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扩频技术论文范文

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扩频技术论文

第1篇

关键词:扩频通信原理特点发展应用

一、扩频通信的工作原理

在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。

二、扩频通信技术的特点

扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。

1.抗干扰性强

扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。

2.低截获性

扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。

3.抗多路径干扰性能好

多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

4.保密性好

在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。

5.易于实现码分多址

在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。

三、扩频技术的发展与应用

在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用。扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。

四、结语

扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。

参考文献:

[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

第2篇

关键词:扩频通信原理特点发展应用

一、扩频通信的工作原理

在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。

二、扩频通信技术的特点

扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。

1.抗干扰性强

扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。

2.低截获性

扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。

3.抗多路径干扰性能好

多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

4.保密性好

在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。

5.易于实现码分多址

在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。

三、扩频技术的发展与应用

在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显着的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用。扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。

四、结语

扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。

参考文献:

曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

第3篇

摘 要 对微波扩频技术进行了简要的介绍,同时结合交通行业的具体特征和本人在实践中的运用进行具体介绍。关键词 微波扩频技术 特性 交通 应用 1 微波扩展频谱技术简介微波扩展频谱技术,简称微波扩频(SS)技术。是90年代以来在美国发展起来的一种新型民用计算机无线网络技术。其主要技术特点是:用900MHz、2.45GHz或3.5GHz微波频段作为传输媒介,以先进的扩展频谱方式发射信号的传输技术。扩频技术的基本特征是:使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码,把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展,形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。美国人香农(Claude Elwood Shannon)在信息论的研究中得出了如下的信道容量公式:C=Wlog2(1+P/N)这个公式指出:如果信息传输速率C不变,则带宽W和信噪比P/N可以进行互换,就是说:增加带宽W就可以在较低信噪比P/N的情况下以相同的信息速率C来可靠地传输信息,甚至在信号被噪声淹没的情况下,只要相应的增加信号带宽W,仍然保持可靠的通信,也就是可以用扩频的方法以宽带传输信息来换取信噪比。这便是扩频通信的基本思想和理论依据。其具体工作原理为:信息数据D经过常规的数据调制,变成了带宽为B1的基带(窄带)信号,再用扩频编码发生器产生的伪随机码(PN码,Pseudo Noise Code)对基带信号作扩频调制,形成带宽B2(B2远大于B1)功率谱密度极低的扩频信号,这相当于把窄带B1的信号以PN码所规定的规律分散到宽带B2上,再发射出去。接收端用与发射时相同的伪随机编码PN做扩频解调,把宽带信号恢复成常规的基带信号,即以PN码的规律从宽带中提取与发射对应的成份积分起来,形成普通的基带信号,然后,可再用常规的通信处理解调发送来的信息数据D,从而实现了住处数据D的传输。微波扩频技术最常用的方式有两种:一种是跳跃(Frequency Hopping,FH)扩频技术,FHSS以随机模式传输信号,信号传送过程中要经过多次握手和同步,效率较低。另一种是直接序列(Direct Sequence,DS)扩频技术(简称直扩)。直序扩频(DSSS)是宽带调制发射,与传统的无线电窄带调制发射方式不同,它以固定模式传输本频段内信号,因而可以更加充分地利用带宽;它具有传输速率高(可为2M-11Mbps或更高)、发射功率小(一般<100mw)、保密性好、抗干扰能力强的特点。故易于多点通信,其通信距离和覆盖范围视所选用的天线不同而异:定向传送可达5~50公里,室外的全向天线可覆盖15~20公里的半径范围,室内全向可覆盖最大半径250米的5000平方米范围,并能穿透几层墙甚至两层楼的混凝土楼板。微波扩频无线网络/通信技术在组网链路中所采用的是载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)媒介访问协议,遵从IEEE802.3以太网协议(EtherNet Protocol),同时也支持TCP/IP协议,并与目前的几种主流网络操作系统完全兼容。它的运行环境是MS-DOS3.1以上的操作系统、UNIX操作系统以及Windows环境。目前微波DS扩频设备主要分为两类:一类属于无线Modem,具有RS232接口或T或E接口;另一类属于无线连网设备,包括无线网桥和无线IP路由器,一般都具有网络接口,如:BNC、AUI、10/100Base-T、RJ-45等。扩频微波组网可完成高速率的无线通信:实现点到点、点到多点的通信及连网;能够较好地传送图形、文字、话音、动态图象等信息;因信号弱,所以隐蔽保密性好,误码率低;具有网桥、路由器等功能,可实现局域网互连或远程接入,也可以组合在高速移动无线网。由此可见,微波扩频技术为计算机无线网络提供了良好的通讯信道。2 微波扩频技术的特性微波扩频技术在发射端以扩频编码进行扩频调制,在接收端以相关解调技术收信,和传

第4篇

关键词:DRFM;纯信道化;带宽扩展

1 引言

伴随着雷达对抗干扰技术的发展,对电子干扰设备的性能提出了越来越高的要求,雷达信号瞬时带宽的提高也要求DRFM的带宽越来越高,传统的DRFM带宽扩展技术包括信道化带宽扩展和自适应带宽扩展方法,本文主要研究了基于纯信道化带宽扩展技术的DRFM带宽扩展方法。分析了纯信道化的DRFM带宽扩展技术的可行性,为其工程实现提供理论依据。

2 纯信道化带宽扩展DRFM系统结构

基于纯信道扩展技术的DRFM系统如图1所示,系统由6部分组成:功分器、下变频混频器、低通滤波器、DRFM子模块、上变频混频器、合路器。系统工作原理为:当模拟信号通过前端放大后由功分器分成多路信号,再将每一路信号分别与相应的本振信号进行混频,然后通过低通滤波之后取下边带,经过采用保持由相应的DRFM子模块进行采样进行存储或者回放。当要对数据进行回放时,每个DRFM子模块将存储的数据取出通过DA之后再此与相应的本振信号进行上变频,最后通过合路器将多路回放信号合成一路信号有天线发出去。

3 纯信道化带宽扩展技术数学模型

雷达干扰机接收到信号后,对信号进行放大,假设信号频段为~,在经过功分器之后在通过混频和滤波电路将信号频率平均分成n段,假设每一段信号的带宽均为B,则低n段信号频率为:

因此,在每个通道的信号经过滤波器之后的带宽都为B,假设功分器之前的信号为x(t),合路器输出为y(t),同时,假设整个带宽扩展系统的系统函数为h(t),则可得到:

为了便于讨论,我们采用复信号,针对第m个子通道,假设参与混频的本振信号的角频率为,设带通滤波器的系统函数为,输出信号的数学表达式为,则有

则可以得到,再假设本振信号的频率间隔也是B,也就是说h(t)在接收通带内全通,所以有y(t)=x(t)。

4 结论

论文分析了纯信道化带宽扩展DRFM系统结构,推导了纯信道化带宽扩展DRFM系统的数学模型,分析了纯信道化带宽扩展DRFM系统的可行性,为工程实现提供理论依据。

参考文献:

[1]杨小牛,楼才义,徐建良.软件无线电原理与应用.北京:电子出版社,2001。

[2]张明友.雷达系统.电子工业出版社,2008。

第5篇

[关键词]无线通信 直接序列扩频

中图分类号:TN914.42 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)13-0189-01

一、 直接序列扩频技术的应用背景

信息交流是人类社会要进行发展和进步所必不可少的。随着人类社会的发展,信息系统也逐渐发展成了覆盖全球的信息网。从十九世纪人们对电缆通信的初步发明开始,伴随着科学技术的不断发展,通信技术突破了最初的有线通信,发展出了无线通信技术。无线通信靠电磁波来进行信息传递,不用架线,更具灵活性,因而被迅速推广和发展。但无线通信由于其传输环境的复杂性,在传输过程中会遇到各种各样的反射体以及来源于其它无线电波的干扰,会极大的影响甚至改变信号的传输信息,因此,无线通信抗干扰技术便应运而生。

直接序列扩频技术作为主要的抗干扰技术之一,产生于二十世纪五十年代,其发明之初主要被应用于军事领域。在世界格局动荡的那个年代,扩频抗干扰技术主要用来对抗敌方的恶意干扰,维持军事系统安全不被侵入,其作用的重要性由此可见。

二、 直接序列扩频技术简介

直接序列扩频技术是指利用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱,而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩,把展开的扩频信号还原成原来的信号。该技术作为一种信息传输方式,通过编码及调制的方法将频带展宽,使得其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽,与所传信息数据无关,这样便可以有效提高频率资源的利用率,且使所需要传达的信息安全、准确的传达。

该技术主要是通过发端、信道和接收端三部分来实现的。其工作原理为:将需要传输的数字信号在发端输入以后,首先通过扩频码发生器产生的扩频序列将输入的数字信号进行调制,以扩宽其信号频谱,扩频码序列一般采用PN码。然后将扩宽后的信号调制到射频发生器发射出去。调制方式多采用BPSK、DPSK、MPSK等方式。发出的信号在接收端的本地射频发生器接收到信号后立即进行解调,此后再由本地的扩频解调设备产生与发端相同的扩频序列进行信号解扩,使信号恢复到原信号进行输出,从而实现信息的传输。

三、直接序列扩频技术的理论基础

无线通信技术自发展以来,伴随着科学技术的飞速发展也迅速发展。发展至今,人们由通用无线逐渐发展出了专用无线网络,无线通信传输环境变得日趋复杂,同时人们对无线传输网络的传输质量变得日益严苛,所以如何在保证传输质量的同时尽量节约传输信号所占用的频谱宽度便成了当代无线技术不断探索的领域。直接序列扩频技术可以把传输信号在发射端用扩频码进行调制,使得其所占用的频带宽度远大于传输信息所必须的带宽,再在接收端用相同的扩频码进行解扩,以把信号进行还原。这样既节省了频率资源,又可使信号安全送达,保证了信号传输的质量,一次被广泛应用。其理论依据为:

该式是香农在长期的无线通信研究中总结出来的公式,称为香农公式。

式中,C―信息的传输速率(即信道容量,单位b/s),B―频带宽度(单位Hz),S―信号平均功率(单位W),N―噪声平均功率(单位W),S/N―信噪比。

从公式中可以看出,要提高到信号的传输速率,可以通过两种途径实现。一种是提高信号传输的频带宽度,另一种是提高信噪比。在保证信号的传输速率一定时,可以通过提高信号传输的频带宽度来降低对信噪比的要求,这便是直接序列扩频技术的原理,通过增加带宽来降低对信噪比的要求,从而保证信号传输的质量。

该式是柯捷尔尼科夫在其长期研究的潜在抗干扰理论中得出的估算信号传输差错概率的公式。

式中,Pe―信号差错概率,S/N―信噪比,B/Bm―信号带宽比。

由此可以看出,信号差错概率与信噪比和信号带宽比两个因素有关。降低信噪比或信号带宽比均可使信号传输的差错概率减小。因此,在信噪比一定的情况下其差错概率可通过信号带宽比的调整来减小。由这一公式也可以得出直接序列扩频技术抗干扰的原理。

四、 直接序列扩频技术的特点

4.1抗干扰性强

抗干扰性是直接序列扩频技术之所以发展的本质属性。该技术通过扩频序列将要传输的信号的频带进行扩宽,使得窄带干扰基本不起作用,而宽带干扰要想达到干扰目的必须提高相应倍数的总功率,从而避免了无论是来自窄带还是宽带的干扰,保证了传输信号的稳定性。同时,由于在发射端对传输信号进行了扩频处理,要还原信号必须要在接收端用同样的扩频序列进行解扩,在不知道信号扩频码的情况下是不能进行信号还原的,因此这类干扰在扩频技术下是起不到作用,从而保证了传输信号的安全性。

43.2隐蔽性好

由于扩频技术是把传输信号在很宽的频带上进行扩宽,所以单位频带上的信号功率很低,几乎淹没在了白噪声之中,很难进行捕捉。加之,由于不知道扩频码序列,很难获取有用信息,所以这一技术很好的把信号隐藏了起来,使得别人很难对信号进行破坏及获取。

4.3易于实现码分多址

由于扩频技术对不同传输信号进行了不同的扩频码序列扩,在扩宽信号频带的同时,由于不同扩频码之间互不干扰,可以极大地提高频带的重复利用率。同时,发送者可用不同的扩频编码分别向不同的接收者发送数据,接收者也可用不同的扩频编码,接收不同的发送者送来的数据,从而实现多址通信。

五、直接序列扩频技术的发展前景

直接序列扩频技术从发展之初便不断进行改进以适应不断变化的需求环境。但是,其发展至今仍存在一定的技术缺陷,如由于信号的带宽增大使得接收端的信号干扰增多、传输速率在一定程度上受限等。对此,必须对这一技术进行不断地改进与完善,以适应社会的不断发展需求。同时,伴随着无线通信技术的发展,尤其是近几年投入使用的4G无线移动通信技术的发展,直接序列扩频技术也必须进行不断地改进,如朝着网络抗干扰技术、与其他抗干扰技术组合应用等方向发展,才能不断使用当代社会对无线通信安全性、及时性、稳定性的严苛要求,保持其在无线通信抗干扰技术中的地位而不被淘汰。

结语:

直接序列扩频技术是伴随着无线通信技术的发展而产生和发展的。日渐复杂的无线技术通信环境和人们日益严苛的无线通信要求使得无线抗干扰技术也不断发展,直接序列扩频技术作为一种主要的无线通信抗干扰技术之一,从发展之初起便不断进行发展与改进,从起初的军事领域逐步扩展到更为广泛的民用通信领域,并不断进行着改进与完善,以适应现代社会对信号传输稳定性、及时性及安全性的要求。可以预见,在科学技术不断发展的当代社会,直接序列扩频技术必然也会进行不断发展、不断突破,从而更好地适应社会的发展需求。

第6篇

论文关键词:扩频通信原理特点发展应用

论文摘要:扩频通信是现代通信系统中新的通信方式,它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能,频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。

一、扩频通信的工作原理

在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。

二、扩频通信技术的特点

扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。

1.抗干扰性强

扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。

2.低截获性

扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。

3.抗多路径干扰性能好

多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

4.保密性好

在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。

5.易于实现码分多址

在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。

三、扩频技术的发展与应用

在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用.

扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。

第7篇

论文摘要:扩频通信是现代通信系统中新的通信方式,它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能,频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。

一、扩频通信的工作原理

在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。

二、扩频通信技术的特点

扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。

1.抗干扰性强

扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。

2.低截获性

扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。

3.抗多路径干扰性能好

多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

4.保密性好

在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。

5.易于实现码分多址

在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。

三、扩频技术的发展与应用

在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用.

扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。

四、结语

扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。

参考文献:

[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

第8篇

论文摘要:扩频通信是 现代 通信系统中新的通信方式,它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能,频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。 

 

 

一、扩频通信的工作原理 

 

在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。 

 

二、扩频通信技术的特点 

 

扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。 

1.抗干扰性强 

扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。 

2.低截获性 

扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。 

3.抗多路径干扰性能好 

多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。 

4.保密性好 

在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。

5.易于实现码分多址 

在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。 

三、扩频技术的 发展 与应用 

 

在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9o年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(cdma)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的. 现代 电信 网络 分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ism(industry scientific medica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ism 频段,包括ieee802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用 . 

扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(internet)接入。 

 

四、结语 

 

扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。 

 

参考 文献 : 

[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[m].西安:西安 电子 科技大学出版社, 2004. 

第9篇

论文摘要:扩频通信是现代通信系统中新的通信方式,它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能,频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。

一、扩频通信的工作原理

在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。

二、扩频通信技术的特点

扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。

1.抗干扰性强

扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。

2.低截获性

扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。

3.抗多路径干扰性能好

多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

4.保密性好

在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。

5.易于实现码分多址

在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。三、扩频技术的发展与应用

在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用.

扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。

四、结语

扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。

参考文献:

[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

第10篇

目前,扩频技术在定位、通信、测距等多个领域中都有应用,这是由于其具有较强的信息保密功能、抗干扰性能以及任意选址等优点,有效地促进了我国通信行业的发展。因此,对扩频通信技术的应用与工作原理的分极有其必要性。

1 扩频通信技术

扩频通信,是扩展频谱通信(spread spectrum communication)的简称,它是指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式,通常情况下,我们所涉及到的扩频技术大概有4种类型,在这里简单说明一下:

第一种直接序列扩频,是一种最为直接,也是最为简单的扩频技术,简称直扩,英文简称为ds。

第二种是跳时(th),主要就是以时间轴为参照,将分成周期性的时帧,每帧内分成许多时片。在运作时,由伪码来进行控制,从而将信号发出,该扩频技术有效地扩展了信号频谱

第三种是载波频率跳变扩频,简称跳频(fh),其主要是在伪随机序列的作用和控制下,在一定的频段内快速的跳变,一般而言,其所对应的频带宽度要大于频谱宽度。

第四种就是混合扩频,对于这种方式的扩频,主要是由其他几种扩频技术和方式混合应用,如跳频、直扩、跳时的结合;跳时和跳频的混合;跳频与直扩的混合等。

2 扩频通信系统的工作原理

扩频的原理是用信号来调制扩频码,使得扩频码上载有信号信息,在频谱上实现扩展,最终将原始数据恢复,另外,扩频是为了将信息扩频藏到噪声中,起保密作用,如cdma就是用了扩频技术,最终得到的是伪随即噪声,在这里我们作具体的分析:

从本质上讲,扩频通信理论就是建立在香农的信道公式和相关接收理论的基础之上的,具体表达公式如下:

c=blog(1+s/n)

b-信号带宽,

s-为信号的平均功率,

n-为噪声功率。Www.133229.coM

根据以上公式分析,我们可以知道,当c为常数时,s/n与b可以进行互换,因此,要想增加信道的容量,可以通过降低信噪比s/n,或者是通过增加信号带宽b来完成,但是要注意的一点就是信道的容量不可以无限制的增加,为此,就需要考虑到信道的极限值:

另外,对于最佳相关接收,其本文由http://收集整理主要涉及到的参数有频率、振幅、相位等,在系统中,将具有相关性质的信号标记为相关信号,通过混合波行进行时域运算,进行来有效地检测数字通信系统。

此外,扩频调制方式,在上面的分析中,我们知道,扩频是建立在随机数列比的伪随机的数列基础上的,由于伪随机序列是用函数生成随机数,所以,其并不是真正的随机,简单来讲,是一种近似于随机的一个简单的随机数产生方法,在系统中,其主要的产生方法如下:

x0=345

xn=(xn-1*a+b)/c

其中a,b,c均为常数,而且对于上式中的每个执行过程而言,系统在执行一次,就可以在一定的时间内生成一个伪随机数,而且还可以在数组中填入若干个数然后顺序取出进行模拟,因此,扩频技术的性能良好,根据当前系统时间,内存值等等用函数就会生成,在这里通过以下图示来具体说明:

调解原理图

从原理图,可以看出,通过伪随机扩频序列,系统将接收的信号与捕捉到的信号进行准确定位,并且利用pn 码使得窄带信号得以恢复,这样做的好处就是可以比较容易的产生编码信号,易于信息接收的完成,并且用户之间不需要同步,提高系统的可行性。

3 扩频通信技术的应用

扩频通信可以应用在大距离测距中,因为扩频的抗干扰能力、码分多址能力强、高速可扩展能力强,这是扩频技术最大的优点,到目前为上,主要涉及到两个领域有移动通信系统和抗干扰系统中,其最大的用途就是对现代通信中的信号进行处理,实现了图像的数据传输与处理,提高了网络信息的安全性,并且通过宽带无线信息网络,优化了通信系统结构,目前,新一代的网络技术,如ngn技术和ngi技术也得到有效的发展。

在扩频通信过程中,其主要的程序有扩频,调制,带通滤波,解调,解扩,和恢复数据等,在实际应用中,还需要用matlab语言编写的各部分程序,从而保证数据的安全性。与此同时,需要经过频谱搬移进行直接传输,并且在经过频谱搬移后再进行传输,从而来增强信号光的频率,进而从根本上保证所有信道所能传输的频率,在电信网络应用与管理中,扩频技术应用嵌入式系统的设计方式,将多媒体通信技术、网络处理技术以及网络综合服务技术等各项技术融合在一起,降低系统的全带噪声,利用扩频可以提高信噪比,当发送信号经过发端扩频与收端解扩后,就会形成窄带信号,而信道中的噪声只经历收端解扩,如果是部分带噪声,将会变成宽带噪声,噪声的功率谱密度下降了,经过窄带滤波后,噪声功率下降了。

另外,对扩频通信中的伪随机码的应用,主要是通过扩频通信,实现信号频率和带宽的有效扩展,而且伪随机码具有很好的加密功能,为此,主要是用于加密使用。在实际应用中,扩频通信要想提高数据传输率,就需要把基带频率提高到很高的频率,加宽频带利用率,使整体数据传输率提高,对于固定频率的信道,传输1bit的数据的速度不会改变。而对带宽提高的体现,是通过高频传输,控制通信网络可以不失真地传输信号的频率范围,那么扩频通信就可以把不失真的传输信号的频率范围提高到很高的频率,达到提高高频利用的目的,这也是扩频通信通信的工作原理,简单来讲,就是提高频率的带宽,使传输单位时间的数据量提高到峰值,并且通过cdma的扩频通信中使用的伪随机码可以换成真正的随机码,使得信息数据更加安全。

总之,扩频通信技术的应用,为我国建立高速、双向、实时、集成的通信系统、实现智能电网奠定了良好的基础。

4 结论

第11篇

论文摘要:介绍变电站内存在的各种干扰和无线传感器网络使用的直接序列扩频技术,并对无线传感器网络应用于变电站中这种高电磁干扰环境中可行性进行论证。

0引言

目前,变电站系统自动化正成为一种不可改变的趋势,其监控和通信系统的重要性日益凸显。变电站现有测控系统多采用有线通信方式,但是,有线通信的弊端是显而易见的,例如传输线铺设复杂、不易检修和维护,长距离传输线易受电磁千扰的影响等等。而无线通信则具有运行可靠、安装灵活。成本低廉等优点,尤其是在需要实时监控变电站信息的情况下,无线通信更是具有极大的优势。

现有无线通信方式主要有IEEE802.11b/g、蓝牙、ZigBee. GPRS/GSM等。而ZigBee技术更是以安全性高、响应时间快、占用系统资源低、成本低以及能耗低等诸多优点成为变电站实时监控系统中首选的无线通信技术。ZigBee技术是专门针对无线传感器开发的,无线传感器网络在变电站中的应用研究尚处于起步阶段,其研究重点主要放在配电网自动化以及温度、电能在线监测方面,然而,变电站高强电磁环境对无线传感器网络通信的影响的研究还相对缺失。因此本文对变电站的干扰和无线传感器网络的调制技术进行研究,对无线传感器网络在变电站中的应用的可行性进行论证。

1变电站中的电盛千扰

变电站内部具有复杂的电磁环境,因此必须对各种典型的电磁干扰源进行详细的分析。变电站存在的典型的电磁干扰源有:50Hz工频电磁场;设备出口短路引起的脉冲磁场;电晕放电;静电放电;局部放电;空气击穿燃弧;SF6间隙击穿燃弧;真空间隙击穿燃弧等。其中工频电磁场和脉冲磁场对无线信号基本不会产影响。

1. 1静电放电和局部放电

两个具有不同静定电位的物体,由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移。静电电场的能量达到一定程度后,击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电。当外加电压在电气设备中产生的场强,足以使绝缘区域发生放电,但在放电区域内未形成固定放电通道的这种放电现象,称为局部放电。两者都是小绝缘间隙、小能量放电的击穿。

这两种放电产生辐射干扰在几百kHz以内,且能量低,衰减快,因此对无线通信不会造成影响。

1.2电晕放电和空气击穿放电

电力导线在高压强电场作用下,可能对周围空间产生游离放电的电晕。导线表面的机械损伤、污染微粒或者导线附近的水滴、灰尘等,都会引起导线表面曲率变化,从而使得点位梯度达到空气介质的击穿介质。因此,在电力系统的实际运行中电晕的产生几乎是不可避免的。

由图1可见电晕放电的辐射信号主要集中在78MHZ和180MHZ附近的两个包络内,并且最大信号强度仅为一40dBmW。

由图2可知空气间隙击穿产生的电磁场带宽较宽,主要集中在600MHZ以下,并且干扰信号的强度很小,即使在580:MHZ频率附近也只有-35dBmW。

1.3开关操作干扰

变电站内断路器、隔离开关等一次设备在投切操作或开关故障电流时,由于感性负载的存在,开关触头开断时,产生的电弧的熄灭和重燃可能在母线或线路上引起含有多个频率分量的衰减振荡波,通过母线或设备间的连线将暂态电磁场的能量向周围空间辐射,形成辐射脉冲电磁场。设备操作干扰主要有SF6间隙击穿和真空间隙击穿所产生的辐射信号。

图3. 4可知SF6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电所产生的干扰信号覆盖频段很宽,且在整个频带范围内电磁信号的强度比较强,在2. 4GHz频段,电磁信号的强度约为一40dBmW。

2无线传感网网络的扩频技术

2.1 ZigBee协议

无线传感器网络应用的ZigBee协议的框架是建立在IEEE802. 15. 4标准之上,IEEE802. 15. 4定义}ZigBee的物理层和媒体访问层。IEEE802. 15. 4定义了两个物理层标准,分别是2. 4GHz物理层和868月I5MHz物理层。两个物理层都基于直接序列扩频(DSSS)技术,主要完成能量检测、链路质量指示、信道选择以及数据发送和接收等功能。无线传感器网络输出2.4GHzISM频段直接序列扩频信号,输出功率大于一17dBm,工作频段2. 405^2. 480GHz 。

2. 2直接序列扩频技术

扩频是利用与信息无关的为随机码,通过调制的方法将己调制的频谱宽度扩展到比原调制信号的带宽宽得多的过程。常用的扩频技术有调频、混合扩频和直接序列扩频等。无线传感器网络采用直接序列扩频技术。

直接序列扩频系统就是用具有高码率的伪随机(PN)序列,在发送端扩展信号的频谱,在接受端用相同的PN序列对信号进行解扩,还原出原始信号。

3变电站干扰对传感器网络的形晌

变电站的电磁干扰主要分为两部分:0~300MHz低频部分、2. 4~2. 5GHz同频带宽。

1)电晕放电和空气击穿所产生的低频干扰的频带离无线传感器网络的工作频段2. 4GHz很远,并且强度小于一40dBmW,可以通过低通滤波器进行处理,因此对无线传感器网络的无线通信基本没有影响。

2) SF6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电所产生的电磁干扰在2. 405GHz~2. 485GHz频带内也有较强的信号存在,在间隙击穿电压为I5KV左右时电磁强度达到一40dBmV。变电站现场的击穿电压可能会更高,电磁强度也就更高,因此对无线通信会有一定的影响。但是同频干扰对于无线传感器网络通信的影响是很小的,这可以通过两方面说明:

①无线传感器网络应用的直接序列扩频技术,直接序列扩频技术的抗干扰能力是由于接收机将扩频后的信号再次与扩频码相乘还原出原始信号,同时干扰信号也在接收端与扩频码相乘从而将其频带展宽,干扰信号能量也就分散到很宽的频带上,这样2. 405GHz~2. 485GHz频带内只有很小部分干扰信号能量,因此同频噪声对于无线传感器网络通信干扰是微乎其微的。

②SF6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电产生瞬态电磁千扰,这种干扰只能持续很短的时间,因此对无线传感器网络的干扰也是瞬间的,瞬态电磁干扰结束,无线传感器网络也恢复正常。

除电磁干扰外,变电站内还存在不可忽略的多径干扰.由于变电站中大量的金属设备和柱状物容易反射射频信号,使得接收端接收到的信号包括了多个不同传输路径的折射或反射信号,从而造成多径干扰。多径会导致信号的衰落、相移和分解,这对以信号能量为判断标准的无线系统必将产生很大的影响。但是直接序列扩频技术对于抗多径干扰有很大的优势,其中很大程度上取决于扩频通信中所采用的伪随机序列的周期相关特性,因为随机序列具有类似白噪声一般的尖锐自相关性,在接收端解扩是可以有效地抑制多径信号的干扰,达到提高信噪比和通信质量的目的。标准DSSS接收机通过较佳的相关器自动选择幅度最大的波形信号,比与之锁定同步,从而降低多径干扰。因此无线传感器网络应用的直接序列扩频技术可以很好的抑制多径干扰。

第12篇

论文摘要:介绍变电站内存在的各种干扰和无线传感器网络使用的直接序列扩频技术,并对无线传感器网络应用于变电站中这种高电磁干扰环境中可行性进行论证。

0引言

目前,变电站系统自动化正成为一种不可改变的趋势,其监控和通信系统的重要性日益凸显。变电站现有测控系统多采用有线通信方式,但是,有线通信的弊端是显而易见的,例如传输线铺设复杂、不易检修和维护,长距离传输线易受电磁千扰的影响等等。而无线通信则具有运行可靠、安装灵活。成本低廉等优点,尤其是在需要实时监控变电站信息的情况下,无线通信更是具有极大的优势。

现有无线通信方式主要有IEEE802.11b/g、蓝牙、ZigBee. GPRS/GSM等。而ZigBee技术更是以安全性高、响应时间快、占用系统资源低、成本低以及能耗低等诸多优点成为变电站实时监控系统中首选的无线通信技术。ZigBee技术是专门针对无线传感器开发的,无线传感器网络在变电站中的应用研究尚处于起步阶段,其研究重点主要放在配电网自动化以及温度、电能在线监测方面,然而,变电站高强电磁环境对无线传感器网络通信的影响的研究还相对缺失。因此本文对变电站的干扰和无线传感器网络的调制技术进行研究,对无线传感器网络在变电站中的应用的可行性进行论证。

1变电站中的电盛千扰

变电站内部具有复杂的电磁环境,因此必须对各种典型的电磁干扰源进行详细的分析。变电站存在的典型的电磁干扰源有:50Hz工频电磁场;设备出口短路引起的脉冲磁场;电晕放电;静电放电;局部放电;空气击穿燃弧;SF6间隙击穿燃弧;真空间隙击穿燃弧等。其中工频电磁场和脉冲磁场对无线信号基本不会产影响。

1. 1静电放电和局部放电

两个具有不同静定电位的物体,由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移。静电电场的能量达到一定程度后,击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电。当外加电压在电气设备中产生的场强,足以使绝缘区域发生放电,但在放电区域内未形成固定放电通道的这种放电现象,称为局部放电。两者都是小绝缘间隙、小能量放电的击穿。

这两种放电产生辐射干扰在几百kHz以内,且能量低,衰减快,因此对无线通信不会造成影响。

1.2电晕放电和空气击穿放电

电力导线在高压强电场作用下,可能对周围空间产生游离放电的电晕。导线表面的机械损伤、污染微粒或者导线附近的水滴、灰尘等,都会引起导线表面曲率变化,从而使得点位梯度达到空气介质的击穿介质。因此,在电力系统的实际运行中电晕的产生几乎是不可避免的。

由图1可见电晕放电的辐射信号主要集中在78MHZ和180MHZ附近的两个包络内,并且最大信号强度仅为一40dBmW。

由图2可知空气间隙击穿产生的电磁场带宽较宽,主要集中在600MHZ以下,并且干扰信号的强度很小,即使在580:MHZ频率附近也只有-35dBmW。

1.3开关操作干扰

变电站内断路器、隔离开关等一次设备在投切操作或开关故障电流时,由于感性负载的存在,开关触头开断时,产生的电弧的熄灭和重燃可能在母线或线路上引起含有多个频率分量的衰减振荡波,通过母线或设备间的连线将暂态电磁场的能量向周围空间辐射,形成辐射脉冲电磁场。设备操作干扰主要有SF6间隙击穿和真空间隙击穿所产生的辐射信号。

图3. 4可知SF6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电所产生的干扰信号覆盖频段很宽,且在整个频带范围内电磁信号的强度比较强,在2. 4GHz频段,电磁信号的强度约为一40dBmW。

2无线传感网网络的扩频技术

2.1 ZigBee协议

无线传感器网络应用的ZigBee协议的框架是建立在IEEE802. 15. 4标准之上,IEEE802. 15. 4定义}ZigBee的物理层和媒体访问层。IEEE802. 15. 4定义了两个物理层标准,分别是2. 4GHz物理层和868月I5MHz物理层。两个物理层都基于直接序列扩频(DSSS)技术,主要完成能量检测、链路质量指示、信道选择以及数据发送和接收等功能。无线传感器网络输出2.4GHzISM频段直接序列扩频信号,输出功率大于一17dBm,工作频段2. 405^2. 480GHz 。

2. 2直接序列扩频技术

扩频是利用与信息无关的为随机码,通过调制的方法将己调制的频谱宽度扩展到比原调制信号的带宽宽得多的过程。常用的扩频技术有调频、混合扩频和直接序列扩频等。无线传感器网络采用直接序列扩频技术。

直接序列扩频系统就是用具有高码率的伪随机(PN)序列,在发送端扩展信号的频谱,在接受端用相同的PN序列对信号进行解扩,还原出原始信号。

3变电站干扰对传感器网络的形晌

变电站的电磁干扰主要分为两部分:0~300MHz低频部分、2. 4~2. 5GHz同频带宽。

1)电晕放电和空气击穿所产生的低频干扰的频带离无线传感器网络的工作频段2. 4GHz很远,并且强度小于一40dBmW,可以通过低通滤波器进行处理,因此对无线传感器网络的无线通信基本没有影响。

2) SF6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电所产生的电磁干扰在2. 405GHz~2. 485GHz频带内也有较强的信号存在,在间隙击穿电压为I5KV左右时电磁强度达到一40dBmV。变电站现场的击穿电压可能会更高,电磁强度也就更高,因此对无线通信会有一定的影响。但是同频干扰对于无线传感器网络通信的影响是很小的,这可以通过两方面说明:

①无线传感器网络应用的直接序列扩频技术,直接序列扩频技术的抗干扰能力是由于接收机将扩频后的信号再次与扩频码相乘还原出原始信号,同时干扰信号也在接收端与扩频码相乘从而将其频带展宽,干扰信号能量也就分散到很宽的频带上,这样2. 405GHz~2. 485GHz频带内只有很小部分干扰信号能量,因此同频噪声对于无线传感器网络通信干扰是微乎其微的。

②SF6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电产生瞬态电磁千扰,这种干扰只能持续很短的时间,因此对无线传感器网络的干扰也是瞬间的,瞬态电磁干扰结束,无线传感器网络也恢复正常。

除电磁干扰外,变电站内还存在不可忽略的多径干扰.由于变电站中大量的金属设备和柱状物容易反射射频信号,使得接收端接收到的信号包括了多个不同传输路径的折射或反射信号,从而造成多径干扰。多径会导致信号的衰落、相移和分解,这对以信号能量为判断标准的无线系统必将产生很大的影响。但是直接序列扩频技术对于抗多径干扰有很大的优势,其中很大程度上取决于扩频通信中所采用的伪随机序列的周期相关特性,因为随机序列具有类似白噪声一般的尖锐自相关性,在接收端解扩是可以有效地抑制多径信号的干扰,达到提高信噪比和通信质量的目的。标准DSSS接收机通过较佳的相关器自动选择幅度最大的波形信号,比与之锁定同步,从而降低多径干扰。因此无线传感器网络应用的直接序列扩频技术可以很好的抑制多径干扰。

第13篇

摘要:扩频通信是现代通信系统中新的通信方式,它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能,频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。

一、扩频通信的工作原理

在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。

二、扩频通信技术的特点

扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。

1.抗干扰性强

扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。

2.低截获性

扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。

3.抗多路径干扰性能好

多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

4.保密性好

在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了。所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。

5.易于实现码分多址

在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。

三、扩频技术的发展与应用

在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事。近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展。通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代。从最佳通信系统的角度看扩频通信。最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机。几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机。因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景。从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代。扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用。接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的。现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网。由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生。由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2。400~2。483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段。在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜。而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用。

扩频微波主要应用在以下几个方面。语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。

四、结语

扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。

参考文献:

[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

第14篇

关键词:无线网络监控系统;视频监控;设计

1.计算机无线网络视频监控系统

(1)无线网络监控系统主要采用了ARM7、DSP、Bluetooth、计算机网络控制技术及视频嵌入技术等。首先,视频监控系统主要利用计算机做上位机,ARM744BOX为下位机,经Bluetooth技术输送,息收到后开始控制机器人的各种动作;然后,利用DSP技术对路线拍摄的图像进行处理,输送到无线网络视频发送的装置内,使无线视频接受并对信号进行处理,最后通过USB接口传入上位机内,图像现在计算机内自动显示出来。

(2)ARM744BOX开发板为下位机对网口进行控制。开发板集成网口、USB及串口等来接受上位机的信号,通过对信号的处理控制机器人。机器人根据把不同的信号指令开始进行运动。计算机与ARM板进行通讯,把开发板挂载到计算机上,经网线把软件下载到RAM内,有计算机和开发板进行通讯。对于网络摄像系统需采用DSP中的压缩法,主要应用于视频采集、远程监控及高分辨率的视频压缩。不过在无线网络监控系统中最具防范力的是嵌入式无线网络机器人视频监控系统。这种视频控制系统主要利用数字化视频控制,以计算机为中心,信息处理做基础,通过数字视频信号把摄像中获取的信号指示进行传输、储存,是一种综合性的新型监控系统。具有极高的先进性和可扩充性,是我国未来监控系统发展的方向。

2.无线网络机器人视频监控系统的设计和研究

(1)科学技术的进步使得无线网络视频监控技术不断提高。能够获得现场的第一首资料。与传统的监控模式相比,数字化的监控系统存在着明显的优势:利于进行压缩、分析、存储及图像显示;抗干扰能力较强,不受传输信号衰败的影响,最适合远距离传输等。近年来,我国科研项目把远程视频监控系统的设计作为重点进行探讨研究。数字化视频需要在保证图像质量清晰情况下对其进行低码速率的压缩。压缩有两个途径,一是想办法改变使得信源概率分布均匀;二是联合信源的冗余度寓于信源间的相关性中。依据这些理论加上人眼视觉模型,科学家提出了很多去除图像冗余度的方法:图像本身具有很多冗余信息,根据研究图像统计特性观察图像信息形成的过程指定相应的高效去除法。

(2)无线网络通信一般出现在地形比较复杂的地区或坏境下,因此需要解决很多问题,比如,人和自然对无线信息的干扰等问题。直至目前,我国还没有任何一项通信技术可以超过无线通信的程度。扩频通信所用的传输信息带宽远远大于信息本身的带宽。出现在二次世界大战末期,由于其价格昂贵,技术复杂等原因,直至80年代才进入实用的阶段。扩频通信与无线电通信系统比较,主要是发射端和接收端分别增加了扩频调制和解调过程。发射端运用一组高于信号速率的速率对原信号码进行扩频调制,把信号扩展到频带上,把扩频之后的额信息调制到空间载频上行发送,频率在千兆左右。大部分噪声信号被滤掉,减少极大的提高,误码率降低等。扩频方式:直接序列扩频系统;调频扩频系统;跳时扩频系统及线性调频等技术。在这些扩频方式中最重要的是直接序列扩频和调频技术等。根据上述问题设计特定的视频压缩方案,设计视频研所方案比较简单,能够缩减成本及开发周期等。

3.计算机无线移动网络机器人监控系统的设计和应用

(1)随着监控视频领域需求的不断增长,传统的视频监控器已经不能满足他们的需求,因此,计算机无线网络机器人视频监控系统适时发展起来。无线网络机器人视频监控系统有微波、wlan、CDMA等多种方式,例如,其中CDMA方案的设计无论是安装还是便利性都是最出色的。CDMA主要是在数字技术上的扩频通信上发展起来的,属于一种新的无线通信技术。CDMA无线网络速率高达154Kbps,一般稳定的状态下速率为75Kbps,是普通上网速率的3倍多。CDMA利用专用的载频及信息通道,通过PDSN网络与互联网连接传输信息,整个传输过程中表现出相当优秀的速率及稳定性。这种技术的优势就是无论何时何地,用户都可以采集图像的信息,并实施传输,自由度比较大。利用UIM卡可以立即传输视频,避免时间和成本的浪费。

(2)单个的CDMA无线传输模块传输的速率也是十分稳定的,约在80Kb9s左右。但是传输清晰度的视频图像是达不到的。比如,H265压缩方式下C1F倍式的固像约需要150-290Kbps.此时,必须就需要基于TCPAP协议的多通道传输技术来完成任务,同时也便于扩展带宽的实现。

经测试表明,多种通道传输不一定能够将带宽线性倍增,带宽主要是跟随CDMA通道数相应的增加。

(3)计算机无线网络机器人视频监控系统满足移动性势在必行。这就意味着CDMA需要面对基站切换、信号强弱变化的不稳定状况,带宽的动态变化就是CDMA网络的状况的反应。为了满足这种带宽的动态变化,如果满足传输高效,低延迟与带宽的变化相适应,无线网络视频就可以正常工作,这时候就需要一种新的高科技技术――自适应码率调节技术。动态比特率是一种全新的高科技压缩方法(缩写VBR,动态比特率与传统的CBR编码不同)。编码中出现简单数据和复杂数据时,对动态比特率是十分有益的。比如,动态比特率使用时,系统自动的为内容简单部分分配定量的比特,剩余的部分全部留给能够生成高质量的复杂部分。在保持文件大小相同的情况下,混合内容在使用动态码率的时候,动态码率输出的结果比固定码率输出结果的质量高。某些情况下,动态码率的文件质量保持与固定码率保持平等时,动态码率文件的大小只有固定码率文件的一半,甚至更少。

4.总结

为了使计算机网络机器人监控系统更好的发展,必须加强对其的研究及设计,成立设备小、抗干扰能力强的系统。

【参考文献】

[1]刘洁瑜,王黎明,钱培贤.基于MJPEG2000嵌入式网络视频采集压缩系统的设计与实现[J].微电子学与计算机,2004,21(12):168-170.

[2]乔彩风,宋世军,何忠.数字视频监控系统的智能化实现[J].计算机与现代化,2007,12:45-48.

[3]曹玉栋,胡飞.FT&MEDB系统总体结构设计[J].计算机工程与设计,2007,28(2):495-497.

第15篇

在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。

二、扩频通信技术的特点

扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。

1.抗干扰性强

扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。

2.低截获性

扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。

3.抗多路径干扰性能好

多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

4.保密性好

在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。

5.易于实现码分多址

在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。

三、扩频技术的发展与应用

在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用.

扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。

四、结语

扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。

摘要:扩频通信是现代通信系统中新的通信方式,它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能,频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。

关键词:扩频通信原理特点发展应用

参考文献:

[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

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