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信号与通信论文范文1
目前的广播电视信号传输质量可谓是良莠不齐，很多有线电视用户反映，传输信号质量令人十分不满意。而这些问题主要原因就是因为广播电视信号的传输过程中受到了干扰，由于信号传输过程中信号内部产生的噪音和外部干扰产生的噪音信号，都会对真正的电视信号有所影响，因此，笔者下面将会讨论一下关于广播电视信号系统的维护与管理问题。关于广播电视信号传输系统的维护，主要有几个方面：
第一，对信道的抗干扰能力进行有效的提高。在信号传输的过程中，增加多个基站，是让信号在传输过程中信号增强的有效手段；在广播电视信号传输系统中，信道的抗干扰能力是系统本身的配置问题，由于信号强度从初始发射端发出后会有所衰减，如果不能对信道进行有效的抗干扰，那么无线信号的传输将会变成无用信号传输通道。在信道中传输信号，多采用高频高压发射器，这样的信号发射器发出的信号传输距离远，抗干扰能力也是比较强的。同时配合多个基站的中转传输，有效信号的传输距离将会大大增加，这也是为什么距离广播电视信号塔较近的用户，信号接收效果较好，而距离广播电视信号塔较远的用户信号较弱的原因所在。如果可以增加信号基站，或信号中转站，那么就相当于增加了广播电视信号塔，而周边的用户就会受益良多。
第二，做到定期维护传输系统设备。对信号传输过程中的信号传输设备，例如对光纤等传输设备做到定期维护。众所周知，光纤是埋在地下进行工作的，而对于光纤的维护最重要的一点就是不要让光纤受到损坏。通常我们都会在地下埋一个管道，在管道里面布上光缆，这样即可以保证光纤不被人为破坏，也可以保证光纤不会被外界的客观因素破坏掉，尤其是阴雨天气对光纤的腐蚀。信号传输系统中传输设备不仅仅是有光纤，还有无线信道，对于无线信道的维护，可以选择高频信道进行传输信号。
第三，要注意信号传输过程中的信息安全性。信号传输过程中会出现多个接受信号的端点，电视广播信号的安全性要求高，在信号传输过程中需要进行加密处理。尤其是当前这个信息通讯十分发达的时代，对于任何信号都会有一定的信息价值在其中，如果信号在传输过程中不能够保证信息传输的安全性，无论是对于国家还是个人都是严重的损失。所以对于广播电视信号传输系统来说，首先传输的信号要进行信源加密处理，信号传输过程中的信道或者传输设备也需要进行信道加密。这样才能保证信息安全，保证信息传输的过程中不被人为干扰破坏。
第四，关于维护维修人员的管理需要制定详细的管理制度，定期对技术人员进行专业培训。对于广播电视信号传输系统的维护来说，做好技术支持是必要的，而有人工的维护也是必须的。对于技术人员来说，定期对信号传输系统进行巡查，排除任何有关于信号传输系统可能出现的故障，是非常重要的，如果可以从日常的巡查当中找到一些关于信号传输系统损坏或可能出现故障的迹象，就可以说是未雨绸缪了。对于日常维护人员来说，巡查回来后，要按照规定填写好巡查表格，巡查时应该对每一个细节进行详细的观察，这样才会找到可能出现故障的隐患，对于技术维护人员的培训也需要广播电视信号传播系统的管理部门定期举行。这主要是由于技术不断地进步，而故障也在不断的出新，很多技术如果不能进行革新，那么就不能及时的解决故障问题，也就无法做到真正的维护广播电视信号传输系统了。
二、结语
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由于高校实际情况限制，所开设的移动通信实验课很难全面涵盖这些内容，尤其是涉及到移动通信网络的内容时，更显得力不从心。这样在有限学时内就导致实验内容只能侧重于基本调制技术、信道特性等基础简单实验，即便是开设GSM/CDMA的相关实验，也只是停留在相应模块的功能应用上，很难有深层次的提高[11-13]。这就使得学生反映移动通信理论课程很精彩，实验课程很乏味。为了改变这一现状，必须探索新的实验教学思路，创立新的实验教学体系。
新的移动通信实验教学体系，将先修课学习、工业实习、理论课学习、实验课开展、毕业论文等多个教学环节进行整合，形成从基础理论仿真到专业实验操作、工程技术实训、创新实验等一个开放的实验教学体系通过通信类先修课程的学习，使学生准备好相关的基础知识，同时也对移动通信在课程体系中的地位有明确的定位[14，15]。相应编程语言类课程的学习更为实验仿真提供了良好的基础。
移动通信理论课程的讲授为实验课程的开设提供了直接的理论平台。工业实习安排在移动通信实验课开设前一学期开展，实习内容是到各通信运营商公司和设备厂家进行跟岗实习，涉及到的内容有：移动通信系统基站的建设与维护；交换与传输系统管理和维护；光纤传输设施维护；移动终端制造与维修；3G应用等多个方面。通过工业实习使学生对当前移动通信所涉及到具体问题有了充分的感性认识，这对之后实验教学的开展，特别是移动网络方面实训的进行有很好的促进作用。移动通信实验教学的开展涵盖以下几个方面：基础理论仿真、专业实验操作、工程技术实训、创新实验、毕业设计。基础理论仿真是利用MATLAB软件实现：QPSK调制及解调；MSK、GMSK调制及相干解调；QAM调制及解调；OFDM调制解调；m序列产生及特性分析；Gold序列产生及特性分析；数字锁相环载波恢复；Rake接收机仿真实验。例如，OFDM调制解调实验，按照图2OFDM仿真结构图，利用MATLAB程序实现图2中不同测试点处的信号波形。专业实验操作则是在南京润众RZ6001实验平台基础之上，利用TMS320和GSM模块实现：直接序列扩频编解码；跳频通信；DS/CDMA码分多址；利用AT命令实现GSM/GPRS移动台短信收发、语音呼叫；CDMA数据传输实验。例如，直接序列扩频实验，利用DSP编程实现图3结构功能，并用示波器测量比较各测试点的信号波形。
工程技术实训阶段则是利用3G天线获取实际信号，利用频谱分析仪等仪器实现CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA信号的分析。同时实现基站放大器、塔顶放大器性能指标的测试。例如，图4中给出利用频谱分析仪所测得实际CDMA2000和WCDMA信号的频谱特性。创新实验阶段主要是针对有兴趣参加各类设计竞赛的学生开展，将全国及各省、校级电子设计大赛题目进行改造，从中选取与移动或无线通信有关，且具有创新性、前瞻性、实用性的方案，经过适当修改作为创新实验阶段的实验案例。学生可以通过这样的实验案例了解各级大赛的要求及特点，教师则也可以在实验教学过程中，选拔优秀学生参加各级大赛，进而提高学生的能力和水平。毕业设计阶段主要是利用实验室实验条件，从学院承担的科研项目中，将某些项目进行简化、修改、重组，转化成通信专业类论文题目，或从本专业最新的科技论文中选择其中合适的内容进行改进，作为通信专业类综合性毕业设计案例，从而将先进的科研成果打造为优质教学资源，实现基础与前沿、经典与现代的结合。为通信类专业学生提供了广阔的选择空间和开放的培养环境。
信号与通信论文范文3
1 总体设计方案 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT
本设计采用CAN总线作为数据采集与系统控制的通信方式，以ATMEL公司生产的AT91SAM9263 ARM芯片为主控单元，结合A/D转换技术、故障诊断专家系统实现某型火箭炮随动系统的故障检测。总体设计框图如图1所示。
数据采集单元由信号调理模块和A/D转换模块组成，其中信号调理模块用于模拟信号的放大、滤波和提高电路负载能力，A/D转换器完成模拟信号向数字信号的转换，ARM主控单元实现系统控制与故障诊断，数据采集单元与ARM系统控制与故障诊断模块之间以CAN 总线的方式进行通信，工作人员通过操作触摸屏显示界面完成故障检测。
2 系统硬件设计
2.1 数据采集单元
数据采集单元由信号调理电路和A/D转换模块组成，用于采集某型号火箭炮随动系统液压泵、高平机等被测部件的液压或气压的状态信号，其结构图如图2所示。
信号调理电路如图3所示，采用OP27运算放大器进行设计，它的作用是把传感器输入的信号进行放大，同时利用其输入阻抗高、输出阻抗小的特点以满足A/D转换芯片对驱动源阻抗的要求。
A/D转换电路将经过信号调理模块调理后的模拟信号转换为数字信号，文中选用TLC2543CN和STC89C52分别作为A/D采样芯片和微控制器[3]，其设计如图4所示。TLC2543CN是TI公司生产的12位串行模/数转换器，使用电容开关逐次逼近技术，12位分辨率，10 μs的转换时间，11路模拟输入，输出数据长度可通过编程调整[4]。A/D转换模块与51单片机之间以I2C总线的方式进行通信，只需要一条串行数据线SDA（DATA_OUT）和一条串行时钟线SCL（CLOCK），具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。 经信号调理后的11路模拟量数据分别通过端口NO0?NO10进入TLC2543CN进行A/D转换，TLC2543CN通过[CS]，DATA_INPUT，DATA_OUT，MEOC，I/O CLOCK这5个引脚与STC89C52单片机进行通信。为了减小外界环境及器件本身引入的噪声和扰动，提高系统的稳定性，在这5个信号与单片机之间进行光电耦合隔离处理。由于光信号的传送不需要共地，所以可将光耦器件两侧的地加以隔离，达到提高系统信噪比的作用，光耦隔离器件选用Avago Technologies 生产的6N137，电路如图5所示。需要注意的是，电路板中6N137两端的电源不能共用，否则起不到隔离的作用。
2.2 CAN总线通信模块
数据采集单元和ARM系统控制与故障诊断模块之间以CAN总线的方式进行数据通信和控制。CAN总线具有可靠性高、实时性强、较强的抗电磁干扰能力、传输距离远等特点，尤其适用于随动系统传感器多、各检测点信息交换频繁和干扰源复杂的情况。CAN总线通信模块的实现有2种解决方案[5]：一类是采用带有片上CAN的微处理器，如Philips的80C591/592/598、Atmel的AT90CAN128/64/32等；另一类是采用独立的CAN控制器，如Philips的SJA1000。考虑到应用的灵活性，本文采用独立的CAN控制器SJA1000。CAN总线通信模块结构框图如图6所示，选用STC89C52单片机作为CAN总线通信模块的微控制器，CAN总线控制器和收发器分别选用Philips公司生产的SJA1000和PCA82C250[6]。CAN总线规范采用三层结构模型，STC89C52单片机用以实现应用层的功能，SJA1000和PCA82C250则分别对应于数据链路层和物理层。为了增强CAN总线通信模块的抗干扰能力，在CAN控制器与CAN收发器之间进行光电耦合隔离处理，与数据采集单元一样，本文也选用6N137进行处理。
CAN总线通信模块接口电路主要由4部分组成：微控制器STC89C52、独立CAN控制器SJA1000、光电隔离器件6N137和CAN总线收发器PCA82C250。微控制器STC89C52用于数据处理、实现对SJA1000的初始化、通过对SJA1000的控制实现数据接收和发送等通信任务；独立CAN控制器SJA1000和收发器PCA82C250经过简单总线连接可实现数据链路层和物理层的全部功能。STC89C52通过DATA_INPUT向TLC2543CN发送一定格式的指令，在DATA_OUT引脚可获取到A/D转换的数据；由于SJA1000的数据线与地址线是共用的，所以将STC89C52的P0口与AD0?AD7直接连接的同时，还要将地址锁存信号线ALE进行连接，以便区分在同一时刻AD线上传递的是地址还是数据；SJA1000的中断管脚INT连接单片机的外部中断INT0；MODE管脚与高电平VCC连接以选择Intel模式；为了保证上电复位的可靠，复位电路采用IMP708芯片进行智能控制，IMP708芯片集看门狗定时器、掉电检测电路、电源监控电路等于一体，保证SJA1000芯片的可靠运行；RX0和TX0是数据的收发管脚，经光电耦合器件6N137后连接到CAN收发器上，用以电气隔离；PCA82C250有3种工作模式：高速、斜率控制和待机，本文选择斜率控制模式，通过在Rs引脚与地之间接一个100 kΩ的电阻来实现；为了消除在通信电缆中的信号反射，提高网络节点的拓扑能力，需要在CAN总线两端接入两个120 Ω的终端电阻[5]。
2.3 系统控制与故障诊断模块
数据处理与系统控制模块采用ATMEL公司生产的AT91SAM9263 ARM芯片作为主控单元，以触摸屏作为人机交互方式完成系统控制和故障诊断。AT91SAM9263主频 200 MHz；内置CAN总线控制器，全面支持CAN2.0A和CAN2.0B协议；内置TFT/STN LCD控制器，支持3.5～17英寸TFT?LCD 液晶屏，最高分辨率可达2 048×2 048。考虑到系统的可扩展性，本文将系统控制与故障诊断模块单独成板。技术保障人员可以通过操作触摸屏上显示的人机交互界面完成对随动系统的故障检测。
3 系统软件设计
系统软件设计主要分为A/D转换模块、数据 处理模块、CAN总线通信模块和系统控制与故障诊断模块4部分。主流程图如图7所示，首先对STC89C52单片机进行初始化，包括CAN总线工作方式的选择、验收滤波方式的设置、验收屏蔽寄存器和验收代码寄存器的设置、波特率参数设置、中断允许寄存器的设置以及A/D转换模块的初始化等；当单片机接收到故障检测命令时，进行A/D采样，然后由单片机对采集到的数据进行处理，通过量值转换得到实际的工况数据；最后由CAN总线通信模块将数据传输到系统控制与故障诊断模块进行故障检测，诊断结果由触摸屏显示以指导维修人员进行现场维修。
3.1 A/D转换模块软件设计
A/D转换模块程序设计流程图如图8所示。
3.2 数据处理模块软件设计
数据采集过程中难免受到噪声的影响，为了保证采到数据的准确性，可以对其进行一定的算法处理。本文在故障检测时，对同一采样点进行5次采样，然后用快速排序算法对这5个数据进行排序，取中值作为故障检测的有效数据，以减小误差带来的影响。采集到的数据与实际值之间成严格的线性关系，将采集到的数据值乘以系数K即可获得实际的工况数据，其流程图如图9所示。
3.3 CAN总线通信模块软件设计
CAN总线通信模块的程序设计主要分为初始化、数据发送和数据接收3个部分：
（1） 初始化。CAN总线初始化主要是对通信参数进行设置，通过对时钟分频寄存器、验收码寄存器、验收屏蔽寄存器、总线定时寄存器和输出控制寄存器的配置实现对CAN总线工作模式、接收报文的验收码、验收屏蔽码、波特率和输出模式的配置和定义[7]。值得注意的是，这些寄存器的配置需要在复位模式下进行，因此在初始化前应确保系统已进入复位状态。 （2） 数据发送。本文采用查询方式，进行CAN总线的数据发送，首先应将CAN总线的发送中断禁能。发送数据前，主控制器轮询SJA1000状态寄存器的发送缓冲器状态位TBS以检查发送缓冲器是否被锁定，若发送缓冲器被锁定，则CPU等待，直到发送缓冲器被释放，然后将从现场采集到的数据发送到发送缓冲区并置位命令寄存器的发送请求位TR，此时SJA1000将向总线发送数据。数据发送流程图如图10所示。
（3） 数据接收。同数据发送一样，本文采用查询方式进行数据的接收，也应将CAN总线的发送中断禁能。主控制器轮询SJA1000状态寄存器接收缓冲状态标志RBS以检查接收缓冲器是否已满，若未满则主控制器继续当前的任务直到检查到接收缓冲器已满，读出缓冲区中的报文，然后通过置位命令寄存器的RRB位释放接收缓冲器内存空间。数据接收流程图如图11所示。
3.4 系统控制与故障诊断模块软件设计
系统控制与故障诊断模块是在Linux平台下利用Qt SDK开发完成的，数据库采用嵌入式系统中广泛采用关系型数据库SQLite[8]。软件采用模块化设计思想，包括显示界面、系统控制、检测数据库和故障诊断等4部分。系统界面基于QT/GUI开发，用于故障检测结果显示、调取数据库辅助人工诊断等人机交互；系统控制模块用于系统启动与关闭、初始化及多线程处理；检测数据库用于对专家系统中经验知识、故障诊断规则集进行组织、检索和维护，及用于存储系统采集的工况参数；故障诊断模块是该检测装置核心，本文利用故障诊断专家系统对随动系统进行故障诊断，给出诊断结果。考虑到故障诊断的实时性要求，程序采用多线程编程来实现。
图10 CAN总线数据发送程序设计流程图
图11 CAN总线数据接收程序设计流程图
4 结 语
为了测试随动系统故障检测装置在各种情况下的故障检测能力， 本文通过人为制造故障的方式对该系统进行了大量实验。在反复的实验中，该系统均能正确定位故障，充分验证系统的可靠性和稳定性。本文研制的以AT91SAM9263 ARM芯片为核心基于CAN总线随动系统故障检测装置，可实现对随动系统液压、气压、电压等工况参数的测量，经故障诊断专家系统的推理，实现以自动故障诊断为主、人工诊断为辅的故障检测。文中采用的CAN总线通信方式使整个系统简洁紧凑、具有较强的抗干扰能力和实时性，这种CAN总线通信方案不但可用于随动系统故障检测装置的研发，还可推广至其他模拟量信号的机电设备故障检测，尤其是多机组的分布式状态监测与故障诊断中，具有非常实用的应用前景。
参考文献 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT
. Industrial Electronics， 2000， 47（4） ： 951? 963.
[2] 张立云，宋爱国，钱夔，等.基于CAN总线的侦察机器人控制系统设计[J].测控技术，2013，32（1）：65?68.
[3] 姚远，王赛，凌毓涛.TLC2543在89C51单片机数据采集系统中的应用[J].电子技术应用，2003，29（9）：37?38.
. Texas： Texas Instruments Incorporated， 1997.
信号与通信论文范文4
【关键词】断路器;A/D;单片机
1.引言
在低压配电系统中，低压断路器是应用最为广泛保护装置之一，主要应用于要求实现保护且不频繁操作的场合。它不仅能在正常工作情况下接通、分断负载电流，而且允许在故障或不正常的情况下自动切断电路，从而保护变压器、用电设备和供电线路;同时通过上下级线路的选择性配合，能够避免非故障区域的停电，减少不必要的损失。鉴于此设计一款智能的低压断路器具有很大的现实意义[1]。
2.总体方案设计
论文所设计的系统包括参量中央处理控制模块、信号采集模块、信号调理模块、人机交互模块、通信模块以及电源模块等。图1为硬件系统结构框图：
图1 整体结构框图
本论文所设计的智能断路器控制单元所要实现的基本保护功能包括：三段电流保护（过载长延时保护、短路短延时保护及短路瞬时保护）和单相接地保护，用户可根据实际需要选用过电压保护、低电压保护。
3.电路设计
3.1 单片机I/O口扩展
图2 AT89C51RC2单片机接口扩展原理图
AT89C51RC2单片机最小系统如图2所示，本论文所实际的智能控制系统是以AT89C51RC2片上系统为核心的单片机应用系统。
3.2 A/D转换模块
由于AT89C51RC2单片机内部并没有集成ADC模块，因此必须外接ADC芯片，这里我们选用了一种美国TI公司生产的TLC1543芯片。TLC1543是一款11模拟输入通道，高性价比，采用CMOS工艺的10位开关电容逐次逼近原理实现的模数转换器。该芯片内置3路自测方式，片内集成系统时钟，固有的采样和保持功能，具有转换速度快、误差小的特点[2]。TLC1543芯片采用串行通信接口，与单片机接线简单，引线很少，能够很好节省单片机的I/O资源。TLC1543芯片与单片机接线如图3所示。
3.3 电源模块
常用的电压源设计有电流源供电和电压源供电。由于电流互感器装设在装置的出线端，一旦断路器跳闸，控制单元就将失去电压，所以必须设置备用电源来保证电源模块失去供电电压之后单片机、LCD显示器等电子元件的正常工作，电源电路设计较为复杂。因此，我们采用电压源供电的方式，即任意取一相电压经电源变压器变压、整流单元整流后，采用DC-DC模块转换为所需电压。电压源供电是由装置进线端馈电线路供电，只要馈电线路不失去电压，即使断路器跳闸，也能保证控制单元的正常供电。系统电源电路如图4所示。
图3 TLC1543芯片与单片机接线原理图
图4 电源输出原理图
3.4 通信模块
为了对测量数据显示、后续数据处理及测量信号校正，可利用单片机的串行口与PC机进行串行通信，将单片机采集的数据传送到PC机中，由PC机的高级语言对数据进行整理及统计等复杂处理。在实现计算机与单片机之间的串行通信时，通常采用标准通信接口进行串行通信。美国电子工业协会（EIA）正式公布的通信标准总线包括：RS-232、RS-449、RS-422、RS-423、RS-485等[3]。在串行通信中，应用最广泛的标准总线是RS-485，其通信距离约为1219m，最高速率10Mbps。SN65LBC184芯片与单片机AT89C51RC2的接线如图5所示。
图5 串口通信电路
3.5 温度检测、时钟输入电路
为了防止因温度过高导致断路器误动作甚至损坏设备本身，采用MAXIM公司微型化、高性能的1-Wire数字温度传感器DS18B20对智能控制单元工作环境温度进行检测与控制。
现代化的配电系统往往要求能够记录故障发生、人员登录、设备操作等的具体时间，以便在事后进行故障分析。这就要求我们给智能控制单元配备实时时钟输入电路。DS1302芯片是MAXIM公司推出的一款性能较好、功耗低的实时时钟芯片。
单片机与DS1302芯片、DS18B20芯片的接线原理如图6所示。
图6 DS1302、DS18B20与单片机的接线原理图
图7 主程序流程图
4.系统主程序
主程序是整个软件系统的中枢，它不仅指挥着程序流程，而且将各功能子模块有效地连接起来，因此主程序的设计对于整个软件设计起着至关重要的作用。系统上电或复位后，首先进行系统自检，判断硬、软件有无故障，如果有故障则报警，然后开中断，判断是否需要设定整定值，随后进行信号采样，一周期采样完成后计算有效值，所计算的有效值与事先设置的整定值进行比较，判断有无故障或不正常工作状态发生，随即判断是否需要脱扣，如果系统发出脱扣信号则系统推出，如果无故障发生或不需要脱扣，则返回到采样环节循环。本文设计了如图7所示的整体程序流程图。
图8 显示功能界面
5.仿真
本设计所用的仿真软件为英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件，它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及器件。它是目前比较好的仿真单片机及器件的工具。智能断路器不仅能够显示三相电流、三相电压、频率、温度参数，而且还具有时间显示的功能，由于1602是显示字符的液晶显示屏，一共能显示2行，每行能显示16个字符。所以参数的显示需要通过键盘进行切换。显示功能界面如图8所示。在试验中，我们采用一个继电器代替脱扣电路，当仿真开始时，继电器闭合。当系统出现故障时，继电器断开以保护设备。
6.结论
本文结合具体设计要求，系统能够实现三段电流保护、单相接地保护、过电压保护、短路保护、欠电压保护以及过温保护，保护精度控制在正常的范围之内。本文为实现断路器的智能化和可通信等功能。经仿真调试结果表明，该系统不仅实现了较好的保护功能，还实现了测量和监控等功能。所设计的控制器可靠性高，实时性好，特别是实现了现场通信，应用前景广阔。
参考文献
[1]卢丽君.基于TLC1543的单片机多路采样监测系统的设计[J].仪器仪表与分析监测，2007（4）：5-6，40.
[2]傅启国.低压断路器智能控制器设计与研究[D].硕士学位论文.南京：南京理工大学，2008.
信号与通信论文范文5
关键词：多用户检测，多址干扰，盲自适应，代价函数，信干比
1．引言
在CDMA系统中，由于多个用户的随机接入，使用的扩频码集一般不完全正交，非零互相关系数会引起各用户间的多址干扰(MAI)，在异步传输信道以及多径传播环境中多址干扰将更为严重。随着同时接入系统用户数的增加，多址干扰的功率也在增加，致使误码性能下降，系统容量受限。
多址干扰的抑制，可以通过选择相关性能好的扩频码，结合功率控制、纠错编码等进行。但功率控制的方法并没有从接收信号中真正去除多址干扰，只能暂时缓解这种矛盾；另一方面，由于信号在移动通信信道中呈现瑞利衰落，功率控制系统无法补偿由快衰落引起的信号功率变化，特别是当移动台速度很快时，功率控制技术会失效。而多用户检测是将造成多址干扰的所有用户信号信息均看作有用信号信息，对单个期望信号解调，来降低多址干扰和远近效应的影响，也降低了系统对功率控制控制精度的要求，可以有效地利用上行链路频谱资源，进而提高了通信系统的容量。论文格式。
但是，多用户检测也存在一些局限性，需要使用训练序列。而训练序列的不断发送会造成频谱资源的大量浪费，因而人们转去研究不需要训练序列的盲自适应检测。盲自适应多用户检测可以不需要训练序列，在仅知道期望用户地址PN码及其定时信息条件下自适应跟踪信道中用户地址PN码的变化，更有效地抵消小区内和小区间的多址干扰，很方便地应用在上行和下行链路。论文格式。
目前已有多种盲多用户检测方案被提出。在类型上，这些算法大致可分为基于子空间的，基于统计的，基于恒模的，以及直接型的，此外还有基于高阶累积量的算法、基于最大似然比的算法、基于卡尔曼滤波的算法以及基于神经网络的算法等等。由于结构相对简单，且可以自适应实现，本文关注了盲自适应多用户检测算法。
以下将简单介绍几种常用的盲自适应多户检测算法。
2．系统模型
为了方便，我们只考虑一个具有K个用户的同步CD MA系统，信道为A WGN信道，令比特持续时间为Tb，码片持续时间为Tc ，N =Tb/Tc为扩频增益，K为用户数。接收信号经过采样后可以表示成矩阵形式：
（1）
其中rT=[r1 … rN]是一个比特时间内接收到的信号向量，S=[s1 …sk] 为用户的归一化扩频码矩阵，sk是具有单位能量的第k个用户的扩频码，A=diag（A1，…，AK）为接收信号的幅度矩阵，bT =[b1 …bk]为用户的信息向量，bk取值为｛-1，1｝，n 是E{ zzT}= 2I的高斯白噪声。假设用户1为期望用户，那么线性接收器的输出为
（2）
其中CT =[C1... CN]是延迟线的权系数。
3．几种盲自适应检测算法
3．1最小输出能量检测算法(MOE)
最小输出能量检测算法(MOE)的基本原理是在保持期望用户能量不变的情况下，使总的输出能量最小。所以，可以将求解加权向量的问题转化为如下最优化问题:
（3）
式(3)中 R=E(rrT)，其最优解为:
（4）
MOE的解与MMSE的解w= R-1s1相比，只相差一个常数，对性能无影响。但是直接计算最优解需要计算矩阵逆运算，计算量大，为O(N3)，一般都是通过自适应的方法求得w。采用标准随机梯度算法，具体迭代为:
（5）
其优点是计算量小，为O(N)，缺点是收敛速度慢，不能保证收敛，而且在扩频码不匹配的情况下性能较差。
3．2恒模算法(CMA)
CMA算法是一种被应用于信道均衡的算法，消除信道引起的ISI。CMA的代价函数可以描述为:
（6）
在Godard算法中e定义为:
（7）
这里可以取一个正数。
我们采用标准随机梯度算法，根据以上各式可以直接得出：
（8）
其中y( n-1)是滤波器n-1时刻的输出，y(n-1) =wT（n-1）r。
恒模算法利用发送信号的权幅度统计特性调整系数，使输出信号的幅度保持恒定。恒模算法的缺点是可能收敛到干扰信号上，而不是期望检测的信号。
3．3基于MMSE准则的盲自适应多用户检测算法
基于MMSE准则的多用户检测器，应满足使系统输出的均方误差(MSE)最小:
（9）
满足该式的最优解为w0=R-1·p1，其中p1= E｛b1·r｝。采用最优权矢量最陡梯度法可以表示为：
（10）
假设接收信号满足以下条件:①用户发送的信息符号满足E { bi}=0， E{ bi2}=1；②不同用户之间的信号不相关，即E { bibj }=0, ij;③用户信号与噪声不相关即E { b；n}=0。实际系统中上述假设条件都较容易满足，此时有
（11）
此时可以将（10）简化为
（12）
其中，y( n-1)是滤波器n-1时刻的输出，y(n-1) =rT（n-1）w（n-1），自相关矩阵
R=r（n）rT（n）。
该算法与LMS算法类似，因而具有LMS算法收敛速度慢的缺点。基于该算法的多用户接收机的复杂度与传统单用户接收机相同，但其抗远近效应的能力则明显增强，其性能要优于MOE盲多用户检测器。
4．仿真实验
4．1对基于CMA的多用户检测算法的性能进行了仿真。
假设用户数为6,其中用户1为期望用户，且信噪比SNR=20dB用户1的信号功率为1,即A12=1,其他用户的信号其中前4个干扰用户的功率相等，且Ai2/A12=10dB, i=2, 3, 4 5；第5个干扰用户的干扰功率为A62/ A12=20dB，权矢量初始化为w（ 0) =s1，图1中给出了不同常数值e下的算法的性能比较结果。论文格式。
由图(1)可知，e值不同，则CMA算法的性能也不一样，e=1时算法的性能优于e=0.1时的情况。
图1不同值时CMA算法的性能比较
4．2对本文提到的盲算法进行仿真比较
我们采用31位长的Gold码作为扩频序列，干扰用户数为4，信号功率分别为SNR=10dB, Ai2/A12=30dB，i=2, 3, 4 5，计算可得SIR=9.98dB，实验中我们用时间平均代替数学期望。
图2盲算法收敛性能比较
首先设e= A12，，步长=1e-5，图（2）给出了CMA算法、MOE算法、基于MMSE准则的盲自适应多用户检测算法的收敛过程。我们可以看到三种算法都收敛，其中CMA算法收敛速度最快，稳态性最好；基于MMSE准则的盲自适应多用户检测算法收敛速度跟稳态性能都次之；MOE算法的收敛速度最慢，稳态性能最差。
5．结论
CDMA系统具有容量大、低功率、软切换、抗干扰强等一系列优点。但是，在CDMA系统也存在多址干扰，远近效应等一系列问题，而多用户检测是CDMA系统中关键的抗干扰技术，能进一步提高系统容量，改善系统性能。盲检测由于不需要干扰用户的信息而得到广泛的关注。
本文重点研究了CMA算法、MOE算法、基于MMSE准则的盲自适应多用户检测算法，并且通过MATLAB仿真证明了CMA算法更为有效。
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信号与通信论文范文6
论文摘要：扩频通信是现代通信系统中新的通信方式，它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能，频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。
一、扩频通信的工作原理
在发端输人的信息先调制形成数字信号，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，展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端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同的扩频码序列去相关解扩，再经信息解调，恢复成原始信息输出。可见，一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制，二次调制为扩频调制，三次调制为射频调制，以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较，多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征：(1)数字传输方式；(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽；(3)带宽的展宽，是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的；(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩)，求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。
二、扩频通信技术的特点
扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号，其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽，同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。
1．抗干扰性强
扩频信号的不可预测性，使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰，干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽，所以即使信噪比很低，甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下，仍能不受干扰、高质量地进行通信，扩展的频谱越宽，其抗干扰性越强。
2.低截获性
扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上，传输信号的功率密度很低，侦察接收机很难监测到，因此扩频通信系统截获概率很低。
3.抗多路径干扰性能好
多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程，利用扩频码序列间的相关特性，在接收端解扩时，从多径信号中分离出最强的有用信号，或将多径信号中的相同码序列信号叠加，这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象，使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。
4.保密性好
在一定的发射功率下，扩频信号分布在很宽的频带内，无线信道中有用信号功率谱密度极低，这样信号可以在强噪声背景下，甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信，使外界很难截获传送的信息，要想进一步检测出信号的特征参数就更难了．所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时，对不同用户使用不同码，旁人无法窃听通信，因而扩频系统具有高保密性。
5.易于实现码分多址
在通信系统中，可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性，接收端利用相关检测技术进行解扩，在分配给不同用户不同码型的情况下，系统可以区分不同用户的信号，这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。三、扩频技术的发展与应用
在过去由于技术的限制，人们一直在走增加信号功率，减少噪声，提高信噪比的道路。即使到了70年代，伪码技术已经出现，但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事．近几年，由于大规模集成电路的发展，几十兆赫兹，甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实，扩频通信获得极其迅速的发展．通信的发展史又到了一个转折点，由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代．从最佳通信系统的角度看扩频通信．最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机．几十年来，最佳接收理论已经很成熟，但最佳发射问题一直没有很好解决，伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度，构成了最佳发射机．因此，有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识，人们就不难预测扩频通信的未来前景．从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代．扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信，码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路，发挥越来越大的作用．接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统，逐步发展、演变和升级而形成的．现代电信网络分为3部分：传输网、交换网和接入网．由于接入网发展较晚，往往成为电信发展的“瓶颈”，各国都很重视接入网的发展，因此各类接人技术和系统应运而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性，经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段，而无线扩频技术所使用的频段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM频段，包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段．在无线接人系统中，扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点：抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜．而且，扩频微波接入技术相对有线接入技术来说，有成本低、使用灵活、建设快捷的优势，在接入网中起着不可替代的作用．
扩频微波主要应用在以下几个方面．语音接入(点对点)；数据接入；视频接入；多媒体接入；因特网(Internet)接入。
四、结语
扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向，是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点，使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中，它的易于实现码分多址的特点，使它能与第三代移动通信系统完美结合，发展前景极为广阔。
参考文献：
[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.
