擴(kuò)頻技術(shù)論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇擴(kuò)頻技術(shù)論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

2應(yīng)急信號傳輸系統(tǒng)

在系統(tǒng)調(diào)制端，串行碼元序列經(jīng)基帶調(diào)制和串/并轉(zhuǎn)換分別被調(diào)制在N個子載波上。發(fā)送端所發(fā)送的子載波信息碼序列由待傳遞的信息碼序列與高速率的偽噪聲碼序列進(jìn)行模二加后（波形相乘）得到復(fù)合碼序列，用它來直接控制射頻信號的某個參量（通常是載波相位），由此得到的一個直接序列擴(kuò)展頻譜信號。各巷道內(nèi)的通信設(shè)備之間的信息傳輸時，校驗碼是由核心控制芯片發(fā)出，供給擴(kuò)展模塊與寬帶偽隨機(jī)序列調(diào)制的窄帶信號實現(xiàn)擴(kuò)展頻帶、提高抗噪聲的能力。鑒于偽噪聲碼的多樣性，擴(kuò)頻可以在同一時間使用多個偽噪聲碼。正交小波基可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的正弦載波，合適的正交小波基，可以減少系統(tǒng)的干擾。在接收端，接收到的信號進(jìn)行采樣的轉(zhuǎn)換器具有相同的采樣頻率。循環(huán)前綴部分在接收端被去除，然后進(jìn)行解調(diào)。由于循環(huán)前綴的存在，所有的子信道是獨立的。并行數(shù)據(jù)在接收端經(jīng)耦合電路和解調(diào)后轉(zhuǎn)換為頻域的子載波分量，并恢復(fù)到數(shù)據(jù)碼元序列的原始信號。使用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，展寬的擴(kuò)頻信號恢復(fù)成原來的消息，從而取得直接序列擴(kuò)頻信號。如果接收信號中被檢測到有錯誤，信號重發(fā)的請求信號被疊加在預(yù)先指定的負(fù)載波上來生成重發(fā)信號。接收機(jī)實際上是一組解調(diào)器，它將不同載波搬移至零頻點.然后在一個碼元周期內(nèi)積分。其他載波在該區(qū)域由于與所積分的信號正交，因此不會對這個積分結(jié)果產(chǎn)生影響。如果每個子信道都可以正確解調(diào)出源信號，將其合并后就能夠恢復(fù)發(fā)送端高速串行碼元序列。

3實驗

為了測試的三相交流信號傳輸情況，對基于多載波擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行測試，如下所述。數(shù)據(jù)傳輸測試終端和開關(guān)柜之間的直線距離約200米。與以太網(wǎng)RJ-45接口，用于連接計算機(jī)的調(diào)制解調(diào)器，然后連接到電源插座。點對點測試數(shù)據(jù)如下所示（單位：Mbps）：平均吞吐量：1.30;最大吞吐量：1.86;最低吞吐量：0.61。從測試中，我們發(fā)現(xiàn)大多吞吐量的范圍在1Mbps～2Mbps之間。三相耦合信號強(qiáng)于單相耦合信號;針對復(fù)雜的情況下，測試效果還是相當(dāng)不錯的。這證明了在礦山巷道中基于多載波擴(kuò)頻的信號傳輸是完全可行的。

篇（2）

一、擴(kuò)頻通信的工作原理

在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號，然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去相關(guān)解擴(kuò)，再經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出。可見，一般的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較，多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。擴(kuò)頻通信應(yīng)具備如下特征：(1)數(shù)字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進(jìn)行調(diào)制實現(xiàn)的；(4)接收端用相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(解擴(kuò))，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴(kuò)頻函數(shù)(也稱偽隨機(jī)碼)調(diào)制和對信號相關(guān)處理是擴(kuò)頻通信有別于其他通信的兩大特點。

二、擴(kuò)頻通信技術(shù)的特點

擴(kuò)頻信號是不可預(yù)測的、偽隨機(jī)的寬帶信號，其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬，同時接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有以下特點。

1．抗干擾性強(qiáng)

擴(kuò)頻信號的不可預(yù)測性，使擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進(jìn)行干擾，干擾起不了太大作用。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴(kuò)展了信號帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能不受干擾、高質(zhì)量地進(jìn)行通信，擴(kuò)展的頻譜越寬，其抗干擾性越強(qiáng)。

2.低截獲性

擴(kuò)頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號的功率密度很低，偵察接收機(jī)很難監(jiān)測到，因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。

3.抗多路徑干擾性能好

多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號與直達(dá)路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過程，利用擴(kuò)頻碼序列間的相關(guān)特性，在接收端解擴(kuò)時，從多徑信號中分離出最強(qiáng)的有用信號，或?qū)⒍鄰叫盘栔械南嗤a序列信號疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現(xiàn)象，使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發(fā)射功率下，擴(kuò)頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi)，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強(qiáng)噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進(jìn)行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進(jìn)一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了．所以擴(kuò)頻系統(tǒng)可實現(xiàn)隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴(kuò)頻系統(tǒng)具有高保密性。

5.易于實現(xiàn)碼分多址

在通信系統(tǒng)中，可充分利用在擴(kuò)頻調(diào)制中使用的擴(kuò)頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。

三、擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

在過去由于技術(shù)的限制，人們一直在走增加信號功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實，擴(kuò)頻通信獲得極其迅速的發(fā)展．通信的發(fā)展史又到了一個轉(zhuǎn)折點，由用信噪比換帶寬的年代進(jìn)入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴(kuò)頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機(jī)+最佳接收機(jī)．幾十年來，最佳接收理論已經(jīng)很成熟，但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決，偽碼擴(kuò)頻是一種最佳的信號形式和調(diào)制制度，構(gòu)成了最佳發(fā)射機(jī)．因此，有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴(kuò)頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識，人們就不難預(yù)測擴(kuò)頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴(kuò)頻通信和自適應(yīng)通信的年代．?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環(huán)路，發(fā)揮越來越大的作用．接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng)，逐步發(fā)展、演變和升級而形成的．現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)．由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚，往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”，各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展，因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經(jīng)營者和用戶不需申請授權(quán)就可以自由地使用這些頻段，而無線擴(kuò)頻技術(shù)所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段．在無線接人系統(tǒng)中，擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有著3個顯著的優(yōu)點：抗干擾性強(qiáng)、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴(kuò)頻微波接入技術(shù)相對有線接入技術(shù)來說，有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢，在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用。擴(kuò)頻微波主要應(yīng)用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數(shù)據(jù)接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(wǎng)(Internet)接入。

四、結(jié)語

擴(kuò)頻通信是通信的一個重要分支和發(fā)展方向，是擴(kuò)頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴(kuò)頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴(kuò)頻通信的強(qiáng)抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點，使它的應(yīng)用迅速從軍用擴(kuò)展到民用通信中，它的易于實現(xiàn)碼分多址的特點，使它能與第三代移動通信系統(tǒng)完美結(jié)合，發(fā)展前景極為廣闊。

參考文獻(xiàn)：

篇（3）

傳統(tǒng)的標(biāo)簽防碰撞算法可分為ALOHA算法[2-3]和樹形算法[4-5]2類。ALOHA算法是1種完全隨機(jī)接入的多址接入?yún)f(xié)議算法,比如:PALOHA算法(隨機(jī)推遲算法)、時隙ALOHA算法(SA算法)、幀時隙ALOHA算法(FSA算法)、動態(tài)幀時隙ALOHA算法(DFSA算法)和分組ALOHA算法等。該類算法在標(biāo)簽試圖發(fā)送數(shù)據(jù)時,并不考慮信道當(dāng)前的忙閑狀態(tài),一旦產(chǎn)生數(shù)據(jù),就立刻決定將其發(fā)送至信道,這種發(fā)送控制策略有嚴(yán)重的盲目性。隨著用戶數(shù)量或發(fā)送信息量的增加,這種完全隨機(jī)接入的算法將使信道重疊現(xiàn)象加劇,碰撞概率增大,傳輸性能下降。

近幾年,有學(xué)者提出了采用CDMA技術(shù)進(jìn)行防碰撞的方法,其性能有明顯改善。文獻(xiàn)[6]提出在標(biāo)簽識別過程中,使用碼分多址技術(shù),實現(xiàn)一個時隙可以同時傳輸多個標(biāo)簽。文獻(xiàn)[7]提出了一種基于碼分多址思想的時隙ALOHA算法,來解決射頻識別中的防碰撞問題,此算法的系統(tǒng)穩(wěn)定范圍要大于時隙ALOHA系統(tǒng),并且當(dāng)選用的擴(kuò)頻碼組階數(shù)為N時,此算法的最大吞吐量可達(dá)原時隙ALOHA的N倍。上述2個文獻(xiàn)所提到的算法,當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量很多時,數(shù)據(jù)碰撞的概率明顯增加,使系統(tǒng)的吞吐量急劇下降,影響了系統(tǒng)的整體性能。基于以上原因,本論文提出了1種改進(jìn)的基于CDMA技術(shù)的防碰撞算法,能夠適應(yīng)大量標(biāo)簽的識別應(yīng)用,減少了識別碰撞的發(fā)生,使系統(tǒng)吞吐量得到明顯改善。

1基于CDMA技術(shù)的新型防碰撞算法

n×1-1Nn-1(2)由于傳統(tǒng)的基于ALOHA的防碰撞算法中一個時隙最多只能正確識別一個標(biāo)簽的信息,所以當(dāng)標(biāo)簽數(shù)目過大時,系統(tǒng)的吞吐率,即正確識別標(biāo)簽數(shù)目所占的百分比將會大幅度的降低,所以對于過量的標(biāo)簽,本算法將會采取對所有標(biāo)簽進(jìn)行分組識別,當(dāng)標(biāo)簽需要分成2組時(系統(tǒng)識別幀最大時隙數(shù)N為256):nN×1-1Nn-1=n2N×1-1Nn2-1 (3)用上述公式可知n=354,所以當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量大于354時,系統(tǒng)將會對標(biāo)簽分組識別。

本文提出的新型算法如下:依據(jù)分組幀時隙ALOHA算法,通過此算法的分組規(guī)則,完成識別的所有標(biāo)簽的分組。分組幀時隙ALOHA算法的分組規(guī)則如下:當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量≤354時,無論幀長選擇8個時隙還是256個時隙,標(biāo)簽都不分組,按照一個大組來進(jìn)行識別;當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量>354時,幀長選擇256個時隙比較適合讀寫器的識別;當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量在355707時,標(biāo)簽分為2組;當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量在708~1 416時,標(biāo)簽分成4組更適合信息的傳輸識別。當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量更多時,按照這個規(guī)律分成合適的組數(shù)再進(jìn)行識別,詳細(xì)過程如圖1所示。標(biāo)簽分組工作完成后,在每個分組中分別采用碼分多址技術(shù),利用其技術(shù)的保密性、抗干擾性和多址通信能力,對標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻處理并傳輸。然后讀寫器端利用碼組的自相關(guān)特性對不同標(biāo)簽所發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào),從而達(dá)到防碰撞的目的,進(jìn)而完成對全部標(biāo)簽的識別,也實現(xiàn)了同一時隙可以傳輸多個信息的情況。本論文中提到的新型防碰撞算法需要預(yù)先在待識別的標(biāo)簽中植入擴(kuò)頻性良好的正交碼組,以防止接收端沒有辦法正確解擴(kuò)接收,本文選用Walsh序列。該算法可以有效減少圖1算法執(zhí)行過程示意圖標(biāo)簽識別過程中的碰撞次數(shù),從而減少了識別時間并且降低了功耗。本論文將分組幀時隙ALOHA算法和碼分多址技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)在每個分組內(nèi)可以有多個標(biāo)簽同時進(jìn)行擴(kuò)頻傳輸,并且在接收端采用并行接收技術(shù)進(jìn)行多個標(biāo)簽的同時接收。本發(fā)明在識別標(biāo)簽過程中,每個組內(nèi)均為一個獨立的識別過程,在分組幀長不改變的前提下,提高了標(biāo)簽數(shù)量龐大時的系統(tǒng)性能。有效地減小標(biāo)簽之間的碰撞概率,縮短讀寫器操作時間,提高吞吐率, 很適合應(yīng)用于具有較大數(shù)量標(biāo)簽的RFID系統(tǒng)中。

2仿真結(jié)果

本論文提出了采用碼分多址技術(shù)的新型防碰撞算法,并仿真了固定時隙數(shù)下ALOHA算法的系統(tǒng)吞吐率和本文所提出的算法改進(jìn)后的系統(tǒng)吞吐量。

RFID系統(tǒng)中時隙ALOHA算法的幀長取值從16個時隙到256個時隙變化,根據(jù)公式2,系統(tǒng)吞吐率如圖2所示。其中,系統(tǒng)仿真設(shè)定的信息幀長F即時隙數(shù)設(shè)定按2的冪次方遞增,即F取值從16個時隙變化到256個時隙,橫坐標(biāo)為標(biāo)簽數(shù)N從1變化到500,縱坐標(biāo)為吞吐率。當(dāng)幀長設(shè)定為256個時隙,標(biāo)簽數(shù)量少于256個時,系統(tǒng)吞吐量隨著標(biāo)簽數(shù)量的增加而增加,直到標(biāo)簽數(shù)量達(dá)到256時系統(tǒng)的吞吐量達(dá)到最大值。隨著標(biāo)簽數(shù)量的逐漸增多,系統(tǒng)的吞吐量又呈現(xiàn)下降趨勢。從圖2可以得出2點結(jié)論:一、當(dāng)標(biāo)簽個數(shù)接近信息幀長時,系統(tǒng)的吞吐率比較高;二、隨著幀長取值的增加,系統(tǒng)對標(biāo)簽的識別性能有明顯改善。

篇（4）

一、擴(kuò)頻通信的工作原理

在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號，然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去相關(guān)解擴(kuò)，再經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出。可見，一般的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較，多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。擴(kuò)頻通信應(yīng)具備如下特征：(1)數(shù)字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進(jìn)行調(diào)制實現(xiàn)的；(4)接收端用相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(解擴(kuò))，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴(kuò)頻函數(shù)(也稱偽隨機(jī)碼)調(diào)制和對信號相關(guān)處理是擴(kuò)頻通信有別于其他通信的兩大特點。

二、擴(kuò)頻通信技術(shù)的特點

擴(kuò)頻信號是不可預(yù)測的、偽隨機(jī)的寬帶信號，其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬，同時接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有以下特點。

1．抗干擾性強(qiáng)

擴(kuò)頻信號的不可預(yù)測性，使擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進(jìn)行干擾，干擾起不了太大作用。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴(kuò)展了信號帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能不受干擾、高質(zhì)量地進(jìn)行通信，擴(kuò)展的頻譜越寬，其抗干擾性越強(qiáng)。

2.低截獲性

擴(kuò)頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號的功率密度很低，偵察接收機(jī)很難監(jiān)測到，因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。

3.抗多路徑干擾性能好

多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號與直達(dá)路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過程，利用擴(kuò)頻碼序列間的相關(guān)特性，在接收端解擴(kuò)時，從多徑信號中分離出最強(qiáng)的有用信號，或?qū)⒍鄰叫盘栔械南嗤a序列信號疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現(xiàn)象，使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發(fā)射功率下，擴(kuò)頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi)，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強(qiáng)噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進(jìn)行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進(jìn)一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了．所以擴(kuò)頻系統(tǒng)可實現(xiàn)隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴(kuò)頻系統(tǒng)具有高保密性。

5.易于實現(xiàn)碼分多址

在通信系統(tǒng)中，可充分利用在擴(kuò)頻調(diào)制中使用的擴(kuò)頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。

三、擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

在過去由于技術(shù)的限制，人們一直在走增加信號功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實，擴(kuò)頻通信獲得極其迅速的發(fā)展．通信的發(fā)展史又到了一個轉(zhuǎn)折點，由用信噪比換帶寬的年代進(jìn)入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴(kuò)頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機(jī)+最佳接收機(jī)．幾十年來，最佳接收理論已經(jīng)很成熟，但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決，偽碼擴(kuò)頻是一種最佳的信號形式和調(diào)制制度，構(gòu)成了最佳發(fā)射機(jī)．因此，有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴(kuò)頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識，人們就不難預(yù)測擴(kuò)頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴(kuò)頻通信和自適應(yīng)通信的年代．?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環(huán)路，發(fā)揮越來越大的作用．接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng)，逐步發(fā)展、演變和升級而形成的．現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)．由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚，往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”，各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展，因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經(jīng)營者和用戶不需申請授權(quán)就可以自由地使用這些頻段，而無線擴(kuò)頻技術(shù)所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段．在無線接人系統(tǒng)中，擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有著3個顯著的優(yōu)點：抗干擾性強(qiáng)、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴(kuò)頻微波接入技術(shù)相對有線接入技術(shù)來說，有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢，在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用．

擴(kuò)頻微波主要應(yīng)用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數(shù)據(jù)接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(wǎng)(Internet)接入。

四、結(jié)語

擴(kuò)頻通信是通信的一個重要分支和發(fā)展方向，是擴(kuò)頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴(kuò)頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴(kuò)頻通信的強(qiáng)抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點，使它的應(yīng)用迅速從軍用擴(kuò)展到民用通信中，它的易于實現(xiàn)碼分多址的特點，使它能與第三代移動通信系統(tǒng)完美結(jié)合，發(fā)展前景極為廣闊。

參考文獻(xiàn)：

篇（5）

二、擴(kuò)頻通信技術(shù)的特點

擴(kuò)頻信號是不可預(yù)測的、偽隨機(jī)的寬帶信號，其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬，同時接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有以下特點。

1．抗干擾性強(qiáng)

擴(kuò)頻信號的不可預(yù)測性，使擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進(jìn)行干擾，干擾起不了太大作用。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴(kuò)展了信號帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能不受干擾、高質(zhì)量地進(jìn)行通信，擴(kuò)展的頻譜越寬，其抗干擾性越強(qiáng)。

2.低截獲性

擴(kuò)頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號的功率密度很低，偵察接收機(jī)很難監(jiān)測到，因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。

3.抗多路徑干擾性能好

多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號與直達(dá)路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過程，利用擴(kuò)頻碼序列間的相關(guān)特性，在接收端解擴(kuò)時，從多徑信號中分離出最強(qiáng)的有用信號，或?qū)⒍鄰叫盘栔械南嗤a序列信號疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現(xiàn)象，使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發(fā)射功率下，擴(kuò)頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi)，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強(qiáng)噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進(jìn)行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進(jìn)一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了．所以擴(kuò)頻系統(tǒng)可實現(xiàn)隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴(kuò)頻系統(tǒng)具有高保密性。

5.易于實現(xiàn)碼分多址

在通信系統(tǒng)中，可充分利用在擴(kuò)頻調(diào)制中使用的擴(kuò)頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。

三、擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

在過去由于技術(shù)的限制，人們一直在走增加信號功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實，擴(kuò)頻通信獲得極其迅速的發(fā)展．通信的發(fā)展史又到了一個轉(zhuǎn)折點，由用信噪比換帶寬的年代進(jìn)入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴(kuò)頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機(jī)+最佳接收機(jī)．幾十年來，最佳接收理論已經(jīng)很成熟，但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決，偽碼擴(kuò)頻是一種最佳的信號形式和調(diào)制制度，構(gòu)成了最佳發(fā)射機(jī)．因此，有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴(kuò)頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識，人們就不難預(yù)測擴(kuò)頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴(kuò)頻通信和自適應(yīng)通信的年代．?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環(huán)路，發(fā)揮越來越大的作用．接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng)，逐步發(fā)展、演變和升級而形成的．現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)．由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚，往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”，各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展，因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經(jīng)營者和用戶不需申請授權(quán)就可以自由地使用這些頻段，而無線擴(kuò)頻技術(shù)所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段．在無線接人系統(tǒng)中，擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有著3個顯著的優(yōu)點：抗干擾性強(qiáng)、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴(kuò)頻微波接入技術(shù)相對有線接入技術(shù)來說，有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢，在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用．

擴(kuò)頻微波主要應(yīng)用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數(shù)據(jù)接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(wǎng)(Internet)接入。

四、結(jié)語

擴(kuò)頻通信是通信的一個重要分支和發(fā)展方向，是擴(kuò)頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴(kuò)頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴(kuò)頻通信的強(qiáng)抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點，使它的應(yīng)用迅速從軍用擴(kuò)展到民用通信中，它的易于實現(xiàn)碼分多址的特點，使它能與第三代移動通信系統(tǒng)完美結(jié)合，發(fā)展前景極為廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾興雯等.擴(kuò)展頻譜通信及其多址技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004.

[2]查光明,熊賢祚.擴(kuò)頻通信[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004.

篇（6）

      0引言

      目前，變電站系統(tǒng)自動化正成為一種不可改變的趨勢，其監(jiān)控和通信系統(tǒng)的重要性日益凸顯。變電站現(xiàn)有測控系統(tǒng)多采用有線通信方式，但是，有線通信的弊端是顯而易見的，例如傳輸線鋪設(shè)復(fù)雜、不易檢修和維護(hù)，長距離傳輸線易受電磁千擾的影響等等。而無線通信則具有運(yùn)行可靠、安裝靈活。成本低廉等優(yōu)點，尤其是在需要實時監(jiān)控變電站信息的情況下，無線通信更是具有極大的優(yōu)勢。

    現(xiàn)有無線通信方式主要有ieee802.11b/g、藍(lán)牙、zigbee. gprs/gsm等。而zigbee技術(shù)更是以安全性高、響應(yīng)時間快、占用系統(tǒng)資源低、成本低以及能耗低等諸多優(yōu)點成為變電站實時監(jiān)控系統(tǒng)中首選的無線通信技術(shù)。zigbee技術(shù)是專門針對無線傳感器開發(fā)的，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在變電站中的應(yīng)用研究尚處于起步階段，其研究重點主要放在配電網(wǎng)自動化以及溫度、電能在線監(jiān)測方面，然而，變電站高強(qiáng)電磁環(huán)境對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信的影響的研究還相對缺失。因此本文對變電站的干擾和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的調(diào)制技術(shù)進(jìn)行研究，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在變電站中的應(yīng)用的可行性進(jìn)行論證。

    1變電站中的電盛千擾

    變電站內(nèi)部具有復(fù)雜的電磁環(huán)境，因此必須對各種典型的電磁干擾源進(jìn)行詳細(xì)的分析。變電站存在的典型的電磁干擾源有:50hz工頻電磁場;設(shè)備出口短路引起的脈沖磁場;電暈放電;靜電放電;局部放電;空氣擊穿燃弧;sf6間隙擊穿燃弧;真空間隙擊穿燃弧等。其中工頻電磁場和脈沖磁場對無線信號基本不會產(chǎn)影響。

    1. 1靜電放電和局部放電

    兩個具有不同靜定電位的物體，由于直接接觸或靜電場感應(yīng)引起兩物體間的靜電電荷的轉(zhuǎn)移。靜電電場的能量達(dá)到一定程度后，擊穿其間介質(zhì)而進(jìn)行放電的現(xiàn)象就是靜電放電。當(dāng)外加電壓在電氣設(shè)備中產(chǎn)生的場強(qiáng)，足以使絕緣區(qū)域發(fā)生放電，但在放電區(qū)域內(nèi)未形成固定放電通道的這種放電現(xiàn)象，稱為局部放電。兩者都是小絕緣間隙、小能量放電的擊穿。

    這兩種放電產(chǎn)生輻射干擾在幾百khz以內(nèi)，且能量低，衰減快，因此對無線通信不會造成影響。

1.2電暈放電和空氣擊穿放電

    電力導(dǎo)線在高壓強(qiáng)電場作用下，可能對周圍空間產(chǎn)生游離放電的電暈。導(dǎo)線表面的機(jī)械損傷、污染微粒或者導(dǎo)線附近的水滴、灰塵等，都會引起導(dǎo)線表面曲率變化，從而使得點位梯度達(dá)到空氣介質(zhì)的擊穿介質(zhì)。因此，在電力系統(tǒng)的實際運(yùn)行中電暈的產(chǎn)生幾乎是不可避免的。

    由圖1可見電暈放電的輻射信號主要集中在78mhz和180mhz附近的兩個包絡(luò)內(nèi)，并且最大信號強(qiáng)度僅為一40dbmw。

    由圖2可知空氣間隙擊穿產(chǎn)生的電磁場帶寬較寬，主要集中在600mhz以下，并且干擾信號的強(qiáng)度很小，即使在580:mhz頻率附近也只有-35dbmw。

    1.3開關(guān)操作干擾

    變電站內(nèi)斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備在投切操作或開關(guān)故障電流時，由于感性負(fù)載的存在，開關(guān)觸頭開斷時，產(chǎn)生的電弧的熄滅和重燃可能在母線或線路上引起含有多個頻率分量的衰減振蕩波，通過母線或設(shè)備間的連線將暫態(tài)電磁場的能量向周圍空間輻射，形成輻射脈沖電磁場。設(shè)備操作干擾主要有sf6間隙擊穿和真空間隙擊穿所產(chǎn)生的輻射信號。

   圖3. 4可知sf6間隙擊穿放電和真空間隙擊穿放電所產(chǎn)生的干擾信號覆蓋頻段很寬，且在整個頻帶范圍內(nèi)電磁信號的強(qiáng)度比較強(qiáng)，在2. 4ghz頻段，電磁信號的強(qiáng)度約為一40dbmw。

    2無線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)頻技術(shù)

    2.1 zigbee協(xié)議

    無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的zigbee協(xié)議的框架是建立在ieee802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)之上，ieee802. 15. 4定義}zigbee的物理層和媒體訪問層。ieee802. 15. 4定義了兩個物理層標(biāo)準(zhǔn)，分別是2. 4ghz物理層和868月i5mhz物理層。兩個物理層都基于直接序列擴(kuò)頻(dsss)技術(shù)，主要完成能量檢測、鏈路質(zhì)量指示、信道選擇以及數(shù)據(jù)發(fā)送和接收等功能。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)輸出2.4ghzism頻段直接序列擴(kuò)頻信號，輸出功率大于一17dbm，工作頻段2. 405^2. 480ghz 。

    2. 2直接序列擴(kuò)頻技術(shù)

    擴(kuò)頻是利用與信息無關(guān)的為隨機(jī)碼，通過調(diào)制的方法將己調(diào)制的頻譜寬度擴(kuò)展到比原調(diào)制信號的帶寬寬得多的過程。常用的擴(kuò)頻技術(shù)有調(diào)頻、混合擴(kuò)頻和直接序列擴(kuò)頻等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)。

    直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)就是用具有高碼率的偽隨機(jī)(pn)序列，在發(fā)送端擴(kuò)展信號的頻譜，在接受端用相同的pn序列對信號進(jìn)行解擴(kuò)，還原出原始信號。

    3變電站干擾對傳感器網(wǎng)絡(luò)的形晌

    變電站的電磁干擾主要分為兩部分:0~300mhz低頻部分、2. 4~2. 5ghz同頻帶寬。

    1)電暈放電和空氣擊穿所產(chǎn)生的低頻干擾的頻帶離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作頻段2. 4ghz很遠(yuǎn)，并且強(qiáng)度小于一40dbmw，可以通過低通濾波器進(jìn)行處理，因此對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線通信基本沒有影響。

    2) sf6間隙擊穿放電和真空間隙擊穿放電所產(chǎn)生的電磁干擾在2. 405ghz~2. 485ghz頻帶內(nèi)也有較強(qiáng)的信號存在，在間隙擊穿電壓為i5kv左右時電磁強(qiáng)度達(dá)到一40dbmv。變電站現(xiàn)場的擊穿電壓可能會更高，電磁強(qiáng)度也就更高，因此對無線通信會有一定的影響。但是同頻干擾對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信的影響是很小的，這可以通過兩方面說明:

    ①無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的抗干擾能力是由于接收機(jī)將擴(kuò)頻后的信號再次與擴(kuò)頻碼相乘還原出原始信號，同時干擾信號也在接收端與擴(kuò)頻碼相乘從而將其頻帶展寬，干擾信號能量也就分散到很寬的頻帶上，這樣2. 405ghz~2. 485ghz頻帶內(nèi)只有很小部分干擾信號能量，因此同頻噪聲對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信干擾是微乎其微的。

    ②sf6間隙擊穿放電和真空間隙擊穿放電產(chǎn)生瞬態(tài)電磁千擾，這種干擾只能持續(xù)很短的時間，因此對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的干擾也是瞬間的，瞬態(tài)電磁干擾結(jié)束，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也恢復(fù)正常。

篇（7）

一、前 言：

移動通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。移動通信不但集中了無線通信和有線通信的最新技術(shù)成就，而且集中了網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)技術(shù)的許多成果。在第三代移動通信的主要技術(shù)體制中，WCDMA-FDD/TDD（現(xiàn)稱為高碼片速率TDD）和TD-SCDMA（融和后現(xiàn)稱為低碼片速率TDD）都是由1998年12月成立的3GPP（第三代伙伴項目）進(jìn)行開發(fā)和維護(hù)的規(guī)范，這些技術(shù)都是以CDMA技術(shù)為核心的。CDMA技術(shù)作為第三代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的主要技術(shù)，以及在它基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的WCDMA和TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)將會更廣泛的應(yīng)用于我們的生活之中，為我們帶來更多方便。

二、理論基礎(chǔ)及算法分析：

1、大步進(jìn)快速捕獲方法的基本原理：

在這里我選用“大步進(jìn)快速捕獲方法”來實現(xiàn)PN碼的同步，在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中接收端的己調(diào)信號一般可以表示為：式中 是高斯白信道噪聲，T是相對發(fā)射機(jī)的時延，A是輸入信號載波幅度， 是偽噪聲碼， 是數(shù)據(jù)信息碼， 是載波角頻率， 是載波初始相位。

大步進(jìn)搜索實現(xiàn)PN碼快速捕獲的實質(zhì)就是將要搜索的q相位單元分為q/m段，每段m /q個相位單元，用步進(jìn)電路使本地PN碼逐段移動，即每次步進(jìn)m個相位單元。每移動一段，做一次m路并列相關(guān)判決。由于大步進(jìn)搜索每次相關(guān)判決同時對m個相位進(jìn)行，而單步進(jìn)搜索每次相關(guān)判決只對一個相位進(jìn)行，故而大步進(jìn)的捕獲時間較單步進(jìn)可以縮短1/m實現(xiàn)快捕。

使用大步進(jìn)搜索方法的快速捕獲系統(tǒng)的實現(xiàn)機(jī)理見圖3.1。圖3.1中S(t)為接收信號，它與m路本地PN碼相乘，每一路代表了一個PN碼相位，再經(jīng)窄帶濾波得到(1)～(m)這m路相關(guān)運(yùn)算結(jié)果。將其送入多路比較判決電路，與門限 比較，當(dāng)m路相關(guān)運(yùn)算結(jié)果都小于判決門限 時，無相關(guān)輸出，代表這m個PN碼的相位都沒有與發(fā)端PN碼對齊，此時由判決輸出端控制步進(jìn)電路，使本地PN碼大步進(jìn)m位進(jìn)入下一段相關(guān)處理，如果m路相關(guān)運(yùn)算結(jié)果中有一路超過門限 有相關(guān)輸出說明該路(設(shè)為第i路)，代表的PN碼相位已經(jīng)與發(fā)端PN碼對齊，此時由判決輸出端控制步進(jìn)電路停止步進(jìn)，進(jìn)入跟蹤階段。

2、大步進(jìn)PN碼捕獲方法的算法分析

在本節(jié)分析中將采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖對捕獲過程建立數(shù)學(xué)模型，計算大步進(jìn)快速捕獲方法的平均捕獲時間、捕獲時間方差。

對快速捕獲系統(tǒng)的捕獲性能分析，主要指平均捕獲時間和捕獲時間方差計算。運(yùn)用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的思想來建立數(shù)學(xué)模型，使分析系統(tǒng)化、簡明化是由J.K.霍姆斯JACK.K.HOLEMS提出來的。概括地說，該方法對離散的時不變馬爾柯夫過程建立狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基礎(chǔ)上得到生成函數(shù)流程圖，運(yùn)用信號流圖理論于生成函數(shù)流程圖求得生成函數(shù)，利用捕獲時間平均值及其方差與生成函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)之間的關(guān)系，推導(dǎo)計算平均捕獲時間和捕獲時間方差。該方法適用于不同的捕獲方案分析，且分析直觀、簡明，易于理解，所以我們采用該方法來分析大步進(jìn)快速捕獲系統(tǒng)的捕獲過程。為簡單起見本論文就大步進(jìn)快速捕獲延遲鎖定環(huán)捕獲過程建立圓形狀態(tài)流程圖，對該圖作計算，對計算結(jié)果作分析。首先就研究的系統(tǒng)作一定的說明。

在實際系統(tǒng)中，捕獲過程具有不確定性，該不確定性由諸多因素造成。例：

A、兩PN碼起始相位相對位置是不確定的。

B、信道畸變，如衰減信道和外來干擾、人為或非人為。

C、載波頻率漂移(多普勒頻移)。

D、接收端加性白高斯噪聲的作用。

因此，捕獲時間也是不確定的，雖然捕獲時間的分布函數(shù)原則上能得到。

但在實踐中得到它是非常困難的，至少在精確形式上是困難的，因此只限于研究捕獲時間的平均值及其方差。

三、快速捕獲系統(tǒng)在MATLAB上的仿真：

1、使用系統(tǒng)仿真軟件MATLAB創(chuàng)建用戶代碼庫：

MATLAB最受人們歡迎的特點之一是其具有開放性，任何用戶可以通過對工具包源文件的修改或加入自己編寫的文件去構(gòu)成新的用戶專用工具包。這里我利用MATLAB來進(jìn)行仿真。為了修改和編寫源文件，必須熟悉掌握SIMULINK的核心――S-FUNCTION 。

S-FUNCTION具有三種表現(xiàn)形式：

(1)框圖形式

(2)M文件形式

(3)MEX文件形式(C語言或FORTRAN語言子程序)。

本課題中采用第一種形式和第二種形式。

S-FUNCTION仿真工作原理如下:S-FUNCTION與SIMULINK非線性庫中的S-函數(shù)模塊配合使用。將S-函數(shù)模塊從非線性庫中拷貝到用戶自己的模塊框圖中，然后在模塊的對話框中定義調(diào)用的S-函數(shù)的名稱，則該模塊完成的功能由調(diào)用的S-函數(shù)決定。每個SIMULINK模塊都有三個基本參數(shù):輸入矢量u,輸出矢量Y和狀態(tài)矢量x。三者的連接關(guān)系如圖3.1。

輸入矢量，輸出矢量和狀態(tài)矢量的數(shù)學(xué)關(guān)系式如下：

式中: ，狀態(tài)矢量可以為連續(xù)狀態(tài)，離散狀態(tài)或兩者的混合狀態(tài)。在調(diào)用了M文件的S－函數(shù)模塊中，SIMULINK將狀態(tài)分為連續(xù)狀態(tài)和離散狀態(tài)兩部分，連續(xù)矢量放在狀態(tài)矢量的前半部分，離散矢量放在狀態(tài)矢量的后半部分。在仿真的特定階段，SIMULINK反復(fù)調(diào)用模型文件中的每一個模塊，控制它們完成特定的功能，如：計算輸出，更新離散狀態(tài)或計算狀態(tài)導(dǎo)數(shù)等。為了執(zhí)行初始化過程或中止仿真任務(wù)，在仿真開始部分和結(jié)束部分還要調(diào)用一些附加過程。圖3.3給出了SIMULINK進(jìn)行一次仿真的完整流程。

SIMULINK首先對模型中包含S－函數(shù)模塊在內(nèi)的每個模塊進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入仿真環(huán)。仿真環(huán)每運(yùn)行一個周期稱為一個仿真步長。仿真的每一個步驟都要調(diào)用S－函數(shù)，直至仿真結(jié)束

創(chuàng)建一個用戶自定義的SIMULINK模塊的步驟為：

① 根據(jù)算法和公式編寫核心部分的S－函數(shù)。

② S－函數(shù)經(jīng)過通用S－函數(shù)模塊處理后，轉(zhuǎn)化為用戶自創(chuàng)建的模塊。

③ 根據(jù)要求的功能構(gòu)造用戶子系統(tǒng)(subsystem)，包括輸入端口，輸出端口，S－函數(shù)模塊和其它一些附加模塊。

④ 利用SIMULINK中的封裝功能將子系統(tǒng)封裝起來，生成用戶自定義的封裝對話框和圖標(biāo)，為整個子系統(tǒng)提供統(tǒng)一的設(shè)置。具體設(shè)置包括模塊名稱，模塊類型，仿真參數(shù)，圖標(biāo)符繪圖指令，模塊功能描述信息和模塊幫助信息。

這樣最終能得到一個用戶自定義的SIMULINK模塊，該模塊能完成所要求的功能。在本課題所要仿真的鎖相環(huán)中，很多模塊都采用調(diào)用S－函數(shù)的方式實現(xiàn)其功能，如信號產(chǎn)生模塊，邏輯控制模塊，擴(kuò)頻碼產(chǎn)生模塊等。

2、系統(tǒng)模塊構(gòu)建設(shè)計：

（1）、信號模型：

該模塊的功能是產(chǎn)生二相相移鍵控(BPSK)調(diào)制的直擴(kuò)碼序列。設(shè)一個chip內(nèi)有10個載波，一個chip采樣100次。

（2）、PN碼產(chǎn)生模塊：

模塊的功能是產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，包括兩部分:一是模擬BPSK調(diào)制信號時用作調(diào)制碼，二是在接收后的本地偽隨機(jī)序列。可將捕獲后的結(jié)果與發(fā)射前的隨機(jī)碼相比較，檢驗捕獲結(jié)果。

3、系統(tǒng)仿真模型的構(gòu)建仿真：

單系統(tǒng)的仿真框，系統(tǒng)論證的寬帶濾波器和窄帶濾波器已經(jīng)合并入模塊中，參數(shù)選擇如上所述。

4、仿真結(jié)果：

按照系統(tǒng)仿真模型，最終得到的捕獲結(jié)果如圖所示

當(dāng)捕獲成功時發(fā)端碼(上)與本地碼(下)的比較(單位:秒)

由上圖的結(jié)果是在m=5時得到的結(jié)果，可以清楚的看到，當(dāng)捕獲成功時，接收端的隨機(jī)碼與本地偽碼的相位相差半個碼元，達(dá)到要求，實現(xiàn)PN碼的同步。此仿真實現(xiàn)了利用“大步進(jìn)快速捕獲方法”對PN碼的同步。

四、結(jié)束語：

同步是CDMA通信系統(tǒng)中一個重要的實際問題。在通信系統(tǒng)中，同步具有相當(dāng)重要的地位。通信系統(tǒng)能否有效地、可靠地土作，很大程度上依賴于有無良好的同步系統(tǒng)。通信系統(tǒng)中的同步又可分為載波同步、位同步、幀同步、網(wǎng)同步幾大類。

因此，對于相干擴(kuò)頻通信系統(tǒng)而言，必須保證接收端與發(fā)送端實現(xiàn)信息碼元同步、PN碼碼元和序列同步和射頻載頻同步。只有實現(xiàn)了這些同步，直擴(kuò)系統(tǒng)才能正常工作，可以說，沒有同步就沒有擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。擴(kuò)頻通信中，主要關(guān)注的是PN碼的同步。

擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中的同步問題可分為三個方面，即偽隨機(jī)序列的捕獲，偽隨機(jī)序列的跟蹤和載波的同步。其中，偽隨機(jī)序列的捕獲是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)得以工作的基礎(chǔ)，而偽隨機(jī)序列的跟蹤和載波同步是保證系統(tǒng)性能的最關(guān)鍵因素。

本文圍繞CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中PN碼同步進(jìn)行了研究，并實現(xiàn)了CDMA通信系統(tǒng)中的PN碼同步算法。

參考文獻(xiàn)

1、A. J.維特比著，李世鶴等譯，CDMA擴(kuò)頻通信原理，1998

2、姜為民，CDMA系統(tǒng)中長PN碼的捕獲，武漢大學(xué)學(xué)報，1999年11月

篇（8）

二十世紀(jì)六十年代，人們發(fā)現(xiàn)了混沌理論。混沌理論即一個給出混亂、隨機(jī)的分周期性結(jié)果的模型，卻是由確定的非線性微分方程構(gòu)成。混沌是一種形式非常復(fù)雜的運(yùn)動，看似雜亂無章的隨機(jī)運(yùn)動軌跡，卻是由一個確定方程模型得出。混沌對初始條件的敏感度非常高。密碼技術(shù)是一種研究使用密碼進(jìn)行加密的技術(shù)，而隨著信息技術(shù)的發(fā)展，竊取加密密碼的方法越來越多，并且隨著傳統(tǒng)密碼技術(shù)的不斷使用和技術(shù)公開，傳統(tǒng)密碼技術(shù)的保密性已經(jīng)降低，所以一些新的密碼技術(shù)開始出現(xiàn)，其中包括混沌加密、量子密碼以及零知識證明等。本文首先介紹混沌加密密碼技術(shù)，然后介紹光學(xué)通信，最后重點探討混沌加密在光學(xué)通信中的應(yīng)用。

1.混沌加密

我們首先對混沌加密的相關(guān)內(nèi)容做一下簡單介紹，主要包括：混沌的特征、混沌加密的定義以及混沌加密的常用方法。混沌的特征主要有：混沌運(yùn)動軌跡符合分?jǐn)?shù)維理論，混沌軌跡是有序與無序的結(jié)合、并且是有界的偽隨機(jī)軌跡，混沌運(yùn)動具有遍歷性，所有的混沌系統(tǒng)都具有幾個相同的常數(shù)、并且符合利亞普諾夫指數(shù)特性，混沌運(yùn)動的功率譜為連續(xù)譜線以及混沌系統(tǒng)具有正K熵等。混沌加密是一種新的密碼技術(shù)，是將混沌技術(shù)與加密方法相結(jié)合的一種密碼加密技術(shù)。混沌加密的方法有很多種，根據(jù)不同的通信模式，可以選擇不同的加密方式與混沌技術(shù)結(jié)合，以實現(xiàn)信息的加密傳輸。混沌加密的常用方法主要包括：數(shù)字流混沌加密、數(shù)字信號混沌加密以及連續(xù)流混沌加密等。

2.光學(xué)通信

之所以將混沌加密應(yīng)用在光學(xué)通信中，是因為光學(xué)中存在混沌現(xiàn)象，這種混沌現(xiàn)象既包括時間混沌現(xiàn)象也包括空間混沌現(xiàn)象。光學(xué)通信是一種利用光波載波進(jìn)行通信的方式，其優(yōu)點是信息容量大、適應(yīng)性好、施工方便靈活、、保密性好、中繼距離長以及原材料來源廣等，光纖通信是光學(xué)通信中最重要的一種通信方式，已成為現(xiàn)代通信的重要支柱和發(fā)展趨勢。光纖通信系統(tǒng)的組成主要包括：數(shù)據(jù)信號源、光數(shù)據(jù)傳輸端、光學(xué)通道以及光數(shù)據(jù)接收端等。數(shù)據(jù)信號源包括所有的數(shù)據(jù)信號，具體體現(xiàn)為圖像、文字、語音以及其他數(shù)據(jù)等經(jīng)過編碼后所形成的的信號。光數(shù)據(jù)傳輸端主要包括調(diào)制解調(diào)器以及計算機(jī)等數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備。光學(xué)通道主要包括光纖和中繼放大器等。光數(shù)據(jù)接收端主要包括計算機(jī)等數(shù)據(jù)接收設(shè)備以及信號轉(zhuǎn)換器等。

3.探討混沌加密在光學(xué)通信中的應(yīng)用

在光學(xué)通信中，應(yīng)用混沌加密技術(shù)對明文進(jìn)行加密處理，以保證明文傳遞過程中的安全性和保密性。本文重點對混沌加密在光學(xué)通信中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。其內(nèi)容主要包括：混沌加密常用方法、光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案以及光學(xué)通信中兩級加密的混沌加密通信方案。其中混沌加密常用方法主要包括：數(shù)字流混沌加密、數(shù)字信號混沌加密以及連續(xù)流混沌加密等。光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案主要包括：混沌掩蓋加密方案、混沌鍵控加密方案、混沌參數(shù)加密方案以及混沌擴(kuò)頻加密方案等。

3.1混沌加密常用方法

連續(xù)流混沌加密方法：連續(xù)流混沌加密利用的加密處理方式是利用混沌信號來掩蓋明文，即使用混沌信號對明文進(jìn)行加密處理。連續(xù)流混沌加密方法常應(yīng)用在混沌掩蓋加密方案以及混沌參數(shù)加密方案中。其加密后的通信模式是模到模的形式。

數(shù)字流混沌加密方法：其加密后的通信模式是模到數(shù)再到模的形式。

數(shù)字信號混沌加密方法：其加密后的通信方式是數(shù)到數(shù)的形式。主要包括混沌時間序列調(diào)頻加密技術(shù)以及混沌時間編碼加密技術(shù)。主要是利用混沌數(shù)據(jù)信號對明文進(jìn)行加密。

3.2光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案

在光學(xué)通信中，利用混沌加密技術(shù)進(jìn)行通信方案的步驟主要包括：先利用混沌加密方法對明文進(jìn)行加密（可以使用加密系統(tǒng)進(jìn)行這一過程），然后通過光釬進(jìn)行傳輸，接收端接收后，按照一定解密步驟進(jìn)行解密，恢復(fù)明文內(nèi)容。

混沌掩蓋加密方案：其掩蓋的方式主要有三種：一種是明文乘以密鑰，一種是明文加密鑰，一種是明文與密鑰進(jìn)行加法與乘法的結(jié)合。

混沌鍵控加密方案：其利用的加密方法主要為FM-DCSK數(shù)字信號加密方法。該方案具有良好的抗噪音能力，并且能夠不受系統(tǒng)參數(shù)不匹配的影響。

混沌參數(shù)加密方案：就是將明文與混沌系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行混合傳送的一種方案。這種方案增加了通信對參數(shù)的敏感程度。

混沌擴(kuò)頻加密方案：該方案中，擴(kuò)頻序列號一般是使用混沌時間序列，其加密方法是利用數(shù)字信號，該方案的抗噪音能力特別好。

3.3光學(xué)通信中兩級加密的混沌加密通信方案

為了進(jìn)一步保證傳輸信息的安全保密性，需要對明文進(jìn)行二次加密。其步驟是：首先先對明文進(jìn)行第一次加密（主要利用雙反饋混沌驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生密鑰1，然后將明文與密鑰1組合起來形成密文1），第二步是通過加密超混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的密鑰2對密文1進(jìn)行二次加密，形成密文2，第三步將密文2通過光纖進(jìn)行傳遞，同時將加密超混沌系統(tǒng)一起傳遞到接收端。第四步，接收端接收到密文2以及加密超混沌系統(tǒng)后，對密文2進(jìn)行解密，形成密文1，然后將密文1傳送到雙反饋混沌驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生密鑰1，然后將密文1進(jìn)行解密，通過濾波器破譯出明文。此外，還可以對二級加密通信進(jìn)行優(yōu)化，即使用EDFA（雙環(huán)摻餌光纖激光器）產(chǎn)生密鑰進(jìn)行加密。

4.結(jié)論

本文首先對混沌加密的相關(guān)內(nèi)容做一下簡單介紹，主要包括：混沌的特征、混沌加密的定義以及混沌加密的常用方法。然后我們簡單介紹了一下光學(xué)通信以及光纖通信，并且介紹了光纖通信的組成結(jié)構(gòu)。并且由于光學(xué)中存在混沌現(xiàn)象，所以我們在光學(xué)通信中應(yīng)用混沌加密技術(shù)進(jìn)行保密工作。最后本文重點探討了混沌加密在光學(xué)通信中的應(yīng)用，其內(nèi)容主要包括：混沌加密常用方法、光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案以及光學(xué)通信中兩級加密的混沌加密通信方案。其中混沌加密常用方法主要包括：數(shù)字流混沌加密、數(shù)字信號混沌加密以及連續(xù)流混沌加密等。光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案主要包括：混沌掩蓋加密方案、混沌鍵控加密方案、混沌參數(shù)加密方案以及混沌擴(kuò)頻加密方案等。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬瑞敏，陳繼紅，朱燕瓊.一種基于混沌加密的關(guān)系數(shù)據(jù)庫水印算法[J].南通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，11（1）：13-27.

篇（9）

擴(kuò)頻通信有直接序列擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻、跳時擴(kuò)頻等幾種方式[2].擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中常采用的m 序列和Gold 序列，它們都有著較好的自相關(guān)特性，但其互相關(guān)函數(shù)存在大量的尖峰脈沖，這種現(xiàn)象特別是在多徑效應(yīng)的情況下對擴(kuò)頻通信十分不利。另外序列的數(shù)量有限，特別是m 序列，Gold 序列是通過m 序列優(yōu)選對生成的，其可用序列的數(shù)量也是有限的。同時它們都有安全性問題，只需知道序列的2n 個比特（n 為寄存器級數(shù)）的碼元就很容易破譯，這就影響到了擴(kuò)頻通信的安全。可見擴(kuò)頻技術(shù)主要受傳統(tǒng)的PN 碼的相關(guān)特性以及PN 地址碼個數(shù)的限制，且其抗截獲能力比較差，這對于采用擴(kuò)頻技術(shù)的CDMA 系統(tǒng)都是十分不利的。

混沌擴(kuò)頻通信使用混沌序列代替擴(kuò)頻通信的PN 碼，混沌序列的研究為選擇擴(kuò)頻碼開辟了新的途徑。混沌是由確定性方程產(chǎn)生的，只要方程參數(shù)和初值確定就可以重現(xiàn)混沌現(xiàn)象，而且由于它對初值極端敏感，所以混沌過程既非周期又不收斂[3].從理論上，混沌序列是非周期序列，具有逼近于高斯白噪聲的統(tǒng)計特性，并且混沌序列數(shù)目眾多，更適合應(yīng)用于擴(kuò)頻通信中作為擴(kuò)頻序列碼。混沌系統(tǒng)有著對初始條件特別敏感的特點，對于一個確定的混沌系統(tǒng)，兩個非常接近的初始條件（或參數(shù)）經(jīng)過長時間發(fā)展后，可以輸出完全不相關(guān)的結(jié)果。這樣就可以很方便的產(chǎn)生出大量的不相關(guān)的混沌序列，只需通過簡單的改變初始值。同時，這些混沌序列具有良好的相關(guān)特性，從有限長序列中不可能導(dǎo)出系統(tǒng)的初始條件，從而可達(dá)到保密通信的目的，這些特點使得混沌系統(tǒng)很適合于產(chǎn)生擴(kuò)頻通信中系統(tǒng)性能優(yōu)良的擴(kuò)頻序列。由此，本文用混沌序列作為擴(kuò)頻序列進(jìn)行了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的Simulink 建模仿真，仿真結(jié)果驗證了該方法的正確性，先進(jìn)性。

2 混沌擴(kuò)頻的基本原理

2.1 混沌擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的框圖設(shè)計

該擴(kuò)頻系統(tǒng)的原理框圖如圖1 所示，它按功能主要可以分為5 個部分：混沌序列產(chǎn)生部分、擴(kuò)頻調(diào)制部分、信道部分、解擴(kuò)部分和誤碼比較部分。信號在系統(tǒng)的處理過程為：

（1）先由信源端隨機(jī)生成準(zhǔn)備傳送的有用信號，有用信號經(jīng)過信息調(diào)制形成數(shù)字信號。

（2）然后由混沌序列生成模塊產(chǎn)生混沌序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，將擴(kuò)展頻譜的寬帶信號經(jīng)信道傳送，疊加上信道噪聲。

（3）經(jīng)過信道傳送以后，由本地產(chǎn)生的與發(fā)送端相同的混沌序列去完成相關(guān)檢測，即將收到的寬頻信號進(jìn)行解擴(kuò)。

（4）經(jīng)過解擴(kuò)的信號再經(jīng)過信息解調(diào)，恢復(fù)出發(fā)送的信號。將恢復(fù)出的信號與發(fā)送端的原始信號同時送入誤碼比較器進(jìn)行比較，計算出系統(tǒng)的誤碼率。

2.2 混沌序列性質(zhì)分析

目前應(yīng)用于產(chǎn)生擴(kuò)頻偽隨機(jī)序列碼的混沌映射主要有：Logistic 映射、改進(jìn)型Logistic映射、Chebyshev 映射和Tent 映射。這幾種混沌映射都屬于離散時間混沌系統(tǒng)，是目前研究較為集中的幾種映射。本文中選用Logistic 映射動力方程[4].它具有很好的自相關(guān)性和互相關(guān)抑制性。 對于保密通信而言，既要求對初值的敏感性又要求信號的隨機(jī)性，敏感性越強(qiáng)同時隨機(jī)性越好，則保密性越強(qiáng)。這些特性可由概率統(tǒng)計特性均值、自相關(guān)和互相關(guān)性來定量描述。

當(dāng)混沌序列無限長時，Logistic 序列的自相關(guān)特性和白噪聲是一致的。Logistic 序列越長，互相關(guān)性越好。在碼分多址系統(tǒng)中，最主要的干擾是多址干擾，衡量抗多址干擾能力的主要指標(biāo)主要是碼間互相關(guān)性的大小。利用概率密度函數(shù)，可以計算得到所關(guān)心的一些統(tǒng)計特性p（x）關(guān)于偶對稱，自相關(guān)函數(shù)近似為δ 函數(shù)，互相關(guān)為零。其概率統(tǒng)計特性與白噪聲一致，適合于在保密通信中的應(yīng)用。

2.3 混沌序列與PN 序列的比較

在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，大都采用線性或非線性移位寄存器產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼作為擴(kuò)頻序列，例如，m序列和Gold 序列。然而，這些序列碼集中的碼個數(shù)都很有限。在具有大容量的CDMA通信系統(tǒng)中，這些序列的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了容量的要求。另外，他們提供的保密性也很有限，容易破譯。根據(jù)以上所述的混沌序列的特性，可將混沌序列代替一般的偽隨機(jī)序列來作為擴(kuò)頻系統(tǒng)的擴(kuò)頻序列，即所謂的混沌擴(kuò)頻序列。

使用混沌擴(kuò)頻序列主要有以下幾個優(yōu)點[5]: （2）混沌序列容易產(chǎn)生和存儲。混沌序列只需要一個模型和初始條件就可以產(chǎn)生，而m序列、Gold 碼等PN 序列，由多級移位寄存器或其它延遲元件通過線性反饋產(chǎn)生，要獲得不同的隨機(jī)序列，必須對其產(chǎn)生的隨機(jī)二進(jìn)制序列進(jìn)行緩存，不如混沌序列產(chǎn)生方便。

（3）混沌序列對初始參數(shù)極其敏感，即使對相差為10?6的兩個初值，經(jīng)過混沌模型數(shù)次迭代后產(chǎn)生的序列也將變得毫不相關(guān)，這樣可通過混沌模型產(chǎn)生大量不相關(guān)的序列。而m序列和Gold 碼序列長度只能固定，并且序列的數(shù)量有限。

（4）混沌序列的保密性要好于PN 序列。混沌序列具有確定的、隨機(jī)的和不可預(yù)測的特征，并且具有連續(xù)寬頻譜特征。混沌系列沒有周期，類似于一個隨機(jī)過程，且任意截取一段序列，均不能預(yù)測出整個序列，不同于普通擴(kuò)頻系統(tǒng)中的偽隨機(jī)序列。

可見，混沌序列用于擴(kuò)頻調(diào)制，理論上可以進(jìn)一步改善其性能。

3 MATLAB/SIMULINK 簡介

MATLAB 是美國Mathworks 公司生產(chǎn)的一個為科學(xué)和工程計算專門設(shè)計的交互式大型軟件，是一個可以完成各種精確計算和數(shù)據(jù)處理的、可視化的、強(qiáng)大的計算工具。MATLAB軟件包括兩大部分：數(shù)值計算和工程仿真。其數(shù)值計算部分提供了強(qiáng)大的矩陣處理和繪圖功能；在工程仿真方面，MATLAB 提供的軟件支持幾乎遍布各個工程領(lǐng)域，并且不斷加以完善。SIMULINK 是基于框圖的仿真平臺，它掛接在MATLAB 環(huán)境上，以MATLAB 強(qiáng)大的計算功能為基礎(chǔ)，以直觀的模塊框圖進(jìn)行仿真和計算。在SIMULINK 環(huán)境下使用通信系統(tǒng)仿真模塊庫中的模塊，可以很方便的進(jìn)行通信系統(tǒng)的仿真，直觀的圖形輸出讓我們可以很清楚地看到仿真結(jié)果。

4 混頻擴(kuò)頻系統(tǒng)的建模與實現(xiàn)

4.1 混沌擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真模型設(shè)計

在 simulink 環(huán)境下，在通信系統(tǒng)仿真模塊庫中選擇本系統(tǒng)仿真所需要的各個模塊，搭建仿真模型，如圖3 所示。

4.2 系統(tǒng)仿真結(jié)果與性能分析

5 結(jié)論

本文給出了一種基于MATLAB/SIMULINK 的混沌擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真模型，驗證了基于混沌序列的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的工作機(jī)理。從仿真的結(jié)果中的誤碼率和信號波形兩個方面都可以驗證利用混沌序列進(jìn)行擴(kuò)頻通信是一種更為優(yōu)良、可靠的通信傳輸手段。本文所設(shè)計的仿中國科技論文在線真框圖，具有良好的性能和可視化的優(yōu)點，下一步可以研究具有自適應(yīng)特性的、對調(diào)制方式、載波數(shù)、擴(kuò)頻碼的參數(shù)可以適時更改的、更加智能化和實用化的混沌序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。隨著第三代通信的發(fā)展，保密傳輸變得越來越重要了，混沌序列直接擴(kuò)頻提供了比傳統(tǒng)的擴(kuò)頻系統(tǒng)更好安全性[7].比如非周期性、對初始值及參數(shù)的敏感性、非二元性、偽隨機(jī)性等都在傳輸安全中有更好的優(yōu)越性，再加上混沌序列具有無窮的多樣性，從而為通信質(zhì)量和系統(tǒng)容量的提高奠定了理論基礎(chǔ)[8, 9]。

[2] 胡健棟，鄭朝輝等。碼分多址與個人通信[M].北京人民郵電出版社，1996.

篇（10）

1.緒論

在移動通信系統(tǒng)之中，由于城市建筑物和地形地貌的影響，傳輸信號經(jīng)過無線信道傳播，使得接收到的信號出現(xiàn)時延、頻率和角度擴(kuò)展等變化。其中，時延擴(kuò)展將直接導(dǎo)致碼間串?dāng)_，頻率擴(kuò)展將導(dǎo)致傳輸信號的時間衰落，角度擴(kuò)展將導(dǎo)致信號的空間衰落，這些情況都將嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。在CDMA移動通信系統(tǒng)中采用RAKE接收機(jī)來完成分集接收，從而保證了系統(tǒng)可以獲得較高的通信質(zhì)量。本文采用MATLAB仿真軟件對RAKE接收機(jī)進(jìn)行仿真。結(jié)果表明：RAKE接收機(jī)能更有效地克服多徑傳輸造成的干擾，將多徑衰落信道分散的信號能量收集起來，從而降低信號誤碼率，提高通信質(zhì)量。

在CDMA移動通信系統(tǒng)中采用RAKE接收機(jī)來完成傳輸信號的分集和接收，從而能夠保證系統(tǒng)可以獲得比較滿意的信號傳輸結(jié)果和通信傳輸質(zhì)量。在本文中，采用MATLAB軟件對RAKE接收機(jī)進(jìn)行編程和仿真，還通過比較分析選擇式合并，等增益合并和最大比值合并這三種不同的合并方式情況下，RAKE接收系統(tǒng)的信號誤碼率的變化情況，用來說明不同合并方式對RAKE接收系統(tǒng)的效率的影響。

2.RAKE接收技術(shù)

2.1 RAKE接收信號合成矢量表現(xiàn)

RAKE接收機(jī)的基本原理就是將那些幅度明顯大于噪聲背景的多徑分量取出，對它進(jìn)行延時和相位校正，使之在某一時刻對齊，并按一定的規(guī)則進(jìn)行合并，變矢量合并為代數(shù)求和，有效地利用多徑分量，提高多徑分集的效果。

不采用RAKE接收時，多徑信號的合成矢量如圖2-1所示。采用RAKE接收后的合成矢量如圖2-2所示。

由于用戶的隨機(jī)移動性，接收到的多徑分量的數(shù)量、大小（幅度）、時延、相位均為隨機(jī)量，因而合成矢量也是一個隨機(jī)量[1]。若能通過RAKE接收，將各路徑分離開，相位校準(zhǔn)，加以利用，則隨機(jī)的矢量和將可以變成比較穩(wěn)定的代數(shù)和而加以利用。當(dāng)然這一分離、處理和利用的設(shè)想是在宏觀分區(qū)域含義完成的，而不可能是針對所有實際傳播路徑而言的。

根據(jù)可分離路徑的概念，當(dāng)兩個信號的多徑時延相差大于一個擴(kuò)頻碼片寬度，可以認(rèn)為這兩個信號時不相關(guān)的，或者說路徑是可以分離的。反映在頻域上，即信號的傳輸帶寬大于信號的相干帶寬的時候，認(rèn)為這兩個信號時不相關(guān)的，或者說路徑是可分離的。

由于CDMA系統(tǒng)是寬帶傳輸系統(tǒng)，所有信道共享頻率資源，所以CDMA系統(tǒng)可以使用RAKE接受技術(shù)，而其他兩種多址技術(shù)TDMA、FDMA則無法使用。

2.2 RAKE接收機(jī)的設(shè)計與仿真

2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計

設(shè)計和仿真中的CDMA系統(tǒng)僅涉及到擴(kuò)頻調(diào)制、多徑衰落信道、擴(kuò)頻解調(diào)模塊，沒有包含信道編/解碼、交織等部分，也沒有考慮CDMA系統(tǒng)的擴(kuò)頻調(diào)制解和調(diào)級上的RAKE接收機(jī)的誤比特性能[2]。RAKE接收機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2-3所示。

其中，發(fā)送端發(fā)送的信號在信道中遇到3個障礙物而產(chǎn)生反射，那么本次模型中傳輸路徑數(shù)=3；在瑞利衰落信道中，假定產(chǎn)生的3徑信號互相獨立，那么，以第1徑信號的傳輸時延為標(biāo)準(zhǔn)時間0，第2徑信號的傳輸時延為，第3徑信號的傳輸時延為，其中是擴(kuò)頻碼的一個碼片時間。3條路徑的信號合并后加載上加性高斯白噪聲（AWGN）。在接收端進(jìn)行分集的過程是，首先對每徑信號分別進(jìn)行相應(yīng)的時延同步，然后對每徑信號分別進(jìn)行解擴(kuò)。因為在瑞利衰落信道中3徑的傳輸時延是[0，，]，那么在接收端3徑的同步時延就是[，，0]。接下來將3徑信號進(jìn)行RAKE合并，這里所采用的合并準(zhǔn)則是等增益合并方式。

2.2.2 參數(shù)配置

（1）用戶參數(shù)設(shè)計

用戶數(shù)=1，發(fā)送端首先產(chǎn)生隨機(jī)信號，然后使用Walsh碼進(jìn)行擴(kuò)頻，擴(kuò)頻因子取=16；之后信號通過DPSK調(diào)制器產(chǎn)生DPSK信號。因為多徑時延也是獨立的。在假設(shè)RAKE接收機(jī)中的信道估計單元對延遲和相位的估計都是準(zhǔn)確的情況下，可以僅考慮加性高斯噪聲和瑞利衰落對RAKE接收機(jī)接收性能的影響。圖2-4是經(jīng)過擴(kuò)頻后的信號。

（2）噪聲的產(chǎn)生

是一一對應(yīng)的關(guān)系。根據(jù)以往的研究發(fā)現(xiàn)，在噪聲均方值的時候，仿真出的效果比較明顯。則，令。信道中的高斯白噪聲的單邊功率譜密度為：

在接收端，噪聲與載波相乘，其單邊功率譜密度變?yōu)椋p邊功率譜密度即為。仿真中，讓信號通過瑞利衰落后加載上高斯噪聲，以實現(xiàn)噪聲對RAKE接收機(jī)性能的影響[3]。

（3）瑞利衰落信道的產(chǎn)生

在前面計算噪聲的功率譜密度時，有令，因為是服從瑞利分布的，其均值和方差分別為。又因為，所以可以推出瑞利衰落參數(shù)。瑞利衰落信道的抽樣時間為1/10000，多普勒頻移是100Hz，方差為。利用MATLAB自身函數(shù)產(chǎn)生瑞利衰落信道。

圖2-5是通過瑞利衰落信道后的傳輸信號的仿真圖。圖2-6是加載了加性高斯白噪聲后的傳輸信號。

2.2.3 仿真結(jié)果

傳輸信號通過瑞利衰落信道后，加載加性高斯白噪聲。此后，每一徑的信號通過各自的時延矯正以后，經(jīng)過解擴(kuò)就進(jìn)入了RAKE接收合并模塊。每條徑解擴(kuò)后的信號如圖2-7所示。之后，信號進(jìn)入RAKE合并器，合并方式采用等增益合并方式，經(jīng)過圖2-8所示的判決后，即可得到系統(tǒng)的輸出信號。

圖2-9為RAKE接收機(jī)誤碼率仿真曲線圖，其中橫坐標(biāo)為信號干擾噪聲比，指信號功率與噪聲和干擾功率之比，縱坐標(biāo)為誤碼率。由圖2-9可知RAKE分集接收能有效地減少多徑衰落的影響，降低誤碼率。由仿真結(jié)果可以看出，無論無論是否使用RAKE接收機(jī)處理信號，信噪比越大，誤碼率就相應(yīng)的減小；在使用RAKE接收機(jī)處理信號后，同等信噪比條件下，信號的改善效果更好，抗干擾能力就越強(qiáng)。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)擴(kuò)頻帶寬的選擇，多徑環(huán)境下可能有幾路到幾十路可分離的多徑信號，有的多徑信號只包含很少的信號能量，所以，RAKE接收機(jī)不需要分集接收所有的多徑信號[4]。為此，除了根據(jù)信道的特性，選擇適當(dāng)?shù)腞AKE支路外，還可以在RAKE接收機(jī)的每個支路設(shè)置一個門限，當(dāng)信號的電平低于門限值時將該支路關(guān)閉，以防止信噪比很低的分集支路對RAKE接收機(jī)的影響。

3.結(jié)論

本論文是建立在RAKE接收機(jī)的分集重數(shù)對RAKE接收機(jī)誤碼性能影響的情況進(jìn)行的分析和比較。在用戶固定的RAKE接收機(jī)中，RAKE接收機(jī)的分集重數(shù)越多，搜索到的多徑就越多，它主要是由信道的時延擴(kuò)展決定的。在一定的碼率下，延時擴(kuò)展越大所需要的抽頭數(shù)就越多，這樣，在時延擴(kuò)展很大的信道中，需要大量的抽頭數(shù)，這將使得系統(tǒng)的復(fù)雜度很高。有時在硬件上很難實現(xiàn)。

通過RAKE接收機(jī)的原理的研究，應(yīng)用MATLAB軟件設(shè)計了RAKE接收機(jī)仿真程序，軟件仿真結(jié)果與理論相符，RAKE接收機(jī)在采取多徑合并后，能更有效的收集信號能量，恢復(fù)出原始信號，達(dá)到了預(yù)想中的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]朱秋明，徐大專，陳小敏.瑞利衰落信道模型比較與分析[J].四川大學(xué)學(xué)報，2009，41（6）：238-241.

[2]郭文彬，桑林.通信原理——基于Matlab的計算機(jī)仿真[M].北京郵電大學(xué)出版社，2006：196-199.