扩频通信论文new

1、扩频通信原理及应用 院 系：专 业：年级班级：学 号：姓 名：指导教师：设计日期： XXX 通信工程 XX班 XX 朱XXX XX 2011年5月22日扩频通信技术在电力部门的应用扩频通信是一种宽带通信技术，在生产实践中有着广泛的应用。它具有抗干扰性强、信号质量高、隐蔽性能好等优点，是提供数据传输和话路传输的理想通道。因此唐山供电公司建设的无人值守变电站王官营到集控站丰东之间的四遥通道采用了美国生产的Utilcom无线扩频设备，另外配加一个数话复用器，实现了话音和数据传输功能。但在运行中出现了通道不定时瞬断，通道误码瞬间增多的现象，不仅影响了遥控、遥信信号的传送，而且电话也时断时续。1设备简介

2、(1) LR 2020扩频调制解调器 工作频段2.435 GHz 调制类型BPSK或QPSK直接序列扩频和跳频 通信方式全双工 PN码速率4.6 Mchip/s 最大PN码长度31、63 chip可选 接收灵敏度-92 dBm(2) DV-MUX自适应高速时分复用数话复用器，提供1路同步数据通道和1路话音通道。(3) 24dB增益的抛物面天线。2此设备的扩频理论概述21扩频通信基本原理扩频通信是先将发端输入的信息调制成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号，以展宽信号的频谱。展宽以后的信号调制到射频发送出去。在收端，将接收到的宽带射频信号变频至中频，然后由本地产生的与发端相

3、同的扩频码序列去解扩。最后经信息解调，恢复原始信息输出。2.2 干扰因素分析根据无线通信传输理论，分析造成通信瞬断的原因主要有两方面：一是干扰(包括单频、多频干扰和多径干扰)；二是信号被阻挡。对于单频及多频载波信号的干扰，扩频系统有抑制干扰、提高输出信噪比的功能。这是由于扩频系统将信号频带展宽，干扰信号加在更宽的频带上，分散了干扰的功率。另外接收端采用了扩频码序列进行相关检测，即使同类型信号，如果不能检测出有用信号的码序列，干扰也起不了太大的作用。多径干扰是由于大气层的折射、气温变化、雾、雨等原因或障碍物的反射造成多条无线链路，使信号衰减，并且任何一种衰减都可能持续几分钟到几小时，造成20 d

4、B左右的能量损失，从而降低信号的可视距离，使通道误码增多，甚至通信中断。直接序列扩频设备采用相关接收，只要码片宽度小于或等于最小的传播时延就具有抗多径干扰能力。我们使用的这种扩频设备，其PN码速率是4.6 Mchip/s，那么若码片宽度小于或等于0.25 s，由于短波电离层信道的传播时延在0.10.2 ms，因此足可以抗大气层折射、气温变化、雾、雨等原因引起的多径干扰。另外该设备的跳频功能使载波频率跳达到频率分集，也有一定的抗多径干扰作用。3通信通道干扰现象的进一步分析3.1实际干扰情况利用频谱测试仪搜索丰东和王官营附近的无线信号，在2.4 GHz中心频率10 MHz、20 MHz带宽范围内未

5、发现干扰信号。改变工作频率、主从方式等参数，以及选择跳频方式都不能排除通道瞬断现象，这也说明瞬断不是干扰引起的。3.2阻挡因素分析微波通信为视距传输。对于扩频设备来说，对地形变化或建筑物等小阻碍物有较好的抗多径效应能力。但它传输的仍是微波信号，因此也要求天线间可视。如果有山或大的建筑物阻挡将无法进行正常通信。3.2.1系统储备电平的理论计算系统的储备电平是指在不间断通信情况下系统允许信号衰减的电平范围。王官营到丰东直线距离约10 km，由2.4 GHz频段下自由空间中路径损耗曲线可查出：10 km信号自由空间路径损耗为120 dB；在这两端我们实际采用的天线增益均为+24 dB；接收机灵敏度是

6、-92 dBm。发射功率19dBm。(1) 每个modem总的接收增益馈线损耗加上天线增益，即：(2) 接收机所要求的有效发射功率REPREP接收机灵敏度+路径损耗-总接收机增益-92 dBm+120 dB-(+24 dB)+4 dBm(3) 每个modem总的发送增益馈线损耗加上发送天线增益，即：(4) 要求的发射机的输出功率：从接收机所要求的REP中减去发射机总的发送增益，即：(5) 电平储备量：从实际的传输功率中减去要求的发射机输出功率，即：每个modem的总发送功率+19 dBm3.2.2系统储备电平的实际测试在天线口串接一可变衰减器，测试接收机入口信号强度的变化，见表1。表 1接收机

7、入口信号强度变化衰减器信号强度误码情况0 dB -78 dBm无误码，通信正常5 dB -85 dBm无误码，通信正常8 dB -85 dBm有误码，通信正常10 dB -87 dBm误码增多，通信正常11 dB -87 dBm误码增多，通信瞬断13 dB -108 dBm通信中断从表1可看出：当衰减8 dB时就有误码出现，衰减11 dB时通信发生瞬断，其电平储备只达到10 dB，并且接收机入口电平很低。是什么原因造成电平储备实际值与理论值相差甚远呢?通过再次考察王官营到丰东之间路径，发现有两座无名山，最高点达到200 m。信号正好从80 m处穿过，对信号产生部分阻挡，降低了信号强度，因而降低

8、了信号电平储备量。因此当大气层变化、气温、雨、雾等原因引起多径效应时，由于电平储备量太低，出现通信瞬断现象。 4解决通信瞬断问题的方案和措施解决因阻挡造成通信中断的办法有两个：一是加高天线，避开阻挡，使天线间达到可视。二是增大天线增益，提高信号强度。由于加高铁塔工作量大，时间又不允许，只有采取更换天线的措施。点对点定向天线改用28 dB增益天线。重复上面理论计算可知，采用28 dB增益天线时电平储备理论值可达到47 dB，即比24 dB天线时升高12 dB。那么，实际储备电平升高了多少呢?实际测试结果见表2。表 2改用28 dB增益天线后的测试结果衰减器信号强度误码情况0 dB-64 dBm无

9、误码，通信正常10 dB-72 dBm无误码，通信正常24 dB-86 dBm无误码，通信正常25 dB-87 dBm有误码，通信正常26 dB-87 dBm误码增多，通信正常30 dB-108dBm通信中断从表2看，换天线后信号电平升高14 dBm，衰减加到26 dB时通信仍无瞬断。说明此时系统电平储备达到26 dB以上，比24 dB增益天线时增加16 dB，且比理论计算还高。这说明瞬断原因是阻挡所致，通信瞬断问题得到圆满解决。目前设备运行稳定，误码率很低，符合设计要求。 5结论扩频设备具有抗干扰性强、隐蔽性好、抗多径干扰、信号质量高等优点，但在应用时要注意以下几方面：虽然设备具有抗普通干扰

10、、抗多径干扰能力，并在短距离内可通过一定程度的障碍物，但远距离仍是视距传输，因此山区使用必须要慎重，要进行储备电平和误码率指标测试，必须保证有足够的电平储备。有些设备检测功能不完善，通信指标不能直观、准确地反映，因此可利用其他测试仪表对系统进行测试。我们使用的这种直扩系统，进行组网时网内同时可工作的地址数与系统的处理增益成正比，当处理增益给定时，网内用户数也就一定了。若是多个直接扩频网工作时，则存在网间干扰问题，也将限制允许建网的数目，而跳频系统由于跳频频率数是有限的，可组网的数量也是受限制的，因此在组网前要进行频率分配规划，防止出现同频干扰以及频率互调干扰问题。设计好天线架设高度，保证天线间可视。同时做好天线和设备的防雷接地。6 心得体会过对扩频通信的学习，在学习了相关知识的同时，我也对扩频通信技术在生活中的应用有了更多的理解，对其工作原理有了大致地了解，对以前学习过的知识也是一种温习老师讲课的方式通俗易懂，注重联系实际，讲课方式幽默，让同学们易于接受，增加了我们学习的兴趣。通过学习，我对