技术使一台服务器内多个GPU之间直接点对点通信，不仅绕开了主机端的参与，同时让多GPU编程更加轻松且传输效率也大大增强。

3.1统一虚拟地址空间统一虚拟地址空间（UnifiedVirtualAddressing，UVA）模型为主机与系统内所有的设备提供了单一地址空间[16]。这一模型将CUDA中包括CPU以及GPU在内的所有指令执行过程放入同一个地址空间。这之前每个GPU和CPU都使用它们自己的虚拟地址空间，从而导致许多额外的开销，UVA的引入为GPU之间的点对点数据传输提供了逻辑支持，使得开发者体验到更方便的内存管理。如图1所示为多存储器模型和统一地址空间模型的结构图。

3.2CPU中转传输在CUDA3.2及其之前的版本中，多GPU的设备存储器和主机端的内存被视为独立的存储器块，各自拥有独立的地址空间。GPU之间如果需要进行通信的话则必须首先通过将数据从GPU端拷贝到主机端内存，再由主机端内存传输至目标GPU中的显存。

3.3GPU点对点传输在CUDA4.0之前的多GPU程序开发中，每个GPU被看成是独立的核心。而在CUDA4.0中，每颗核心及其具备的各种存储资源被当做一个整体的工作网络中的结点，各个节点之间的通信和同步是对等的（形成了一个共享式内存的SMP网络）。host端的内存资源和GPU上的设备存储资源被当做一块统一的存储器池，存储器地址统一编码，多GPU之间可以通过PCI-E总线直接进行通信，而不再需要通过内存进行中转。

3.4结果预测虽然GPU之间的直接数据传输直接绕开了主机端内存的中转，但由于基于Fermi架构的显卡没有对GPU之间的数据传输提供直接的硬件支持，在数据传输时仍然需要将数据经由总线，其实质是少了一次经由PCI-E总线的数据传输的时间。因此预测随着计算规模的增大，G_G（GPU点对点传输）相对与G_H（CPU中转传输）的传输方式的计算时间差应该有所提升，提升的速度应该基本呈线性增长的趋势，其时间差应与数据的规模成正比，与总线带宽成反比。以矩阵复合运算A*B+C*D为例，在一定的数据规模下，设GPU的矩阵计算时间为0T，将四个矩阵拷贝至4个GPU的总时间为1T，将计算结果拷贝回CPU端的时间为2T，单GPU对中间结果的单向数据传输时间为T，则G_G的理论计算时间为012T+T+T+3T，G_H的理论计算时间为012T+T+T+8T，时间差为5T。这是因为，G_H采用的是4块GPU全部将数据传输至CPU，再从CPU中转至其中的一块GPU（如GPU0），总计算时间为012T+T+T+8T。而G_G则不然，这是因为GPU0在计算加法运算之前需要进行(A/2)*B，而计算结果并不需要进行传输，直接驻留在GPU0中，因此中间结果不仅绕开了主机端的参与，同时也省略了(A/2)*B的两次数据传输。在本文中，我们设计的矩阵中的数据类型是单精度的浮点数float，如果在GPU中分配和C/2和D同样大小的数据，采用CUDA4.0SDK中的simpleP2P样例来测试GPU之间的数据带宽（实际上就是PCI-E的实际带宽），则数据总量与PCI-E总线实际带宽的商1T应该与T在理论上相等。

4实验结果与性能分析

4.1实验环境实验所用平台的参数如表1所示。

4.2域间通信方式选择本节从通信策略支持的通信方向、对标准协议（TCP、UDP）的支持、延迟以及对用户的透明性等角度来分析在基于Xen的虚拟化环境下不同的通信策略对CUDA应用的性能影响。尽管XenSocket和XWAY能够在基于Xen的虚拟化平台下提供高效率的域间通信，但是这些通信机制都存在某方面的不足。从客户端和服务的通信方向、对标准协议的支持、TCP提交的延迟（单位为TCP报文的往返时间）以及对用户的透明性对三种通信方式进行比较。从表2可见，XenSocket的功能比较简单，只支持单向通信，而传统的socket通信和RPC都是双向的，这就使得其无法充分利用RPC机制的透明性。由于它的立足点在于增加虚拟机域间的传输带宽，对标准的TCP和UDP协议的支持也不完善。同时，XenSocket虽然在数据量少（一般在16KB以下）时的单向吞吐量是XenLoop的两倍多，但由于其采用固定的缓冲区大小使得其无法满足更大数据量的传输需求。XWAY通过拦截socket底层的TCP调用来为面向TCP连接的应用提供透明的虚拟机域间数据传输。但它同样存在诸多不足，如它需要对网络协议栈进行修改、不支持UDP协议、不支持套接字的在线迁移，同时，XWAY也未对共享内存的安全性进行考虑。XenLoop方案对用户和系统都是完全透明的，提供了高性能的虚拟机域间网络回环通道。它支持TCP和UDP两种协议，同时利用Xen提供的授权表机制在数据通道的两端建立共享缓冲，实现全双工通信，并实现了对共享区的同步机制和安全机制。本文将在Xen平台下使用XenLoop加速虚拟间的通信。由于VMware的闭源性，在学术界很少有基于VMware虚拟化平台的通信解决方案。但VMware公司开发了一套相应的虚拟机通信接口VMCI，它是一个工作在应用层的解决方案，提供在VMware系列虚拟机平台（Workstation、ESXi等）下的快速、高效的域间通信通道，使得客户虚拟机与客户虚拟机、客户虚拟机与宿主虚拟机之间能够高效的通信。本文在VMware虚拟化系列平台下均采用VMCI进行域间加速。

4.3GPU内部数据传输由于受计算机计算能力和内存容量方面的限制，很多并行程序对数据进行拆分并通过数据交换来实现原来程序的功能。在本文中我们通过矩阵复合运算A*B+C*D来完成整个实验数据的验证。A*B+C*D，其中A*B分别由device0和device1完成，C*D分别由device2和device3来完成，乘法完成后通过两种方式分别将计算结果传递给device0，由于矩阵加法的复杂度较低，所以在最后所有的加法运算全部交由一块GPU来完成。本节给出了4个GPU在两种不同数据传输方式下的性能比较。表3所示为G_H和G_G随着矩阵规模逐渐增大后的统计特征对比，统计特征包括kernel函数的迭代次数、实验方差。在表3中，kernel执行次数即在主函数中执行kernel的次数，也即迭代次数。方差则表示若干次迭代次数的时间的统计方差，单位为秒的平方（2s）。图2所示为通过两种数据传输方式的时间对比，横轴是矩阵的阶数，纵轴是执行的时间。为了使最后统计的数据统一，图中的执行时间均为将迭代次数换算至100次后的时间，同时，矩阵复合运算的执行时间是输入数据初始化完毕后开始计时，数据从GPU端拷回主机端结束计时，因而未将由于虚拟化带来的性能开销（即访问延迟）考虑在内。从图4中可以看出，随着矩阵规模的增加，G_H相对于G_G的执行时间差也越来越大，变化速度基本呈线性增长的态势。由3.4节的理论分析知，这是由于G_G相对于G_H少了5T，其中T为单GPU对中间结果的单向数据传输时间。G_G相对于G_H不仅少了中间结果在总线上一次数据传输，同时GPU0在计算加法运算之前进行(A/2)*B的计算结果并不需要进行传输，直接驻留在GPU0中，因此中间结果不仅绕开了主机端的参与，同时也省略了(A/2)*B的两次数据传输。表4所示为实际测量的时间差与理论计算值对比情况。其中，理论值为单个GPU传输(C/2)*D的结果乘以系数5后的结果；测量值为在主机端生成同理论值相同数据量的数据将其传输至GPU中所花费的时间乘以系数5后的结果；实际值即如图4中的G_H和G_G的时间差；实际-理论差即为理论计算值与G_H和G_G时间差的差值；同理，测量实际差为“等价”的测量值与实际的时间差的差值。由表4不难看出，理论值、测量值与实际值基本相符，同时随着矩阵的阶数不断增加，实际理论差有着小幅度的增加，但都在允许的测量误差范围之内。测量实际差基本上为0，这是由于测量的数据和实际传输的数据在格式和规模上完全一致，只是简化了数据传输的过程。图4和表4验证了3.4节结果预测的正确性。

传输机理论文篇5

中图分类号： TN 929.12文献标识码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2012.03.010

引言

自由空间紫外光通信是一种新型的光通信方式，随着深紫外LED技术的发展，利用深紫外LED作为光源逐渐成为研究趋势[1]。紫外光通信通过驱动紫外LED来调制信号并加载到光载波中向自由空间发射出去，载有信息的光在自由空间中传输，由探测器接收、解调并还原出初始信号，来达到信息传输的目的。整个过程中，自由空间大气作为传输信道，深刻影响了紫外光通信的效率[23]。文中将在单次散射模型的基础上，对Bouguer定律进行修正，并结合LED的发光特点，构建LED光辐射的大气传输模型。

应用Bouguer定律来计算光的大气传输特性是目前计算光大气传输的常用方法，具有简单易用的特点。当光在散射介质中传播时，建立如图1所示的光传输示意图，光在大气中传输时，不断地受到大气中粒子的散射，每一粒子的散射都会使原光传输方向的光通量减弱，减少的那部分光会偏离原来方向而按照一定的规律分散传播，考虑光子在光传输路径上发生首次碰撞时的位置x处的光子散射情况。

在路径上传输一段距离后，依据Bouguer指数衰减定律，辐射照度可以表示为：Ex=E0exp（-δx）（1）式（1）中，E0是x=0处的光束辐照度，δ为体散射系数。该公式没有考虑任何前向散射的光通量。Bouguer定律没有考虑散射光传输到光束方向上的那一部分通量，利用Bouguer定律计算的光通量要小于探测器实际接收到的光通量[4]，因此需要对Bouguer定律进行修正，构建光传输模型，修正后的光传输模型要求考虑散射光传输到探测器的那一部分能量。

2单次散射下光通量传输模型

将到达接收机的辐射通量分为直射光（Bouguer定律计算的结果）和散射光两个部分，于是修正后的光传输模型为：I=Iincident+Iscatter（2）欲得到修正后的光传输模型，需要计算散射光，使用散射相函数来表征光辐射照度的散射分布情况[5]，基于单次散射情况，来分析接收机对光通量的接收情况。

4结论

文中在辐射传输理论基础上，针对Bouguer定律在原理和应用中的缺陷，在单次散射近似的基础上，对其进行修正，提出了修正后的光在大气中的传输模型，而后对大气中的前向散射和斜向散射的辐射照度做了详细的推导，并结合LED的配光曲线计算得出大气中LED光源辐射传输模型的解析式。为紫外光通信系统的设计提供参考。

参考文献：

[1]何攀，李晓毅，侯倩，等.基于LED的紫外光通信调制方式研究[J].光通信技术，2010（4）：51-53.

[2]贾红辉，常胜利，兰勇.大气光通讯中基于蒙特卡罗方法非视线光传输模型[J].光电子・激光，2007，18（6）：690-697.

[3]蓝天，倪国强.紫外通信的大气传输特性模拟研究[J].北京理工大学学报，2003，23（4）：420-423.

[4]王之江.现代光学应用技术手册（上册）[M].北京：机械工业出版社，2010：186-187.

[5]陈伟，叶军.输运方程中的散射相函数[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2009，29（2）：42-46.

传输机理论文篇6

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）42-0142-02

行星齿轮机构广泛应用于车辆的自动变速器中，其速比计算是自动变速器设计的重要内容。以四档拉维娜行星齿轮机构为例，利用Romax软件建立虚拟样机模型，通过仿真分析，在验证模型参数及结构正确性的同时可以方便求得齿轮机构各档的输出转速与传动比，提高设计效率。

1 拉维娜行星齿轮机构简述

图1所示为拉维娜行星齿轮机构。该行星齿轮机构由一个单行星轮式后行星排和一个双行星轮式前行星排组合而成。前行星排太阳轮可以被离合器C1带为主动；后行星排太阳轮可以被离合器C2带为主动，也可以被制动器B1制动；共用行星架可以被离合器C3带为主动，也可以被制动器B2制动。该机构取消了后齿圈，前、后行星排共用行星架，简化了行星齿轮机构。工作时每个档位为了得到确定的运动和速比，需要结合两个离合器或制动器来实现。结构紧凑、轴向尺寸小、转速较低。既可用于前桥驱动车辆，也可用于后桥驱动车辆。

注：1-后排太阳轮；2-后排行星轮；3-前排外行星轮；4-前排太阳轮；5-前排内行星轮；6-共用行星架；7-前排内齿圈 C1.前排太阳轮离合器 C2.后排太阳轮离合器 C3.共用行星架离合器 B1.后排太阳轮制动器 B2.共用行星架制动器

2 拉威娜行星齿轮机构换挡工作规律、传动比

2.1 换挡工作规律

拉维娜行星齿轮机构各档工作规律如表2所示。1档、2档为减速前进档，3档为直接档，4档为超速档。与三档拉维娜行星轮系机构相比，四档拉维娜行星齿轮机构多了共用行星架离合器C3，因此可以比三档拉维娜行星齿轮机构多一档，即4档（超速档）。在三档拉维娜行星齿轮机构中，3档（直接档）的实现是通过接合离合器C1、C2来实现的。

2.2 各档传动比计算

拉维娜行星齿轮机构各档传动比，可以参考单排单行星齿轮机构和单排双行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式，结合各档输入输出部件的具体情况，采用解方程法计算[3][4]。限于篇幅，计算过程在此不赘述。机构各档工况传动比汇总如表2。表中α1为后行星排齿轮传动比系数，α2为前行星排齿轮传动比系数。对于本文讨论的拉维娜行星齿轮机构，有α1= Z7/ Z1=72/48=1.5，α2= Z7/ Z4=72/24=3。于是各档理论计算传动比分别为：1档，3；2档，1.8；3档，1；四档，0.6；倒档，-1.5。

3 拉维娜行星齿轮机构建模及仿真分析

3.1 RomaxDesigne软件简介

RomaxDesigner是目前较完整的轴承、齿轮箱和机械传动系统仿真及产品设计与分析软件，目前已成为齿轮传动领域的行业标准。该软件广泛应用于汽车、船舶、风力发电、工程机械、轴承设计以及航空航天等领域的齿轮传动系统的设计。

3.2 齿轮机构建模

图2所示为利用Romax软件建立的拉维娜行星齿轮机构的虚拟样机模型，模型中建立了离合器/制动器、后行星排、前行星排、共用行星架以及相应的动力输入、动力输出等。

建模过程中，齿轮中心距及齿轮相关参数需输入准确，以免发生重合度过小，导致齿侧隙过大从而最终影响传动平稳性[2]，同时重合度过小也会影响仿真分析的顺利进行。后续样机模型运行顺利完成说明所建立的模型是可行的。

拉维娜行星齿轮机构各档工况初始条件为：输入轴转速1 000r/min，各档载荷工况持续时间都设置为10h，这样设置不会影响各挡速比的最终分析结果。动力输出设置在共用行星架上。

在Romax软件中定义机构各档载荷工况，将其作为一个载荷谱，运行虚拟样机模型，分析完成界面如图3所示。限于篇幅，拉维娜行星齿轮机构仅列出一档和倒档运行工况的运行结果。

从运行完成界面可以很直观地看出，拉维娜行星齿轮机构一档工况运行输出转速为333r/min，为正值，表示输出转速与输入转速是同向的；倒档工况运行后输出转速为-667r/min，负号表示输出转速转向与输入转速转向是相反的。

4 仿真结果分析

拉维娜行星齿轮机构各档工况在Romax软件中仿真运行后，得到的输出转速分别为：1档，333 r/min；2档，556r/min；3档，1 000r/min；4档，1667r/min；倒档，-667 r/min。把输入转速 1 000r/min代入2.2计算得到的理论计算传动比中，可以很容易验证输出转速理论计算值与仿真分析值是一致的，并且各档输出转速转向结果与实际情况是符合的。由于传动比是机构输入转速与输出转速的比值，因此也验证了机构传动比理论计算值与仿真分析结果是一致的。

5 结论

利用Romax软件进行四档拉维娜行星齿轮机构的虚拟样机仿真分析，机构输出转速和传动比的仿真分析值，与理论计算输出转速和传动比是一致的。仿真分析中，各齿轮的运动情况一目了然，比理论分析更容易判断其工作状况，这为行星齿轮机构的分析提供了一条新途径。

参考文献

[1]丰吉贺.自动变速器发展趋势及使用技巧[J].农业与技术，2009(3)：148-150.

[2]郑文纬，吴克坚.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2001．

传输机理论文篇7

1　能够区分数字信号与模拟信号，了解网络中的数据传输方式。

2　知道网络通信中常用的几种数据交换技术。

3　能够利用已学知识解释生活中的实际问题。

教学重点与难点：

重点：网络中的数据传输的方式；几种数据交换技术的工作原理。

难点：使用线路交换、分组交换的工作原理。

教学过程：

一、新课引入

师：首先展示几张图片，内容为远古时代的壁画、古代的烽火以及现代的电报电话机，目的是通过阐述人类进行通信久远的历史以及随着科技进步，使通信方式的不断进步与革新的事实，引出本节课的内容“网络中的数据通信”。

二、网络中数据的传输方式

师：首先以电话机的工作原理为例，引出简单的通信系统以及模拟信号。

1　模拟信号：以电话机的工作原理为例，引出简单的通信系统以及模拟信号。

2　数字信号：由两台电脑直接通过串口相连实现通信，引出数字信号。

3　分析两种信号的特点：

学生思考：为什么计算机在连人因特网时，需要使用调制解调器。

教师通过思考题的分析引出调制解调器的作用。

4　数字信号和模拟信号的相互转换。(调制解调器的作用。)

5　网络中数据的传输方式：

传输方式：基带传输(数字信号)和频带传输(模拟信号)

师：小结网络中数据传输的两种方式：

基带传输：在数字信道上直接传送数字信号的方法称为基带传输。一般用于传输距离较近的数字通讯系统。

频带传输：对于频带信号(模拟信号)的传输就叫做频带传输。适合于远距离传输。

三、信息交换技术

提出任务：多台通信设备之间如何实现数据传输?

1　学生活动：将全班同学分成三组，模拟一次信息传输的教学游戏(如下图所示)，游戏规则：教师分别给三个组中第一个同学一段话，要求第一个同学将这段话的内容经过第2、3……传递到第8位同学，每个点上的同学只要接到上一节点同学的任务。就不能停歇。并将抄完的传给下一个目标点，直到任务完成为止。三个组同时进行，看哪个组最先完成任务。

活动方案1：A同学将整首诗传给B结点的同学。

活动方案2：A同学将整首诗分为五段，并且按顺序一段一段的传给B结点同学。

说明：第三组可以同时传递两张纸条，体现出线路的共享。为了区分两张纸条，可以用不同的颜色来标记。

学生思考：就活动中出现的情况来分析为什么会出现这种情况，哪种方案各有哪些优缺点。

2　工作原理：借助教学课件和Flas从理论上来分析线路交换技术和分组交换技术的特点及其工作过程。

3　归纳：结合前面的游戏和所演示的动画，分析两种交换技术的特点，填写下表：

四、问题讨论

学生阅读教材，思考：现在流行的IP电话比传统电话省钱，但话音质量不如传统电话好，其原因是什么呢?请运用前面的实验结果分析一下。

师：引导学生得出结论。

传统电话：线路交换技术。

IP电话：分组交换技术。

五、小结

师：带领学生归纳本节课所学知识，细心的学生应该注意到，信息传递游戏使用的文字素材正是本节课的知识要点。

六、反思

本节课的内容分为数据传输方式和数据交换方式两部分，这部分知识理论性较强，涉及到的原理和概念较多，可以说是学生容易感到厌烦的内容。特别是数据交换方式这一部分是本节课的重点及难点。同时也是高度抽象的内容，学生仅从理论的角度去学习难度很大，所以我采用活动探究的方法，设计了模拟信息传递的游戏，这不仅能激发学生的学习兴趣，同时，对于学生的理解起到了关键性作用。在师生积极的配合下，本节课收到了良好的效果。

传输机理论文篇8

1.引言

35kV崤山变属于箱式综自变电站，35kV、10kV设备保护装置及远动装置WYD-801安装在箱变内，变电站通信机房安装有通信设备（智能PCM+SDH光端机），负责接收远动装置WYD-801送来数据，并向调度端发送，而箱变距离调度通信机房有60多米，远动装置WYD-801远动数字串口为RS-232，由《变电站综合自动化原理及应用》一书中第二章RS-232远动串口电气特性我们知道：RS-232采用的是单端驱动和单端接收电路，其数据传输速率局限于20kbps，且理论传输距离局限于15米（《变电站综合自动化原理及应用》一书），如果再采用普通的音频电缆作为远动传输通道，数据衰减就会很大，通道误码率很高（见下图），显然这种传输方式是不能满足要求的。

2.提出方案并进行论证

针对崤山变站内远动通道现状，以及RS-232、RS-485与RS-422串口通信的技术特性，经过认真分析、研究，提出以下三种方案：

（1）在箱变远动装置WYD-801数字串口安装调制解调器，将数字信号经过调制解调器转换成模拟信号，通过音频电缆传输给通信机房光传输设备智能PCM+SDH光端机，最后经过光纤通道上传调度（见附图二）。

论证：此种方案将数字信号转换成模拟信号传输，解决了数字信号传输受距离限制的瓶颈，但需要加装调制解调器，增加成本，且模拟信号传输受电磁场影响较大，抗干扰能力较差，通道误码率将影响数据传输的准确性。

（2）在箱变内安装一个2米高机柜和PCM子框，在通信机房与箱变间敷设60米8芯同轴电缆，

并完成通信机房与箱变间数字配线架2M线的连通，远动装置WYD-801数字信号经过PCM设备的2M数据线传输给通信机房SDH光端机，最后经过光纤通道上传调度（见附图三）。

论证：此种方案巧妙的利用2M线传输远动信号，数字信号抗干扰能力强，信号衰耗小，但由于箱变内位置有限，机柜与PCM设备没法安装。

（3）在箱变远动装置WYD-801与通信机房光传输设备两端，加装RS-232/422/485串口转器，实现远程通信。（由于调度端需下发遥控、遥调命令故采用RS-232/422四线接线，其接线图如下）。

论证：该方案通过在箱变WYD-801远动装置RS-232数字串口处加装RS-232/485/422串口转换器，将数字RS-232信号转换成RS422传输，由于RS-485/422数据传输采用的是差分方式传输，也称作平衡传输，其最大传输距离为2公里，最大传输速率为10M/S，且转换器体积小，成本低廉，非常适合现场要求。

（4）结论：方案一：可以实现现场远动数据传输，但由于传输通道为模拟通道，数据传输受环境影响大，抗干扰能力较差，可以作为备用通道；方案二：由于箱变内位置有限从而没法实现，但可以作为厂站间远动、音频信号转接环节比较多时最佳选择；方案三：采用加装数字串口转换器实现远动传输，数据抗干扰能力强，通道误码率低。此方案满足要求。

经过与通讯厂家联系，最终选择武汉锐锋通讯技术有限公司产品无源串口转换器RPE01。

3.结束语

目前，35kV崤山变CBZ-8000综合自动化系统运行正常稳定，通过加装串口转换器，远动通道误码率为零，遥测数据准确，遥信实时反映，调度员下发遥控、遥调命令，都能正确执行，完全满足《县级电网调度自动化系统实用化验收细则》，为调度员实时监控电网，合理调配负荷，奠定了坚实的基础。

参考文献：

传输机理论文篇9

 

1 引言

力传感器是目前广泛使用的传感器，在长期使用过程中，由于使用环境、本身结构的变化，需要对其进行标定，以此保证测量的精度。近年来，随着虚拟仪器技术的出现和发展，越来越多的技术人员开始基于该技术来开发自动化测量设备。博士论文，标定。虚拟仪器是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向[1]。而在众多的虚拟仪器开发平台中，美国国家仪器公司（NI）的LabVIEW应用最为广泛。本文主要介绍了基于LabVIEW的力传感器标定程序的设计。

2 标定的原理

所谓标定（或现场校准）[2]就是指用相对标准的量来确定测试系统电输出量与物理输入量之间的函数关系的过程。标定是测试中极其重要的一环。标定除了能够确定输入量和输出量之间的函数关系之外，还可以最大限度地消除测量系统中的系统误差。

传感器的校准采用静态的方法，即在静态标准条件下，采用一定标准等级（其精度等级为被较传感器的3~5倍）的校准设备，对传感器重复（不少于3次）进行全量程逐级加载和卸载测试，获得各次校准数据，以确定传感器的静态基本性能指标和精度的过程。为简化系统的设计，此处标准量采用砝码加载的方式获得。

3 系统组成

3.1硬件组成

系统的硬件组成如图1所示：

图1 系统硬件组成

由图可以看出，系统主要包括计算机、力传感器，数据采集卡、接线盒等。本系统中，力传感器采用电阻应变式压力传感器，四个应变片采用全桥的工作方式。数据采集卡采用NI公司的PCI-6221，该采集卡的主要参数如下：它具有16个模拟输入端口，2个模拟输出端口，24个数字输入输出端口，采样速率最高可达到250kS/s。接线盒采用NI公司的SC-2345，此接线盒直接与数据采集卡相连，接线盒上有SCC信号调理模块插座。SCC模块是NI公司提供的信号调理模块，其上面包含信号调理电路，可以将传感器处采集的信号转换成适合数据采集卡读取的信号。本系统所用的SCC模块为SCC-SG04，此模块适用于连接采用全桥工作方式的电阻应变式压力传感器。

3.2软件组成

本系统软件基于LabVIEW 8.2来开发。LabVIEW是一种图形化的编程语言。博士论文，标定。博士论文，标定。与其他开发工具不同，用LabVIEW编程的过程不是写代码，而是画“流程图”。这样可以使用户从烦琐的程序设计中解放出来，而将注意力集中在测量等物理问题本身。它主要针对各个领域的工程技术人员而设计，非计算机专业人员[1]。博士论文，标定。

因为所用的力传感器属于应变式电阻传感器，其电阻变化率与应变可以保持很好的线性关系，即输入与输出量之间呈线性关系，所以可以用一条直线对校准数据进行拟合。此直线就称为拟合直线，所求得的方程为拟合方程。图2所示为传感器标定程序的采样页面。

此程序采用LabVIEW的事件驱动编程技术进行编制的。事件[3]是对活动发生的异步通知。事件可以来自于用户界面、外部I/O或程序的其它部分。在LabVIEW中使用用户界面事件可使前面板用户操作与程序框图执行保持同步。事件允许用户每当执行某个特定操作时执行特定的事件处理分支。

图2 标定程序采样页面

图3 采样程序

直线拟合的方法[2]有很多种，比如最小二乘法、平均选点法、断点法等等。其中，最小二乘法精度比较高，此处利用它进行直线拟合。根据最小二乘法，假定是一组测量值，是相应的拟合值，mse为均方差，则拟合目标可以表达为，期望mse最小。

LabVIEW中的分析软件库提供了多种线性和非线性的曲线拟合算法，例如线性拟合、指数拟合、通用多项式拟合等等。本程序选择Linear Fit.Vi 来实现最小二乘法线性拟合。

标定子程序的工作流程如下：用户先通过多次采样，获得各个输入量对应的输出量，通过While循环的移位寄存器保存这些值。博士论文，标定。采样完成后，把这些值输入Linear Fit.Vi进行拟合，拟合的曲线在Graph控件中显示出来，同时该Vi自动求出方程y=ax+b中的斜率a和截距b，这样，输入输出量之间的函数关系就可以确定下来了，如图4所示。

图4 标定程序拟合前面板

4 小结

基于虚拟仪器的力传感器标定程序能够方便地对力传感器进行标定。博士论文，标定。该系统具有人机界面友好，灵活方便，自动化程度高等特点。

参考文献：

【1】.候国屏;王珅;叶齐鑫.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计[M].清华大学出版社.2005

【2】.张迎新等.非电量测量技术基础[M].北京航空航天大学出版社，2001

传输机理论文篇10

1.教学设计思想

本节课以《中小学信息技术课程标准》中“小学信息技术教育的内容及目标要求”为指导，引导学习者对《信息的输入和输出》进行学习。由于教材设置中理论课只占1/14，本课是省信息技术教材三年级下册第一课，教学内容是不同类型信息在计算机中传播的方式，信息输入和输出所使用的相应设备。涉及到的知识及操作内容主要有：了解计算机输入、输出常见信息类型，认识信息输入、输出设备的种类，掌握不同信息对应的输入、输出设备，使用计算机的输入、输出设备进行信息输入、输出操作练习。因此，本课的教学设计思想是：一切以学生为中心、重点，引导学生积极参与试验过程，关注学习者的讨论、交流、质疑等，要他们会动手做，还要知其然、知其所以然。通过使用电子白板交互平台，在向学生展示资源的同时，也为教师提供一个教学平台，更为学生提供了一个参与学习的操作平台，使以“学生为主体、教师为主导”的现代教学思想真正得以体现。

2.学习目标

（1）知识目标：知道信息无时不有，无处不在；初步了解计算机中信息的传递；了解计算机的常用输入、输出设备。

（2）技能目标：能够准确地对输入输出设备进行分类；动手操作、表达观点的能力。

（3）情感目标：激发学生对信息传递的兴趣，学生主动地去探索思考，培养正确的信息价值观以及对新知识的热情与渴求。学会与人交流合作，培养团队精神。

（二）学习者特征分析

教学对象：农村小学三年级学生。

信息对于三年级学生来说并不复杂，也容易理解，但不能概念化。教师在教学中注意形象化地举一些实例加以讲解。本课主要采用学生在学中做、做中学的方式完成学习任务，培养学生遇到问题请教书本和帮助材料的好习惯。

1.知识基础

学生初步了解计算机的基本情况，能够初步使用鼠标和键盘。

2.认知能力

学生特别喜欢自己动手操作计算机。

3.学习动机分析

小学生对计算机兴趣浓厚。通过实践可以加深对计算机的认识，并巩固鼠标和键盘的使用。通过学习《信息的输入和输出》，可以使学生巩固学习计算机的基本组成部分，同时了解计算机中的信息是如何传递的，为掌握计算机的输入输出设备分类打下良好的基础。

4.信息素养

学生已具有简单的计算机操作能力，但对理论知识分析处理能力欠缺，协作意识差，需在教师指导下完成已布置的任务。

本课主要是通过让学生了解计算机中信息的传递来认识计算机中常用的输入、输出设备。在教学中要让学生明白信息的输入与输出的区别，否则，学生就不易区分输入与输出设备。

（三）学习环境选择与学习资源设计

1.学习环境选择

配有交互式电子白板的教室。

2.教学媒体设计

应用交互式电子白板，教学媒体的设计分两个层次：

（1）展示课题，有关背景图片、文字等要集中把握的内容，目的是明确目标。在情景导入时，播放相关影视资料，目的是吸引学生注意，激发学习兴趣。

（2）白板交互平台：学生通过交互式电子白板对“输入设备和输出设备”进行连线游戏，激发学习者对理论知识的学习热情。

二、《信息的输入和输出》教学实施过程

（一）新课导入

1.提出问题

我们使用计算机能做些什么事情？学生讨论回答，如：玩游戏、看电影、听音乐、绘画、写文章、收发电子邮件，等等。

2.激发兴趣

通过电子白板向学生展示各种信息材料。

（1）上学期学生的美术作品、学生的作业等。

（2）让学生观看视频。

展示信息材料后教师问学生：你们看到了什么？听到了什么？还想知道什么？

3.导入新课

信息与我们非常密切，信息无时不有，无处不在。信息是如何传递的呢？又是通过什么进行传递的呢？本节课，我们一起来学习《第一课 信息的输入和输出》。

（二）课堂讲解

1.计算机中信息的传递

（1）让学生观察书上的熊猫“咪咪”利用计算机做事的四幅画面，同桌的同学讨论回答以下几个问题。

熊猫“咪咪”是通过什么设备用计算机绘画的？是通过什么设备看到自己正在画的画？是通过什么设备用计算机写字？是通过什么设备传递声音？用计算机画的画、写的作文能够印在纸上吗？如何实现？

（2）由学生讨论回答：哪些是计算机接收了我们给它的信息。

（3）让学生讨论回答：哪些是计算机向我们输出的信息。

（4）由学生的回答而总结出：我们在使用计算机时，随时都在向计算机输入信息，而计算机也随时向我们输出信息。

（5）除了计算机还有网络也可以接收发送信息，还可以用扫描仪将照片或画面原样输入计算机内，也可将数码相机、数码摄像机拍摄到的景物输入到计算机内（向学生展示数码相机）。

2.输入设备和输出设备

（1）由“信息的输入与输出，都需要相应的设备”而引入到“输入、输出设备”。

（2）教师使用白板出示学件（如图1）。

图1 输入输出设备Flash学件

（3）请学生到白板前试一试、连一连。

要求：（1）面向全班同学大声说出自己的想法，如： 显示器 是 输出设备（如图2）。

图2 学生说出自己的想法

（2）在白板上连线（如图3）。

图3 学生正在和电子白板互动

（3）面向全班说一说为什么这样连线。

最后，齐读由孩子们自己实践连线的结果（如图4）。

图4 学生完成的作品

（三）学生练习

向全班出示“想一想 练一练”学件（如图5）。

图5 练习题“想一想 练一练”学件

要求：（1）面向全班同学大声说出你的答案。

（2）在白板上输入答案（或使用键盘输入）。

（3）面向全班同学说一说为什么这样填空。

（4）在白板上点“自查”按钮，看看是什么结果：“笑脸”表示正确；“哭脸”表示“需要再动脑想一想”（如图6）。

（5）全班共同检查正确后，齐读。

图6 学生正在自查结果

三、课后反思

传输机理论文篇11

关键词：机械制冷机 污染 传质 蒙特卡罗方法 传输几率

1 前言 近年来斯特林、脉管等机械制冷技术发展迅速，已成功应用于空间、军事、通信等各个领域[1,2]。长寿命技术是微型机械制冷机目前急需解决的一项关键技术，而在长寿命技术中，气体污染是一个重要因素。污染气体在制冷机内产生后，沿着复杂的管路进行传输分布，最后缓慢的吸附凝聚在蓄冷器从而影响制冷性能。

研究机械制冷机污染气体传质过程的意义在于可以从机理上了解污染对制冷机影响的途径、趋势，并对污染控制措施的改进和标准化提出建议。对污染传输过程的研究采用理论计算和实验验证两种方法相结合。

大量的分析结果表明，机械制冷机内的污染气体主要是水蒸气、酒精、丙酮[3]。在制冷机的装配、运行中有两种情况涉及到污染传输：一个是装配后的高温烘烤除气；另一个就是长期运行中的污染传输。一台制冷机装配后要进行烘烤除气，相关部件缓慢释放的污染气体经由微小间隙、圆管等通道被真空泵抽走。在制冷机的长期运行过程中，污染的主要来源是直线电机、蓄冷器等关键部件的放气，直线电机绕组的放气通过间隙密封缓慢的扩散到压缩腔、中间连管、膨胀腔，然后在蓄冷器被吸附冷凝，蓄冷器本身的放气也逐渐在冷端凝结，达到一定程度后制冷机性能会显著下降。机械制冷机的基本结构和污染传输路径如图1所示。

图1 机械制冷机构造与污染传输过程简图

2 制冷机污染传输机理的理论研究 2.1 制冷机传输过程的分析

对制冷机进行烘烤除气时，很容易就可以抽到比较高的真空，此时气体处于分子流状态。制冷机正常运行时污染分子传输的主要障碍是宽度只有几丝（10-5m）的间隙密封和内径只有几毫米的中间连管，其余部分对传输的影响可以忽略。污染气体在氦气工质中的分压很小，而且水蒸气分子在间隙密封的环形通道里克努曾数（Kn）远大于10，也可以用分子流理论来进行仿真建模，计算传输特性。

2.2 采用直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法对污染传输过程进行理论建模

对于分子流范畴下气体的求解，有分析方法和数值方法两大类[4]。分析方法计算比较困难，而且对于环状管路很难得出精确解析解。采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法是比较合适的，它是一种基于概率统计的数值方法，通过计算机来追踪每个粒子的运动。由于DSMC物理模拟的本质，相比其他方法可以引入更真实更复杂的物理模型，特别是对间隙密封等复杂管道内气体传输特性的计算。

引入传输几率——无规律的进入导管入口的分子通过出口的几率[5]，只与管道的几何结构有关。分子流状态下传输几率与管道的分子流率有下面的关系式：

(1)

式中： —— 入口处的分子流率；

——入口处气体分子密度；

——分子热运动的平均速度；

­ ——入口孔的面积。

用DSMC方法来计算的基本步骤为构造贝努利模型、定义随机变量、通过模拟获得子样、统计计算。图2是圆管中DSMC计算的基本流程。如图所示，首先在计算机中产生一系列随机数生成有效粒子，然后跟踪每个粒子与管壁的碰撞情况，通过比较粒子到碰撞壁面的距离、直接返回入口的距离、通过出口的距离的大小来决定是否继续跟踪。通过对大量粒子的跟踪进行统计计算，得到传输几率。环形管路由于涉及到更复杂的几何结构，粒子的反射、碰撞公式、计算流程要更复杂。

2.3 传输几率的计算

用DSMC方法编程计算了制冷机内一些关键管路的传输几率，表1是半径1.2mm、长100mm的中间连管传输几率的计算值；表2是内径15.98mm、外径16mm、长度16mm的间隙密封环状管路的传输几率计算值。计算值随追踪粒子的样本数增多而逐渐收敛，一般取样本数超过一万时，计算值就比较稳定了。

图2 圆管中的DSMC计算流程简图

表1 按不同样本数得到的中间连管传输几率 样本数误差的原因主要是间隙密封中活塞轴不是正好位于气缸中心的位置，如果活塞偏心，间隙就不是标准的环形了，作为极限情况，把所有间隙密封的空间都挤成一个圆管，传输几率变大为5.7% 。在装配过程中不可能保证完全的同心，所以实验结果稍大是正常的。

用纯氮并对容器加热除气，是为了抑制实验过程中金属容器内壁释放水蒸气造成实验误差。在分子流状态下各气体传输几率是一样的，所以此实验结果也适用于污染气体的传输情况.

3.3 污染传输实验结果分析

在实验的过程中对真空度数据进行实时采集、处理，实时计算传输几率。对于内径15.98mm、外径16mm、长16mm的环状管路，根据分子流区域的划定，在这间隙密封环形通道中，只要压强小于50帕便可视为分子流。在不同压强下测得的传输几率值与蒙特卡罗法计算的数值比较如图5所示。

图5 污染传输几率实验值与理论计算的比较

4 结论 对机械制冷机内污染气体的质量传输过程，分子流状态下气体分子的传输几率是一个比较重要的研究对象。通过直接模拟蒙特卡罗方法对制冷机中间细长连管和间隙密封的传输几率进行仿真运算。已有的解析值和实验数据验证了圆管的传输几率计算的正确性；设计实验验证方法，搭建实验平台进行具体测量分析，在可以接受的误差范围内验证了圆环密封传输几率计算的有效性。

对污染气体传输影响比较明显的几段管路中，中间细连管的传输几率为2.99%；对圆环形间隙密封的传输几率，DSMC计算值为2.37%，实验值为2.9%，在正常的误差范围之内。污染传输机理的研究揭示了污染影响的趋势，为污染控制技术的规范化奠定了理论基础。

参考文献 [1] 边绍雄. 低温制冷机. 第二版，北京：机械工业出版社， 1991

[2] 陈国邦等. 新型低温技术. 上海：上海交通大学出版社， 2003

[3] S.Castles, K.D.Price. Space Cryocooler Contamination Lessons Learned and Recommended Control Procedures. Cryocooler 11, 2001：649-657

[4] 沈 青. 稀薄气体动力学. 北京：国防工业出版社， 2003

传输机理论文篇12

引言

近年来，大学英语教学的侧重点逐渐从单一传授语言知识转变为提高学生语言的综合运用能力。人们通常把英语学习划分为四种技能的学习，那就是听、说、读、写。说和写是学习者的主动行为，因此被称为产出技能；而听和读是被动的，所以被认为是接受技能。英语写作是一项重要的产出技能，如何提高大学生的英语写作能力是众多学者的研究热点。本文通过综述模因论的起源和发展以及　“背诵输入”这一传统学习策略的理论基础，探讨背诵输入在辅助培养大学英语写作能力中的运用，希望从模因论的视角为探索有效提高大学生英语写作能力的可操作途径提供新的研究思路。

1　模因论

模因论　（memetics）　是以达尔文进化论为理论根据解释文化进化规律的新理论。模因论的核心术语是模因　（meme），这一术语是由新达尔文主义（Neo-Darwinism）倡导者理查德.道金斯（Richard　Dawkins，1976）在其1976年所著的《自私的基因》（The　Selfish　Gene）中首次提出。meme源于希腊语，意为　“被模仿的东西”，它指文化领域内人与人之间相互模仿、散播开来的思想或主意，并一代一代地相传下来。模因（meme）由基因（gene）一词仿造而来，指文化基因。何自然（2003）将meme译成“模因”，是有意让人们联想到它是一些模仿现象，是一种与基因相似的现象。基因是通过遗传而繁衍的，但模因却通过模仿而传播，是文化的基本单位（Blackmore，1999：66）。模因作为文化基因，通过复制、传播而生存，语言是它的载体之一。模因有利于语言的发展，而模因本身则通过语言得以复制和传播，可见模因与语言有着极其密切的关系。从模因论的角度看，语言模因揭示了话语流传和语言传播的规律。更进一步说，语言本身就是模因，它可以在字、词、句乃至篇章层面上表现出来。而依据语言模因在复制和传播中的具体特点，它可以分为基因型语言模因和表现型语言模因的两种方式，前者指语言模因在复制和传播中“内容相同形式各异”，而后者则“形式相同内容各异”。

近年来，国内的学者开始重视模因论的研究和发展，并将其广泛应用于英语翻译和教学方面。在模因论的指导下，过去一些丢弃了的、被认为不合理或不可取的传统教学模式和学习策略需要重新评价，甚至恢复和得到提倡。

2　背诵输入

“背诵输入”作为一种传统语言学习策略，是通过多种器官如眼脑口等多渠道多维度完成语言输入的，是集中强化输入输出语言信息的有效手段。背诵式语言输入是以第二语言习得理论和认知心理学理论为基础的。美国应用语言学家Krashen（1985）认为，语言习得是通过语言输入来完成，教学的主要精力应放在为学生提供最佳的语言输入上。而背诵和朗读能够强化语言输入，加深学生对所学语法知识的理解，提高词汇、句型、固定表达的记忆效果，增强语言积累，从而使其语言输入规范化。他还特别强调，二语习得是通过理解信息，即通过接受“可理解性输入”产生的。而背诵是在对文字材料深刻理解和大量背诵的基础上，把语言精华主动固化为自己语言的有效手段之一。同时，背诵有机的融合了输入、输出。输出假设是由Swain（1995）针对输入假设提出的。他认为，与输入相比，输出使学习者对语言进行更深刻的处理并付出更多努力。其次，输出在学习过程中可充当验证假设的过程。再次，输出能发展学习者的自动化技能，发展学习者的会话技能，并且培养学习者表达自己的观点。此外，“背诵输入”还涉及有关语块（chunk）方面的理论。很多学者如Miller（1950）的研究表明，人的记忆不是以比特（bit，信息单位）而是以块组为单位的，而语块是指具有意义的句法单位的组合能力。认知科学家认为，块件是人类认识贯穿始终的原则。“一个块件是一个记忆组织的单位，它把记忆中的已经形成的一套块件溶接成一个更大的单位。块件意味着递归地建立这些结构的能力，导致记忆的分机组织的产生。块件是人类记忆无所不在的特征。”　因此，大量的语块背诵，理论上可以有效提高学生在二语输出方面的流利性和准确性。

3　模因论视角下的背诵输入与大学英语写作能力的培养

从模因论的角度和语言模因复制、传播的规律来看，“背诵输入”这一学习策略应该在大学英语教学中大力提倡，因为语言学习本身就是语言模因复制和传播的过程，学习者学习到的各种语言表达手段，必须复制来与别人交流，才能达到传播的目的。当然，对于“背诵输入”在大学英语写作能力培养中的运用而言，模仿、复制不是百分之百的“克隆”，而是模因集合的重组。运用背诵输入这一传统学习策略提高大学生英语写作能力的关键是建立具有复制因子特征的大学英语写作模因，并作为背诵和写作时语言输入、记忆、储存、输出的最小单位。这些大学英语写作模因是涵盖语法、语义和语境的语言半成品或成品，能够被整体学习并储存在记忆中。在执行写作行为时，这些模因能够作为预制的信息单位从大脑模因库中整体提取，为写作语言的输入与输出搭建了一个理想通道，有助于提高语言信息处理的效率和语言整体输出的质量，从而有效提高学习者的英语写作水平。

基因型语言模因具有相同信息异型传递的特点，因此大学英语写作模因的建立可以从结构和固定表达法的直接套用以及同义词的替换等角度入手。大学英语的主要写作文体都可以总结出一些固定的篇章结构以及固定结构常用的开头、结尾以及衔接用语，　比如常见的三段式议论文开头“Recently，　there　is　a　wide　concern　that…”，结尾的“Taking　into　account　all　these　factors　above，　we　reach　the　conclusion　that…”，表达自己观点的“As　far　as　I　am　concerned，…”。这些表达法以及名人名言和谚语是可以结合与之相对应的写作结构作为背诵输入的材料，并且可以在写作中直接套用的。而通过同义词的背诵记忆和替换运用，可以将相同的意思以不同的方式进行表达，从而达到丰富写作材料和表达方法的效果。学生可以通过有目标的查找搜集，借助专业写作教程和网络平台，建立适合自己的大学英语写作模因系统，通过背诵完成有效的输入，同时借助写作输出的反馈信息，完善这一系统。