擴頻通信技術在氣象裝備中的應用論文
擴頻通信技術是近些年迅速發(fā)展起來的一種通信技術，擴頻通信在早期主要用于電子對抗系統(tǒng)和軍事保密通信，隨著世界格局和社會的變革發(fā)展，該項技術應用開始逐步轉向“商業(yè)化”，而之后民用通信頻帶日益擁擠，再加上近代微電子技術、信號處理技術及大規(guī)模集成電路和計算機技術的不斷發(fā)展，與擴頻通信有關的器件成本大大降低，進一步推動了擴頻通信在民用領域的發(fā)展應用。由于擴頻通信在高保密、抗干擾和拓展系統(tǒng)容量等方面有顯著作用，且接收信號質量較好。我國于1996年12月將S波段規(guī)劃出來，供擴頻通信使用。隨著移動通信技術的不斷發(fā)展，擴頻通信技術被快速應用到碼分多址（CDMA）技術中。隨后該項技術進入氣象領域，并作為一種成熟的通信技術在氣象裝備中得到廣泛使用，推動了氣象事業(yè)的進步。
1擴頻通信技術
任何信息的傳輸都需要一定的信息帶寬，擴頻通信屬于一種數字傳輸式的寬帶通信技術；帶寬的展寬是通過利用與被傳信息無關的擴頻函數實現對被傳信息的調制；接收端是利用相同擴頻函數實現對擴頻信號的調解，并對被傳信息進行還原。傳輸信息所用信號的帶寬遠大于信息本身的帶寬。其擴頻技術包括直接序列擴展頻譜（DS）、跳頻（FH）、跳時（FH）及線性調頻（Chirp）。另外，這些擴頻可自由組合如FH/DS等，通信中應用較多的擴頻是DS、FH和FH/DS。當前對擴頻通信技術的應用，目的是擴展信息傳輸數據寬帶，通過利益同時傳輸與有效信息無關的數據，使被傳輸信息數據擴頻后的寬帶遠大于傳輸中有效數據的寬帶。
1.1擴頻通信技術特點
擴頻技術最顯著的優(yōu)越特點是具有強抗干擾性，可以在信號被噪聲淹沒的情況下提取出信號。對于單頻和多頻都有較強的抑制作用，即使是同類型的信號干擾，其擴頻碼序列間的不相干性，干擾作用十分微弱。另外，擴頻通信具有較好的隱蔽性，由于擴頻信號的寬頻帶，降低了信號功率密度，在氣象通信中，可實現其較好的隱蔽性通信，且?guī)缀醺蓴_不到窄帶通信系統(tǒng)。在實際實踐中發(fā)現，在原有窄帶通信內即可實現同步擴頻通信，不需另外配段。在擴頻通信中存在擴頻碼序列的擴頻調制，不同碼型和碼序列之間可實現碼分多址，通過編碼和調制實現頻帶擴寬，提高多用戶寬帶容量和其高效利于率，并利于組網。擴頻通信絕大部分是數字電路，屬于高集成電路設備，設備大多采用積木式結構，該結構類型可實現靈活組網和統(tǒng)一規(guī)劃安裝，并易于維護，利于擴容，靈活性較強，且存在故障率低，可有效保護前期投資。
1.2擴頻通信技術原理
擴頻通信技術的原理是通過發(fā)行隨機的序列進行擴展。由于每套擴頻通信系統(tǒng)只有在接收端與發(fā)射端使用相同的拓展序列時，才能實現對擴頻數據的重組、分析，獲取有效擴頻數據。因此，對于擴頻通信設備的使用，若各設備間序列不同，則在同一區(qū)域內多套擴頻通信設備之間不會相互干擾，并實現同頻資源共享的有利條件。根據香農（C.E.Shannon）在信息論研究中總結出的信道容量公式，對擴頻信息技術進行了較好解釋。香農公式：C=W×Log2(1+S/N)（1）式（1）中：C表示信息的傳輸速率，W表示頻帶寬度，S表示有用信號功率，N表示噪聲功率。根據公式可以看出：信息的傳輸速率C值與帶寬W或信噪比S/N之間為正比，若要提高傳輸率C則通過加大帶寬W或提高信號噪比S/N即可。在保持C一定的情況下，可以對信號帶寬W和信噪比S/N進行換，即增加信噪比可實現降低信號寬帶的要求。擴頻通信是利用寬帶傳輸技術實現對信噪比的調制，也是擴頻通信技術的理論依據和原理。
1.3擴頻技術的分類
頻譜的擴展是利用數字化方式實現的，常見的碼型有IM序列、IGOLD序列和IWALSH函數正交碼幾種，可任意選取序列進行組合。系統(tǒng)接收端通過對原始數據的分析、計算和處理，解出基帶信號，實現對不同用戶信息的區(qū)分。根據擴展頻譜的不同方式，擴頻通信分為接序列擴展頻譜（DS）、跳時（FH）、跳頻（FH）、及線性調頻（Chirp）等幾種組合方式，其中較常用的擴頻技術包括直接序列擴頻技術和跳頻擴頻技術2種。直接序列技術利用偽隨機碼，在發(fā)送數據時加入該碼后實現對信號頻譜的擴展、擴寬，且接收端使用與接收端相同擴頻序列進行數據分析，提取出發(fā)射端實際有效發(fā)射數據。其中跳頻擴展技術可用任意窄帶鏈路實現，利用擴頻序列進行頻移鍵控，使載波頻率發(fā)生跳變。
2擴頻通信技術在氣象裝備中的應用。
擴頻通信技術隨著通信技術的進步發(fā)展，已經成為一種成熟的無線通信技術被應用與氣象裝備中。在一些條件惡劣或不發(fā)達的地區(qū)，利用擴頻較強的技術優(yōu)勢，各種氣象裝備應運而生。例如，較早時間泰山到濟南的點對點無線擴頻通信傳輸系統(tǒng)。由于泰山氣候多變，電磁環(huán)境復雜，為了獲取精確雷達資料，利用擴頻直擴技術，在泰山和濟南之間為其提供兩路雷達資料數據傳和兩路高質量通話傳，提高了兩點間的信息交流和共享互動性。通信設備是AIRLINK384電臺，選用直擴技術，即選有1個偽隨機碼實施對傳輸信息的調控，之后獲取擴頻序列并將擴頻序列調制載波發(fā)射到空中。電臺共有8組PN碼。直擴系統(tǒng)在接收端對接收信號進行放大混頻后，用發(fā)射端同步PN碼擴散中頻信號，使其恢復成窄帶信號，通過調解后恢復原始信息序列。極大縮短了數據的傳輸速度，提高了工作效率。
3結語
擴頻通信技術以其特有的抗干擾性、保密性等多種優(yōu)勢特點被各個領域廣泛應用，并較早應用在氣象設備中，極大提高了氣象工作效率。隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展，各種新式先進技術被應用于氣象行業(yè)中。滿足了氣象裝備數據傳輸基本需求。但在環(huán)境復雜的氣象臺和野外區(qū)域自動站的應用中還需要考慮各種受阻影響因素，如何選用最合適的通訊方式是項目建設的重要環(huán)節(jié)，現代化通訊網絡的發(fā)展，使人們對各種通訊方式有更多接觸，這種無線擴頻通信技術的未來發(fā)展還有較大前景。
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