擴頻技術論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇擴頻技術論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

2應急信號傳輸系統

在系統調制端，串行碼元序列經基帶調制和串/并轉換分別被調制在N個子載波上。發送端所發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行模二加后（波形相乘）得到復合碼序列，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展頻譜信號。各巷道內的通信設備之間的信息傳輸時，校驗碼是由核心控制芯片發出，供給擴展模塊與寬帶偽隨機序列調制的窄帶信號實現擴展頻帶、提高抗噪聲的能力。鑒于偽噪聲碼的多樣性，擴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傳統的正弦載波，合適的正交小波基，可以減少系統的干擾。在接收端，接收到的信號進行采樣的轉換器具有相同的采樣頻率。循環前綴部分在接收端被去除，然后進行解調。由于循環前綴的存在，所有的子信道是獨立的。并行數據在接收端經耦合電路和解調后轉換為頻域的子載波分量，并恢復到數據碼元序列的原始信號。使用相同的擴頻碼序列進行解擴，展寬的擴頻信號恢復成原來的消息，從而取得直接序列擴頻信號。如果接收信號中被檢測到有錯誤，信號重發的請求信號被疊加在預先指定的負載波上來生成重發信號。接收機實際上是一組解調器，它將不同載波搬移至零頻點.然后在一個碼元周期內積分。其他載波在該區域由于與所積分的信號正交，因此不會對這個積分結果產生影響。如果每個子信道都可以正確解調出源信號，將其合并后就能夠恢復發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，對基于多載波擴頻調制技術的數據傳輸進行測試，如下所述。數據傳輸測試終端和開關柜之間的直線距離約200米。與以太網RJ-45接口，用于連接計算機的調制解調器，然后連接到電源插座。點對點測試數據如下所示（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，我們發現大多吞吐量的范圍在1Mbps～2Mbps之間。三相耦合信號強于單相耦合信號;針對復雜的情況下，測試效果還是相當不錯的。這證明了在礦山巷道中基于多載波擴頻的信號傳輸是完全可行的。

篇（2）

一、擴頻通信的工作原理

在發端輸人的信息先調制形成數字信號，然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴，再經信息解調，恢復成原始信息輸出。可見，一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制，二次調制為擴頻調制，三次調制為射頻調制，以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較，多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征：(1)數字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的；(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴)，求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。

二、擴頻通信技術的特點

擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號，其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬，同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。

1．抗干擾性強

擴頻信號的不可預測性，使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾，干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬，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、高質量地進行通信，擴展的頻譜越寬，其抗干擾性越強。

2.低截獲性

擴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，偵察接收機很難監測到，因此擴頻通信系統截獲概率很低。

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路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程，利用擴頻碼序列間的相關特性，在接收端解擴時，從多徑信號中分離出最強的有用信號，或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加，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象，使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發射功率下，擴頻信號分布在很寬的頻帶內，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了．所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴頻系統具有高保密性。

5.易于實現碼分多址

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

三、擴頻技術的發展與應用

在過去由于技術的限制，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，偽碼技術已經出現，但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規模集成電路的發展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實，擴頻通信獲得極其迅速的發展．通信的發展史又到了一個轉折點，由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統的角度看擴頻通信．最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機．幾十年來，最佳接收理論已經很成熟，但最佳發射問題一直沒有很好解決，偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度，構成了最佳發射機．因此，有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識，人們就不難預測擴頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代．擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信，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路，發揮越來越大的作用．接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統，逐步發展、演變和升級而形成的．現代電信網絡分為3部分：傳輸網、交換網和接入網．由于接入網發展較晚，往往成為電信發展的“瓶頸”，各國都很重視接入網的發展，因此各類接人技術和系統應運而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段，而無線擴頻技術所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段．在無線接人系統中，擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點：抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說，有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢，在接入網中起著不可替代的作用。擴頻微波主要應用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數據接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(Internet)接入。

四、結語

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

參考文獻：

篇（3）

傳統的標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種完全隨機接入的多址接入協議算法,比如:PALOHA算法(隨機推遲算法)、時隙ALOHA算法(SA算法)、幀時隙ALOHA算法(FSA算法)、動態幀時隙ALOHA算法(DFSA算法)和分組ALOHA算法等。該類算法在標簽試圖發送數據時,并不考慮信道當前的忙閑狀態,一旦產生數據,就立刻決定將其發送至信道,這種發送控制策略有嚴重的盲目性。隨著用戶數量或發送信息量的增加,這種完全隨機接入的算法將使信道重疊現象加劇,碰撞概率增大,傳輸性能下降。

近幾年,有學者提出了采用CDMA技術進行防碰撞的方法,其性能有明顯改善。文獻[6]提出在標簽識別過程中,使用碼分多址技術,實現一個時隙可以同時傳輸多個標簽。文獻[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,此算法的系統穩定范圍要大于時隙ALOHA系統,并且當選用的擴頻碼組階數為N時,此算法的最大吞吐量可達原時隙ALOHA的N倍。上述2個文獻所提到的算法,當標簽數量很多時,數據碰撞的概率明顯增加,使系統的吞吐量急劇下降,影響了系統的整體性能。基于以上原因,本論文提出了1種改進的基于CDMA技術的防碰撞算法,能夠適應大量標簽的識別應用,減少了識別碰撞的發生,使系統吞吐量得到明顯改善。

1基于CDMA技術的新型防碰撞算法

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

本文提出的新型算法如下:依據分組幀時隙ALOHA算法,通過此算法的分組規則,完成識別的所有標簽的分組。分組幀時隙ALOHA算法的分組規則如下:當標簽數量≤354時,無論幀長選擇8個時隙還是256個時隙,標簽都不分組,按照一個大組來進行識別;當標簽數量>354時,幀長選擇256個時隙比較適合讀寫器的識別;當標簽數量在355707時,標簽分為2組;當標簽數量在708~1 416時,標簽分成4組更適合信息的傳輸識別。當標簽數量更多時,按照這個規律分成合適的組數再進行識別,詳細過程如圖1所示。標簽分組工作完成后,在每個分組中分別采用碼分多址技術,利用其技術的保密性、抗干擾性和多址通信能力,對標簽中的數據進行擴頻處理并傳輸。然后讀寫器端利用碼組的自相關特性對不同標簽所發的數據進行解調,從而達到防碰撞的目的,進而完成對全部標簽的識別,也實現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先在待識別的標簽中植入擴頻性良好的正交碼組,以防止接收端沒有辦法正確解擴接收,本文選用Walsh序列。該算法可以有效減少圖1算法執行過程示意圖標簽識別過程中的碰撞次數,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相結合,實現在每個分組內可以有多個標簽同時進行擴頻傳輸,并且在接收端采用并行接收技術進行多個標簽的同時接收。本發明在識別標簽過程中,每個組內均為一個獨立的識別過程,在分組幀長不改變的前提下,提高了標簽數量龐大時的系統性能。有效地減小標簽之間的碰撞概率,縮短讀寫器操作時間,提高吞吐率, 很適合應用于具有較大數量標簽的RFID系統中。

2仿真結果

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

RFID系統中時隙ALOHA算法的幀長取值從16個時隙到256個時隙變化,根據公式2,系統吞吐率如圖2所示。其中,系統仿真設定的信息幀長F即時隙數設定按2的冪次方遞增,即F取值從16個時隙變化到256個時隙,橫坐標為標簽數N從1變化到500,縱坐標為吞吐率。當幀長設定為256個時隙,標簽數量少于256個時,系統吞吐量隨著標簽數量的增加而增加,直到標簽數量達到256時系統的吞吐量達到最大值。隨著標簽數量的逐漸增多,系統的吞吐量又呈現下降趨勢。從圖2可以得出2點結論:一、當標簽個數接近信息幀長時,系統的吞吐率比較高;二、隨著幀長取值的增加,系統對標簽的識別性能有明顯改善。

篇（4）

一、擴頻通信的工作原理

在發端輸人的信息先調制形成數字信號，然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴，再經信息解調，恢復成原始信息輸出。可見，一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制，二次調制為擴頻調制，三次調制為射頻調制，以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較，多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征：(1)數字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的；(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴)，求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。

二、擴頻通信技術的特點

擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號，其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬，同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。

1．抗干擾性強

擴頻信號的不可預測性，使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾，干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬，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、高質量地進行通信，擴展的頻譜越寬，其抗干擾性越強。

2.低截獲性

擴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，偵察接收機很難監測到，因此擴頻通信系統截獲概率很低。

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路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程，利用擴頻碼序列間的相關特性，在接收端解擴時，從多徑信號中分離出最強的有用信號，或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加，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象，使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發射功率下，擴頻信號分布在很寬的頻帶內，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了．所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴頻系統具有高保密性。

5.易于實現碼分多址

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

三、擴頻技術的發展與應用

在過去由于技術的限制，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，偽碼技術已經出現，但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規模集成電路的發展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實，擴頻通信獲得極其迅速的發展．通信的發展史又到了一個轉折點，由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統的角度看擴頻通信．最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機．幾十年來，最佳接收理論已經很成熟，但最佳發射問題一直沒有很好解決，偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度，構成了最佳發射機．因此，有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識，人們就不難預測擴頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代．擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信，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路，發揮越來越大的作用．接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統，逐步發展、演變和升級而形成的．現代電信網絡分為3部分：傳輸網、交換網和接入網．由于接入網發展較晚，往往成為電信發展的“瓶頸”，各國都很重視接入網的發展，因此各類接人技術和系統應運而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段，而無線擴頻技術所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段．在無線接人系統中，擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點：抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說，有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢，在接入網中起著不可替代的作用．

擴頻微波主要應用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數據接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(Internet)接入。

四、結語

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

參考文獻：

篇（5）

二、擴頻通信技術的特點

擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號，其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬，同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。

1．抗干擾性強

擴頻信號的不可預測性，使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾，干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬，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、高質量地進行通信，擴展的頻譜越寬，其抗干擾性越強。

2.低截獲性

擴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，偵察接收機很難監測到，因此擴頻通信系統截獲概率很低。

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路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程，利用擴頻碼序列間的相關特性，在接收端解擴時，從多徑信號中分離出最強的有用信號，或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加，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象，使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發射功率下，擴頻信號分布在很寬的頻帶內，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了．所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴頻系統具有高保密性。

5.易于實現碼分多址

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

三、擴頻技術的發展與應用

在過去由于技術的限制，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，偽碼技術已經出現，但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規模集成電路的發展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實，擴頻通信獲得極其迅速的發展．通信的發展史又到了一個轉折點，由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統的角度看擴頻通信．最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機．幾十年來，最佳接收理論已經很成熟，但最佳發射問題一直沒有很好解決，偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度，構成了最佳發射機．因此，有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識，人們就不難預測擴頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代．擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信，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路，發揮越來越大的作用．接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統，逐步發展、演變和升級而形成的．現代電信網絡分為3部分：傳輸網、交換網和接入網．由于接入網發展較晚，往往成為電信發展的“瓶頸”，各國都很重視接入網的發展，因此各類接人技術和系統應運而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段，而無線擴頻技術所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段．在無線接人系統中，擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點：抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說，有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢，在接入網中起著不可替代的作用．

擴頻微波主要應用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數據接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(Internet)接入。

四、結語

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

參考文獻：

[1]曾興雯等.擴展頻譜通信及其多址技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.

[2]查光明,熊賢祚.擴頻通信[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.

篇（6）

      0引言

      目前，變電站系統自動化正成為一種不可改變的趨勢，其監控和通信系統的重要性日益凸顯。變電站現有測控系統多采用有線通信方式，但是，有線通信的弊端是顯而易見的，例如傳輸線鋪設復雜、不易檢修和維護，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行可靠、安裝靈活。成本低廉等優點，尤其是在需要實時監控變電站信息的情況下，無線通信更是具有極大的優勢。

    現有無線通信方式主要有ieee802.11b/g、藍牙、zigbee. gprs/gsm等。而zigbee技術更是以安全性高、響應時間快、占用系統資源低、成本低以及能耗低等諸多優點成為變電站實時監控系統中首選的無線通信技術。zigbee技術是專門針對無線傳感器開發的，無線傳感器網絡在變電站中的應用研究尚處于起步階段，其研究重點主要放在配電網自動化以及溫度、電能在線監測方面，然而，變電站高強電磁環境對無線傳感器網絡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絡的調制技術進行研究，對無線傳感器網絡在變電站中的應用的可行性進行論證。

    1變電站中的電盛千擾

    變電站內部具有復雜的電磁環境，因此必須對各種典型的電磁干擾源進行詳細的分析。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引起兩物體間的靜電電荷的轉移。靜電電場的能量達到一定程度后，擊穿其間介質而進行放電的現象就是靜電放電。當外加電壓在電氣設備中產生的場強，足以使絕緣區域發生放電，但在放電區域內未形成固定放電通道的這種放電現象，稱為局部放電。兩者都是小絕緣間隙、小能量放電的擊穿。

    這兩種放電產生輻射干擾在幾百khz以內，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

    電力導線在高壓強電場作用下，可能對周圍空間產生游離放電的電暈。導線表面的機械損傷、污染微粒或者導線附近的水滴、灰塵等，都會引起導線表面曲率變化，從而使得點位梯度達到空氣介質的擊穿介質。因此，在電力系統的實際運行中電暈的產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附近的兩個包絡內，并且最大信號強度僅為一40dbmw。

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

    1.3開關操作干擾

    變電站內斷路器、隔離開關等一次設備在投切操作或開關故障電流時，由于感性負載的存在，開關觸頭開斷時，產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，通過母線或設備間的連線將暫態電磁場的能量向周圍空間輻射，形成輻射脈沖電磁場。設備操作干擾主要有sf6間隙擊穿和真空間隙擊穿所產生的輻射信號。

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

    2無線傳感網網絡的擴頻技術

    2.1 zigbee協議

    無線傳感器網絡應用的zigbee協議的框架是建立在ieee802. 15. 4標準之上，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準，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頻(dsss)技術，主要完成能量檢測、鏈路質量指示、信道選擇以及數據發送和接收等功能。無線傳感器網絡輸出2.4ghzism頻段直接序列擴頻信號，輸出功率大于一17dbm，工作頻段2. 405^2. 480ghz 。

    2. 2直接序列擴頻技術

    擴頻是利用與信息無關的為隨機碼，通過調制的方法將己調制的頻譜寬度擴展到比原調制信號的帶寬寬得多的過程。常用的擴頻技術有調頻、混合擴頻和直接序列擴頻等。無線傳感器網絡采用直接序列擴頻技術。

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

    3變電站干擾對傳感器網絡的形晌

    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生的低頻干擾的頻帶離無線傳感器網絡的工作頻段2. 4ghz很遠，并且強度小于一40dbmw，可以通過低通濾波器進行處理，因此對無線傳感器網絡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生的電磁干擾在2. 405ghz~2. 485ghz頻帶內也有較強的信號存在，在間隙擊穿電壓為i5kv左右時電磁強度達到一40dbmv。變電站現場的擊穿電壓可能會更高，電磁強度也就更高，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絡通信的影響是很小的，這可以通過兩方面說明:

    ①無線傳感器網絡應用的直接序列擴頻技術，直接序列擴頻技術的抗干擾能力是由于接收機將擴頻后的信號再次與擴頻碼相乘還原出原始信號，同時干擾信號也在接收端與擴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絡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生瞬態電磁千擾，這種干擾只能持續很短的時間，因此對無線傳感器網絡的干擾也是瞬間的，瞬態電磁干擾結束，無線傳感器網絡也恢復正常。

篇（7）

一、前 言：

移動通信是現代通信系統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成就，而且集中了網絡和計算機技術的許多成果。在第三代移動通信的主要技術體制中，WCDMA-FDD/TDD（現稱為高碼片速率TDD）和TD-SCDMA（融和后現稱為低碼片速率TDD）都是由1998年12月成立的3GPP（第三代伙伴項目）進行開發和維護的規范，這些技術都是以CDMA技術為核心的。CDMA技術作為第三代數字蜂窩移動通信系統的主要技術，以及在它基礎之上發展起來的WCDMA和TD-SCDMA移動通信系統將會更廣泛的應用于我們的生活之中，為我們帶來更多方便。

二、理論基礎及算法分析：

1、大步進快速捕獲方法的基本原理：

在這里我選用“大步進快速捕獲方法”來實現PN碼的同步，在擴頻通信系統中接收端的己調信號一般可以表示為：式中 是高斯白信道噪聲，T是相對發射機的時延，A是輸入信號載波幅度， 是偽噪聲碼， 是數據信息碼， 是載波角頻率， 是載波初始相位。

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

使用大步進搜索方法的快速捕獲系統的實現機理見圖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，再經窄帶濾波得到(1)～(m)這m路相關運算結果。將其送入多路比較判決電路，與門限 比較，當m路相關運算結果都小于判決門限 時，無相關輸出，代表這m個PN碼的相位都沒有與發端PN碼對齊，此時由判決輸出端控制步進電路，使本地PN碼大步進m位進入下一段相關處理，如果m路相關運算結果中有一路超過門限 有相關輸出說明該路(設為第i路)，代表的PN碼相位已經與發端PN碼對齊，此時由判決輸出端控制步進電路停止步進，進入跟蹤階段。

2、大步進PN碼捕獲方法的算法分析

在本節分析中將采用狀態轉移圖對捕獲過程建立數學模型，計算大步進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。運用狀態轉移圖的思想來建立數學模型，使分析系統化、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轉移圖，在狀態轉移圖的基礎上得到生成函數流程圖，運用信號流圖理論于生成函數流程圖求得生成函數，利用捕獲時間平均值及其方差與生成函數的一階導數和二階導數之間的關系，推導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快速捕獲系統的捕獲過程。為簡單起見本論文就大步進快速捕獲延遲鎖定環捕獲過程建立圓形狀態流程圖，對該圖作計算，對計算結果作分析。首先就研究的系統作一定的說明。

在實際系統中，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、快速捕獲系統在MATLAB上的仿真：

1、使用系統仿真軟件MATLAB創建用戶代碼庫：

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成新的用戶專用工具包。這里我利用MATLAB來進行仿真。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-函數模塊配合使用。將S-函數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用的S-函數的名稱，則該模塊完成的功能由調用的S-函數決定。每個SIMULINK模塊都有三個基本參數:輸入矢量u,輸出矢量Y和狀態矢量x。三者的連接關系如圖3.1。

輸入矢量，輸出矢量和狀態矢量的數學關系式如下：

式中: ，狀態矢量可以為連續狀態，離散狀態或兩者的混合狀態。在調用了M文件的S－函數模塊中，SIMULINK將狀態分為連續狀態和離散狀態兩部分，連續矢量放在狀態矢量的前半部分，離散矢量放在狀態矢量的后半部分。在仿真的特定階段，SIMULINK反復調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，更新離散狀態或計算狀態導數等。為了執行初始化過程或中止仿真任務，在仿真開始部分和結束部分還要調用一些附加過程。圖3.3給出了SIMULINK進行一次仿真的完整流程。

SIMULINK首先對模型中包含S－函數模塊在內的每個模塊進行初始化，然后進入仿真環。仿真環每運行一個周期稱為一個仿真步長。仿真的每一個步驟都要調用S－函數，直至仿真結束

創建一個用戶自定義的SIMULINK模塊的步驟為：

① 根據算法和公式編寫核心部分的S－函數。

② S－函數經過通用S－函數模塊處理后，轉化為用戶自創建的模塊。

③ 根據要求的功能構造用戶子系統(subsystem)，包括輸入端口，輸出端口，S－函數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封裝起來，生成用戶自定義的封裝對話框和圖標，為整個子系統提供統一的設置。具體設置包括模塊名稱，模塊類型，仿真參數，圖標符繪圖指令，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中，很多模塊都采用調用S－函數的方式實現其功能，如信號產生模塊，邏輯控制模塊，擴頻碼產生模塊等。

2、系統模塊構建設計：

（1）、信號模型：

該模塊的功能是產生二相相移鍵控(BPSK)調制的直擴碼序列。設一個chip內有10個載波，一個chip采樣100次。

（2）、PN碼產生模塊：

模塊的功能是產生偽隨機序列，包括兩部分:一是模擬BPSK調制信號時用作調制碼，二是在接收后的本地偽隨機序列。可將捕獲后的結果與發射前的隨機碼相比較，檢驗捕獲結果。

3、系統仿真模型的構建仿真：

單系統的仿真框，系統論證的寬帶濾波器和窄帶濾波器已經合并入模塊中，參數選擇如上所述。

4、仿真結果：

按照系統仿真模型，最終得到的捕獲結果如圖所示

當捕獲成功時發端碼(上)與本地碼(下)的比較(單位:秒)

由上圖的結果是在m=5時得到的結果，可以清楚的看到，當捕獲成功時，接收端的隨機碼與本地偽碼的相位相差半個碼元，達到要求，實現PN碼的同步。此仿真實現了利用“大步進快速捕獲方法”對PN碼的同步。

四、結束語：

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

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

擴頻通信系統中的同步問題可分為三個方面，即偽隨機序列的捕獲，偽隨機序列的跟蹤和載波的同步。其中，偽隨機序列的捕獲是擴頻通信系統得以工作的基礎，而偽隨機序列的跟蹤和載波同步是保證系統性能的最關鍵因素。

本文圍繞CDMA擴頻通信系統中PN碼同步進行了研究，并實現了CDMA通信系統中的PN碼同步算法。

參考文獻

1、A. J.維特比著，李世鶴等譯，CDMA擴頻通信原理，1998

2、姜為民，CDMA系統中長PN碼的捕獲，武漢大學學報，1999年11月

篇（8）

二十世紀六十年代，人們發現了混沌理論。混沌理論即一個給出混亂、隨機的分周期性結果的模型，卻是由確定的非線性微分方程構成。混沌是一種形式非常復雜的運動，看似雜亂無章的隨機運動軌跡，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。密碼技術是一種研究使用密碼進行加密的技術，而隨著信息技術的發展，竊取加密密碼的方法越來越多，并且隨著傳統密碼技術的不斷使用和技術公開，傳統密碼技術的保密性已經降低，所以一些新的密碼技術開始出現，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，然后介紹光學通信，最后重點探討混沌加密在光學通信中的應用。

1.混沌加密

我們首先對混沌加密的相關內容做一下簡單介紹，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：混沌運動軌跡符合分數維理論，混沌軌跡是有序與無序的結合、并且是有界的偽隨機軌跡，混沌運動具有遍歷性，所有的混沌系統都具有幾個相同的常數、并且符合利亞普諾夫指數特性，混沌運動的功率譜為連續譜線以及混沌系統具有正K熵等。混沌加密是一種新的密碼技術，是將混沌技術與加密方法相結合的一種密碼加密技術。混沌加密的方法有很多種，根據不同的通信模式，可以選擇不同的加密方式與混沌技術結合，以實現信息的加密傳輸。混沌加密的常用方法主要包括：數字流混沌加密、數字信號混沌加密以及連續流混沌加密等。

2.光學通信

之所以將混沌加密應用在光學通信中，是因為光學中存在混沌現象，這種混沌現象既包括時間混沌現象也包括空間混沌現象。光學通信是一種利用光波載波進行通信的方式，其優點是信息容量大、適應性好、施工方便靈活、、保密性好、中繼距離長以及原材料來源廣等，光纖通信是光學通信中最重要的一種通信方式，已成為現代通信的重要支柱和發展趨勢。光纖通信系統的組成主要包括：數據信號源、光數據傳輸端、光學通道以及光數據接收端等。數據信號源包括所有的數據信號，具體體現為圖像、文字、語音以及其他數據等經過編碼后所形成的的信號。光數據傳輸端主要包括調制解調器以及計算機等數據發送設備。光學通道主要包括光纖和中繼放大器等。光數據接收端主要包括計算機等數據接收設備以及信號轉換器等。

3.探討混沌加密在光學通信中的應用

在光學通信中，應用混沌加密技術對明文進行加密處理，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通信中的應用進行了探討。其內容主要包括：混沌加密常用方法、光學通信中混沌加密通信常用方案以及光學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：數字流混沌加密、數字信號混沌加密以及連續流混沌加密等。光學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、混沌參數加密方案以及混沌擴頻加密方案等。

3.1混沌加密常用方法

連續流混沌加密方法：連續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行加密處理。連續流混沌加密方法常應用在混沌掩蓋加密方案以及混沌參數加密方案中。其加密后的通信模式是模到模的形式。

數字流混沌加密方法：其加密后的通信模式是模到數再到模的形式。

數字信號混沌加密方法：其加密后的通信方式是數到數的形式。主要包括混沌時間序列調頻加密技術以及混沌時間編碼加密技術。主要是利用混沌數據信號對明文進行加密。

3.2光學通信中混沌加密通信常用方案

在光學通信中，利用混沌加密技術進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行加密（可以使用加密系統進行這一過程），然后通過光釬進行傳輸，接收端接收后，按照一定解密步驟進行解密，恢復明文內容。

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行加法與乘法的結合。

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

混沌參數加密方案：就是將明文與混沌系統參數進行混合傳送的一種方案。這種方案增加了通信對參數的敏感程度。

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

3.3光學通信中兩級加密的混沌加密通信方案

為了進一步保證傳輸信息的安全保密性，需要對明文進行二次加密。其步驟是：首先先對明文進行第一次加密（主要利用雙反饋混沌驅動系統產生密鑰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產生的密鑰2對密文1進行二次加密，形成密文2，第三步將密文2通過光纖進行傳遞，同時將加密超混沌系統一起傳遞到接收端。第四步，接收端接收到密文2以及加密超混沌系統后，對密文2進行解密，形成密文1，然后將密文1傳送到雙反饋混沌驅動系統產生密鑰1，然后將密文1進行解密，通過濾波器破譯出明文。此外，還可以對二級加密通信進行優化，即使用EDFA（雙環摻餌光纖激光器）產生密鑰進行加密。

4.結論

本文首先對混沌加密的相關內容做一下簡單介紹，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通信以及光纖通信，并且介紹了光纖通信的組成結構。并且由于光學中存在混沌現象，所以我們在光學通信中應用混沌加密技術進行保密工作。最后本文重點探討了混沌加密在光學通信中的應用，其內容主要包括：混沌加密常用方法、光學通信中混沌加密通信常用方案以及光學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：數字流混沌加密、數字信號混沌加密以及連續流混沌加密等。光學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、混沌參數加密方案以及混沌擴頻加密方案等。

【參考文獻】

[1]馬瑞敏，陳繼紅，朱燕瓊.一種基于混沌加密的關系數據庫水印算法[J].南通大學學報（自然科學版），2012，11（1）：13-27.

篇（9）

擴頻通信有直接序列擴頻、跳頻擴頻、跳時擴頻等幾種方式[2].擴頻通信系統中常采用的m 序列和Gold 序列，它們都有著較好的自相關特性，但其互相關函數存在大量的尖峰脈沖，這種現象特別是在多徑效應的情況下對擴頻通信十分不利。另外序列的數量有限，特別是m 序列，Gold 序列是通過m 序列優選對生成的，其可用序列的數量也是有限的。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）的碼元就很容易破譯，這就影響到了擴頻通信的安全。可見擴頻技術主要受傳統的PN 碼的相關特性以及PN 地址碼個數的限制，且其抗截獲能力比較差，這對于采用擴頻技術的CDMA 系統都是十分不利的。

混沌擴頻通信使用混沌序列代替擴頻通信的PN 碼，混沌序列的研究為選擇擴頻碼開辟了新的途徑。混沌是由確定性方程產生的，只要方程參數和初值確定就可以重現混沌現象，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計特性，并且混沌序列數目眾多，更適合應用于擴頻通信中作為擴頻序列碼。混沌系統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，兩個非常接近的初始條件（或參數）經過長時間發展后，可以輸出完全不相關的結果。這樣就可以很方便的產生出大量的不相關的混沌序列，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特性，從有限長序列中不可能導出系統的初始條件，從而可達到保密通信的目的，這些特點使得混沌系統很適合于產生擴頻通信中系統性能優良的擴頻序列。由此，本文用混沌序列作為擴頻序列進行了擴頻通信系統的Simulink 建模仿真，仿真結果驗證了該方法的正確性，先進性。

2 混沌擴頻的基本原理

2.1 混沌擴頻通信系統的框圖設計

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

（1）先由信源端隨機生成準備傳送的有用信號，有用信號經過信息調制形成數字信號。

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

（3）經過信道傳送以后，由本地產生的與發送端相同的混沌序列去完成相關檢測，即將收到的寬頻信號進行解擴。

（4）經過解擴的信號再經過信息解調，恢復出發送的信號。將恢復出的信號與發送端的原始信號同時送入誤碼比較器進行比較，計算出系統的誤碼率。

2.2 混沌序列性質分析

目前應用于產生擴頻偽隨機序列碼的混沌映射主要有：Logistic 映射、改進型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，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性和互相關抑制性。 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性，敏感性越強同時隨機性越好，則保密性越強。這些特性可由概率統計特性均值、自相關和互相關性來定量描述。

當混沌序列無限長時，Logistic 序列的自相關特性和白噪聲是一致的。Logistic 序列越長，互相關性越好。在碼分多址系統中，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主要是碼間互相關性的大小。利用概率密度函數，可以計算得到所關心的一些統計特性p（x）關于偶對稱，自相關函數近似為δ 函數，互相關為零。其概率統計特性與白噪聲一致，適合于在保密通信中的應用。

2.3 混沌序列與PN 序列的比較

在擴頻通信系統中，大都采用線性或非線性移位寄存器產生的偽隨機碼作為擴頻序列，例如，m序列和Gold 序列。然而，這些序列碼集中的碼個數都很有限。在具有大容量的CDMA通信系統中，這些序列的數量遠遠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序列來作為擴頻系統的擴頻序列，即所謂的混沌擴頻序列。

使用混沌擴頻序列主要有以下幾個優點[5]: （2）混沌序列容易產生和存儲。混沌序列只需要一個模型和初始條件就可以產生，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生，要獲得不同的隨機序列，必須對其產生的隨機二進制序列進行緩存，不如混沌序列產生方便。

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

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

可見，混沌序列用于擴頻調制，理論上可以進一步改善其性能。

3 MATLAB/SIMULINK 簡介

MATLAB 是美國Mathworks 公司生產的一個為科學和工程計算專門設計的交互式大型軟件，是一個可以完成各種精確計算和數據處理的、可視化的、強大的計算工具。MATLAB軟件包括兩大部分：數值計算和工程仿真。其數值計算部分提供了強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 環境上，以MATLAB 強大的計算功能為基礎，以直觀的模塊框圖進行仿真和計算。在SIMULINK 環境下使用通信系統仿真模塊庫中的模塊，可以很方便的進行通信系統的仿真，直觀的圖形輸出讓我們可以很清楚地看到仿真結果。

4 混頻擴頻系統的建模與實現

4.1 混沌擴頻通信系統的仿真模型設計

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

4.2 系統仿真結果與性能分析

5 結論

本文給出了一種基于MATLAB/SIMULINK 的混沌擴頻通信系統的仿真模型，驗證了基于混沌序列的擴頻通信系統的工作機理。從仿真的結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行擴頻通信是一種更為優良、可靠的通信傳輸手段。本文所設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點，下一步可以研究具有自適應特性的、對調制方式、載波數、擴頻碼的參數可以適時更改的、更加智能化和實用化的混沌序列擴頻通信系統。隨著第三代通信的發展，保密傳輸變得越來越重要了，混沌序列直接擴頻提供了比傳統的擴頻系統更好安全性[7].比如非周期性、對初始值及參數的敏感性、非二元性、偽隨機性等都在傳輸安全中有更好的優越性，再加上混沌序列具有無窮的多樣性，從而為通信質量和系統容量的提高奠定了理論基礎[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

在移動通信系統之中，由于城市建筑物和地形地貌的影響，傳輸信號經過無線信道傳播，使得接收到的信號出現時延、頻率和角度擴展等變化。其中，時延擴展將直接導致碼間串擾，頻率擴展將導致傳輸信號的時間衰落，角度擴展將導致信號的空間衰落，這些情況都將嚴重影響通信質量。在CDMA移動通信系統中采用RAKE接收機來完成分集接收，從而保證了系統可以獲得較高的通信質量。本文采用MATLAB仿真軟件對RAKE接收機進行仿真。結果表明：RAKE接收機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，提高通信質量。

在CDMA移動通信系統中采用RAKE接收機來完成傳輸信號的分集和接收，從而能夠保證系統可以獲得比較滿意的信號傳輸結果和通信傳輸質量。在本文中，采用MATLAB軟件對RAKE接收機進行編程和仿真，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接收系統的效率的影響。

2.RAKE接收技術

2.1 RAKE接收信號合成矢量表現

RAKE接收機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，對它進行延時和相位校正，使之在某一時刻對齊，并按一定的規則進行合并，變矢量合并為代數求和，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。

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

根據可分離路徑的概念，當兩個信號的多徑時延相差大于一個擴頻碼片寬度，可以認為這兩個信號時不相關的，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，認為這兩個信號時不相關的，或者說路徑是可分離的。

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

2.2 RAKE接收機的設計與仿真

2.2.1 系統設計

設計和仿真中的CDMA系統僅涉及到擴頻調制、多徑衰落信道、擴頻解調模塊，沒有包含信道編/解碼、交織等部分，也沒有考慮CDMA系統的擴頻調制解和調級上的RAKE接收機的誤比特性能[2]。RAKE接收機的結構設計如圖2-3所示。

其中，發送端發送的信號在信道中遇到3個障礙物而產生反射，那么本次模型中傳輸路徑數=3；在瑞利衰落信道中，假定產生的3徑信號互相獨立，那么，以第1徑信號的傳輸時延為標準時間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）。在接收端進行分集的過程是，首先對每徑信號分別進行相應的時延同步，然后對每徑信號分別進行解擴。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徑信號進行RAKE合并，這里所采用的合并準則是等增益合并方式。

2.2.2 參數配置

（1）用戶參數設計

用戶數=1，發送端首先產生隨機信號，然后使用Walsh碼進行擴頻，擴頻因子取=16；之后信號通過DPSK調制器產生DPSK信號。因為多徑時延也是獨立的。在假設RAKE接收機中的信道估計單元對延遲和相位的估計都是準確的情況下，可以僅考慮加性高斯噪聲和瑞利衰落對RAKE接收機接收性能的影響。圖2-4是經過擴頻后的信號。

（2）噪聲的產生

是一一對應的關系。根據以往的研究發現，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為，雙邊功率譜密度即為。仿真中，讓信號通過瑞利衰落后加載上高斯噪聲，以實現噪聲對RAKE接收機性能的影響[3]。

（3）瑞利衰落信道的產生

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。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自身函數產生瑞利衰落信道。

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，經過解擴就進入了RAKE接收合并模塊。每條徑解擴后的信號如圖2-7所示。之后，信號進入RAKE合并器，合并方式采用等增益合并方式，經過圖2-8所示的判決后，即可得到系統的輸出信號。

圖2-9為RAKE接收機誤碼率仿真曲線圖，其中橫坐標為信號干擾噪聲比，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。由仿真結果可以看出，無論無論是否使用RAKE接收機處理信號，信噪比越大，誤碼率就相應的減小；在使用RAKE接收機處理信號后，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。

經研究發現，根據擴頻帶寬的選擇，多徑環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接收機不需要分集接收所有的多徑信號[4]。為此，除了根據信道的特性，選擇適當的RAKE支路外，還可以在RAKE接收機的每個支路設置一個門限，當信號的電平低于門限值時將該支路關閉，以防止信噪比很低的分集支路對RAKE接收機的影響。

3.結論

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

通過RAKE接收機的原理的研究，應用MATLAB軟件設計了RAKE接收機仿真程序，軟件仿真結果與理論相符，RAKE接收機在采取多徑合并后，能更有效的收集信號能量，恢復出原始信號，達到了預想中的效果。

參考文獻

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

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