擴頻通信論文newVIP

1、擴頻通信原理及應(yīng)用 院 系：專 業(yè)：年級班級：學(xué) 號：姓 名：指導(dǎo)教師：設(shè)計日期： XXX 通信工程 XX班 XX 朱XXX XX 2011年5月22日擴頻通信技術(shù)在電力部門的應(yīng)用擴頻通信是一種寬帶通信技術(shù)，在生產(chǎn)實踐中有著廣泛的應(yīng)用。它具有抗干擾性強、信號質(zhì)量高、隱蔽性能好等優(yōu)點，是提供數(shù)據(jù)傳輸和話路傳輸?shù)睦硐胪ǖ?。因此唐山供電公司建設(shè)的無人值守變電站王官營到集控站豐東之間的四遙通道采用了美國生產(chǎn)的Utilcom無線擴頻設(shè)備，另外配加一個數(shù)話復(fù)用器，實現(xiàn)了話音和數(shù)據(jù)傳輸功能。但在運行中出現(xiàn)了通道不定時瞬斷，通道誤碼瞬間增多的現(xiàn)象，不僅影響了遙控、遙信信號的傳送，而且電話也時斷時續(xù)。1設(shè)備簡介

2、(1) LR 2020擴頻調(diào)制解調(diào)器 工作頻段2.435 GHz 調(diào)制類型BPSK或QPSK直接序列擴頻和跳頻 通信方式全雙工 PN碼速率4.6 Mchip/s 最大PN碼長度31、63 chip可選 接收靈敏度-92 dBm(2) DV-MUX自適應(yīng)高速時分復(fù)用數(shù)話復(fù)用器，提供1路同步數(shù)據(jù)通道和1路話音通道。(3) 24dB增益的拋物面天線。2此設(shè)備的擴頻理論概述21擴頻通信基本原理擴頻通信是先將發(fā)端輸入的信息調(diào)制成數(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(diào)制數(shù)字信號，以展寬信號的頻譜。展寬以后的信號調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在收端，將接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

3、同的擴頻碼序列去解擴。最后經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)原始信息輸出。2.2 干擾因素分析根據(jù)無線通信傳輸理論，分析造成通信瞬斷的原因主要有兩方面：一是干擾(包括單頻、多頻干擾和多徑干擾)；二是信號被阻擋。對于單頻及多頻載波信號的干擾，擴頻系統(tǒng)有抑制干擾、提高輸出信噪比的功能。這是由于擴頻系統(tǒng)將信號頻帶展寬，干擾信號加在更寬的頻帶上，分散了干擾的功率。另外接收端采用了擴頻碼序列進行相關(guān)檢測，即使同類型信號，如果不能檢測出有用信號的碼序列，干擾也起不了太大的作用。多徑干擾是由于大氣層的折射、氣溫變化、霧、雨等原因或障礙物的反射造成多條無線鏈路，使信號衰減，并且任何一種衰減都可能持續(xù)幾分鐘到幾小時，造成20 d

4、B左右的能量損失，從而降低信號的可視距離，使通道誤碼增多，甚至通信中斷。直接序列擴頻設(shè)備采用相關(guān)接收，只要碼片寬度小于或等于最小的傳播時延就具有抗多徑干擾能力。我們使用的這種擴頻設(shè)備，其PN碼速率是4.6 Mchip/s，那么若碼片寬度小于或等于0.25 s，由于短波電離層信道的傳播時延在0.10.2 ms，因此足可以抗大氣層折射、氣溫變化、霧、雨等原因引起的多徑干擾。另外該設(shè)備的跳頻功能使載波頻率跳達到頻率分集，也有一定的抗多徑干擾作用。3通信通道干擾現(xiàn)象的進一步分析3.1實際干擾情況利用頻譜測試儀搜索豐東和王官營附近的無線信號，在2.4 GHz中心頻率10 MHz、20 MHz帶寬范圍內(nèi)未

5、發(fā)現(xiàn)干擾信號。改變工作頻率、主從方式等參數(shù)，以及選擇跳頻方式都不能排除通道瞬斷現(xiàn)象，這也說明瞬斷不是干擾引起的。3.2阻擋因素分析微波通信為視距傳輸。對于擴頻設(shè)備來說，對地形變化或建筑物等小阻礙物有較好的抗多徑效應(yīng)能力。但它傳輸?shù)娜允俏⒉ㄐ盘?，因此也要求天線間可視。如果有山或大的建筑物阻擋將無法進行正常通信。3.2.1系統(tǒng)儲備電平的理論計算系統(tǒng)的儲備電平是指在不間斷通信情況下系統(tǒng)允許信號衰減的電平范圍。王官營到豐東直線距離約10 km，由2.4 GHz頻段下自由空間中路徑損耗曲線可查出：10 km信號自由空間路徑損耗為120 dB；在這兩端我們實際采用的天線增益均為+24 dB；接收機靈敏度是

6、-92 dBm。發(fā)射功率19dBm。(1) 每個modem總的接收增益饋線損耗加上天線增益，即：(2) 接收機所要求的有效發(fā)射功率REPREP接收機靈敏度+路徑損耗-總接收機增益-92 dBm+120 dB-(+24 dB)+4 dBm(3) 每個modem總的發(fā)送增益饋線損耗加上發(fā)送天線增益，即：(4) 要求的發(fā)射機的輸出功率：從接收機所要求的REP中減去發(fā)射機總的發(fā)送增益，即：(5) 電平儲備量：從實際的傳輸功率中減去要求的發(fā)射機輸出功率，即：每個modem的總發(fā)送功率+19 dBm3.2.2系統(tǒng)儲備電平的實際測試在天線口串接一可變衰減器，測試接收機入口信號強度的變化，見表1。表 1接收機

7、入口信號強度變化衰減器信號強度誤碼情況0 dB -78 dBm無誤碼，通信正常5 dB -85 dBm無誤碼，通信正常8 dB -85 dBm有誤碼，通信正常10 dB -87 dBm誤碼增多，通信正常11 dB -87 dBm誤碼增多，通信瞬斷13 dB -108 dBm通信中斷從表1可看出：當(dāng)衰減8 dB時就有誤碼出現(xiàn)，衰減11 dB時通信發(fā)生瞬斷，其電平儲備只達到10 dB，并且接收機入口電平很低。是什么原因造成電平儲備實際值與理論值相差甚遠呢?通過再次考察王官營到豐東之間路徑，發(fā)現(xiàn)有兩座無名山，最高點達到200 m。信號正好從80 m處穿過，對信號產(chǎn)生部分阻擋，降低了信號強度，因而降低

8、了信號電平儲備量。因此當(dāng)大氣層變化、氣溫、雨、霧等原因引起多徑效應(yīng)時，由于電平儲備量太低，出現(xiàn)通信瞬斷現(xiàn)象。 4解決通信瞬斷問題的方案和措施解決因阻擋造成通信中斷的辦法有兩個：一是加高天線，避開阻擋，使天線間達到可視。二是增大天線增益，提高信號強度。由于加高鐵塔工作量大，時間又不允許，只有采取更換天線的措施。點對點定向天線改用28 dB增益天線。重復(fù)上面理論計算可知，采用28 dB增益天線時電平儲備理論值可達到47 dB，即比24 dB天線時升高12 dB。那么，實際儲備電平升高了多少呢?實際測試結(jié)果見表2。表 2改用28 dB增益天線后的測試結(jié)果衰減器信號強度誤碼情況0 dB-64 dBm無

9、誤碼，通信正常10 dB-72 dBm無誤碼，通信正常24 dB-86 dBm無誤碼，通信正常25 dB-87 dBm有誤碼，通信正常26 dB-87 dBm誤碼增多，通信正常30 dB-108dBm通信中斷從表2看，換天線后信號電平升高14 dBm，衰減加到26 dB時通信仍無瞬斷。說明此時系統(tǒng)電平儲備達到26 dB以上，比24 dB增益天線時增加16 dB，且比理論計算還高。這說明瞬斷原因是阻擋所致，通信瞬斷問題得到圓滿解決。目前設(shè)備運行穩(wěn)定，誤碼率很低，符合設(shè)計要求。 5結(jié)論擴頻設(shè)備具有抗干擾性強、隱蔽性好、抗多徑干擾、信號質(zhì)量高等優(yōu)點，但在應(yīng)用時要注意以下幾方面：雖然設(shè)備具有抗普通干擾

10、、抗多徑干擾能力，并在短距離內(nèi)可通過一定程度的障礙物，但遠距離仍是視距傳輸，因此山區(qū)使用必須要慎重，要進行儲備電平和誤碼率指標測試，必須保證有足夠的電平儲備。有些設(shè)備檢測功能不完善，通信指標不能直觀、準確地反映，因此可利用其他測試儀表對系統(tǒng)進行測試。我們使用的這種直擴系統(tǒng)，進行組網(wǎng)時網(wǎng)內(nèi)同時可工作的地址數(shù)與系統(tǒng)的處理增益成正比，當(dāng)處理增益給定時，網(wǎng)內(nèi)用戶數(shù)也就一定了。若是多個直接擴頻網(wǎng)工作時，則存在網(wǎng)間干擾問題，也將限制允許建網(wǎng)的數(shù)目，而跳頻系統(tǒng)由于跳頻頻率數(shù)是有限的，可組網(wǎng)的數(shù)量也是受限制的，因此在組網(wǎng)前要進行頻率分配規(guī)劃，防止出現(xiàn)同頻干擾以及頻率互調(diào)干擾問題。設(shè)計好天線架設(shè)高度，保證天線間可視。同時做好天線和設(shè)備的防雷接地。6 心得體會過對擴頻通信的學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)了相關(guān)知識的同時，我也對擴頻通信技術(shù)在生活中的應(yīng)用有了更多的理解，對其工作原理有了大致地了解，對以前學(xué)習(xí)過的知識也是一種溫習(xí)老師講課的方式通俗易懂，注重聯(lián)系實際，講課方式幽默，讓同學(xué)們易于接受，增加了我們學(xué)習(xí)的興趣。通過學(xué)習(xí)，我對