信號(hào)傳輸論文:通信在信號(hào)傳輸中的應(yīng)用謅議
時(shí)間:2022-02-13 04:03:36
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作者:王偉何濤強(qiáng)生杰單位:蘭州交通大學(xué)
數(shù)據(jù)輸入后先轉(zhuǎn)化成ASCII二進(jìn)制碼進(jìn)行傳輸,通過調(diào)用m序列生成函數(shù)進(jìn)行相加,產(chǎn)生擴(kuò)展后的數(shù)據(jù),然后將擴(kuò)頻碼轉(zhuǎn)換為BPSK(1,-1)序列,數(shù)據(jù)傳輸時(shí)進(jìn)一步將BPSK雙極性轉(zhuǎn)換到單極性,最終在數(shù)據(jù)輸出端進(jìn)行m序列解擴(kuò),再結(jié)合解調(diào)過程將ASCII二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為輸出數(shù)據(jù)。從圖3(b)中可以看出數(shù)據(jù)展寬后可以明顯降低信號(hào)功率密度,調(diào)制后傳輸?shù)男盘?hào)和白噪聲具有很大的相似度,可以實(shí)現(xiàn)高隱蔽性傳輸。從圖3(c)和圖3(d)對(duì)調(diào)制信號(hào)包絡(luò),相干載波相位模糊度及其對(duì)解調(diào)數(shù)據(jù)的影響等性能對(duì)比,得出BPSK調(diào)制出傳輸過程中具有高的抗干擾能力和頻譜利用率。最終解擴(kuò)和解調(diào)后的輸出數(shù)據(jù)(e)和輸入數(shù)據(jù)圖3(a)具有高度的一致性,可見此擴(kuò)頻方式具有很強(qiáng)的抗干擾性。
理論優(yōu)勢(shì)(1)抗干擾能力強(qiáng)。直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中,解擴(kuò)器端輸入與輸出信號(hào)功率保持不變,而對(duì)于干擾信號(hào)解擴(kuò)過程相當(dāng)于進(jìn)行擴(kuò)頻,干擾功率被擴(kuò)展到很寬的頻帶上,功率譜密度下降,這使得解擴(kuò)過程中輸入端的干擾信號(hào)功率大大降低。通過帶通濾波器的濾波,大部分的干擾信號(hào)被濾除,有用信號(hào)則被保留。另外,擴(kuò)頻系統(tǒng)對(duì)各種惡劣天氣時(shí)通信鏈路造成的影響進(jìn)行抵抗,與傳統(tǒng)微波相比可以進(jìn)行跨江傳輸,在海面的長(zhǎng)距離優(yōu)質(zhì)傳輸。這些優(yōu)勢(shì)適用于鐵路系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下安全可靠的進(jìn)行信號(hào)傳輸。(2)可以實(shí)現(xiàn)多址通信系統(tǒng)。多個(gè)通信在信息發(fā)送端和接收端使用相同的偽隨機(jī)序列,而不同的通信則使用不同的偽隨機(jī)序列,這樣就實(shí)現(xiàn)了在相同載頻下互不干擾的通信,實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用,從而充分利用了頻譜資源。由此可以進(jìn)行機(jī)動(dòng)靈活組網(wǎng),有助于統(tǒng)一規(guī)劃,分期實(shí)施,便于擴(kuò)充容量,有效地保護(hù)前期投資。(3)有效抗多徑干擾。在直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)接收到電波后,將同步鎖定直達(dá)路徑且信號(hào)最強(qiáng)的電波,其余電波由于非直達(dá),會(huì)延時(shí)到達(dá),在相關(guān)解擴(kuò)作用下只作為噪聲。另外,接收端把多路徑來的同一碼序波形相加使之得到加強(qiáng),從而實(shí)現(xiàn)抗多徑干擾。(4)隱蔽性強(qiáng),對(duì)其它系統(tǒng)干擾小。擴(kuò)頻過程單位面積信號(hào)發(fā)送功率極低,隱蔽性強(qiáng)。低的功率譜密度,不容易被探測(cè)到,被截獲的可能性降低,所以實(shí)現(xiàn)了其安全性方面的要求。同時(shí),低功率譜密度讓發(fā)射信號(hào)近似于噪聲信號(hào),而擴(kuò)頻信號(hào)可以在信道噪聲和白噪聲背景中傳輸,降低了對(duì)其它系統(tǒng)的干擾,增強(qiáng)了與其它系統(tǒng)的共存度。由于此系統(tǒng)的無線鐵路信號(hào)傳輸過程中電磁干擾大幅度降低,不僅有利于將擴(kuò)頻通信系統(tǒng)應(yīng)用于電氣化鐵路區(qū)段和弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)電磁環(huán)境,而且適于將其大規(guī)模應(yīng)用到干線鐵路中。(5)精確測(cè)距和定時(shí)。將應(yīng)用周期長(zhǎng)及偽隨機(jī)碼作為傳輸信號(hào),比較從目的地反射回來的偽隨機(jī)序列與原序列的相位,就可以得出時(shí)間差,由此也可實(shí)現(xiàn)定時(shí)操作,進(jìn)一步利用傳輸速率和時(shí)間差的相乘即得出距離。相對(duì)于傳統(tǒng)的軌道電路定位,擴(kuò)頻通信系統(tǒng)傳輸容量較大并且適合長(zhǎng)距離傳輸,這有助于減少鐵路測(cè)距定時(shí)設(shè)備,降低設(shè)備投資,便于維護(hù)。也可以作為原有測(cè)距定時(shí)設(shè)備的冗余,與原測(cè)距設(shè)備值進(jìn)行比較,提高測(cè)距定時(shí)的安全可靠度。
擴(kuò)頻通信屬于數(shù)字通信,是適合大容量高速率通信的系統(tǒng),其加密功能和保密性,從一定程度上提高了鐵路信息傳輸?shù)陌踩煽啃?。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)碼分多址,結(jié)合計(jì)算機(jī)及網(wǎng)路技術(shù)有助于鐵路系統(tǒng)更快速的應(yīng)用高新技術(shù),從而使鐵路系統(tǒng)向更加安全高效發(fā)展。另外,現(xiàn)有的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)絕大部分使用的是數(shù)字電路,設(shè)備集成度高,安裝簡(jiǎn)便,易于維護(hù),更小巧可靠,擴(kuò)展容易,平均無故障率時(shí)間也很長(zhǎng)。目前,廣州地鐵和北京地鐵等多個(gè)軌道交通項(xiàng)目中均采用了基于直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的無線移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng),為今后大規(guī)模成功應(yīng)用于干線鐵路提供了參考。