扩频通信理念之无线接收器基带处理构设

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1、扩频通信理念之无线接收器基带处理构设1绪论1.1引言本系统针对我国监狱发展现状设计，可以有效配置紧缺的人力资源。通过对监狱内部分需重点监管服刑人员和狱外活动人员进行实时监管，掌握监管对象的实时动向，当发生异常情况能够在第一时间有效反应。本系统具有以下特点携带便捷；通过扩频：减小噪声，增强信号接收能力；具有反破解能力，即使被接收难以解析等。系统对服刑人员的狱内和狱外的探测原理不同，狱内，监控标签根据协调器节点的信息，确定当前自己的位置，并对自身传感器进行数据采集，将测试信号进行有效重组后编码，信息与本地平衡Gold码扩频相关后传输出来。接收机接收传

2、输数据，对?接收信号进行跟踪解调，将解调出来的数据处理后，计算机通过串口读取出来，进行数据处理与分析，在地图上实时显示监控对象的各项指标测量值，并对结果进行存档备查。管理人员也可以通过便携式接收机，实时选择监控标签中的一个或多个实时进行状态显示和跟踪。狱外，根据监控标贴自身定位模块进行定位，对定位数据和自身传感器测试数据有效重组后编码，经过本地平衡Gold码扩频后发送，接收端接收信号，进行跟踪解扩和重编码处理，结合自身采集的数据，计算实时显示监控标签的坐标值，各指标测试数据以及与接收机的物理距离，并可选择监控标签进行数据播报。接收机电源系统使用蓄

3、电池5V供电，方便携带，可便携跟踪监控标签实时状态。一篮控标签进行了防暴力拆卸，微型化和三防处理，配置后佩戴方便，暴力摘除报警，可在恶劣环境正常工作。为了保证系统连续工作时间，本系统优先采用低功率芯片，延长系统的使用时间。接收机可同时识别多个监控标签，调用选择其中一个或多个作为对象，操作快捷方便，实现免接触操作，应用便捷。监控标贴佩戴前，对标签进行设置，关联标签和服刑人员信息。标签佩戴与服刑人员直接肌肤接触，伴随整个需要监管的全程。通过系统可以将服刑人员信息与接机标签信息关联配置或进行修改。1.2课题研究背景及意义基于扩频通信的无线收发监狱监管系

4、统的应用有着明显的优点，扩频信号将原来的窄带信号与扩频码相关，扩展到一个或多个伪码周期序列的码元，接收端接收信号后再把信号解扩，恢复到原来信号。原信号通过扩频码扩频，使得信号的干扰功率被扩频分摊后减弱，使系统解码成功率大大提高，可以在信号误码率较高的条件下，解调出数据。用扩频通信中用频带换取信噪比，即在带宽允许范围内，通过扩频技术扩展信息码数以此换取信噪比和通信可靠性[2][3][5][6]。扩频技术的最初构想是在第二次世界大战期间形成的。麻省理工学院林肯实验室开发的扩频通信系统F9C-A/Rake系统被公认为第一个成功的扩频通信系统，在该系统的

5、研制过程中，首次提出了RAKE接收的概念并成功应用，该系统也是第一个真正实用的宽带通信系统。扩频技术最初在无绳中获得成功应用，因为当时已经没有可用的频段供无绳使用，而扩频通信技术允许与其它通信系统共用频段，所以扩频技术在无绳的通信系减弱，使系统解码成功率大大提高，因而信号系统有了很好的抗干扰能力[6][7]。其抗干扰纠错能力主要取决于扩频处理的增益。通信使用的扩频码扩频处理待发送信号，单个码片代表原信号的一份子使得噪声被平摊，当发送信号即使被第三方发现后，由于其伪随机码为自定义的，窥探方是不知道其定义规则，因而也很难进行正确解调，降低了信号被破译

6、的机会，达到安全保密的通信目的[161[33]。由于传统调制方式的接收机解调时没有解扩功能，扩频系统在输出信号功率一致的状况下，扩频处理扩宽了频带，降低了信号系统相同单位频带内的功率，因而对现在使用的各类窄带通信系统造成的干扰很小，扩频技术能够使频率资源可以重复使用[3][7]。2接收机框架基础与传输分析2.1扩频通信概述2.1.1扩频通信原理本系统基于扩频通信进行设计，扩频通信是为了提高通信系统的可靠性，用频带来换取信噪比，从而确保数据的稳定性。扩频后需要传输的信息频带和数据速率比原來要大很多倍，其理论基础源于香农公式吞农定理叙述了信号带宽、信

7、道容量与倩噪比之间的相互关系，给出了通信系统中所能达到的极限信息数据传输速率在一定容量的信道条件可以通过信号带宽培加从而降低发送信号的功率，也可以通过增强发送功率的方法来减少信号带宽扩频通信虽然传输的带宽很大，码长很长，但是可以用较低的信噪比來传输信息，或允许误码率，降低信噪比门限值來实现。如图2.1所示，发送端信息数据先经过调制生成调制信号，然后进入后端与发生器的扩频码相乘运算后生成扩频信号，信号的频谱带宽变宽，再经过射频处理后，从天线端发射出去。接收电路通过天线接收信号，经下变频后变成中频信号，本地生成的伪随机码对信号进行跟踪和相关解扩，然后

8、将信号进行解调，恢复出原始信号输出。与一般的通信系统相比，扩频通信系统发送端多了扩频调制，接收端多了对应的解调。3系统硬件电路与参数配置