時間：2023-03-16 16:27:26
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論文摘要：擴頻通信是現代通信系統中新的通信方式，它具有較強的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能，頻譜利用率高。本文介紹了擴頻通信的工作原理、特點、及其發展應用。
一、擴頻通信的工作原理
在發端輸人的信息先調制形成數字信號，然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴，再經信息解調，恢復成原始信息輸出。可見，一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制，二次調制為擴頻調制，三次調制為射頻調制，以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較，多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征：(1)數字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的；(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴)，求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術的特點
擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號，其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬，同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。
1．抗干擾性強
擴頻信號的不可預測性，使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾，干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能不受干擾、高質量地進行通信，擴展的頻譜越寬，其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號的功率密度很低，偵察接收機很難監測到，因此擴頻通信系統截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程，利用擴頻碼序列間的相關特性，在接收端解擴時，從多徑信號中分離出最強的有用信號，或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象，使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發射功率下，擴頻信號分布在很寬的頻帶內，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了．所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴頻系統具有高保密性。
5.易于實現碼分多址
在通信系統中，可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性，接收端利用相關檢測技術進行解擴，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統可以區分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。三、擴頻技術的發展與應用
在過去由于技術的限制，人們一直在走增加信號功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術已經出現，但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規模集成電路的發展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實，擴頻通信獲得極其迅速的發展．通信的發展史又到了一個轉折點，由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統的角度看擴頻通信．最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機．幾十年來，最佳接收理論已經很成熟，但最佳發射問題一直沒有很好解決，偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度，構成了最佳發射機．因此，有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識，人們就不難預測擴頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代．擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路，發揮越來越大的作用．接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統，逐步發展、演變和升級而形成的．現代電信網絡分為3部分：傳輸網、交換網和接入網．由于接入網發展較晚，往往成為電信發展的“瓶頸”，各國都很重視接入網的發展，因此各類接人技術和系統應運而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段，而無線擴頻技術所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段．在無線接人系統中，擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點：抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說，有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢，在接入網中起著不可替代的作用．
擴頻微波主要應用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數據接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(Internet)接入。
四、結語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向，是擴頻技術與通信相結合的產物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點，使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中，它的易于實現碼分多址的特點，使它能與第三代移動通信系統完美結合，發展前景極為廣闊。
參考文獻：
[1]曾興雯等.擴展頻譜通信及其多址技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.
《通信原理》課程知識范圍廣泛，涵蓋大量的通信技術概念及原理，每節課授課內容信息量較大。采用傳統的課堂板書形式教學，不僅需要大量的時間書寫文字及公式推導，還需要繪制圖表及框圖以幫助學生理解記憶，這無疑消耗了有限的課堂授課時間，影響教學效率。為此，課堂授課環節可以采用多媒體輔助教學，在課前可以參考課程教材輔助所自帶的多媒體參考課件，同時結合自身授課內容及進度精心準備并制作該課程的多媒體教學課件。在多媒體課件中對授課內容進行提煉，取其精華，去其冗余。特別針對一些繁雜的概念性的解析，課件中主要顯示其必要的提綱性文字，再結合口述、舉例等方法予以解析；此外，針對理論公式的詳細推導、系統框圖等，也可以減少中間推導的冗余過程，而在重要的推導環節增加必要和詳細的說明，以幫助學生的深入理解。運用多媒體課件教學的過程中，一方面不僅可以大大節約文字書寫及圖表繪制的時間，極大的提升課程的教學效率，且可以選擇性的增補教學大綱外的必要的教學信息，幫助學生學習的過程中將知識活學活用，舉一反三。另一方面，在多媒體教學過程中，部分抽象性的文字敘述可以輔以教學錄像、網絡圖片或flas等，使其內容形象化、具體化、生動化。多元化的多媒體課件教學演示過程不僅可以動靜快慢結合、圖文聲像并茂，且可以使復雜抽象的概念原理簡單化和形象化，既提高了學生對通信系統基本原理的感性認識，又起到了活躍課程氣氛的效果，從而有效的激發學生對《通信原理》課程專業知識的學習興趣。
2.中英文結合雙語教學，使學生熟練掌握專業英語，與國際化接軌
自上世紀90年代，我國高等學校通信類專業已引入了包括Wiley、WorldScience等出版社國外系列經典教材，包括A.Goldsmith等編著的《WirelessCommunication》、J.G.Proakis等編著的《PrincipleofCommunicationSystems》等。上述教材已先后為國內多所985重點大學通信、電子類的本科生教學所采用并日益普及。另一方面，隨著我國通信事業的長足進步。目前，我國的電信科學研究院、中國移動通信研究院等科研院所與華為、中興等國內通信設備提供商在通信行業的標準化協議制定、基站關鍵技術解決方案及終端服務等領域已逐步取代了索尼-愛立信、諾基亞-西門子等傳統科技巨頭，其關鍵技術的科技含量無論在亞洲抑或歐美市場都極具競爭力。與國際接軌，意味著無論在民企、私企、國企或是外資企業，通信業務相關的關鍵核心技術標準化協議及基本原理、樣機使用、維護等說明均采取英文版本。可以說，沒有良好的專業英文功底，甚至將很難適應于學生日后畢業進入企業所面對的技術工作需求。為了幫助學生在學習專業基礎知識的同時，盡快的適應、學習并掌握通信行業的英文資料學習、查閱等需求，在課程的授課環節中，采取了中英文結合的雙語教學模式。為了能讓學生逐步適應雙語教學的進度，在課程實踐中，采用循序漸進的方式。首先，在課程的教學及課件制作過程中，適量引入一些知識、概念的專業英文名稱及系統流程概念的中英文對照，例如，正交頻分服用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplex,OFDM）、多輸入多輸出（Multi-InputMulti-Output,MIMO），大規模天線（LargeScaleAntenna）[2]等技術概念的中英文解析，并鼓勵學生在課后通過互聯網或電子圖書館等方式進一步查閱相關技術的特點及擴展知識。在熟悉相關技術專業名詞及概念后，在逐步過渡到全英文多媒體課件教學，使學生在學習理論知識的同時，提升相應的專業英文技能。從期末學生的反饋意見及教學實踐過程來看，大多數學生在中英文雙語授課的模式中，不僅學習到了通信系統的基本理論知識，同時也能較好的掌握相關的專業英語。
3.新技術專題報告，填補教科書空白，使學生了解國內外通信技術的前沿動態
無線通信領域的新技術新原理發展迅速，每年在IEEE數據庫中針對無線通信領域的理論創新科技論文多達數以萬計。針對通信領域技術標準化協議的日新月異，《通信原理》本科教材的知識內容略顯陳舊，例如，即便國內不少高校均使用的新版教材《通信原理》（國防工業出版社，第六版）中，仍未涉及到當前國內外業已廣泛商用化的第四代無線通信系統的理論框架及原理。為了填補教科書新知識新技術的空白，同時激發學生對當前通信領域最新前沿技術動態的了解與掌握，在課程教學過程中，采取專題技術報告的形式，結合授課教師的科研領域，為學生詳細講解相關的新技術、新知識，激發學生對當前通信行業尖端高新技術的求知欲。例如，筆者在該課程授課過程中，針對新一代無線通信網絡的協議與構建等領域，邀請了中山大學—思科中國（Cisco）網絡工程研究院高級工程師為學生舉辦了一次專題知識講座，講座的內容圍繞新一代無線通信網絡，包括自組織網絡、傳感器網絡、認知無線電網絡等技術原理，并結合實際工程應用為學生做了多角度的講解。講座結束前，專家與學生分享了上述通信網絡技術熱點問題及相應的文獻查閱方法，幫助有興趣繼續深造的學生進一步深入學習相關知識內容。通過反饋，大多數學生在專題講座后加深了對通信行業前沿技術的了解，并明確了自己未來的努力方向，這一教學形式深受學生廣泛好評。
4.結語
該部分主要涉及它涉及無線傳播、路徑損耗、陰影、區域覆蓋等方面的知識。移動無線電傳播-小尺度衰落該部分知識點較多，主要對無線傳播中小尺度衰落、多普勒擴展、多徑衰落等知識點展開，并且適當提及了分集技術。無線通信與無線傳播多址接入該部分主要對多址技術中的FDMA、TDMA、CDMA等技術進行簡介。LTE及LTE-advanced技術該部分為新增內容，主要對最新的4G技術（TD-LTE、LTEFDD）進行介紹[5]。
2改革教學方法
2.1授課模式的改進思路
“無線通信原理”雙語課程在大三下學期開設,主要采用傳統的課堂授課模式。由于該英文教材有700頁左右，但是因為課時限制，我們的教學大綱僅覆蓋其中250頁左右的章節。由于學生往往忽略剩余的其他章節（在學習英文教材時學生缺少主動性），這不利于學生專業知識結構的培養。我們今后可能需要引入網絡大學堂等改革到此類課程中[6]，把部分章節內容轉化為網絡學習資源，以便于學生利用碎片化時間自學。
2.2教學方法多樣化
在教學過程中應該多采用啟發式、互動式的教學方法，以課堂授課、課間討論、課后自學等方式組合授課，這樣有助于充分調動和激發學生的學習熱情。因此，我們將考慮引入微課和翻轉課堂等新型教學方法，以改進傳統教學模式的缺點。
2.3考核方法靈活化
在“無線通信原理”雙語課程考核時，采用課堂表現分、作業完成分、考試成績分等組合打分的考核方式，改變以往單一依靠考試成績考核的局面，從而全面考察學生的專業綜合素質。其次，我們也可能考慮引入輔助的線上考核方法。
3教學成果展示
為了更好地評估2014年度教學方案，本文對隨機選取的南京郵電大學“通信工程”專業修習該雙語課程的學生成績進行分析。該班級共有學生38人，對學生成績畫出對數曲線擬合圖及成績分布的餅狀圖（如圖1所示），從圖1可見看出學生成績多分布在70-90分數段（該分數段人數占比超過70%），與預期學生考試評價范圍吻合。由此可見，傳統教學模式下雙語教學方案還是可行的。
4結束語
通過企業走訪、畢業生跟蹤調查、聽取行業專家意見等各種形式，了解專業崗位（群）對“通信原理”課程教學內容的需求，構建基于項目驅動和案例教學的模塊化課程內容[1]，實現教學資源的共享。一是做到課程內容的選取盡量來自實際應用，滿足市場需要，做到教學與實踐相結合；二是根據教學需要，將課程內容分成多個模塊，化解難點，循序漸進，做到模塊間的獨立性和關聯性有機統一；三是在模塊內精心設計項目，以項目或項目群為載體，構建完整的教學內容布局。通過項目式教學改革，讓學生學習實用的模擬通信系統與數字通信系統的基本理論、分析方法、開發設計流程等，構建以技能訓練為中心的知識結構和課程章節。
2通信原理課程資源開發
課程資源分為基本資源和拓展資源。基本資源是指能反映課程教學思想、教學內容、教學方法、教學過程的重要資源；拓展資源是指反映課程特點，應用于各教學環節，支持課程教學和供學生自學的多樣性、交互性輔助資源。
2.1基本資源的開發
我們在課程建設中把基本資源的開發分為課程概況和教學核心資源兩大部分，基本資源結構如圖1所示。課程概況包括課程教學大綱、主講教師（團隊）介紹和學期教學進度；教學核心
資源以教學單元模塊為單位，每個模塊主要包括教學課件或教案、教學案例、教學視頻和作業等。本課程在以下6個方面進行了一系列的設計和開發。
（1）課程概況。教學大綱和學期教學進度表是課程教學最基本的文檔。大綱描述了課程的培養定位、教學目標、核心教學內容等基本要素，進度表描述了課程的時間安排、章節處理與分配等內容。根據我校應用型人才的培養目標，本課程建設中通過企業走訪、畢業生跟蹤調查、聽取行業專家意見等形式，對這類文檔進行了反復論證，認真制定，在實教學踐中認真執行。
（2）單元模塊。把本課程劃分為20多個一級單元模塊，每個單元模塊根據實際案例進行命名，比如，“模塊1：AM通信系統的分析與設計”、“模塊2：DSB通信系統的分析與設計”、“模塊3：SSB通信系統的分析與設計”等。并且可根據實際情況，對一級模塊進行細化劃分，比如模塊1還可以細分為“1.1：AM通信系統調制部分的分析與設計”，“1.2：AM通信系統解調部分的分析與設計”等[2]。
（3）教學課件和電子教案。在每個單元模塊中，放置教學課件和教案，以便學生下載學習。課件的設計簡潔、生動，能夠提綱挈領，激發學生學習興趣；電子教案則相對詳細具體，突出重難點問題的說明與解決，使學生能通過它把握課程的重難點，并能深入理解所學知識。
（4）教學案例。教學案例是指把教學所需要的實際例子或項目按照教學設計進行呈現，讓學生理解所學知識在實際中的應用場合和應用方法，引導學生利用所學知識進行相關的開發設計工作。本課程在每一個教學模塊中都設置了至少一個教學案例。
（5）教學視頻。教學視頻是學生在線學習的重要資源，是教學課件和電子教案的必要補充。本課程教學視頻資源分為主講教師授課視頻和外校優秀教師授課視頻兩部分，互為參考，互相補充，學生可通過觀看不同視頻資源更全面地理解相關內容。
（6）作業。為強化本單元的學習目標，突出應用型培養而設置作業。根據本課程的特點和培養目標，作業題型以設計開發、應用創新為主，比如調制解調器、數字濾波器、基帶信號編碼器的的設計、仿真與制作等，充分培養學生的知識應用能力和動手實踐能力。
2.2拓展資源的開發
拓展資源包括案例（項目）庫、職業標準、專題講座庫、在線自測、虛擬/仿真實驗實訓系統、試題庫、試卷庫、交流平臺等[3]，如圖2所示。充分開發該部分資源，可以方便地滿足部分學生對本課程進行更具深度和廣度的學習的要求。本課程在以下7個方面進行了一系列的設計和開發。
（1）案例（項目）庫。本庫分為單元模塊拓展案例（項目）和綜合性案例（項目）兩部分，旨在進一步加強學生對單元模塊的理解，提高其實際應用能力。案例（項目）內容涉及到多個單元模塊，或涉及到多門課程。在本案例（項目）庫中，除了常規的案例（項目）之外，還添加了近幾屆全國大學生電子設計大賽、“西門子杯”無線通信大賽、挑戰杯等學科競賽中的典型選題，以反映當前本專業領域的發展方向和趨勢。
（2）職業標準。與本課程或本專業相關的職業標準，也可以是相關的行業標準、技術標準、官方文件等。本課程推薦的標準文件主要有“通信行業國家職業標準系列”、“通信工程師職業資格考試大綱”等。
（3）專題講座庫。庫里主要包含與本課程或本專業相關的技術前沿、典型問題、熱點問題等的講座資料，比如“4G-LTE移動通信技術及其應用”、“先進的光通信技術”、“智能網技術及應用”、“移動互聯與物聯網技術”、“信息安全與防火墻技術”、“云計算”等。教學團隊成員所做講座的完整資料存放至課程網站，網絡視頻則給出相應鏈接，方便學生進行學習。
（4）虛擬/仿真實驗實訓系統。虛擬/仿真實驗實訓系統是指虛擬實驗系統、仿真實驗系統、仿真實訓系統等，包括用于進行虛擬實驗、仿真實驗、仿真實訓等的軟件平臺。
（5）在線自測。本課程網站建立了在線自測版塊，主要以單元模塊在線測試為主，其主要目的是讓學生方便地了解自己的學習水平，對所學內容的理解程度，以及知識結構是否完備、合理。
（6）交流平臺。本課程網站建立了在線論壇版塊，用于課程的輔助學習，其主要目的是通過師生間或學生間的相互交流，及時解決學生學習中遇到的困難和疑問，為課程的順利推進提供保障。
（7）試題試卷庫。試題庫是按照教育測量原理和規范，用于本課程學習效果評價的各類題目的集合。試題庫除具有存儲試題的功能外，還具備查詢、智能組卷、分析反饋等功能。試卷庫是指用于課程結束后進行學習效果測試的試卷集合，相當于單元模塊在線自測的匯總。
3課程建設的保障措施
一是加強領導，強化責任。課程是組織教學活動、實現人才培養目標的核心。本課程的建設制定了任務書和進度表，專業帶頭人、主講教師、教學團隊成員分工負責，各位教師著力發揮課程建設的主體作用，參與到相關課程的建設與開發工作中，確保本課程建設高效推進，取得實效。
1.1 線性系統和多功能濾波設計
SystemView的操作圖符庫包含功能強大、易于使用圖形模板設計模擬和數字以及離散和連續時間系統的環境．如FIR濾波器設計（包括：低通、帶通、高通、帶阻、Hilbert和微分）、IIR濾波器設計（包括：多極Bessel，Butterworth，Cheby－shev和Linear Phase）和FFT類型：magnitude，squared、光譜分析器、能量譜密度和相位．
1.2 信號分析、處理功能
SystemView分析窗口是能夠提供系統波形的交互式分析窗口、動態探針、實時顯示的可視環境．它還提供完成系統仿真、數據生成并處理操作的接收端計算器．另外，SystemView允許用戶如同系統內建的庫一樣使用自己用C／C＋＋編寫插入的用戶代碼庫；能自動執行系統連接檢查，并顯示出錯的圖符等特點，便利于用戶系統的診斷．
2實驗過程的流程及基于SystemView的電路原理模塊的設計流程
實驗過程流程如圖1所示，在教學過程中，結合具體的教學內容，借助于SystemView仿真平臺，根據原理、規律，應用軟件提供的模塊，設計電路，并確定電路中的各模塊器件參量，運用仿真平臺提供的虛擬儀器進行在線動態測量［8－14］，這樣以人機交互的方式，可使每位學生親自動手接觸電路，連接元件，依據電路設計要求更改相應元件參量，從而達到培養學生的設計、創造能力．SystemView電路模塊設計流程如圖2所示，可按照理論要求，方便地調整和修改模塊器件參量，分析各器件參量對系統產生的影響與作用．這樣將連線、測試、修改、分析、仿真結果的觀察相統一，與理論描述相對照比較，把實驗與理論有機相結合，加深了學生對理論的認識及理解，提高學生邏輯思維能力．
3電路設計與仿真實踐
以“數字基帶傳輸系統［15］”為例進行電路設計及實時仿真．3.1電路模型分析數字信號基帶傳輸系統主要由脈沖形成器、發送濾波器、傳輸信道、接收濾波器和識別等功能電路組成［2，10］．3.2模型搭建及仿真
啟動SystemView仿真平臺［14］，進入設計窗口．設計創建實驗電路過程如下：1）模塊選取在SystemView原理圖編輯窗口中，從左邊的圖符庫中選擇需要的圖符，將各圖符模塊選取到設計窗口中．2）實驗電路圖符的連接將每個圖符依據數字基帶傳輸系統電路原理模型，在設計窗口中連接起來形成如圖3所示仿真電路．系統仿真電路中各圖符塊的參量設置如表1所示．
3）電路文件的保存電路創建完成后將該電路保存為“TEST”，以便進行調用、測試．設置SystemView系統視窗并仿真：設置“時間窗”參量：Start Time 0s；Stop Time 0．5s；Sample Rate 10 000Hz．運行系統之后，進入“分析窗”，進行觀察、分析．
4仿真結果及分析
眼圖是利用實驗手段方便地估計系統性能時在示波器上觀察到的一種圖形，衡量基帶傳輸系統性能的重要方法，借助于它可以達到有效地改善系統性能．通過SystemView分析窗“繪制新圖”功能，在“System Sink Calculator”對話框中的Style和Time Slice按鈕，設置好“Start Time（sec）”和“Repeat Length（sec）”欄內參量，獲得數字基帶傳輸系統的眼圖．如圖4所示，在低通濾波器為巴特沃茲濾波器（Fc＝60Hz）條件下，當信道中噪聲方差（Std Dev）為0．1V時，接收濾波器的輸出波形眼圖與噪聲方差為0．3V的眼圖分別如圖4（a）和（b），可以觀察到，“眼睛”張開情況；改變低通濾波器的帶寬，如巴特沃茲濾波器（Fc＝30Hz）條件下，當信道中噪聲方差（Std Dev）為0．1V時，接收濾波器的輸出波形眼圖與噪聲方差為0．3V的眼圖分別如圖5（a）和（b），直觀地觀察出“眼睛”的情況；當信道中噪聲方差（StdDev）為0．1V，巴特沃茲濾波器的信道帶寬不同時，抽樣判決比較后輸出的信號眼圖如圖6（a）和（b）所示．接收端通過抽樣判決來重現基帶信號，當噪聲過大、低通濾波器的帶寬較窄時，抽樣判決就會產生錯誤，產生誤碼．通過以上眼圖的觀察研究，明顯地得出：噪聲大小對眼圖的影響，噪聲越小，線條越細，越清晰，“眼睛”張開越大，誤碼率越小．同時觀察到信道帶寬對眼圖的影響情況，眼皮厚度反映了加入噪聲的幅度和信道帶寬，信道中加入的噪聲干擾越大及信道越窄，眼圖越模糊，越雜亂等這些較抽象的物理現象及使學生深刻理解高斯濾波器、抽樣比較電路的物理功能．
5結束語
移動Ad Hoc網絡可以實現固定或移動用戶的計算機通信和本地信息的收集和分配。由于它具有組網靈活、抗毀性強、支持用戶的移動性和動中操作、易于快速部署等特點，從一開始就在商業、軍事、經濟領域獲得了廣泛的應用。
2移動AdHoc技術原理
2.1移動AdHoc主要特點
移動AdHoc網絡有以下幾個顯著的特征：a節點的移動性。網絡中的每個節點并非靜止不動，每一個節點都可以獨立地做隨機的運動。b動態的網絡拓撲結構。由于網絡中的每一個節點都可以自由地、相對對立地運動，使得AdHoc網絡沒有固定的拓撲。更糟糕的是，網絡拓撲的改變是隨機的、頻繁的，而且是不可預測的。c傳輸帶寬受限且鏈路的容量是時變的。通常情況下，無線鏈路的容量比相應的有線鏈路的容量低很多。如果再考慮多址接入、信道衰落、噪聲和干擾等不利因素的影響，實際可獲得的鏈路容量比理想的無線傳輸速率還要低很多。d節點能量受限。一般來說，AdHoc網絡的節點都是一些便攜式的移動終端，它們都要靠隨身攜帶的電池或者其他消耗性的手段提供能源。為了能夠延長節點的運行時間，一個最重要的系統設計準則就是要盡量的節約能量，采用較小的發射功率。分布式隨機接入協議，節點基于信道忙閑狀態的監測結果來決定是否發送分組。由于在AdHoc網絡中，每一個節點的無線覆蓋范圍是有限的，因此簡單的采用CSMA多址接入方式不可避免地帶來了隱藏終端和暴露終端問題，如圖2所示。隱藏終端問題是在目的節點的載波監聽范圍內而未在源節點監聽范圍內，在目的節點處發生沖突；暴露終端問題是在源節點的載波監聽范圍內而未在目的節點監聽范圍內，在源節點處發生沖突。圖1移動AdHoc網絡示意圖以上這些特點決定了AdHoc網絡獨特的運行機制，其網絡示意圖如圖1所示。由于每一個節點的無線覆蓋范圍相對整個網絡的覆蓋區域來說較小，那么網絡中從一個節點到另一個節點可能要經過多個其他節點的轉發，也就是說是多跳的。網絡中不存在固定的路由器，每一個節點在完成自身的功能之外，還必須充當一個路由器，轉發其他節點的分組。網絡的運行是完全分布式的，與網絡的組織和控制有關的任務被分配到各個節點。AdHoc網絡中無需中心控制實體，所有的協議只能分布式的運行。
2.2移動AdHoc多址接入技術
多址接入技術是一種用來解決多個用戶共享一個通信信道的技術。多址接入技術是否設計得當或者選擇合理直接影響到無線資源的利用率和通信質量。根據對無線信道共享的方式不同，多址接入技術可以分為三大類：固定多址接入（如FDMA，TDMA等）；隨機多址接入（如ALOHA，CSMA），預約型的多址接入（如PRMA，DSA等）。目前，在AdHoc網絡中的多址接入協議通常都是基于載波偵聽的隨機多址協議CSMA。CSMA是一種簡單的圖2隱藏終端問題和暴露終端問題移動AdHoc網絡在MAC層和PHY層采用的典型協議是IEEE802.11系列協議。IEEE802.11的MAC協議具有兩種信道接入方式：分布式協調方式DCF和點協調方式PCF。其中DCF為競爭型的信道訪問機制；PCF為無競爭的信道訪問機制，有中心控制點（通常成為AP）進行集中控制。DCF中采用載波檢測與碰撞避免（CSMA/CA）協議，其中有兩種基本的信道接入方式：簡單的CSMA方式和增強型的接入方式（即RTS/CTS方式）。基本的CSMA/CA協議采用兩次握手機制，接收方正確接收業務分組后，立即發送ACK。而發送方收到該ACK后，就知道業務分組己被成功接收。在增強型接入方式中，RTS/CTS方式采用四次握手機制，即在發送有效數據之前，先通過采用RTS/CTS預約信道。這樣不僅能夠解決發送長業務分組時發生分組碰撞導致信道利用率急劇下降的問題，而且可以有效減少“隱藏終端”問題。在增強型接入方式中如果在發送完RTS的規定時間內沒有收到CTS，則發送節點認為RTS發送出錯。在這兩種情況下，發送節點都會按照“二進制指數退避算法”進行退避與重傳操作。
2.3移動AdHoc路由技術
移動AdHoc網絡中的路由技術給網絡的設計和維護都提出了嚴峻的考驗。這主要是由于在移動AdHoc網絡中節點是運動的、網絡節點間的通信需要進行多次中繼、無線鏈路的不可靠性以及供電設備能量的限制。移動AdHoc網絡的路由必須在受到多重約束條件和動態環境下，能夠保證數據的可靠傳輸。因此，動態分布式的路山算法成為了AdHoc網絡中研究的一個關鍵問題。路由協議主要分為單播路由和多播路由算法，其中以單播路由應用最為廣泛。所謂的單播路由，實際上就是從網絡中的某一個節點到另一個節點的可用路徑。傳統的路由算法基本上是為有線網絡設計的，沒有考慮到網絡的動態特性。移動AdHoc網絡還面臨著無線信道的不可靠性、高速移動環境下鏈路頻繁出現故障以及節點的有限電能等情況。很顯然，上述這些傳統的路由算法不可能直接應用到AdHoc網絡中。更為重要的是，傳統的路由算法中都存在著一些致命的缺陷，如路由閉環、收斂速度慢等問題，因此，我們必須研究新的路由策略來適應移動AdHoc網絡的特殊性。
總的來說，單播AdHoc路由算法分為三種，具體分類見圖4。（1）平面式路由（FlatRouting）算法，即網絡中的所有節點都處于同一層次上，各節點獲得的網絡中的路由信息基本相同。我們又根據其設計的具體原則進一步的將平面式路由分為ProactiveRouting算法和ReactiveRouting算法。（2）分層路由（HierarchicalRouting）算法，即網絡按一定的規則分為多個不同的層次，在不同層次中又可以有不同的路由策略。分層的路由策略比較容易進行網絡規模的擴充。（3）地理位置輔助的路由（GeographicpositionassistedRouting）算法，即網絡中的節點可以獲得.
3移動AdHoc應用展望
由于移動AdHoc網絡不需要架設固定的通信基礎設施，組網迅速、靈活，抗毀性強，因此具有極高的軍用價值和商用價值。
（1）軍隊通信系統需要具有抗毀性、自組織性和機動性。移動AdHoc網絡不依賴固定的有線設備，節點自行組織和管理。采用分布式技術，即使網絡中某些節點或鏈路發生故障，也可以通過其他節點繼續通信，很適合戰場的惡劣通信環境，另外移動AdHoc網絡組建簡單、迅速、機動性強。因此，移動AdHoc網絡技術已經成為數字化戰場通信的首選技術。
（2）在地震、洪水、臺風等自然災害發生后，固定的通信網絡設施可能被毀壞而無法正常工作。這時就需要移動AdHoc這種不依賴任何固定網絡設施又能快速布設的自組織網絡技術來滿足搶險救災的通信需要。另外，移動AdHoc還可用于臨時通信需求，如商務會議中參會人員之間的通信交流等。
（3）與移動通信系統的結合。移動AdHoc網絡還可以與蜂窩移動通信系統相結合，利用移動節點的多跳轉發能力擴大蜂窩移動通信系統的覆蓋范圍，均衡相鄰小區的業務量，提高小區邊緣的數據速率等。
（4）個域通信。可用于實現PDA、手機、手提電腦等個人電子通信設備之間的通信。還可用于個人局域網之間的多跳通信，藍牙技術中的超網、VANET就是典型的應用案例。
（5）傳感器網絡。傳感器網絡是移動AdHoc網絡技術的一大應用領域，很多應用場合的傳感器網絡只能使用無線通信技術，同時受體積和節能的圖3DCF工作時隙及原理圖點的地理位置信息，通過這些信息可以有效的減低路由算法中用戶路由建立或維護的開銷。影響，傳感器的發射功率不可能很大。使用移動AdHoc網絡實現多跳通信是非常實用的解決方法。分散在各處的傳感器組成移動AdHoc網絡。可以很好地實現信息的傳遞和收集。
4結束語
變電站(英文稱Substation)，是電力系統中輸電和配電的集結點。目前的變電站監控體統是一種智能化、數字化、自動化和網絡化的系統。變電站系統中的遙測數據信息是指利用遠動的遙測功能采集的數據信息，遙測數據信息的傳輸主要是通過多種渠道與裝置將遙測數據的各種參數傳送到變電站的，遙測數據信息主要分為電量與非電量兩種形式，其中電量主要包括母線電壓、系統頻率、電流流動電力設備(即發電機與變壓器)以及輸電線的有功功率、無功功率和電流，而非電量主要包括發電機機內溫度和水電廠水庫的水位等。這些信息中電量的電流、電壓與功率是隨著時間變化的，而電量中的電流、電壓以及功率變量主要通過互感器與變送器將要遙測的交流強電信號變成0-5V或0-10mV的直流信號，之后再送入變電站的監控系統，或者也可以將要遙測的交流強電信號變成幅度較小的直流信號進而送入監控系統，之后再由監控系統進行交流信號采樣。遙測數據信息的傳輸主要是從變電站向電力調度中心傳送的過程，或者從下級電力調度中心向上級電力調度中心傳送的過程。因此在變電站系統中的遙測數據信息的采集與處理是電力系統正常運行的關鍵。
2.變電站遙測數據采集
2.1遙測數據信息的采集系統
變電站為了使得遙測數據信息采集系統更加靈活、可靠與安全，因此變電站的遙測數據信息采集系統是采用模板化的結構，其中各個模板都發揮了一定的數據采集與處理能力。遙測數據信息采集系統的模板主要是MAIN主模板，該模板的主要功能有數據處理、流程控制、遠程通信等，另外遙測數據信息采集系統還包括一些輔模板，即I/U模板、PSYN模板、RF調制解調模板以及信號輸入防雷模板等。變電站的遙測數據信息采集系統具有故障自檢能力，及對遙測數據不正確情況引發的變電站故障可以自己檢測故障點，進而發揮自檢功能對變電站進行快速檢修，確保變電站的正常運行。在遙測數據采集系統中大力應用了單片機的原理，通過在MAIN主模板上應用具有ISP和IAP能力的容量較大的FLASHRON單片機，可以進行遠程遙測數據信息，無需技術人員站到遙測地點進行遙測，因此這種單片機原理的應用可以在交通惡劣的地方發揮了更大的作用，進而極大減輕維護工作量，提高維護效率。
2.2變電站遙測數據信息采集的流程
遙測數據采集系統中的CPU采用的是單片機8031，單片機8031內部的寄存器件30H中存放有遙測量選通通道(00H-1FH)，并且在遙測數據采集流程中初始化為00H，同時啟動一次A/D轉換，以此觸發中斷，之后將A/D轉換的數據存入到單片機6264中，其要測量選通通道為2000H-203FH，此時注意低字節在前，高字節在后。變電站遙測數據信息采集的流程。
3.遙測數據采集系統的基本裝置模式
遙測數據采集系統基本裝置的工作流程是將變電站的遙測數據傳送到電力調度中心，首先，可以通過電流變送器、電壓變送器和功率變送器將遙測數據中交流信號和電量參數傳送到變電站，再由變電站的變送器和傳感器將交流信號轉換為直流模擬信號，這些直流模擬信號受到模擬多路開關的控制分時接入模擬數據轉換電路，然后使用線性系統循環碼進行編碼和計算，從而獲取實際的電流數字量，然后進行同步的信道調制、信道譯碼，將遙測電能量通過在遙測CRT顯示器上顯示出來，通過主計算機和模擬屏的校隊發現數據不對時，應該返送校對和核查，糾正錯誤。變電站遙測數據采集系統的基本裝置模式工作流程。
4.變電站監控系統的通信原理
(1)IEC61850標準是目前關于變電站通信網絡和系統的最先進國際標準，我國許多電力企業都將全面使用IEC61850標準，可以有效降低變電站遙測數據采集成成本和維護費用，進而充分利用系統資源，提高變電站遙測數據的可靠性，促進電力企業陸續推出很多符合IEC61850標準的產品.
(2)IEC61850標準的主要內容包括含義完整的信息模式、通信模式等建模步驟，它是為了實現將功能先分解然后再組合的過程。IEC61850標準為了實現不同廠家的IED之間的互操作性，通過標準的信息分層、面向對象的自我描述、數據對象統一建立模式以及通信服務映射等技術建立數據采集處理的無縫通信系統，而這種無縫通信系統廣泛應用于變電站遙控數據的采集和處理過程，不僅加快了遙測數據采集和處理速度和效率，而且提高了變電站數據庫的完整性、可靠性、互操作性、穩定性和信息可擴充性。
(3)IEC61850標準的面向對象的自我描述特征是指利用面向對象的、面向應用開發的自我描述方式來采集處理數據肯信息，具體地說是指在數據源就對監控對象本身進行自我描述，使得接收方收到的數據都帶有自我說明，不需要再對數據進行對應及標度轉換等工作，使得不同設備之間、不同廠址之間實現數據接入胡互操作性，從而簡化了對遙測數據的采集處理和維護過程，提高變電站遙測數據采集的速度。
5.基于變電站遠動裝置的遙測數據采集與處理
為了完成變電站與調度中心之間的遠距離信息的自動輸送，必須利用遠動技術和遠動系統，采用遠動裝置。變電站遠動裝置既包括一種很簡單的單一對象控制的簡單遠動系統，又包括一種很大的綜合系統，但無論是哪種類型的遠動裝置，其遠動系統總的功能就是遠距離進行人或計算機和計算機之間交互信息。基于變電站遠動裝置的遙測數據輸入方式主要包括兩種，即查詢方式和中斷方式，其中查詢方式主要是利用CPU(中央處理器)，按照時間周期，對保存信號的輸入/輸出接口進行掃描，然后將掃描到的數據存入計算機，便于后續進行優化電路工作。在實際應用過程中，這種查詢方式的應用范圍比較普遍，這是由于查詢方式的編程比較簡單，使用簡便。而中斷方式是指一旦開關量輸入發生變化，則接口電路就會通過中斷線向處理機處于中斷允許狀態，當它完成當前的命令后可進入中斷處理程序。中斷處理程序的時間通常不長，只是進行一些緊急情況處理工作，如利用在遠方終端中的隨機存儲器作內存，可將采集到的開關狀態存等遙測數據放在內存單元中。當下次再對開關狀態遙測采集時，可通過新采到的狀態與原來的狀態進行比較，來判斷開關狀態是否變位，若發生變位時，可將事件順序記錄下來，然后再返回到原來的斷點繼續掃描過程。
6.測數據采集系統的變電站故障處理
變電站監控系統中遙測數據的采集還應用了電網自動電壓控制系統，由于這種電網自動電壓系統在各等級電壓的電網節點都安裝了檢測裝置，該控制系統的主要檢測裝置包括變壓器、電容器與線路，其中變壓力的功能是通過測量變壓器的有功功率、無功功率和母線電壓以及接頭檔位和各側電流值，以此確定變壓器的運行狀況、各側開關狀態和各測母線電壓情況等，電容器的功能是采集電容器開關上的有功功率、無功功率與電流值等，而線路的功能是采集流經線路的電流值以及該線路上的有功功率和無功功率等。，另外這種電網自動電壓控制系統的工作原理主要是通過采集各電網節點的遙測數據對電網的運行狀況進行分析，以此檢測變電站是否存在故障，以及準確的確定變電站發生故障的故障點，進而便于快速檢修故障，確保變電站快速進入運行狀態中，最終做好遙測數據的采集和處理工作。
7.結論
