信號傳輸論文：通信在信號傳輸中的應用謅議

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作者：王偉何濤強生杰單位：蘭州交通大學

數據輸入后先轉化成ASCII二進制碼進行傳輸，通過調用m序列生成函數進行相加，產生擴展后的數據，然后將擴頻碼轉換為BPSK(1,-1)序列，數據傳輸時進一步將BPSK雙極性轉換到單極性，最終在數據輸出端進行m序列解擴，再結合解調過程將ASCII二進制碼轉換為輸出數據。從圖3(b)中可以看出數據展寬后可以明顯降低信號功率密度，調制后傳輸的信號和白噪聲具有很大的相似度，可以實現高隱蔽性傳輸。從圖3(c)和圖3(d)對調制信號包絡，相干載波相位模糊度及其對解調數據的影響等性能對比，得出BPSK調制出傳輸過程中具有高的抗干擾能力和頻譜利用率。最終解擴和解調后的輸出數據(e)和輸入數據圖3(a)具有高度的一致性，可見此擴頻方式具有很強的抗干擾性。

理論優勢（1）抗干擾能力強。直接擴頻通信系統中，解擴器端輸入與輸出信號功率保持不變，而對于干擾信號解擴過程相當于進行擴頻，干擾功率被擴展到很寬的頻帶上，功率譜密度下降，這使得解擴過程中輸入端的干擾信號功率大大降低。通過帶通濾波器的濾波，大部分的干擾信號被濾除，有用信號則被保留。另外，擴頻系統對各種惡劣天氣時通信鏈路造成的影響進行抵抗，與傳統微波相比可以進行跨江傳輸，在海面的長距離優質傳輸。這些優勢適用于鐵路系統在復雜環境下安全可靠的進行信號傳輸。（2）可以實現多址通信系統。多個通信在信息發送端和接收端使用相同的偽隨機序列，而不同的通信則使用不同的偽隨機序列，這樣就實現了在相同載頻下互不干擾的通信，實現頻率復用，從而充分利用了頻譜資源。由此可以進行機動靈活組網，有助于統一規劃，分期實施，便于擴充容量，有效地保護前期投資。（3）有效抗多徑干擾。在直接擴頻通信系統接收到電波后，將同步鎖定直達路徑且信號最強的電波，其余電波由于非直達，會延時到達，在相關解擴作用下只作為噪聲。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，從而實現抗多徑干擾。（4）隱蔽性強，對其它系統干擾小。擴頻過程單位面積信號發送功率極低，隱蔽性強。低的功率譜密度，不容易被探測到，被截獲的可能性降低，所以實現了其安全性方面的要求。同時，低功率譜密度讓發射信號近似于噪聲信號，而擴頻信號可以在信道噪聲和白噪聲背景中傳輸，降低了對其它系統的干擾，增強了與其它系統的共存度。由于此系統的無線鐵路信號傳輸過程中電磁干擾大幅度降低，不僅有利于將擴頻通信系統應用于電氣化鐵路區段和弱場強區電磁環境，而且適于將其大規模應用到干線鐵路中。（5）精確測距和定時。將應用周期長及偽隨機碼作為傳輸信號，比較從目的地反射回來的偽隨機序列與原序列的相位，就可以得出時間差，由此也可實現定時操作，進一步利用傳輸速率和時間差的相乘即得出距離。相對于傳統的軌道電路定位，擴頻通信系統傳輸容量較大并且適合長距離傳輸，這有助于減少鐵路測距定時設備，降低設備投資，便于維護。也可以作為原有測距定時設備的冗余，與原測距設備值進行比較，提高測距定時的安全可靠度。

擴頻通信屬于數字通信，是適合大容量高速率通信的系統，其加密功能和保密性，從一定程度上提高了鐵路信息傳輸的安全可靠性。擴頻通信系統容易實現碼分多址，結合計算機及網路技術有助于鐵路系統更快速的應用高新技術，從而使鐵路系統向更加安全高效發展。另外，現有的擴頻通信系統絕大部分使用的是數字電路，設備集成度高，安裝簡便，易于維護，更小巧可靠，擴展容易，平均無故障率時間也很長。目前，廣州地鐵和北京地鐵等多個軌道交通項目中均采用了基于直接序列擴頻技術的無線移動閉塞信號系統，為今后大規模成功應用于干線鐵路提供了參考。