導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇擴頻技術論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

擴頻技術就是將所傳輸信息的帶寬擴展很多倍，然后發(fā)送出去，這時發(fā)送信號所占據(jù)的信道帶寬遠大于信息本身的帶寬，例如，傳輸一個9600bps的數(shù)據(jù)流，其基帶帶寬不到10kHZ，但用擴頻技術傳送時，它所占據(jù)的信道帶寬可以被擴展到300kHZ或更寬，與此同時，調制到高頻的信號發(fā)射功率譜也將大大降低。下面簡要介紹一下無線擴頻系統(tǒng)：

1擴頻系統(tǒng)的基本設備組成

(1)擴頻電臺：

擴頻系統(tǒng)的核心設備是擴頻電臺。PN碼擴頻以及調制到2.4GHz的高頻載波上都是由它來完成的。目前國內經(jīng)常使用的電臺主要是美國的Pcomcylink電臺、Utilicom電臺、加拿大DTS電臺和Comlink電臺等。

(2)復用器：

有時在一個地方不僅要傳輸一路數(shù)據(jù)，可能還要傳輸幾路數(shù)據(jù)甚至話音、圖象，而電臺卻只有一部，這時就要用到復用器。它能將幾路數(shù)據(jù)或話音等有機地合成為一路，并將其傳送給本地的電臺，最后由電臺象發(fā)射一路數(shù)據(jù)時那樣將其發(fā)送出去。而在遙遠的接收端則執(zhí)行與上述相反的過程，同時按發(fā)射時的規(guī)律便可以將幾路話音和數(shù)據(jù)分開。目前國內經(jīng)常使用的復用器主要是美國Motorola復用器、以色列RAD公司復用器等。

(3)天線及饋線：

天線和饋線是將高頻信號從電臺輻射到空間或從空間接收并傳輸?shù)诫娕_的設備。目前國內經(jīng)常使用的天、饋線主要是與電臺配套的原廠產(chǎn)品。

2擴頻系統(tǒng)的組成

(1)點對點方式：

點對點方式實際上是一種一一對應的工作方式，這種方式簡便、易行，同時也可以組成多個點對點的系統(tǒng)，其各點之間通過適當?shù)脑O置可以互不影響。示意圖見圖1。

(2)點對多點方式：

點對多點方式是一種被稱為“一對多”或“多對一”的經(jīng)濟型擴頻方式，也有人稱之為“一點多址”。它使用輪詢的原理，由一臺主機對所有從機進行輪詢并指定其中的一臺從機與通信。這種方式與點對點方式比起來可以節(jié)省很多電臺，但其傳遞的數(shù)據(jù)量比較少，且相對速度較慢。其示意圖見圖2。

(3)中繼方式：

中繼方式一般用在通信距離過長(超過50km)或兩通信點之間有阻擋(如高山或建筑物等)的較特殊情況下，是一種“接力”或“迂回”的通信方式。其示意圖見圖3。

圖3中繼方式無線擴頻示意圖

3擴頻設備性能

篇2

論文摘要：擴頻通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中新的通信方式，它具有較強的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能，頻譜利用率高。本文介紹了擴頻通信的工作原理、特點、及其發(fā)展應用。

一、擴頻通信的工作原理

在發(fā)端輸人的信息先調制形成數(shù)字信號，然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調制到射頻發(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)端相同的擴頻碼序列去相關解擴，再經(jīng)信息解調，恢復成原始信息輸出?？梢?，一般的擴頻通信系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)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(shù)(擴頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進行調制實現(xiàn)的；(4)接收端用相同的擴頻函數(shù)進行相關解調(解擴)，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴頻函數(shù)(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?shù)臄?shù)據(jù)(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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(jiān)測到，因此擴頻通信系統(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(tǒng)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(xiàn)象，使擴頻通信系統(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(shù)就更難了．所以擴頻系統(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(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、擴頻技術的發(fā)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(jīng)出現(xiàn)，但作為相關器的“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)生器及其相關部件都已成為現(xiàn)實，擴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(tǒng)的角度看擴頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機+最佳接收機．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，偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度，構成了最佳發(fā)射機．因此，有了最佳通信系統(tǒng)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(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，因此各類接人技術和系統(tǒng)應運而生．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(xié)議架構的無線局域網(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、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(yōu)勢，在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用．

篇3

傳統(tǒng)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?yún)f(xié)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(tài)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(fā)送數(shù)據(jù)時,并不考慮信道當前的忙閑狀態(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(xiàn)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(tǒng)穩(wěn)定范圍要大于時隙ALOHA系統(tǒng),并且當選用的擴頻碼組階數(shù)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(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?；谝陨显?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(fā)生,使系統(tǒng)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(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簽的信息,所以當標簽數(shù)目過大時,系統(tǒng)的吞吐率,即正確識別標簽數(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(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,所以當標簽數(shù)量大于354時,系統(tǒng)將會對標簽分組識別。

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,完成識別的所有標簽的分組。分組幀時隙ALOHA算法的分組規(guī)則如下:當標簽數(shù)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(shù)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(shù)量在355707時,標簽分為2組;當標簽數(shù)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(shù)量更多時,按照這個規(guī)律分成合適的組數(shù)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(shù)據(jù)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(fā)的數(shù)據(jù)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(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(zhí)行過程示意圖標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相結合,實現(xiàn)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(fā)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(shù)量龐大時的系統(tǒng)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(shù)量標簽的RFID系統(tǒng)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(shù)下ALOHA算法的系統(tǒng)吞吐率和本文所提出的算法改進后的系統(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)仿真設定的信息幀長F即時隙數(shù)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(shù)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(shù)量少于256個時,系統(tǒng)吞吐量隨著標簽數(shù)量的增加而增加,直到標簽數(shù)量達到256時系統(tǒng)的吞吐量達到最大值。隨著標簽數(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點結論:一、當標簽個數(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(fā)端輸人的信息先調制形成數(shù)字信號，然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調制到射頻發(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)端相同的擴頻碼序列去相關解擴，再經(jīng)信息解調，恢復成原始信息輸出?？梢姡话愕臄U頻通信系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)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(shù)(擴頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進行調制實現(xiàn)的；(4)接收端用相同的擴頻函數(shù)進行相關解調(解擴)，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴頻函數(shù)(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?shù)臄?shù)據(jù)(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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(jiān)測到，因此擴頻通信系統(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(tǒng)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(xiàn)象，使擴頻通信系統(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(shù)就更難了．所以擴頻系統(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(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、擴頻技術的發(fā)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(jīng)出現(xiàn)，但作為相關器的“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)生器及其相關部件都已成為現(xiàn)實，擴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(tǒng)的角度看擴頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機+最佳接收機．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，偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度，構成了最佳發(fā)射機．因此，有了最佳通信系統(tǒng)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(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，因此各類接人技術和系統(tǒng)應運而生．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(xié)議架構的無線局域網(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、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(yōu)勢，在接入網(wǎng)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(shù)據(jù)接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(wǎng)(Internet)接入。

四、結語

擴頻通信是通信的一個重要分支和發(fā)展方向，是擴頻技術與通信相結合的產(chǎn)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(xiàn)碼分多址的特點，使它能與第三代移動通信系統(tǒng)完美結合，發(fā)展前景極為廣闊。

參考文獻：

篇5

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(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(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。ZigBee技術是專門針對無線傳感器開發(fā)的，無線傳感器網(wǎng)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(wǎng)自動化以及溫度、電能在線監(jiān)測方面，然而，變電站高強電磁環(huán)境對無線傳感器網(wǎng)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(wǎng)絡的調制技術進行研究，對無線傳感器網(wǎng)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(huán)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(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(xiàn)象就是靜電放電。當外加電壓在電氣設備中產(chǎn)生的場強，足以使絕緣區(qū)域發(fā)生放電，但在放電區(qū)域內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，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(chǎn)生游離放電的電暈。導線表面的機械損傷、污染微?；蛘邔Ь€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(tǒng)的實際運行中電暈的產(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(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(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(wǎng)網(wǎng)絡的擴頻技術

2.1 ZigBee協(xié)議

無線傳感器網(wǎng)絡應用的ZigBee協(xié)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(shù)據(jù)發(fā)送和接收等功能。無線傳感器網(wǎng)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(wǎng)絡采用直接序列擴頻技術。

直接序列擴頻系統(tǒng)就是用具有高碼率的偽隨機(PN)序列，在發(fā)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(wǎng)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(chǎn)生的低頻干擾的頻帶離無線傳感器網(wǎng)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(wǎng)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(chǎn)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(xiàn)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(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)絡的干擾也是瞬間的，瞬態(tài)電磁干擾結束，無線傳感器網(wǎng)絡也恢復正常。

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(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(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。zigbee技術是專門針對無線傳感器開發(fā)的，無線傳感器網(wǎng)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(wǎng)自動化以及溫度、電能在線監(jiān)測方面，然而，變電站高強電磁環(huán)境對無線傳感器網(wǎng)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(wǎng)絡的調制技術進行研究，對無線傳感器網(wǎng)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(huán)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(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(xiàn)象就是靜電放電。當外加電壓在電氣設備中產(chǎn)生的場強，足以使絕緣區(qū)域發(fā)生放電，但在放電區(qū)域內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，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(chǎn)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(tǒng)的實際運行中電暈的產(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(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(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(wǎng)網(wǎng)絡的擴頻技術

    2.1 zigbee協(xié)議

    無線傳感器網(wǎng)絡應用的zigbee協(xié)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(shù)據(jù)發(fā)送和接收等功能。無線傳感器網(wǎng)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(wǎng)絡采用直接序列擴頻技術。

    直接序列擴頻系統(tǒng)就是用具有高碼率的偽隨機(pn)序列，在發(fā)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(wǎng)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(chǎn)生的低頻干擾的頻帶離無線傳感器網(wǎng)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(wǎng)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(chǎn)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(xiàn)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(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)絡的干擾也是瞬間的，瞬態(tài)電磁干擾結束，無線傳感器網(wǎng)絡也恢復正常。

篇7

科技的發(fā)展在給人們帶來便捷的同時也使得無線通信傳播的環(huán)境更加復雜化。在進行無線通信時，可能受到諸多類型的干擾。總的來說，影響無線通信的干擾類型眾多，需要根據(jù)無線通信的傳播原理進行具體分析。當前形勢下，人們對于無線通信技術的需求量與日俱增，只有不斷提高抗干擾技術的水平，才能保障無線通信的質量。

一、頻譜擴展抗干擾技術分析

1、DS直接序列擴頻。所謂DS直接序列擴頻，就是在較寬的頻帶上，通過擴展信號，以便于將頻帶的單位功率降低。通過DS直接序列擴頻，可以將功率譜密度有效的降低，優(yōu)點眾多，不僅隱蔽性較好，具有較低的截獲率，還能夠有效的對抗多徑干擾。與此同時，利用DS直接序列擴頻，當處于熱噪聲以及信道噪聲的環(huán)境下，還可以保證較低的通信功率譜數(shù)，這樣信號可以較為容易的實現(xiàn)隱藏。

2、FH跳頻技術。利用頻譜擴展，載波頻率就可以利用偽隨機的形式在眾多頻率上跳變。FH跳頻技術可以有效規(guī)避在某一頻段上存在的強干擾。其原理就是針對較為強烈的干擾實現(xiàn)隔離，從而確保有效頻段信息的傳輸?shù)馁|量。一般來說，跳頻技術分為兩大部分，即頻率自適應以及功率自適應。前者就是在通信過程中實時監(jiān)測干擾頻率，以便實現(xiàn)跳頻；后者則是確保無線通訊能夠與調整后的發(fā)射頻率相適應，以便保證跳頻后仍能實現(xiàn)通信的傳遞。

3、TH跳時技術。從某種角度來說，跳時技術與跳頻技術類似，就是指在時間軸上發(fā)射信號從而實現(xiàn)跳變。在開始部分跳時技術必須對時間軸進行劃分從而形成眾多時片，然后再通過擴頻碼控制時片，最后通過碼序完成整個技術過程。TH跳頻技術特點顯著，因其時片較窄，所以必須將信號頻譜進一步擴展。該技術必須與其他抗干擾技術一起使用，只有這樣才能確保其性能的發(fā)揮。

4、組合擴頻。組合擴頻就是將上述三種抗干擾技術進行有效的組合，從而實現(xiàn)無線通信抗干擾效果的最大化。通過優(yōu)化組合可以極大的提高無線通信的抗干擾能力。

二、非頻譜擴展抗干擾技術分析

1、天線自適應抗干擾技術。這類技術算法較多，自然能夠針對信號的不同類型（不論是時間還是空間）實時跟蹤，以便減少干擾因素，保障信號的質量。

2、通信猝發(fā)技術。一般來說，信號如果長時間暴露在外面，所受到的干擾就可能較多，對通信質量的影響也就越大。通信猝發(fā)技術就可以有效解決這一問題，它通過提升無線信號的通信速度，縮短信號暴露在外的時間，從而實現(xiàn)抗干擾。除此以外，通信猝發(fā)技術憑借破譯難度較高的特點，可以有效的避免信號冒充問題。

3、交織糾錯編碼技術。如果無線信號擾而產(chǎn)生突發(fā)錯誤，交織糾錯編碼技術就可以將其打散處理，從而將因干擾影響而產(chǎn)生錯誤的信號糾正過來，實現(xiàn)無線通信的抗干擾。正是憑借這樣的特點，交織糾錯編碼技術是跳頻技術中必不可少的一環(huán)。

4、分集技術。所謂分集技術，就是利用多種途徑，對同一無線信號就行傳輸，以便減少因干擾而出現(xiàn)的通信質量損失。分集技術主要由分離技術和合并技術組成。前者是指對信號進行空間、時間、極化以及頻率的分離；后者則是指增益合并、信噪合并以及選擇合并等技術。分集技術在多徑傳輸對抗中應用的較多。

三、其他無線通信抗干擾技術分析

1、多種輸出輸入技術。該技術在傳統(tǒng)傳播方式中應用較廣，就是通過多天線將需要傳遞的信號發(fā)送出去，接收方也可以從多個途徑進行接收，所以對于信號中斷問題比較有效。利用該技術后，即便一種信號受到干擾而中斷，但是其他信號依然會進行傳輸，最終完成通信的傳遞，以避免因為干擾而導致通信系統(tǒng)的崩潰。

2、虛擬智能化天線技術。虛擬智能化天線技術就是在特定區(qū)域，利用多信號接收天線接收相應特點的信號。在接收信號的過程中，可以有效避免其他信號對該特定信號的干擾，從而實現(xiàn)高質量的無線信號傳輸。對于互調干擾而導致的信號中斷問題，虛擬智能化天線技術有奇效，從而有效保證無線信號的抗干擾能力。

結語：綜上所述，無線通信抗干擾技術的發(fā)展是一個漫長的過程。隨著信息技術的不斷發(fā)展，無線通信抗干擾技術也正逐步趨向多元化。對于我們來說，必須不斷研究、不斷實踐，通過進一步優(yōu)化無線通信配置，改善無線通信運行的環(huán)境，才能保障無線通信的高質量，發(fā)揮其無可比擬的優(yōu)越性，從而推動無線通信技術的進一步發(fā)展。

參 考 文 獻

篇8

    前言

    目前,我國大型石化企業(yè)在廠內的通訊方式,一般仍然采用傳統(tǒng)的有線傳輸方式,即依靠有線通訊電纜來傳輸信號,配合以傳統(tǒng)的程控交換機和防爆電話,防爆揚聲器等等設備終端來實現(xiàn)在防爆區(qū)與非防爆區(qū)之間的通訊。這樣的通訊系統(tǒng)龐大,線纜眾多不易于人員維護,加之廠區(qū)內部腐蝕性氣體,工作環(huán)境,自然環(huán)境等經(jīng)年累月極容易造成設備的線纜損壞,影響通訊,由于是有線電纜連接在事故發(fā)生時更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷,對企業(yè)的事故救援,員工的人身安全,都造成巨大的損失。所以要大力發(fā)展無線通訊網(wǎng)絡在企業(yè)的應用。 1、無線通訊技術的重要作用

    石化工廠廠區(qū)面積大,人員分布散,防爆區(qū)內移動作業(yè)人員和零散作業(yè)人員眾多。無線通訊系統(tǒng)對滿足人員通訊需要,加強防爆區(qū)內分布人員的動態(tài)管理,優(yōu)化廠區(qū)網(wǎng)路結構,實現(xiàn)企業(yè)安全生產(chǎn),調度指揮的有線,無線互聯(lián)互通,相互結合的信息傳遞,保證企業(yè)安全高效的生產(chǎn)具有十分重大的現(xiàn)實意義。

    2、常用的無線通訊技術分析

    目前廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數(shù)傳電臺、擴頻微波、無線網(wǎng)橋及衛(wèi)星通信、短波通信技術等。 2.1 數(shù)字電臺用于點對點或點對多點的工作環(huán)境,能夠提供標準RS-232接口,可直接與計算機、RTU、PLC等數(shù)據(jù)終端連接,實現(xiàn)透明傳輸。數(shù)傳電臺的傳輸速率從1200~19.2Kbit,傳輸距離20~50公里。具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點。數(shù)傳電臺技術比較成熟,標準統(tǒng)一。但隨著GPRS/CDMA技術的日漸成熟,相應的設備價格的降低,使得在很多應用場合中數(shù)傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時,數(shù)傳電臺的相關技術也在不斷發(fā)展,智能化、網(wǎng)絡化、高帶寬的數(shù)傳電臺也不斷涌現(xiàn)。

    2.2 擴頻微波和無線網(wǎng)橋技術是近幾年興起的一門數(shù)據(jù)傳輸技術。擴頻微波最大優(yōu)點在于較強的抗干擾能力,以及保密、多址、組網(wǎng)、抗多徑等,同時具有傳輸距離遠、覆蓋面廣等特點,特別適合野外聯(lián)網(wǎng)應用。而無線網(wǎng)橋是無線射頻技術和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術相結合的產(chǎn)物。無線網(wǎng)橋是為使用無線(微波)進行遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c對點網(wǎng)間互聯(lián)而設計。它是一種在鏈路層實現(xiàn)LAN互聯(lián)的存儲轉發(fā)設備,可用于固定數(shù)字設備與其他固定數(shù)字設備之間的遠距離(可達50km)、高速(可達百Mbps)無線組網(wǎng)。這兩項技術都可以用來傳輸對帶寬要求相當高的視頻監(jiān)控等大數(shù)據(jù)量信號傳輸業(yè)務。

    3、短距離無線通訊技術簡介

    “藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通訊技術標準,也是目前國際上最新的一種公開的無線通訊技術規(guī)范。它可以在較小的范圍內,通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡互聯(lián),使得近距離內各種通訊設備能夠實現(xiàn)無縫資源共享,也可以實現(xiàn)在各種數(shù)字設備之間的語音和數(shù)據(jù)通訊。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此特別適用于小型的移動通訊設備,使設備去掉了連接電纜的不便,通過無線建立通訊。  藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎,采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先進技術,為固定與移動設備通訊環(huán)境建立一個特別連接。作為一個新興技術,藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處,如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問,藍牙技術已成為近年應用最快的無線通訊技術,它必將在不久的將來滲透到生活的各個方面。

    4、超寬帶(UWB)技術研究

    超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術起源于20世紀50年代末,此前主要作為軍事技術在雷達等通訊設備中使用。隨著無線通訊的飛速發(fā)展,人們對高速無線通訊提出了更高的要求,超寬帶技術又被重新提出,并倍受關注。UWB是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%的無線通訊方案。與常見的使用連續(xù)載波通訊方式不同,UWB采用極短的脈沖信號來傳送信息,通常每個脈沖持續(xù)的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz,因此最大數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通訊的同時,UWB設備的發(fā)射功率卻很小,僅僅是現(xiàn)有設備的幾百分之一,對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲,因此從理論上講,UWB可以與現(xiàn)有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)通訊方式,它有望在無線通訊領域得到廣泛的應用。UWB的特點如下: 

    4.1 抗干擾性能強:UWB采用跳時擴頻信號,系統(tǒng)具有較大的處理增益,在發(fā)射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設備產(chǎn)生的噪聲。  4.2 傳輸速率高:UWB的數(shù)據(jù)速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s,有望高于藍牙100倍。  4.3 帶寬極寬:UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達幾個GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大,并且可以和目前的窄帶通訊系統(tǒng)同時工作而互不干擾。  4.4 消耗電能少:通常情況下,無線通訊系統(tǒng)在通訊時需要連續(xù)發(fā)射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發(fā)出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發(fā)送出去,并且在需要時才發(fā)送脈沖電波,所以消耗電能少。  4.5 保密性好:UWB保密性表現(xiàn)在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發(fā)送端擴頻碼時才能解出發(fā)射數(shù)據(jù);另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低,用傳統(tǒng)的接收機無法接收。  4.6 發(fā)送功率非常小:UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小,通訊設備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實現(xiàn)通訊。低發(fā)射功率大大延長了系統(tǒng)電源工作時間。  4.7 成本低,適合于便攜型使用:由于UWB技術使用基帶傳輸,無需進行射頻調制和解調,所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件,系統(tǒng)結構簡化,成本大大降低,同時更容易集成到CMOS電路中。 

    5、結束語

    總之,無線通訊方式由于其建立物理鏈路簡單易行,成本低,可以根據(jù)現(xiàn)場需求及時調整項目方案,靈活性好,系統(tǒng)的功能擴展方便,因此特別適合石化行業(yè)對通信鏈路的要求。

    參考文獻:

    [1]方旭明,何蓉.短距離無線與移動通訊網(wǎng)絡[M].北京:人民郵電出版社,2004. 

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(tǒng)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(shù)存在大量的尖峰脈沖，這種現(xiàn)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(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，這就影響到了擴頻通信的安全。可見擴頻技術主要受傳統(tǒng)的PN 碼的相關特性以及PN 地址碼個數(shù)的限制，且其抗截獲能力比較差，這對于采用擴頻技術的CDMA 系統(tǒng)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?；煦缡怯纱_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，更適合應用于擴頻通信中作為擴頻序列碼?；煦缦到y(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的結果。這樣就可以很方便的產(chǎn)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(tǒng)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(tǒng)很適合于產(chǎn)生擴頻通信中系統(tǒng)性能優(yōu)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(tǒng)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(tǒng)的框圖設計

該擴頻系統(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(tǒng)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(jīng)過信息調制形成數(shù)字信號。

（2）然后由混沌序列生成模塊產(chǎn)生混沌序列去調制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，將擴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檢測，即將收到的寬頻信號進行解擴。

（4）經(jīng)過解擴的信號再經(jīng)過信息解調，恢復出發(fā)送的信號。將恢復出的信號與發(fā)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(tǒng)的誤碼率。

2.2 混沌序列性質分析

目前應用于產(chǎn)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(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(tǒng)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(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主要是碼間互相關性的大小。利用概率密度函數(shù)，可以計算得到所關心的一些統(tǒng)計特性p（x）關于偶對稱，自相關函數(shù)近似為δ 函數(shù)，互相關為零。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用。

2.3 混沌序列與PN 序列的比較

在擴頻通信系統(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(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(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序列來作為擴頻系統(tǒng)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(yōu)點[5]: （2）混沌序列容易產(chǎn)生和存儲?；煦缧蛄兄恍枰粋€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，要獲得不同的隨機序列，必須對其產(chǎn)生的隨機二進制序列進行緩存，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，這樣可通過混沌模型產(chǎn)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(shù)量有限。

（4）混沌序列的保密性要好于PN 序列?；煦缧蛄芯哂写_定的、隨機的和不可預測的特征，并且具有連續(xù)寬頻譜特征?；煦缦盗袥]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(tǒng)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(chǎn)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(shù)據(jù)處理的、可視化的、強大的計算工具。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(huán)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(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果。

4 混頻擴頻系統(tǒng)的建模與實現(xiàn)

4.1 混沌擴頻通信系統(tǒng)的仿真模型設計

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(tǒng)的仿真模型，驗證了基于混沌序列的擴頻通信系統(tǒng)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(yōu)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(yōu)點，下一步可以研究具有自適應特性的、對調制方式、載波數(shù)、擴頻碼的參數(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，混沌序列直接擴頻提供了比傳統(tǒng)的擴頻系統(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，從而為通信質量和系統(tǒng)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

【關鍵詞】低壓電力載波 通信 原理 技術

電力載波通信在我國的應用時間尚短，但是這項技術一經(jīng)傳入我國，就以極高的速度發(fā)展，并取得了驚人的成效。當前，我國的高壓電力載波通信已經(jīng)發(fā)展為一種基本的通信方式，在我國的電力系統(tǒng)中，發(fā)揮著重要的作用。然而，低壓電力載波通信在近幾年也受到了重視，各種低壓電力載波通信技術正在迅猛發(fā)展，具有巨大的市場潛力。低壓電力載波通信就是通過電力輸電線路進行對信息的傳輸，它可以分為高壓電力載波通信、低壓電力線載波通信和中美壓電力載波通信。所以低壓電力通信只是電力載波通信中的一種，但同樣具有電力載波通信的一般優(yōu)點，投資省、見效快、可靠性高，以及與電網(wǎng)建設同步等他特點。低壓電力載波通信在水電站、農(nóng)電以及邊遠山區(qū)等地區(qū)的使用方便，更加使用于在這些地方使用。

1 低壓電力載波通信的基本原理分析

1.1 擴頻載波通信技術

擴頻載波通信技術是近年來發(fā)展起來的一項新技術，可在民用通信上得到廣泛的應用。這項技術是將所發(fā)送的信息展寬到一個比信息帶寬得多的頻帶上，然后通過接收端的接收再將其恢復到信息帶寬的一項技術。擴頻通信技術是利用偽隨機編碼來調制待傳送的信息數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對頻譜擴散后的傳輸，然后在接收端采用同樣的編碼對其進行解調和相關的處理。

根據(jù)相關的科學理論，如果將頻帶的寬度適當?shù)卦黾樱涂梢栽谳^低的信噪比情況下，用相同的信息率以任意小的差錯概率進行傳輸信息。這說明，頻譜擴展技術可以很好地對信號進行隱蔽，而且還具有很好的抗干擾能力，能夠適應低壓電力網(wǎng)絡中的復雜的各種噪音的干擾。

1.2 正交頻分復用原理

正交頻分復用技術主要是利用相互重疊的子信通道和應用并行數(shù)據(jù)傳輸技術以及正交頻分復用技術來實現(xiàn)對信息的傳輸，它一種利用多載波的調制技術。這項技術可以將所要傳輸?shù)男畔⒎譃槎鄠€子信號，然后利用這多個子信號分別對多個相互正交的子載波進行調制，隨后再同時發(fā)送，最后在接收端對這些數(shù)據(jù)進行整合，從而達到提高數(shù)據(jù)傳輸效率的目的。并行數(shù)據(jù)傳輸可以通過提高多個信號的擴散效率來有效抵抗脈沖干擾噪聲的影響。

在具體的發(fā)送過程中，首先對所發(fā)送的串行數(shù)據(jù)信號進行串并轉換，將串行數(shù)據(jù)轉換為并行數(shù)據(jù)，然后進行相應的調制，同時在碼元之間插入循環(huán)前綴，再將之前的并行數(shù)據(jù)轉換為串行數(shù)據(jù)，經(jīng)過濾波以后，這些數(shù)據(jù)被耦合到低壓電力線進行信號傳播。在接收端，通過對接收到的信號的相應處理，再通過相應的變換就可以恢復到初始傳播的信號。

同擴頻載波通信技術一樣，多載波的正交頻分復用調制技術也具有很好的抗干擾能力，另外，還具有較高的帶寬利用率，而且它還靈活地將信息分配到不同的載波頻寬，因而可以很好地克服窄帶干擾和頻率選擇性衰落，而且它還可以通過與前向糾錯碼結合來實現(xiàn)對脈沖噪音的干擾。因此，正交頻分復用技術是在低壓電力配電網(wǎng)上實現(xiàn)高速數(shù)字的傳輸?shù)睦硐脒x擇，它與信道編碼和交織技術的結合能夠達到可靠和有效的通信效果。

2 低壓電力載波通信的關鍵技術分析

2.1 直接序列擴頻技術

這種技術就是在發(fā)射端利用高速率的擴散序列將信號頻譜擴散出去，在接受段用相同的擴頻碼序列對信號進行擴散，將接收到的信號還原為原來的信號。這種技術的抗干擾能力十分強大，而且不易對其他的信號產(chǎn)生影響，也不易被其他接受裝置截獲，應用十分可靠。

2.2 多載波碼分復用技術

這項技術的就是將正交頻分復用技術直接應用于載波碼分復用技術上。它是首先將每個信號進行擴頻，再將擴頻后的每個芯片調制到一個載波上，再通過信道進行傳輸。而在接收以后，需要進行正交頻分復用的解調、解擴以及進行并行和串行之間的變換，從而實現(xiàn)對原始信號的檢測和恢復。多載波碼分復用技術的抗干擾能力也相當強大，而且還具有極高的頻帶利用率，能夠有效將由于時延擴展而出現(xiàn)的負作用避免，與正交頻分復用技術相比較，其克服子載波的衰落作用更加明顯。

另外，鏈碼自適用調制技術可以保證對信息的發(fā)送成功，因為在信息發(fā)送不成功的情況下，利用該技術可以嘗試重新發(fā)送，直到發(fā)送成功為止。自動中繼技術可以有效提高中繼信號的質量，降低誤碼率。

3 總結

當前國內外對低壓電力載波通信技術的研究和應用在通信領域已經(jīng)十分廣泛，同時通信技術也逐漸滲透到了更多行業(yè)的發(fā)展中，在市場上占有巨大的應用地位和發(fā)展?jié)摿?。然而由于我國電力應用場所的特殊性和應用環(huán)境的惡劣，都對通信信道的建立設置了障礙。經(jīng)過技術研究，可以通過建立相應的參考模型以及使用相應的技術對這種嚴峻的自然環(huán)境進行克服。通過對直接序列擴頻技術、多載波碼分復用技術、鏈碼自適用調制技術、自動中繼技術等相關技術的應用有效實現(xiàn)對低壓電力載波通信技術的應用。

參考文獻

[1]陳鳳，鄭文剛，申長軍，周平，吳文彪.低壓電力線載波通信技術及應用[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（22）：188-193.

[2]楊潤芳，李海曦，王蓉.淺談電力線載波通信技術[J].企業(yè)技術開發(fā)，2012，31（31）：48-50.

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[4]張志宏.低壓電力線載波通信技術及應用探討[J].科技傳播，2011，15（13）：202-203.