扩频技术论文范文第1篇

关键词：无线扩频通信技术带宽

扩频技术就是将所传输信息的带宽扩展很多倍，然后发送出去，这时发送信号所占据的信道带宽远大于信息本身的带宽，例如，传输一个9600bps的数据流，其基带带宽不到10kHZ，但用扩频技术传送时，它所占据的信道带宽可以被扩展到300kHZ或更宽，与此同时，调制到高频的信号发射功率谱也将大大降低。下面简要介绍一下无线扩频系统：

1扩频系统的基本设备组成

(1)扩频电台：

扩频系统的核心设备是扩频电台。PN码扩频以及调制到2.4GHz的高频载波上都是由它来完成的。目前国内经常使用的电台主要是美国的Pcomcylink电台、Utilicom电台、加拿大DTS电台和Comlink电台等。

(2)复用器：

有时在一个地方不仅要传输一路数据，可能还要传输几路数据甚至话音、图象，而电台却只有一部，这时就要用到复用器。它能将几路数据或话音等有机地合成为一路，并将其传送给本地的电台，最后由电台象发射一路数据时那样将其发送出去。而在遥远的接收端则执行与上述相反的过程，同时按发射时的规律便可以将几路话音和数据分开。目前国内经常使用的复用器主要是美国Motorola复用器、以色列RAD公司复用器等。

(3)天线及馈线：

天线和馈线是将高频信号从电台辐射到空间或从空间接收并传输到电台的设备。目前国内经常使用的天、馈线主要是与电台配套的原厂产品。

2扩频系统的组成

(1)点对点方式：

点对点方式实际上是一种一一对应的工作方式，这种方式简便、易行，同时也可以组成多个点对点的系统，其各点之间通过适当的设置可以互不影响。示意图见图1。

(2)点对多点方式：

点对多点方式是一种被称为“一对多”或“多对一”的经济型扩频方式，也有人称之为“一点多址”。它使用轮询的原理，由一台主机对所有从机进行轮询并指定其中的一台从机与通信。这种方式与点对点方式比起来可以节省很多电台，但其传递的数据量比较少，且相对速度较慢。其示意图见图2。

(3)中继方式：

中继方式一般用在通信距离过长(超过50km)或两通信点之间有阻挡(如高山或建筑物等)的较特殊情况下，是一种“接力”或“迂回”的通信方式。其示意图见图3。

图3中继方式无线扩频示意图

3扩频设备性能

其基本配置有1话1数，2话1数，2话2数或更高的配置，最多可以配置到几十路话音或数据。在维修方面，一直困扰着国内同行的复用器维修问题，现已有较大的突破，已能做到芯片级维修。这一突破使用户设备维修周期从原来的5到6个月缩短到7至10天。

扩频技术论文范文第2篇

关键词 扩频通信技术；应用；系统；工作原理

中图分类号TN91 文献标识码A 文章编号1674-6708（2012）81-0226-02

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。

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

总而言之，扩频通信技术目前已经成为第三通信核心技术，在通信领域中，其抗衰落性、抗干扰性的特点越来越突出，随着科技技术的发展，其发展前景会更加广阔。

参考文献

[1]夏利利，吴有杏，薛军，王健.扩频测控系统干扰容限的再分析[J].遥测遥控，2012（5）.

扩频技术论文范文第3篇

关键词：扩展频谱，抗干扰通信，跳频电台

 

1 引言

扩展频谱技术是抗干扰通信中的主要应用技术。目前，该技术已在战术抗干扰通信、卫星通信、数据信息分发以及卫星导航等系统和设备中得到了广泛应用。在战术抗干扰通信中，基于跳频抗干扰体制的跳频电台和基于直扩抗干扰体制的直扩电台等是主要抗干扰通信设备。

本文分析了外军抗干扰通信设备的应用现状和抗干扰通信技术的发展动态。

2 外军抗干扰通信设备的应用现状

外军跳频抗干扰技术及其设备的发展可以归结为三代产品。20世纪70年代中后期至80年代初期，外军开始推出第一代跳频通信设备，即模拟跳频电台，以较低跳速、较窄带宽为特征；80至90年代，开始推出第二代跳频通信设备，即数字跳频电台和数字跳频接力机等，以较高跳速、数字话音、数据通信为特征；目前正在发展的是第三代跳频通信设备，以多频段、多模式、多功能自适应数字跳频技术以及有关特殊的跳频技术为特征。

在应用上，外军现役通信抗干扰设备有以下一些基本特点：

（1）大部分无线电台（短波电台、超短波电台等）采用纯跳频体制，少部分超短波电台采用窄带直扩/跳频组合的体制；

（2）短波跳频电台跳速的实用水平一般为数跳～100跳/秒（以下简写为hop／s），大部分在50hop／s以下，很少为1000hop／s以上的高速跳频；受天调技术的限制，其跳频带宽通常为数百kHz的窄带跳频，只有极少数采用新体制的短波跳频电台才达到了较大的跳频带宽；

（3）超短波跳频电台跳速的实用水平一般为100～500hop／s，多为中速跳频；

（4）微波接力机既采用了跳频体制，也采用了直扩体制，；设备已数字化、系统化、固态化，可靠性高，但其综合抗干扰性能还有待于进—步提高；

（5）大部分现役通信抗干扰装备采用单频段，少数采用多频段；

（6）一些国家，特别是军事强国，通信抗干扰装备已形成了较大的装备规模。

3 抗干扰通信技术发展动态分析

20世纪90年代以来，扩展频谱技术趋于完善，在应用上取得了突破性的进展。外军相继推出的数10种新型通信抗干扰设备，代表了当今抗干扰通信技术的发展趋势，主要有以下几个方面：

（1）提高抗跟踪干扰能力是现阶段跳频通信的重点问题之一

提高跳频通信抗跟踪干扰能力的技术动态主要有两个方面，一是适当提高跳速，二是采用变速跳频。目前，外军具有跳频网分选能力的实用跟踪干扰机的跳速短波为几十hop／s，超短波为几百hop／s。由于技术和成本等原因，目前还未见可以对付信号密集条件下的较高跳速的实用跟踪干扰机的报导。外军较新的跳频通信设备，如美国的HF—2000，瑞典的TRC—350，法国的ALCATEL111等，均采用了中高跳速跳频，以提高其抗跟踪干扰能力。值得注意的是，外军有些跳频通信设备大幅度提高跳速，并不是以提高抗跟踪干扰能力为出发点的，其主要目的是利用相应的技术体制，由高跳速提高数据传输速率。提高跳速还便于纠错处理。当然，提高跳速也会引起其它问题，需要综合考虑。

变速跳频是抵抗跟踪干扰的有效措施之一，外军现役跳频电台中也有所采用，但多是半自动变速或有限种跳速随机变速，还没有实现真正意义上的变速跳频，通常将其称为准变速跳频。论文大全。

（2）提高跳频通信抗阻塞干扰的技术措施日趋成熟

最初提出跳频抗干扰体制实际上是以抗阻塞干扰为出发点的。长期以来很多国家和不少学者都致力于跳频通信抗阻塞干扰技术的研究，目前已取得了较好的进展，有些技术已得到了成功的应用，有些还处于研究之中。

跳频通信抗阻塞干扰技术的实用化研究成果主要有：在短波波段采用自适应选频与跳频相结合的体制，即将经过LQA(链路质量分析)选出的最佳或准最佳频率作为跳频频率表生成的基准；在超短波波段采用具有FCS（频率控制系统）功能的跳频体制，即在一般的窄带干扰情况下，使用常规跳频，在遇到宽带阻塞干扰时，自动转到FCS功能，在当前最佳频点上定频工作，一旦宽带干扰消失，又可回到跳频方式上工作；在UHF波段采用了频率自适应与跳频相结合的体制，即在跳频通信过程中自动检测和删除受干扰频率，使系统在无干扰或干扰较弱的频点上跳频。另外，扩展频段和跳频带宽也是提高跳频通信抗阻塞干扰的有效途径之一，如下所述。

（3）拓宽现有频段、发展多频段是通信抗干扰装备的重要发展趋势

拓宽现有频段、发展多频段除了有利于协同通信和全频谱作战以外，也为提高通信装备的战场适应能力提供了选择的余地，对于提高跳频通信抗阻塞干扰能力更为重要。在外军新一代通信抗干扰装备中，包含HF／VHF、VHF／UHF和HF／VHF／UHF多频段的跳频电台或定频电台就多达数十种之多，这是外军新一代通信抗干扰装备的重要发展趋势。

在拓宽频段方面，少数短波电台的频段范围已拓宽到1.6～50MHz，如美国的RF—500短波电台等；少数超短波电台的频段范围拓宽到30～108MHz，如比利时的BAMS超短波电台等，增加了20MHz的带宽。

在研制多频段通信抗干扰装备方面更是如火如荼，电台以HF／VHF／UHF三个频段的为典型特征，如：美国的AM—7177A／ARC—182(V)，加拿大的AN／GRC—512(V)多频段电台等。

随着软件技术和高速处理芯片的发展，多频段、多功能(MBMFR)抗干扰通信装备是目前的重要发展方向之一。

（4）提高短波跳频数据传输速率取得了突破性进展

自从短波通信出现以来，由于通信体制、器件以及空中信道等原因，使其数据传输速率一直限制在2.4kbit／s以下。在跳频体制下，由于需要数据压缩，实现短波高速数据传输更为困难，其有效数据速率一般还达不到2.4kbit／s。

近年来，对这一难题的研究取得了突破性进展，如美国休斯公司研制的HF2000，跳速为2560hop／s，在不采用信道均衡技术的情况下，数据速率为2.4kbit／s；美国Sanders公司推出的CHESS系统，以差分高跳速(5000hop／s)体制实现了4.8～19.2kbit／s的高数据率，首次突破了2.4kbit／s的限制，较好地解决了短波高速数据传输的难题。

（5）直扩体制的发展与应用

直扩体制目前还是主要用于微波及卫星通信系统，少数国家也将直扩体制在低频段尝试应用，但由于直扩体制固有的弱点，使其在战术电台中仍然没有得到实际的应用。为了增强其实用性，直扩体制是伴随着自适应滤波、自适应调零天线以及可变直扩带宽等技术的应用而发展的。尽管这几项技术在直扩通信装备中被广泛采用，但是近些年还几乎未见有突破性的报导。比如自适应滤波的收敛速度、抗窄带干扰的个数、陷波深度及其能量损失、自适应天线的调零增益等，并且对于窄带直扩与宽带直扩利弊的争论也未见分晓。不过，对于多进制直扩的优势已基本达成共识，并在外军直扩通信装备中得到了广泛应用。论文大全。

（6）综合抗干扰体制及技术的应用

目前，采用综合抗干扰体制的典型标志之一是跳频、直扩和跳时三种基本抗干扰体制的组合应用，特别是在VHF／UHF及其以上频段更是如此。

除此之外，很多通信抗干扰设备采用了频率自适应、窄带干扰自适应滤波器、跳频滤波器、交织纠错、猝发传输、变速跳频、变带宽直扩以及自适应天线调零增益等增效措施。有些通信抗干扰设备，特别是短波跳频电台，具备了猝发数据传输的能力，提高了抗干扰、抗截获和抗测向能力；有些通信抗干扰装备增加了GPS定位功能，可与跳频同步相结合，提高了综合应用能力。论文大全。从总体上看，外军通信抗干扰设备体现了频率域、时间域、空间域、调制域、速度域等多维空间抗干扰技术的综合以及扩谱抗干扰技术与非扩谱抗干扰技术的结合。

4 结束语

本文基于所收集的国外战术抗干扰通信设备技术资料，对抗干扰通信的技术发展动态进行了综述。近年来，尽管我国抗干扰通信技术和装备得到了长足的发展，在有些方面已达到国际先进水平，但总体上与国际先进水平还存在一定差距。希望本文能对我国抗干扰通信技术和装备的发展起到一定指导作用。

参 考 文献

1 张传庆,罗蓉媛,陶香云等.外军抗干扰电台汇集.信息产业部电子7所,2006.7

2 罗蓉媛,陶香云.外军抗干扰电台技术的进展. 1999军事通信抗干扰研讨会论文集,南京,1999.10

3 姚富强.扩展频谱处理增益算法修正[J].现代军事通信,2003（1）

扩频技术论文范文第4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。

扩频技术论文范文第5篇

【关键词】扩频通信技术；煤矿；井下通信

煤炭一直是我国的主要能源，我国的煤炭资源大都埋藏较深，需要采用井工开采。在井工开采中，通信工作非常重要，它关系到煤矿的安全生产和矿工的生命安全，必须引起高度重视。扩频通信技术是近几十年来逐渐发展起来的一种比较先进的通信技术，具有抗干扰能力强等诸多优点。本文拟在回顾我国煤矿井下通信发展状况的基础上，对将扩频通信技术引入到煤矿井下通信中进行探讨。

1.目前我国煤矿井下通信中存在的问题

目前，我国的矿井移动通信系统主要由三种通信形式组成，即泄漏无线通信、感应通信和动力线载波通信。泄漏通信电线铺设复杂，费用昂贵，信号接收范围窄，只局限在离导线40 m以内的范围，而且还需要敷设专用传输线，这些缺点限制了该系统的推广应用；感应通信信号不稳定且有大量杂音，因而也无法成为井下的主流通信系统。动力线载波通信系统目前在架线电机车上有一定的应用，但同样存在很多的这样或那样的缺点不足，难以广泛应用。

目前，我国大多数井工开采的煤矿，井下通信都是采用有线网络的方式，但是煤矿的井下环境恶劣，通信电缆容易受到腐蚀，从而影响到通信信号甚至使信号中断。另外，当井下发生事故时，通信电缆有可能被损坏，从而通信也会受到影响。而如果采用移动通信，上述缺点就可以克服。由此可见，建立一个完善的煤矿井下移动通信系统对于保障煤矿生产安全和提高煤矿开采劳动生产率都具有非常重要的意义。而扩频通信技术就是一种无线通信方式。

2.扩频通信的原理

2.1 扩频通信的基本原理

扩频通信的全称是扩展频谱通信，其基本原理如下：原始信号本身与射频信号存在着一定的频带差。信号扩展后的带宽与扩展前的带宽之比叫做GP，它是整个通信系统中非常重要参数，一般，通过一种特定的调制方法，可以将发信端的原始信号带宽扩展，然后将扩展后的信号发送出去，在另一端进行接收。信号接收以后，再在接收端把接收到的信号复原为原始信号带宽来说，该数值应在10以上。

信息论创始人香农提出了著名的香农公式C=WLgZ，L=P/N，即信道容量C是一个常数，带宽W和信号噪声比P/N，可以交替使用，增加带宽可以降低系统的信噪比。换言之，相同的发射功率，在低信噪比的情况下增加带宽，可靠地传输信息，即使在信号被噪声彻底覆盖淹没的情况下，只要维持相应的带宽增量，其仍然可以保持一个相对稳定的信道，这便是扩频技术的基本思路和理论基础。电路交换是数据通信的一种重要的交换方式。

此交换方式主要是指将2台计算机或者终端在实现相互的通信时，使用同一条实际的物理链路，在整个通信过程中都会使用该链路实现对信息的传输。此外，还不允许其它的计算机或者是其它终端设备同时共享此电路。

就目前而言，被大家熟知的直接序列扩频技术，是一个利用伪随机码（PN码）发送信息的选择，然后直接进行调制，PN码速率Rb是远远比传送信息的速率Ri大的，因此Rb为调制后信号的速率，即无线电设备发出的信号频带比原来的初始信号扩大了RB/RI倍。接收器所使用的解扩技术能够实现高精度的信号减少直至还原，以此获得可靠的信息传输，如图1所示。

2.2 直接序列扩频通信系统

直接序列扩频是一种安全可靠抗干扰能力强的无线序列传输方式，简称直扩方式（DS法）。它利用一种高速率的扩频序列将信号的频谱在发射端进行拓展，同时在接收端使用相同的扩频码序列进行解扩，从而把处理过的信号变成原来的初始信号。其工作原理大致如下，其中接收端收到发射信号以后，利用PN码同步收集发送到PN码精确相位，然后产生出跟发送端PN码相位完全一致的伪码相位，用来作为本地的解扩信号，以便及时恢复数据信息，从而使得整个系统的接收工作能够顺利完成。如图2所示。

3.扩频通信系统的优点

作为新兴的通信体系，扩频通信是未来通信行业的一个重要研究发展方向，也是一种趋势。相比传统通信方式，它具有很多无法超越的优点。主要体现在以下几个方面：

（1）超强的抗干扰能力，无论是抗白噪声干扰，还是抗单频干扰或是抗其它干扰方式，它都体现出了很强的能力，特别是其频谱扩展的越宽，抗干扰能力越强的特点，对于长期受噪声污染的煤矿业来说是难能可贵的。

（2）易于实现CDMA。同一个频带，不同的扩频码序列，另用户间互不影响，关联甚微，这就构成了优于频分多址、时分多址的码分多址。

（3）可以和其它通讯设备系统共用信道，不但不互相干扰，还可以提高效率减少成本投资，实现信道复用。

4.国外国内扩频通信发展状况及其在煤矿行业的应用

早在上世纪四十年代，信息论的创始人香农就指出：信道的最大传输能力，可以用较大的信号频带宽度和较小的信噪比来实现，信号的功率即使低于噪声功率，仍然能够可靠通信。

20世纪五六十年代，随着通信技术的飞速发展和大规模集成电路与微处理器的出现，扩频技术才进入了实际研究和应用开发阶段，进入20世纪八十年代，它已广泛应用于军事领域，其后又应用于跟踪、导航、雷达、遥控等许多领域。全球导航系统GPS是扩频通信的重要应用，美国从上世纪七十年代末开始，历时20多年，耗资数百亿美元，才完成该系统。实践证明，GPS对人类活动影响极大，应用价值极高，它从根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题。近十多年来，由于民用通信特别是陆地移动通信的迅速发展，企业家们又把目光瞄向了CDMA（码分多址），实际上许多著名的大型通信企业，都参加了CDMA产品的角逐，现已建成若干CDMA商用和民用移动通信网。

目前，该技术在煤矿采掘业中的应用尚处于起步甚至空白阶段。近年来陆续有一些国际与国内高校对该项目进行研究，但他们只是停留在对原有的一些通信技术进行些许改进方面，缺乏原始创新。我国是一个煤矿开采大国，对该项目进行研究意义深远。它的完成，即将标志着井下移动通信进入了一个新的阶段和层次，将对矿井的经济效益和安全起着巨大的推动作用。泄漏扩频通信和矿井地面穿透通信的研究是目前扩频通信井下研究应用的两大方向，如果这两个项目能够顺利研究实现，那么其产生创造的价值将是无法估量的。

参考文献