通信信號分析工程的關鍵技術分析

　　摘要：通信就是人類在生產和社會活動中進行的交換和信息傳輸的活動。將越來越多的信息以有效的通信手段從一個地方傳輸到另一個地方，包括人類物質所及和不及的地點，這就是現代通信的主要任務。而大容量、長距離、多用戶、抗干擾等則成為現代通信的幾大主要特點。如今，人類對通信的要求越來越高，而隨著通信事業的發展，通信手段的革新與應用顯得尤為重要，從通信的發展趨勢來看，它所具備的信道編碼/譯碼（糾錯編碼技術）、復用技術、多址技術、同步技術、擴頻技術以及蜂窩技術等將受到廣泛應用及熱捧。
　　關鍵詞：復接 同步 擴頻 多址
　　中圖分類號：TN91文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　1 數字信號復接技術
　　為了擴大傳輸容量提高傳輸效率，在數字通信系統中，我們常常要利用時分復用的原理將若干低速信號合并成一個高速數字信號流，以便在高速信道中傳輸。
　　數字復接的設備則包括：數字復接器和數字分接器。數字復接器由同步定時、恢復單元和復接部分構成。給復接器提供統一基準時間信號的是定時單元而復接器的定時單元自身具備內部時鐘，它同時可以由外部時鐘來推動；分接器的定時單元則只能由接收的時鐘來推動，并借助于同步單元的控制使得復接器與分接器的基準保持同步。
　　根據復接器輸入端各支路的信號和本機定時信號的關系，數字復接方法分為：同步復接和異步復接兩類。同步復接可以說是數字復接的基礎，如果各輸入支路數字信號相當于本機定時信號，并且是同步的，那么，采用同步復接，反之，則需采用異步復接，即同源信號的復接則可叫做同步復接，異源信號的復接則是異步復接。
　　數字信號的復接方式則有換位復接、按字復接和按幀復接三種。按位復接的設備簡單，比較容易實現，是目前用的最多的復接方式；按字復接雖然需要容量較大的緩存器，但因為它有利于多路合成處理和交換，因而，會得到更多的應用；按幀復接雖然有利于交換，但由于它需要容量較大的緩存存儲器，目前并無實際應用。
　　2 同步技術
　　數字通信的一大特點是：通過時間分割來實現多路復用，而為了使整個通信系統有序準確可靠的工作，信息的收發雙方必須有一個統一的時間標準，這個時間標準就是靠定時去完成時間的同步，同步系統質量的優劣則直接影響到通信系統的正常工作，系統得以正常工作的前提和保證。
　　按照同步的功用來區分的話，則有載波同步、位同步、（碼元同步）、群同步（幀同步）和網同步四種。
　　（1）載波同步
　　數字調制系統的性能是由解調方式決定的，相干解調中首先要在接收端恢復出相干的載波，它應該和發送端的載波再相位上保持特定的關系，在頻率上保持一致。在接收端獲得這樣相干載波的過程叫做載波跟蹤或叫做載波同步，它是實現相干解頻的先決條件。載波同步的方法一般有兩種，分別是直接法（自同步法）和插入導頻法（外同步法）。
　　（2）位同步
　　位同步有叫做碼元同步或者比特同步，不論是頻帶闡述還是基帶傳輸都需要做到位同步。而為了避免傳輸中產生的干擾失真和混有噪聲的的波形，則必須在接收器的一端產生一個“碼元定時脈沖序列”、，使此序列與接收器的接收碼相一致，方能使接收端的定時脈沖的重復頻率和發送端碼的速率保持相同，才能使取樣的判決時刻對準最佳取樣判決位置。我們將碼元定時脈沖序列與碼元重復頻率和相位一致的狀況叫做位同步。
　　位同步的方法一般也有兩種是直接法（自同步法）和插入導頻法（外同步法）。而在此直接法還可以分為：濾波法、鎖相法、包絡檢波法等。
　　（3）群同步
　　群同步也稱作幀同步，由于數字信號是按照一定的數據格式傳送的一定數目的信息碼元構成的一幀，從而形成群的數字信號序列。所以對于數字信號來說，有了載波同步和位同步之后，因為在接收端要正確的恢復信息就必須對于句或幀的起始時刻進行有效識別，在數字時分多路通信系統中形成的幀結構，在接收端為了對各路信號進行正確分離，則必須要在接收端產生與字、句和幀起始時刻相一致的定時信號，我們稱獲得這些定時序列為群同步。
　　 它的方法有：起止法、同步法、集中插入法和分散插入法四種。
　　（4）網同步
　　通信是在點與點之間進行的。它完成載波同步、位同步、群同步之后，雖然可完成正常通信，但現代通信往往需要許多點相互連接，從而構成通信網，在一個數字通信網中，需要按照不同的目的把各個方向傳來的信碼進行分路、合路以至交換，為了讓這些功能得以實現，就必須做到網同步。
　　3 擴頻技術
　　擴頻通信的理論基礎來源于信息論。指系統占用的頻帶寬度要超過傳輸的用戶基帶信號的原始頻帶寬度的通信方式。在發送端頻帶的展寬主要要通過擴頻調制的方法來實現。
　　擴頻技術的主要特征是信息碼元帶寬在擴頻前小于擴頻后的擴頻碼序列的帶寬，擴頻信息則具有擴頻編碼調制和信息相關處理的兩大特點，現如今CDMA已經成為最主要的多址接入方式，而擴頻技術是實現它的基礎。
　　擴頻技術具有幾大優點；
　　（1）易于實現更大容量的多址通信。（2）低功率譜密度。因為擴頻屬于寬帶系統，頻帶越寬，功率譜的密度越低，所以具有良好的隱蔽性對人體的影響和其他系統的影響小。（3）保密性好。無論采用什么方式，擴頻頻譜均近似白噪聲，具有很好的保密性。（4）抗干擾能力強并且處理增益GP越大，它的抗干擾能力越強。（5）易于實現分集的多種形式提高抗干擾性。（6）易于實現精確的測距與定時廣泛應用于導航與雷達等系統。
　　擴頻技術的幾大缺陷：
　　（1）系統的實現較為復雜。（2）占用信道頻帶寬。擴頻后的碼序列大于擴頻前。（3）在時變信道中實現同步困難。
　　擴頻技術通過直接序列擴頻、跳變頻率擴頻、跳變時間擴頻和混合擴頻等方式進行工作。
　　 4 多址技術
　　基地臺需要實現多元連接的功能，多址技術是經濟的利用頻譜和有效實現多元連接的關鍵。
　　多址技術可以分為：空分多址、時分多址、頻分多址和碼分多址等方式。需按用什么方式，要考慮蜂窩系統工作城市環境的惡劣狀況如：建筑物林立、多經效應影響的嚴重程度，電磁波的吸收與散射、工業和各種電磁干擾眾多用戶位置迅速變化而接收條件的迅速變化等等。為避免相同頻率信道的干擾，多址技術需要研究小區之間相隔的距離，相鄰的不同頻率的小區大小，小區內多址方式的選取以及小區內多址方式與空分區域的關系。
　　5 結語
　　在當前通信飛速發展的今天，新技術層出不窮，不少人在描述未來信息社會中人們生活時說幾乎生活中的很多活動都要通過信息的交換與傳輸來完成的，為了適應新形勢，原有的傳統通信系統受到沖擊，必須不斷發展和改良，以促進社會發展。
　　
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