国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

擴頻通信與擴頻調制技術

2016-08-17 03:00李宇涵
中國新通信 2016年14期
關鍵詞:發(fā)展概況基本原理

李宇涵

【摘要】 擴頻通信全稱擴展頻譜通信,最初在軍事領域有著較為廣泛的應用。隨著社會的不斷向前發(fā)展,人們的物質生活水平極大的提高,對于電子通信也提出了更高的要求。因擴頻通信具有許多現(xiàn)代人生活中所需要的高保密性能、接收信號能力強等優(yōu)點,而受到人們的廣泛關注,一些軍事通訊方法也逐漸在民用通信中有了一定的應用。文章主要對擴頻通信系統(tǒng)的相關理論及其主要工作方式進行簡要介紹,并對擴頻通信系統(tǒng)中數(shù)字調制方式及其仿真實現(xiàn)進行相關研究和討論。

【關鍵詞】 擴頻通信 發(fā)展概況 基本原理 擴頻調制方案

作為三大核心通信技術之一的擴頻通信,最早出現(xiàn)在軍事領域,即二戰(zhàn)中美軍運用擴頻通信對本國軍事通信機密進行加密。該通信技術在軍事領域主要應用于軍事計劃通信,指揮通信以及一些軍事情報的加密。其中最典型的例子當數(shù)海灣戰(zhàn)爭中所使用的電子戰(zhàn),借擴頻通信技術對敵軍通信實施干擾,使其電子通信癱瘓,進而命令無法傳送至前線,導致戰(zhàn)局的失利及人員的傷亡。電子戰(zhàn)中擴頻通信的合理運用對這場戰(zhàn)爭勝負起著重大的作用?,F(xiàn)代戰(zhàn)爭中,擴頻通信被更加廣泛的應用于軍事對抗中,體現(xiàn)了極大的價值。除軍事領域的有效應用外,擴頻通信更在雷達探測、遠距離遙控、電子導航及電子測距等多方面有著較為廣泛的應用,并逐漸成為通信傳輸方式向前發(fā)展的重要方向。隨著時代的發(fā)展,計算機技術的不斷成熟,對擴頻通信的進一步發(fā)展提供技術支持,也為擴頻通信的平民化奠定了堅實的基礎。

回想自擴頻通信出現(xiàn)以來,自有線通信到后來的無線通信直至現(xiàn)在的光纖通信,通信技術可謂日新月異。特別是隨著近代科技的不斷向前發(fā)展,大規(guī)模集成電路與通信技術的有效結合使得擴頻通信技術有了更加實質的突破。

一、擴頻通信的理論基礎

擴展頻譜通信技術,說到底還是一種通信技術,其本質還是用來進行信息的傳輸。其主要特點是通信所需最小寬帶與信號占據(jù)寬帶相比,應有十分大的差距。另外,頻帶的拓展不需要像其他通信方式一般,通過多個碼序列相互配合完成,該通信方式僅需一個獨立的碼序列便可完成。該通信具有三大基本特征,首先,擴頻通信傳輸方式須為數(shù)字傳輸;其次,接收端的擴頻函數(shù)需與擴頻信號一致,最后,無關擴頻函數(shù)對頻帶的寬度進行調制,進而完成整個通信過程。擴頻通信系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

如圖1所示,首先對輸入信息進行調制,由擴頻碼發(fā)生器協(xié)助并經擴寬頻道調制器對信息進行拓寬,然后由發(fā)射頻道發(fā)生器參與且對相應頻道進行調制。最終,有終端解調器對該信息進行還原,并恢復至原始信息進行傳輸。信息的另一種調制方式也如上所述。

二、擴頻通信的工作方式

1、直擴方式(DS),即直接擴頻方式。在接收端和發(fā)送端有著相類似的解擴方式,也是通過高碼率的擴頻碼序列對由前面?zhèn)鬏斶^來的信號進行直接的解擴,進而將信號轉變?yōu)樵夹畔⒌男盘?,從而完成整個通信過程。直接擴頻方式在通信領域有著最為廣泛和最為普遍的應用,因而這種方式也成為該行業(yè)探索的重點。

2、FH方式,即跳變頻率的方式。首先對調頻要有一個較為深入的理解,調頻意為使用一個確切的碼序列對多項頻率的周期性移動進行可多項選擇的鍵位控制。信號的發(fā)送端既然是以一種跳動頻率信號進行發(fā)射,那么接收端也需要有相同的頻率跳變方式來完成對整個信號的接收過程。FH方式又被稱為頻率移動鍵位控制系統(tǒng),頻率合成器及碼產生器是其關鍵組成部分。調頻系統(tǒng)的機理簡化圖如下所示:

圖2、圖3 整個FH系統(tǒng)簡要原理框圖

3、跳時方式,按其字面意思理解就是跳躍時間段的通信方式。系統(tǒng)的跳時工作方式與調頻工作方式有著異曲同工之妙,跳頻是頻率進行不斷的變動,而跳時則是信號進行時間上的不斷跳動。

4、寬帶線性調頻方式。所謂線性調頻,其字面意思便是對頻率的調整變化規(guī)律為一定的線性變化規(guī)律。即在信號接收或者發(fā)送的一個周期內,觀察其載頻的變化特點,若其數(shù)據(jù)的變化呈現(xiàn)出線性變化,該方式便是寬帶線性調頻方式。頻帶寬度隨著頻譜所處帶寬的不同而不同,表現(xiàn)出信號頻帶寬度的自適應性。一般情況下,這種工作方式主要在雷達中有著重要的應用,近年來該方式在通信中的應用也被逐漸開發(fā)出來。

三、擴頻通信系統(tǒng)中數(shù)字調制方式及其仿真實現(xiàn)

本節(jié)對一些常見的數(shù)字通信方式的性能和這些通信方式的產生方法進行了簡要的闡述。在現(xiàn)代化信息化的數(shù)字通信中,QPSK和QAM兩種調制方式有極其重要的應用,我們對這兩種方式的抗噪聲能力進行研究和分析。在前人總結的基礎上希望能夠在加性高斯信道及理想信道中完成該類調制方法的仿真實現(xiàn)。

1、振幅調制

雖然有許多其他的調制方式,如頻率、相位相互結合相互實現(xiàn)的方式來完成調制,受控調頻以及最小頻移鍵控等方式。具有許多其他調制方式不具備的優(yōu)點,如該方式對頻帶有著極高的利用率,只需要簡單的設備便可實現(xiàn)該調制方式。該調制方式也有自身難以克服的缺陷,如有著相對較差的抗噪聲性能,并且該調制方式的最優(yōu)判決條件與調制器自身接收機輸入信號的振動幅度有著極大的關聯(lián),正是由于這些缺點的存在使得取樣判決器很難處在一個最佳工作狀態(tài)上,使得通信調制系統(tǒng)存在一定缺陷以及一些能夠突破的地方。隨著科技的進一步發(fā)展,電路、濾波以及均衡手法的進一步成熟和優(yōu)化,為適應新時代條件下的高速率、大容量數(shù)據(jù)的傳輸,人們開始關注多電平調制技術,以期找到一種更加適應與現(xiàn)代通信的高效的調制手段。

2、頻移調制

除了上述最早出現(xiàn)的振幅調制外,還有一種十分重要的調制方式——頻移調制。所謂頻移調制即為依據(jù)頻道的不同而完成頻道的調制過程。該調制方式的優(yōu)勢在于能夠有效的抵抗外界干擾,進而出色的完成頻道的調制任務,使通信變得更加暢通無阻;頻移調控目前主要在低速或者中速的通信傳輸和數(shù)據(jù)傳輸中有著較為廣泛的應用。

3、相移鍵控

而與之相對的相對相移則不存在這一問題,原因在于相對相移恢復數(shù)字信號主要是依靠前后兩個接收序列的序列碼來進行。

依據(jù)被調參數(shù)的變化情況,一般我們將其分為二進制和多進制。并且,一般來運用二進制對數(shù)字進行傳輸時出現(xiàn)的誤差可能與四個關鍵因素有關,其一,頻率調制方式的變化;其二,不同噪聲具有不同的統(tǒng)計特性;其三,解調方式有著較大的不同;其四,譯碼的不同判決方式,導致結果的不同??傊瑹o論采取何種方式,只要輸入的信號與外界噪聲強度之比較大,則系統(tǒng)有較低誤碼率;否則,系統(tǒng)的誤碼率就會增加。

綜上所述,我們可以得到下述兩點結論:1、針對調制方式一致而檢測方式不同的情況,不是相互干擾檢測的測量性能要明顯低于相互干擾的噪聲檢測。當然,不得不提的一點是伴隨信號與噪聲的比例的不斷變化(尤其是增大的時候),相互干擾與非相互干擾之間出現(xiàn)錯誤代碼之間的差別就會變得越發(fā)不顯著,并且兩條錯誤代碼曲線之間呈現(xiàn)相互接近的趨勢。相互干擾的檢測系統(tǒng)唯一缺點便是設備成本要高于非相互干擾檢測系統(tǒng),其系統(tǒng)的復雜程度也要高于非相互干擾檢測系統(tǒng);2、與1中相反在相同檢測方式之下,我們考慮不同調制方法的優(yōu)劣。得出如下結果,①在相同條件下,若有相同的錯誤代碼,對該數(shù)據(jù)進行相干檢測時,信號與噪聲的比例之間有一定的要求;處于非相互干擾的檢測方式時,與上述有著相同的條件下,信號與噪聲之間的比例與相干檢測一致;②2ASK需進行嚴格控制,雖然對其最佳判決門限電平的控制是異常困難的,主要原因在于該門限有著十分差的抵抗振幅不斷降低的能力,而該門限的控制與接收端輸入信號的幅值有著較為密切的關系;③由相關數(shù)據(jù)表明,2FSK通常有著比0.9還要大的調制指數(shù),若此時二者有著同樣的傳碼率,從數(shù)據(jù)分析不難看出,頻帶中2FSK具有最低的帶寬利用率。

四、結語

近年來擴頻通信技術得到高度發(fā)展,該技術集數(shù)字通信技術、計算機高速處理技術、數(shù)字匹配與濾波、無線通信收發(fā)高度自適應性及高速率計算等眾多技術于一體,其研究發(fā)展的空間可見一斑。經研究總結,我們發(fā)現(xiàn)該項目雖然有著巨大的潛力,但亟需解決的問題依然有很多,如我們是否應對原始數(shù)據(jù)進行適當?shù)募用芴幚?,以保證通信系統(tǒng)有較強的保密性和抵抗外界信息干擾的能力;如何實現(xiàn)有效的載波同步問題;芯片接收端的門限我們采用硬判決,該判決具有極差的抗干擾能力,為加強通信系統(tǒng)抵抗外界信息干擾的能力,應對系統(tǒng)進行何種調整都是亟待解決的問題。

參 考 文 獻

[1]李承恕,趙榮黎. 擴展頻譜通信. 人民出版社,1993.

[2]上海森田科學技術研究所有限公司. 無線擴頻(SOC)集成電路項目可行性研究報告,2002.

[3] [美] John G. Proakis 著. 張力軍,張宗橙,鄭寶玉等譯,電子工業(yè)出版社,2003.

[4] 蘇凱雄,朱近康. 采用正交Gold序列的SSSA通信系統(tǒng),通信學報,1989,Vol.10,No2.

[5]張燦,劉笑宇. DDS+PLL可編程全數(shù)字鎖相環(huán)及其應用. 遙測遙控 2002年11月.

[6]劉莎,盧雪萍,馬駿. 一種數(shù)字調頻系統(tǒng)專用頻率合成芯片的設計. 信息技術,2004年3月.

[7]鄭繼禹,萬心平,張厥盛. 鎖相環(huán)路原理與應用. 人民郵電出版社,1984.

[8]陳立新. Shannon 定理在數(shù)字鎖相環(huán)中的應用. 微電子技術,2000年4月.

[9]樊昌信,張甫翎,徐炳祥,吳成柯. 通信原理,國防工業(yè)出版社,2001.

[10]肖國鎮(zhèn),梁傳甲等. 偽隨機序列及其應用. 國防工業(yè)出版社,1985.

猜你喜歡
發(fā)展概況基本原理
淺析油畫技法和鑒賞的認識
屋頂輕便型速生草坪建植研究探討
淺析大號基礎學習中重點與難點
蒙醫(yī)藥特色與發(fā)展思路
馬克思主義原理在中國市場經濟發(fā)展中的價值作用探析
城市智慧化建設對策研究
淺析馬克思主義基本原理的內涵
淺談如何提高銀杏大樹移植的成活率