扩频技术论文精选(九篇)

第1篇：扩频技术论文范文

矿井供电由地面变电所和井下中央变电所构成。地面变电所电源来自35KV电网，被变压后沿两趟架空线被送往矿区，经井筒由高压电缆被送到地下的中央变电所及高压用户，再进行一次变压器变压可以把电力送到低电压用户，如井底车场、采区低压设备等。井下主运输大巷工程设备包括井底固定设备、运输设备和移动设备等，铺设在巷道中的电力线相互交错，利用电力线作为信息传输通道虽有许多优点，但是，也有很多困难。在矿井下使用电力线来传输应急信号所受到的主要干扰包括：1）电力线网负荷波动大，启动和停止大型设备（例如采煤机、液压支架、运输输送带）经常给电网造成巨大影响；2）设备的连接线和电路网络复杂;3）变电站、开关柜、可控硅等对电网造成的宽频带、大强度的干扰。由香农公式可得：对于给定的有噪声信道，至少存在一种编码方式，可以使信道的传输速率无限接近信道容量，而同时保证传输速率达到任意小。可以对于一定的信道容量（C）,用增大传输带宽（B）来获得较低的信噪比（S/N），即信息差错率。扩频通信技术正是利用这一原理用高速率的扩频码来达到扩展待传输数字信息带宽的目地。这一公式指明了扩频通信的优越性，即用扩展频谱的方法来降低对信噪比的要求，使信号传输更为可靠，同时降低单位带宽上的功率谱密度。信息数据流在传输过程中为多个载波并行，采用数学上每一个载波相互正交的可以重叠的正交子载波，这些子载波相比传统的多载波系统具有较高的频谱效率，是一种多载波高速调制技术，称为正交频分复用（OFDM）技术。多载波正交技术通过打开和关闭子信道的方式，发送方将关闭信号衰落和信号噪声比超过阈值的信道所在子载波，避免衰落引发的误码。当系统传输速率很高时,如实现快速均衡则其复杂性和成本都难以接受,采用使每个子信道的速率较低以实现均衡较为简单。

2应急信号传输系统

在系统调制端，串行码元序列经基带调制和串/并转换分别被调制在N个子载波上。发送端所发送的子载波信息码序列由待传递的信息码序列与高速率的伪噪声码序列进行模二加后（波形相乘）得到复合码序列，用它来直接控制射频信号的某个参量（通常是载波相位），由此得到的一个直接序列扩展频谱信号。各巷道内的通信设备之间的信息传输时，校验码是由核心控制芯片发出，供给扩展模块与宽带伪随机序列调制的窄带信号实现扩展频带、提高抗噪声的能力。鉴于伪噪声码的多样性，扩频可以在同一时间使用多个伪噪声码。正交小波基可以代替传统的正弦载波，合适的正交小波基，可以减少系统的干扰。在接收端，接收到的信号进行采样的转换器具有相同的采样频率。循环前缀部分在接收端被去除，然后进行解调。由于循环前缀的存在，所有的子信道是独立的。并行数据在接收端经耦合电路和解调后转换为频域的子载波分量，并恢复到数据码元序列的原始信号。使用相同的扩频码序列进行解扩，展宽的扩频信号恢复成原来的消息，从而取得直接序列扩频信号。如果接收信号中被检测到有错误，信号重发的请求信号被叠加在预先指定的负载波上来生成重发信号。接收机实际上是一组解调器，它将不同载波搬移至零频点.然后在一个码元周期内积分。其他载波在该区域由于与所积分的信号正交，因此不会对这个积分结果产生影响。如果每个子信道都可以正确解调出源信号，将其合并后就能够恢复发送端高速串行码元序列。

3实验

为了测试的三相交流信号传输情况，对基于多载波扩频调制技术的数据传输进行测试，如下所述。数据传输测试终端和开关柜之间的直线距离约200米。与以太网RJ-45接口，用于连接计算机的调制解调器，然后连接到电源插座。点对点测试数据如下所示（单位：Mbps）：平均吞吐量：1.30;最大吞吐量：1.86;最低吞吐量：0.61。从测试中，我们发现大多吞吐量的范围在1Mbps～2Mbps之间。三相耦合信号强于单相耦合信号;针对复杂的情况下，测试效果还是相当不错的。这证明了在矿山巷道中基于多载波扩频的信号传输是完全可行的。

4结束语

第2篇：扩频技术论文范文

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.

[2]查光明,熊贤祚.扩频通信[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

[3]吴慎山,万霞,吴东芳.扩频通信的发展与应用研究[J].河南师范大学学报(自然科学版),2008(5).

第3篇：扩频技术论文范文

关键词：BPSK信号；扩频解扩；直接序列扩频

中图分类号：TN911.72 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 14-0000-01

Spread spectrum Despreading Achievement of BPSK signals

Wu Xin

(China Mobile Tietong Wuhu Branch,Wuhu241000,China)

Abstract:This paper studies based on direct sequence spread spectrum technology,the use of spread spectrum,BPSK signal despreading algorithm method,and through systematic analysis of specific experimental operation,a typical BPSK signals obtained,indicating that the method can meet the design requirements.

Keywords:BPSK signal;Spread spectrum despreading;Direct sequence spread spectrum

一、前言

BPSK（Binary Phase Shift Keying）技术是指把模拟信号转换成数据值，利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式，在通讯领域以及数字电视技术领域中有广泛的应用。本文系统研究了基于直接序列扩频理论下的BPSK信号的扩频解扩的实现方法。

二、直接序列扩频

直接序列扩频方式可以实现码分多址。扩频通信提高了抗干扰性能，代价是占用频带宽。但是如果许多用户共用这一宽频带，则可提高频带的利用率。由于在扩频通信中存在扩频码序列的扩频调制，充分利用各种不同码型的扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性，在接收端利用相关检测技术进行解扩处理，在分配给不同用户码型的情况下区分出不同用户信号，进而提取出有用的信号，所以可以在同一频带上实现多个用户相互通讯而互不干扰。长期以来，在无线通信领域中，多径干扰始终是一个难题。扩频通信技术利用扩频码的自相关属性，在接收端从众多径信号中甄别和分离出可用度最高的信号，把多个路径传输来的同一码序列的波形相叠加并合成，起到抗多径干扰的作用。直接序列扩频方式（DSSS）是将待传送的信息数据利用伪随机码（m序列、M序列和Gold序列）调制，实现频谱扩展后再传输，接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。跳频扩频通信系统BLADES的研制成功，首先实现了利用移位寄存序列进行纠错编码，另外在工程领域，实现了喷气实验室（JPL）在其空间任务中伪码产生器的设计以及跟踪环路的设计。

三、扩频解扩

扩频操作是指通过将数字信号与一个扩频码（高速数字序列）相乘的方式把数据符号转换为一系列码片，运用该方式可以提高数字符号速率，同时增加信号带宽。根据信号理论可知，信号的频谱宽度与脉冲宽度成反比关系，所以若要获得宽频带的信号，则需要对一个脉冲宽度较窄的信号进行调制。扩频操作中所用的扩频码序列即选用脉冲宽度较窄的序列，如此可以通过扩频操作起到拓宽信号频谱的作用。在无线通信中的射频信号带宽与所传输信号带宽往往属于一个数量级，从而提高频率利用率。在扩频通信中，其信号带宽与信息带宽的比例可以达到100乃至1000，如此一来可以达到提高通信抗干扰能力的目的，这也是扩频通信中的理论依据以及基本思想，即扩频通信系统所扩展的频谱宽度越宽，处理的增益越高，其抗干扰能力就越强。通过randsrc产生1、－1的source源序列，按顺序取一位数据，与产生的BPSK序列进行异或运算（生成的m序列也是双极性的1、－1序列，所以此处的异或运算可以等效为乘法运算），输出即为扩频后的数据。解扩就是扩频的逆过程，在扩频通信中接收端则用与发送端相同的扩频码序列与收到的扩频信号进行相关解调，恢复所传的信息。这种相关解调起到解扩的作用，即把扩展以后的信号又恢复成原来所传的信息，也就是将接收到的码字，与同一个m序列进行异或求和，当结果为正时，输出为1；反之，输出为0。

四、BPSK信号实现

在扩谱系统中，宽带扩谱信号是通过扩谱调制产生的，在直接序列扩谱系统中通常采用对载波进行相移键控调制。最简单的也是用的较多的是相移键控是二相相移键控，下面就主要分析BPSK调制解调的原理及实现过程。BPSK二进制移相键控，BPSK的信号形式一般表示为二进制PSK信号：即发送0时取0相位，发送1时取 相位。直扩系统的发送端使用BPSK码对信号频谱进行调制，以达到扩频目的。BPSK码序列捕获指接收机在开始接收扩频信号时，选择和调整接收机的本地扩频BPSK序列相位，使它与发送的扩频BPSK序列相位基本一致，即接收机捕捉发送的扩频BPSK序列相位，也称为扩频BPSK序列的初始同步。

在直扩系统的接收端，相关检测或匹配滤波的方法将被应用来进行解扩。相关检测的原理可以比喻为依据照片来找人，即为了达到在一群人中找到某一个人的目的，行而有效的方法就是根据此人的照片与人群中的每一个个体对照，如此一定可以找到这个人。同样，将上述比喻映射到信号搜寻中，即为了在一系列信号中检测出有用信号，可以首先在本地生成一个与有用信号相同的对照信号，然后据此与接收信号一一对比，根据其相似度大小来判断哪些才是有用信号。在扩谱系统中，宽带扩谱信号通过扩谱调制产生，在直接序列扩谱系统中通常采用对载波进行相移键控调制，最简单的也是用的较多的是相移键控是二相相移键控。

本设计采用基于滑动相关的串行捕获方案，具体说来就是首先将本地BPSK码与接收信号相乘并且积分后，求出二者的互相关值，然后将其与门限检测器中的某一个门限值相比较，从而可以判断出有用信号是否捕获成功。利用BPSK码序列的相关特性，即当两个相同码序列的相位一致的时候，输出相关值最大。如果有用信号的捕获确认成功，捕获指示信号的同步脉冲将控制搜索控制钟，调整BPSK码发生器产生的BPSK码重复频率和相位，使之与收到的信号保持同步。

五、结论

本文研究了基于直接序列扩频技术下，使用扩频、解扩算法实现BPSK信号的方法，通过系统的分析以及操作，最终得出典型BPSK信号，并得出了以下几点结论：

（一）系统分析了直接序列扩频技术以及扩频解扩技术。

（二）在扩谱系统以及直扩系统中完成了扩频解扩过程，实现了BPSK信号的产生并得出的典型BPSK信号，并分析出相关信号的甄别方法。

参考文献：

[1]贾怀义.基于m序列扩频码的研究[J].北方交通大学学报,2001

第4篇：扩频技术论文范文

【关键词】扩频通信技术工作原理应用

一、扩频通信技术概述

1.1扩频通信技术的概念

扩频通信技术即SSC，是英文Spread Spectrum Communication的简写形式，其具体是指用来传输信息的射频信号带宽远远大于信息本身带宽的一种通信方式。举个简单例子说明一下，某二进制的数据流，其传输速率为64kb/s，也就是说该数据流的基础带宽仅为64kHz，而借助扩频技术进行传输时，它的带宽则可被扩展为4MHz、26MHz，最大时甚至可以扩展至120MHz或更多。SSC的基本特征如下：利用比发送信息数据的速率高出多倍的伪随机码将载有信息数据的基础带宽信号的频谱进行相应地扩展，使其形成宽带的低功率频谱密度的信号来发射，其信道容量的公式为C=Wlog2（1+P/N），该公式指出当信息传输速率C不变时，带宽W与信噪比P/N是能够互相转换的，即通过增加带宽可以在较低的信噪比前提下以相同的信息传输速率进行可靠的信息传输，还有可能在信号被彻底淹没的条件下借助增强信号带宽来实现可靠通信，这就是SSC的基本理论依据。

1.2扩频通信的特点

扩频信号本身属于一种不可预测的伪随机带宽信号，它的带宽要比欲传输数据信息的带宽大很多，并且接收机中必须带有与该带宽载波同步的副本，正因如此，使得扩频通信技术具有了以下特点：其一，超强的抗干扰性。因为扩频信号本身具有的不可预见性，从而使得干扰者很难利用观察来进行有效地干扰，通常只能够使用发射与扰信号不匹配的干扰技术，而这种做法所能起到的干扰效果并不大。由于扩频通信在传输信号的过程中对信号本身的带宽进行了扩展，故此，在信噪比很低的前提条件下，仍可以保证高质量的通信，这使其具备了较强的抗干扰能力；其二，良好的保密性。在发射功率一定的前提下，因扩频信号分布在很宽的频带内，无线信道当中有用的信号功率谱密度非常低，这样一来信号便可以在极强的噪声背景下进行可靠通信，想要截获这样的信息非常困难，为此，其能够实现隐蔽通信，具有良好的保密性；其三，可实现码分多址。在通信系统当中，可借助扩频调制中使用的扩频码序列间较好的相关性进行解扩，这样系统便能够区分出不同用户的信号，多用户同时通话便不会发生互相干扰的情况。

二、扩频通信技术的具体应用研究

在上个世纪80年代，扩频通信技术便被广泛应用于军事领域当中，随着近些年来科学技术水平的不断提高，该技术也日趋完善，并在诸多领域当中获得了推广应用，其应用范围还在进一步扩大，下面简要介绍一下扩频通信技术在各个领域中的具体应用。

2.1扩频通信技术在军事通信中的应用

军事是一个国家国力的象征，在军事领域当中有着大量需要保密的信息，正因如此，使得扩频通信技术成为军事通信反对抗当中最为重要技术手段，该技术现已被广泛应用于各种通信信息系统、武器系统以及系统当中。在海、陆、空战术的通信当中，常采用扩频通信技术来增强通信电台的抗干扰能力，提高战术电台的抗干扰性和数字化程度将是其未来一段时期的主流发展趋势。在1991年的海湾战争中，以美国为首的联军大量使用了带有扩频技术的GPS定位导航系统、定位报告系统、联合战术信息分布系统以及单信道机载系统等等。经过实践应用表明，扩频通信技术在军事通信领域当中有着非常重要的作用。

2.2扩频通信技术在移动通信中的应用

移动通信属于民用通信领域的范畴，它与人们日常生活息息相关。目前，新一代的数字蜂房移动通信系统中广泛应用了扩频通信技术，这使得频谱利用率获得显著提高，同时共信道干扰的影响也大幅度减小。通过扩频通信技术的码分多址系统，可以给每个移动台都分配一个特有的随机码序列，并且各个台之间均不相关，这样便能够非常方便地区分开各个移动台的不同信号，从而使得在一个信道当中可以同时容纳更多的用户，频谱利用效率较传统的频分多址增强了将近20倍左右。以往的移动通信中多径效应产生出来的衰落相对比较严重，而通过扩频技术能够有效地克服多径效应对移动通信质量的影响。

2.3扩频通信技术在民用卫星通信中的应用

目前，扩频通信技术已经在军事卫星通信领域中获得了非常广泛的应用，因扩频码分多址系统具有组网灵活性高、承受过载能力强等特点，从而使其在民用卫星通信中也获得了一定的应用，并取得了显著的效果。在民用卫星通信当中采用扩频码分多址技术以及伪随机序列扩展频谱的方法，能有效地实现能量扩散，进而达到减少卫星系统干扰的目的。

2.4扩频通信技术在测距定位中的应用

GPS属于多星共用两个载波频率发送定位信号的卫星定位系统，因而它需要采用扩频码分多址的方式来对各个卫星的地址进行区分。每一颗卫星都可以分配到一个特定的伪随机序列码型，码片的宽度越窄测距的精确程度就越高。此外，借助直接序列扩频还能增强测距过程的抗干扰能力，加之其采用的是无源定位的方式，故此系统所能够容纳的用户数量没有上限。现阶段，我国军事领域以及民用部门都将GPS作为接收设备在使用，很多定位工作也都是通过GPS来予以实现的。

三、扩频通信系统的工作原理

通常情况下，研究扩频通信系统的工作原理都是就直接序列扩频而言的，所谓的直接序列扩频通信系统是以直接扩频的方式构成的一种通信系统，简称为DS系统，这是最为典型的扩频通信系统，它的发射机机与接收机结构如图1所示。

从图1中可以看出，A为输入数据信息，其经过信息调制后变成宽度为B1的调频信号，然后再借助伪随机扩频序列调制成带宽为B2的信号后进行发射。当接收机接收到发射信号以后，通过对伪随机扩频序列相位的准确捕捉，便可以产生出与发送来的相位一直的PN码，该码可作为解扩本地信号之用，以便恢复成为窄带信号，并对发送来的A数据信息进行估计，这样整个接收过程便完成。该系统具有以下优点：容易产生编码信号、载波频率仅有一个、频率合成器简单、用户之间不需要同步、接收机能够实现相干解调等等。

第5篇：扩频技术论文范文

关键词:群时延;矢量网络分析仪;变频器;扩频

中图分类号:TP914.42文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)01-008-04

Group Delay Measurement Method Based on Spread Spectrum Signal

SHA Hai,ZHU Xiangwei,ZHANG Guozhu,SUN Guangfu

(College of Electronic Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha,410073,china)

Abstract:Group delay measurement is widely used in satellite navigation,radar and digital communication.The traditional group delay measurement method with Vector Network Analyzer(VNA) has difficulty in measuring directly(especially the converter),and process is complex.The two group delay measurement methods have been put forward,based on spread spectrum receiver technique and signal correlation technique apart,with emphasis on analysis of the concepts,steps and accuracy.The two methods are testified valid through the emulation experiment.

Keywords:group delay;vector network analyzer;converter;spread spectrum

0 引 言

群时延是描述传输系统相频特性的重要指标。在卫星导航时间同步系统中,收发信道的群时延会影响时间同步的零值。其标定精度直接影响了整个时间同步系统的精度。因此,对群时延精密测量方法的研究是十分有意义的。

文献[1]详细介绍了群时延的含义及测量方法的原理、步骤。文献[2]介绍了采用矢量网络分析仪进行时延指标测量的基本原理,归纳了矢量网络分析仪进行线性器件、变频器件时延测量的方法。文献[3]描述和分析了群时延的含义,着重研究了变频链路绝对群时延的测量方法,对三混频器和矢量混频器技术进行了详细分析和论述。文献[4]介绍了以混频器为代表的频率变换器件群时延的几种经典与最新的测量方法,包括基于网络分析仪的静态法和基于载波调制的动态法,指出采用扩频体制测量变频器件群时延是目前群时延测量方法的发展趋势。

上述研究都只注重针对各种测量方法的原理和步骤进行说明,未对测量方法的准确度、测量难易程度等进行比较,特别针对基于扩频信号的群时延测量方法虽有提到,但没有进行详细的理论说明和研究。本文将提出基于扩频接收机技术和信号相关技术两种测量群时延的方法,论述其原理和实现过程,并通过实验仿真验证其可行性。

1 群时延的含义[1]

群时延是信号通过网络传输时间的度量,是线性系统和网络固有的一种传输特性参数,其定义为群信号通过线性系统或网络时,系统或网络对信号整体产生的时延,又称信号能量传播时延或绝对群时延。群时延一方面指传输信号必须是群信号,因为它是波群整体的时延。另一方面,对于绝对群时延它决定了系统或传输网络的传播时延,直接影响测距系统的精度;相对群时延则与信号传输失真有关,直接影响通信系统的误码率等指标。

采用最大能量传输准则,可以得到群时延的公式定义,具体指线性系统或准线性系统的相位频率特性对角频率的倒数,即:

τ(ω)=-dφ(ω)dω=-12πdφ(f)df

(1)

式中:φ(ω)为系统的相位频率特性;τ(ω)为系统的群时延。

2 基于矢量网络分析仪的群时延测量方法

矢量网络分析仪是目前工程实践中广泛使用的群时延测量仪器。其原理是根据群时延的定义,先测量被测器件的相频响应特性,然后取相位差与频率差的比值来近似微分计算得到,计算公式为[5]:

τg(ω)=-φ(ω+Δω/2)-φ(ω-Δω/2)Δω

(2)

式中:φ(ω)为测得的相位响应函数;Δω为测量孔径。由此可以推导出测量精度为:

Δτg=±Δφ360Δω

(3)

由上式可见,采用矢量网络分析仪测量群时延时,增大测量孔径,可以提高测量精度,但分辨率会降低;反之,减小测量孔径,可以提高分辨率,但会导致精度下降。因而,存在测量精度和分辨率之间的矛盾[6]。

此外,矢量网络分析仪通常不能直接测量变频器的群时延。目前常用的基于矢量网络分析仪测量变频器群时延的方法包括空气线测量法、三混频器法、基于矢量混频器校准测量法。空气线测量法步骤简单,但仅适用于宽带混频器。三混频器法需要三次连接混频器,测量步骤复杂,需要使用互易校准混频器。基于矢量混频器校准测量法适用于互易或非互易混频器测量,其精度较高,但需要使用带有校准功能的矢量网络分析仪。

通过以上对基于矢量网络分析仪测量变频器群时延方法的论述比较,可以看出这些方法对测量仪器要求较高,测量原理及过程复杂,无法直接对群时延进行测量,且适用范围受限,不具备通用性。

针对上述缺陷,本文提出了采用基于扩频信号测量群时延的方法,其中基于扩频接收机技术的测量方法可以直接用于测量变频器群时延,精度较高过程简单;基于信号相关技术的测量方法可方便地测量线性器件,精度较高。

下面对这两种方法分别予以介绍。

3 基于扩频信号的测量方法

3.1 基于扩频接收机技术的测量方法

基于扩频接收机技术的群时延测量方法采用卫星导航接收机测量伪距的原理,通过测量导航扩频信号经过被测网络后的时延量来获得群时延。由于该方法不需要参考信号比对,因而特别适合变频器的群时延测量。采用的测量原理如图1所示。

图1 基于扩频调制法测量群时延原理框图

该方法首先利用GPS码发生器产生出C/A码序列,经过BPSK调制为导航扩频信号并加入被测网络输入端。然后对被测网络的输出信号采用导航接收机技术获得时延值。其中最核心的技术就是伪码捕获技术[7]和非相干延迟锁定环(NCDLL Non-Coherent Delay Lock Loop)技术[8],其原理如图2,图3所示。

图2 伪码捕获环路原理框图

图3 非相干延迟锁相环原理框图

该方法的精确度是由非相干延迟锁定环的精确度来决定的,可以达到纳秒量级,非相干延迟锁定环时延估计精度公式为[9]:

δPLL=3602πBnC/N01+12TC/N0

(4)

式中:Bn表示载波环噪声带宽(单位:Hz);C/N0表示载噪比(dB-Hz);T表示预检测积分时间。

3.2 基于信号相关技术的测量方法

通过两路信号的互相关运算可以确定两路信号间的时间关系,并且信号的时延关系会体现在相关函数的曲线上,具体指其时延差会出现在相关函数曲线的峰值处。因而可以采用计算两路信号相关峰位置的方法,直接获得被测系统的时延量,这便是信号相关测量法。由于进行相关运算的信号必须是同频的,所以该方法不能直接用于变频器的测量。测量原理如图4所示。

图4 信号相关法测量原理图

该方法首先由信号源产生调制信号如BPSK信号,通过功分器,一路通过被测网络,另一路作为参考信号。经过信号采样,完成相关计算后,便可获得被测网络在该调制频率下的时延差。改变信号源载波频率,便可获得被测网络的时延特性。

互相关运算公式为:

Rxy(m)=limN∞12N-1∑Nn=-Nx(n)y(n+m)

(5)

在对信号进行相关运算时,利用傅里叶变换性质,采用FFT快速算法式(6),可以减小运算量,而且还有专门的FFT数字处理芯片,进一步加快运算速度。

Rxy(m)=IFFT(FFT(x(n))×conj(FFT(y(n))))

(6)

由于该方法采用的是调制信号,当其调制的伪随机序列较为理想,即相关函数曲线接近理想条件下时,其精确度主要是由信号的采样频率来决定的。其相关峰的位置单位为采样频率间隔,例如当采样频率为100 MHz时,精确度就为10 ns。

4 两种测量方法实验分析对比

通过以上对两种基于扩频信号测量群时延方法的介绍,现利用Matlab软件仿真测量结果,对这两种方法进行比较。实验以矢量网络分析仪测得的群时延作为依据,来衡量这两种方法的测量精度。测量仪器采用Agilent E8357A矢量网络分析仪。测量设备为中心频率为16.32 MHz、带宽宽度为10 MHz的带通滤波器H1和中心频率为22.20 MHz、带宽宽度为25 MHz的带通滤波器H2。

实验步骤如下:

(1) 设置矢量网络分析仪扫描频率范围为10~40 MHz,分别对带通滤波器H1和H2的S参数进行测量,并将测量结果保存为“S2P”数据文件。

(2) 将“S2P”数据文件导入Matlab程序中,利用RF工具箱的Analyse函数,获得矢量网络分析仪测得的群时延,该函数的计算方法与矢量网络分析仪的计算方法相同。

(3) 读取“S2P”数据文件中的S21参数,该参数为带通滤波器的传输特性参数,因而可以将该数据看作带通滤波器的频域传输函数H(ejω)。将调制信号与H(ejω)运算后,便得到了调制信号经过带通滤波器的输出信号。

(4) 根据基于信号相关技术测量方法的原理,将调制信号与经过带通滤波器的输出信号相关运算后,便可获得带通滤波器的群时延。

(5) 根据基于扩频接收机技术测量方法的原理,将经过带通滤波器的输出信号去除载波后,分段相关并将各段的相关值取平方后,判断出相关峰的偏移量,便可获得带通滤波器的群时延。

两个带通滤波器实测结果和仿真结果如图5~图12所示。

观察测试仿真数据可得到如下结论:

(1) 三种方法得到的群时延曲线变化趋势一致,说明了基于扩频接收机技术的测量方法和信号相关测量方法的可行性。

图5 H1幅频特性曲线

图6 H1矢量网络分析仪测得群时延曲线

图7 H1扩频调制法测得群时样曲线

图8 H1信号相关法测得群时延曲线

图9 H2幅频特性曲线

图10 H2矢量网络分析仪测得群时延曲线

图11 H2扩频调制法测得群时延曲线

(2) 在滤波器通带与阻带的过渡区以及通带内,矢量网络分析仪测得的数据波动幅度都比较大,而后两种方法在波动幅度则较小。这说明后两种方法具有较好的稳定性。

图12 H2信号相关法测得群时延曲线

图13、图14进一步对三种测量方法的结果进行了对比。采用实际测量中,经常使用的平均群时延统计方法,将三种测量方法获得的群时延在带通滤波器的通带频率范围内进行平均,得到平均群时延。其计算公式为[10]:

gdAV=1N∑Nk=1τ(ω)(7)

式中:N为带通滤波器通带内采样点个数;τ(ω)为对应采样点的时延值。

图13 H1三种测量群时延曲线比较放大图

图14 H2三种测量群时延曲线比较放大图

为了去除测量时的系统误差,现将这两种方法获得的群时延与矢量网络分析仪测得的群时延相减后,计算方差来衡量测量方法的精度,统计结果如表1所示。统计结果反映出基于扩频接收机技术的测量方法精度优于基于信号相关技术的测量方法,与理论分析所得结论相一致。在基于扩频接收机技术的实验仿真中,只采用了码捕获技术,没有加入非相干延迟锁定环技术。如果加入非相干延迟锁定环技术,则其精度还将进一步提高。

表1 三种测量群时延方法结果统计

矢网测量法基于扩频接收机技术测量法基于信号相关技术测量法

H1均值 /ns245.082 4243.740 7244.802 5

H1差值后方差 /ns--281.696 0305.768 0

H2均值 /ns50.109 250.421 550.164 8

H2差值后方差 /ns--25.771 029.327 7

5 结 语

通过对基于扩频接收机技术和信号相关技术测量群时延方法的仿真实验,证明了这两种方法用于群时延测量是可行的,而且基于扩频接收机技术的测量方法相比具有较高的精度,十分适合于变频器的测量,为变频器群时延的测量方法提供了新思路。但这两种方法实际能达到的测量精度仿真实验没有明确体现,需要进一步实验验证。这两种测量方法可直接应用于卫星导航时间同步系统中的群时延精密测量。

参考文献

[1]李德儒.群时延测量技术[M].北京:电子工业出版社,1990.

[2]黄凯冬,尹仲琪,胡勇.利用矢量网络分析仪测量时延特性的方法[J].电讯技术,2007,47(1): 193-195.

[3]朱旭东.系统绝对群时延测量的研究[J].现代雷达,2006,28(11): 75-80.

[4]邸帅,张国华,冯克明.频率变换器件群时延测量方法的探讨与分析[J].宇航计测技术,2007,27(1): 1-5.

[5]Agilent.PNA Microwave Network Analyzers Data Sheet [Z].2005.

[6]李垣陵.直序扩频测距系统时延零值技术研究[D].长沙:国防科技大学,2008.

[7]王飞雪,郭桂蓉.二相编码信号分段相关-视频积累检测的最优中频积累时间[J].国防科技大学学报,1999,21(1):71-75.

[8]李星.卫星导航系统站间时间同步网关键技术研究[D].长沙: 国防科技大学,2008.

第6篇：扩频技术论文范文

【关键词】信息隐藏技术 扩频通信技术 鲁棒性 系统分析

在图像信息隐藏领域中，信息隐藏技术具有密钥与安全性、鲁棒性、不可感知性、自恢复性等特征，在信息安全与多媒体信号处理中具有重要安全作用。但在实践应用中由于鲁棒性与不可感知性的矛盾问题，促使扩频通信技术的引进与应用。扩频图像隐秘系统即扩频通信技术在图像信息隐藏领域中的融合应用形式，即SSIS系统，主要是通过数字图像中噪声作用达到信息隐藏作用。

1图像信息隐藏技术与扩频通信技术

1.1信息隐藏技术

上世纪九十年代中期，国外发达国家在信息安全与多媒体信号处理领域中探索出一种创新型保护媒体信息安全的方法。信息隐藏技术的原理主要是基于人类感觉器官的不敏感性，以及多媒体信号自身的冗余性两个方面，将秘密信息有效隐藏在公开媒体信息中，最大限度的达到信息传递的完整性，同时进一步证实媒体信息所有权归属目的。信息隐藏技术应用的形式较广泛，既包括文字、图像，也包括音频和视频。这种信息的使用对媒体信息本身效果并没有什么影响，为此，针对信息隐藏要素产生的问题可以有效处理。例如，信息隐藏技术之中针对安全问题就具有两个方面的意义：（1）公开媒体信息需要确保其在版权以及使用权限方面的问题。（2）在秘密信息方面则需要能够在传输以及保存等方面提供安全。单就信息隐藏技术角度出发，密匙以及安全性等方面的特征为技术属性中的主要特征。针对技术的安全性分析，主要指的是在一个相对独立的隐藏信息系统之中，借助多种环节的共同运作，促使这个技术能够对信息实施保护。不可感知性强调了在系统之中加入不能促使载体产生感知效果声音或者相关视频文件。

1.2扩频通信技术

扩频通信技术手段为应用较高且在检测概率相对较低的情况下使用的技术方法。应用与阿尼了主要是指对等待传输信息频谱等通过一定的而扩频函数方式进行转换，并通过信道完成传输。随后，可以通过借助相应方法完成频带压缩，并能够最终完成对信息的传输。虽然在实施传输的过程中将会造成部分信号受到阻碍，但是仍然可以通过恢复数据信息的方式实现对数据的有效保护。为此，在扩频通信方面也能够被认为是将信息隐藏在宽频伪随机噪声之中完成的一种通信手段。

2扩频通信技术在信息隐藏中应用分析

扩频图像隐秘系统建设之中的关键技术手段就是充分利用了扩频技术，并将其有效融合到低能量高值序列当中，产生了一种表面上为噪声信号标记的隐秘图像。因为嵌入信号产生的能量要明显低于载体图像产生的能量。为此，也就能够形成较小的，且不会被人察觉到的信号。本研究中具体引用了地比率纠错信息技术，针对纠错编码器等的使用能够扩散形成多输出位，并由此可以呈现出实际运用效果。为了可以形成嵌入式的信息，就需要先充分理解存储扩频系统等相关技术理论与概念。参考存储原理之中关于信息发送、接受以及保存等之间形成的伪随机效果。、通过利用私钥，等能够比较轻松的完成上述中任务。例如在对一个相对比较简单的符号进行方案重置的过程中，现在需要假设信号z为-1、1等要素构成的一组信号。扩频序列x主要是一组实属数列，其中采用的是正态分布规则，其中的均值表示为0。信号之间进行调制时，则能够形成全新的实属数列。为此，所有噪声样本之中产生的符号将能够被嵌入到所有信息位当中，并产生全新的变化。信号白噪声可以表现为一般特性。实际解码的工作也相对比较简单，能够在接收端序列之中被复制下来，通过对两种序列之间畸形对比，就能够获得原本复出的所有信号的估值情况。可以通过以下公式进行表示：Sign（s’/n）=m’。虽然，在系统的功能性方面可以满足实际需要，但是在出现噪声的情况下，则进行信号检测过程中将可能造成一定的信息检测缺陷。这种缺陷产生于嵌入信号在进行估值阶段形成的问题，也可能是因为传输信道出现问题造成的。单纯运用嵌入信号样本之中形成的符号变更展现信息，则其中树脂最终都将会回归到0附近。为了能够有效提升针对信号方便的实际检测性能，则需要借助SSIS技术调制方案。通过这种技术手段，可以有效改善调制值方面产生的最小欧式距离。这样就能够使得数据估值发生明显的改变。调制技术也将会形成在一定区间范围内的随机性的序列。通过对随机序列进行非典型变换，将可以掌握其中形成的最小距离。最终对改善检测效果将起到重要作用。

结束语：

综上所述，本研究中这对信息隐藏技术进行了深入性研究，并对高频嵌入信息所具有的不可感知性等问题进行了分析。低频嵌入所存在的问题方面也被详细分析与论述。通过这对低频信号嵌入到相关文件之中阐述，可以进一步对技术研究提供借鉴和帮助，并对目前阶段技术进步具有重要实践意义。

参考文献

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[3]申健,雷菁,李保国,赖雄坤.一种新型信息隐藏技术的研究与实现[J].通信技术,2013(02):96-98.

[4]蔡正保.一种基于扩频和错误控制编码的图像隐写通信系统研究[J].鸡西大学学报,2016(05):43-45.

[5]谢建全,谢勍,黄大足.一种基于游程长度的高安全性图像信息隐藏算法[J].计算机科学,2014(03):172-175.

第7篇：扩频技术论文范文

关键词：无线通信；迭代检测；抗干扰

中图分类号TN92　文献标识码A　文章编号1674-6708(2010)29-0186-01

在过去的10年中，无线通信技术得到了迅猛发展和广泛应用。特别是个人移动通信蜂窝小区的快速发展，使用户摆脱有线终端的弊端，实现实际的个人移动性。在无线军事通信中，跳频和扩频技术被广泛使用，软件无线电技术已经成熟和完善，军方无线通信技术也发展迅速。然而，随之而来的是干扰源和干扰性能也随之发展，今天面临前所未有的严峻电磁环境，电子战和电子对抗愈演愈烈。军用无线通信越来越需要抑制干扰技术的发展，并且要求也逐渐增加。

1、无线通信抗干扰技术发展历程

在无线通信，有各种自然和人为性的干扰信号，包括机器噪声，码间干扰，单音干扰，宽窄带干扰，多址干扰，天线之间的干扰等。军事无线通信系统中有许多形式的干扰可以根据频谱的形式将干扰分为瞄准干扰，阻塞干扰，部分频带干扰和扫描式干扰等。当前，在国外，有源电子干扰技术的干扰功率已有百千瓦，脉冲峰值功率高达106W及以上，干扰频率范围已达到0.15 GHz-20 GHz，还可以生产各种形式的干扰。干扰信号为通信系统带来了巨大的损害，因此抗干扰信号处理技术是通信信号处理和研究中的要点和重点。跳频(FH)通信作为抗干扰通信的重要方法，在军事通信领域的得到可大规模的使用。20世纪60年代，国外就对跳帧体制理论和技术进行了研究，在70年代时，英、法、美、以色列等国陆续研制成功实用的跳帧电台，在80年代时，跳频电台已成为世界主要军事强国的军事通信设备并且无线电通讯被广泛用于战场中。由于通信技术的迅速发展，特别是超短波通信技术，超短波战术跳频通信在现代化战争中发挥着日益重要的作用。由于过去十年中数字信号处理技术(DSP)，超大规模集成电路和软件技术和新成果的不断发现和研究，使超短波通信技术不断向数字化的方向快速发展。由于直接序列扩频(Ds)和跳频技术理论更早更成熟，容易实现。1966年，美国第一颗军事通信卫星DSCSI使用扩频多址接人技术。目前，美军正在使用的舰队通信卫星FLTSATCOM，Milstar卫星租用卫星LEASAI等都是采用直接扩频和卫星上解扩技术。但是，因为设备水平，同步捕获和宽带均衡的实际情况，所以处理增益最高达到36dB，由于传输距离较远，短波通信的作为较长距离军事通信的有效方法，经常使用扩频，跳频和加强型的跳频扩频(chess)技术。

2、无线通信抗干扰新技术及发展趋势

通信干扰的日益发展，无线通信反干扰还需要继续发展，如今，出现了许多新的抗干扰技术支持，为站场通信保障提供有力的技术基础。

下面是一些典型的新的抗干扰技术：

超窄带技术：近年来，高速通信和信息技术的发展，人们提出了新的概念和高度创新的技术，UWB(超宽带)和UNB(超窄带)无线通信系统特别引起了关注。前者从系统到实际已取得初步成功，广泛的应用于军事，后者的研究则是刚刚开始。

多输入多输出fMIMO)技术：MIMO无线传输技术是通信领域的一项重要技术突破，近年来引起了人们的广泛关注与研究兴趣。MIMO技术是指在发射端通过多个发射天线传送信号，在接收端使用多个接收天线接收信号的无线通信技术，目前理论已经证明应用MIMO技术能极大地提高无线通信系统的性能和容量。将MIMO技术与OFDM、时空编码相结合，就能同时实现空间分集、频率分集和时间分集。这样就能在空域、频域和时域上实现抗干扰。由于MIMO通信系统提供的信道容量很大，这就为数据率提供了一个很大的变化范围，因此在速度域上也能实现抗干扰。但是，将MIMO技术应用到通信抗干扰中，如干扰MIMO的信道模型，天线配置，功率分配，信号检测。空时编码等许多问题需要探讨。

虚拟智能天线技术：最近的年份较先进的通信技术是智能天线技术。智能天线可以压制敌人的多方干扰，信号干扰比增加几十分贝。无线电抗干扰的有效性并不比一般的抗干扰电台差。虚拟智能天线是使用或借用同一地理区域和类似的其他通讯装备天线之间的相互作用，实现了类似智能天线的功能，以提高天线的信号接收端的干扰比和提高抗干扰性能。也可解释为本地区内所有类似通信设备的物理天线形成了智能虚拟网络，该机制是与MIMO不同的多天线发射和多天线接受技术。多通道信号处理和多通道信号的交互式实现虚拟智能天线的关键。智能天线技术相对成熟，数字信号处理技术和智能天线技术的不断发展使终端接收和发送多个信号成为可能，而在蜂窝移动通信技术里，现在的技术已经可以实现基站和移动台之间的互相控制。这些技术为虚拟智能天线的研究提供了很好的基础。

基于信号处理综合抗干扰技术：新的通讯设备和系统里，信号处理基础上的多种抗干扰措施有跳频、扩频、混合扩频、伪信号隐蔽、数据猝发、自适应干扰抑制、前向纠错等。所有这些措施都有时变性，能够依据据电子战的环境进行变化和组合，如跳频，可以随机变速率跳频、自适应跳频等。

随着微电子技术、计算机技术、网络通信技术等信息技术的飞速发展，无线通信抗干扰技术发生巨大变化。尤其是军用通信、以低截获、数字化处理、网络化为主要特点，向通用化、软件化、智能化、综合一体化方向发展。具体地说，无线通信抗干扰技术的发展趋势有：1)采用新的抗干扰技术，为了满足未来的通信需要，将采用更多的新型抗干扰技术，如超窄带技术、多人多出技术、虚拟智能天线技术、智能组网技术、软件无线电技术等；2)综合使用多种抗干扰技术，典型应用时调频、直扩和跳时3种基本抗干扰体制的组合应用；3)向网络化抗干扰发展，智能组网技术在网络级就可以进行抗干扰。

参考文献

第8篇：扩频技术论文范文

关键词：技术扩散 专利引用 Logistic模型 石墨烯传感器

分类号：G306

引用格式：张娴， 田鹏伟， 茹丽洁， 许海云. 专利前向引用遵循Logistic扩散模型再验证[J/OL]. 知识管理论坛， 2017， 2（2）： 110-119[引用日期]. http：///p/1/105/.

技术扩散理论由E. M. Rogers提出，认为技术扩散是一项新技术透过通路散播到最K采用者或使用者的过程[1]。经典的技术发展模型表明从基础研发到技术商业化应用是一条简单线性路径，但实践中技术扩散往往更表现为一个复杂的迭代过程[2]。许多研究比较了不同模型在技术扩散研究中的应用效果[3-5]，实证结果认为由于技术扩散方式受内部因素的影响更甚于外部因素，因此Logistic生长模型（其理论基础偏重于内部影响力）更适于研究科技创新的扩散模式[6]。专利是技术扩散的重要途径之一，尤其是专利的前向引用行为反映了专利技术问世之后的被采用历程，已被学者们认同为一种更具有技术扩散意义的行为[7-8]。专利引用数据已被许多学者视为测度技术扩散的客观、成熟指标[9-11]。利用专利前向引用行为来测度技术扩散行为，已成为技术扩散模式特点的一个重要研究视角。

本文采用专利前向引用行为作为技术扩散活动的客观表征，以石墨烯传感器领域为例，基于领域内种子专利及其前、后向引用专利构建了技术领域专利集合，基于领域内所有专利的前向引用趋势进行Logistic回归分析，验证了领域内专利前向引用遵循Logistic扩散模型。通过与M. H. Fallah和E.Fishman等[12]及张晓强等[13]研究的比较：①再次验证了专利前向引用符合Logistic扩散模型，可以作为技术扩散的可靠研究视角；②实验证实可将张晓强等研究结论“某一领域中基础核心专利的前向引用遵循Logistic扩散模型”进一步拓展为“某领域专利的前向引用遵循Logistic扩散模型”；③对Logistic回归拟合研究的实验方法与结果进行了讨论。

1 相关概念

1.1 专利引用与技术扩散

专利间的引用关系是一种达成技术扩散效果的行为[14]。在后专利技术对在先专利技术的引用关系中，产生了技术与知识的流动、传递和扩散，促进了技术的开发与商业化。A. B. Jaffe等最早运用专利数据开展技术扩散研究，利用专利引证信息分析了国家间的知识外溢[11]。多项研究表明专利引用与专利价值、技术扩散存在关联关系，如S. B. Chang等推论了前向引用、技术扩散与专利价值之间的相关性[15]。

黄鲁成等[16]较全面地总结了当前基于专利引用关系的技术扩散研究现状，将现有研究内容归纳为6个主要方面：①运用专利引证信息的国家间知识外溢与扩散分析；②专利流动对生产率及研发产出的影响；③同一产业或不同产业间的知识流动和技术扩散；④专利引证和网络分析方法结合的技术扩散研究；⑤利用专利或专利引用数据的技术扩散曲线研究，反映技术扩散的阶段；⑥基于扩散模型的技术扩散预测。他们还分析了现有研究的一些不足与局限，包括：未能很好地反映技术扩散历程中的动态变化；相比于国家间技术扩散研究，关于技术（产业）领域内（间）的扩散研究数量少且不够深入；对潜在应用领域或应用产业的扩散前景的探索和预测有待加强。

1.2 Logistic扩散模型

Logistic方程最早由比利时数学家P. F. Verhulst于1838年提出，在20世纪20年代受到生物学家与统计学家的重视，它能较好描述某些有界增长现象，在预测学、信息科学、生物学、农业学和经济学领域有广泛应用[17]。Logistic方程可以表示为：

其中：Y（t）是衡量t时刻的绩效参数，在技术扩散研究中，代表t时刻的扩散程度；L是参数Y的成长上限，代表技术扩散的饱和程度；t是时间；B是曲线拐线，代表生长扩散的转折点；k是曲线的斜率，代表扩散速率。B、k由回归方程式求出。

Logistic模型已被应用于技术扩散轨道比较、技术扩散模式特点研究、技术扩散影响因素分析与趋势预测等[6，18-19]。2009年M. H. Fallah与E.Fishman等选取生物技术、电信技术、可替代能源技术3个领域中的Top5高被引用专利，分别基于其前向引用频次进行了线性、二次、S型以及Logistic模型的拟合分析，认为Logistic模型拟合的显著性较低，其余3种模型的拟合程度较高[12]。2014年张晓强等以巨磁阻领域的1件基础核心专利为例进行Logistic回归分析，得到实验结论“某一领域中基础核心专利的前向引用遵循Logistic扩散模型”[13]。

2 提出假设

本文认为，M. H. Fallah与E.Fishman、张晓强等的研究，分别选取领域内高被引专利、基础核心专利为研究对象，所拟合的技术扩散特点是否真的能够反映出整个技术领域的技术扩散趋势，两项研究对此并未加以严谨论证。事实上，高被引专利或基础核心专利，都只是领域内的极少数个体，占领域绝大多数的是大量的低频被引专利。因此，本文认为上述两项研究可以回答某技术领域内基础（或核心）专利的技术扩散特点满足Logistic扩散模型，但尚未能有效验证技术领域整体的专利技术扩散趋势符合Logistic扩散模型。

因此，本文将以技术领域内所有专利的前向引用发展趋势来表征该领域的技术扩散程度，提出研究假设：技术领域内所有专利的前向引用遵循Logistic扩散模型。并将就这一假设进行检验。

3 实验研究

本文以石墨烯传感器领域作为研究对象。由于结构独特，集优异的电学、力学、光学、化学、热学等特性于一体，石墨烯被认为是形成纳米尺寸晶体管和电路的“后硅时代”的新潜力材料，其潜在应用领域包括高速晶体管、光学调制器、（柔性）透明电极、印刷电子、新型复合材料、超灵敏传感器、新型催化剂、基因测序、储能装置等[20]。目前，石墨烯已成为物理学界与材料科学界最热门的研究主题之一，各国纷纷将石墨烯技术作为长期战略发展方向，专利申请活跃，对其专利活动特点的分析研究也受到关注。其次，石墨烯技术在诸多领域具有应用潜能，目前其应用相关专利已涉及电子器件、能源、光电器件、材料、化学、生物医用等6个主要领域[21-22]。因此，石墨烯领域相关专利的引用关系，更能够反映出丰富的技术扩散信息。

3.1 数据准备

3.1.1 数据源选取

本研究以汤森路透集团的德温特创新索引（Derwent Innovations Index，DII）作为数据源。DII收录了来自世界40多个专利机构的1000多万件基本发明专利，3000多万件专利，数据可回溯至1963年，并且所有专利文献都以专利家族为单位进行组织的，可对世界主要国家/地区进行比较全面的对比分析。

3.1.2 数据集构建策略

本研究采取以下步骤构造分析对象数据集：①确定一批技术主题高度相关专利，建立种子专利集合；②提取各种子专利的前向、后向引用关系，采集被这些种子专利所引用的在先被引专利、引用这些种子专利的在后施引专利；③将种子专利、被引专利、施引专利合并，构成数据样本集合。

石墨烯专利最早出现于2000年，2004年获得了制备技术重大突破。考虑到专利自申请日至公布日之间存在一定时滞、在先专利公布之后被在后专利技术引用需要一定的技术与市场发展过程、在后施引行为的发生日至公布日也存在时滞，因此本文将种子专利的申请年范围限定为2000至2011年，以保障获得更丰富的引用信息。

此外，为避免不同国家（组织）对专利申请、授权的司法规定差异对研究结果造成影响，本文将研究对象限定为美国专利。

3.1.3 样本集构建

检索策略如表1所示，获得原始专利数据共149项，经判断内容相关性，筛选得到126项，作为本研究中石墨烯传感器的种子专利。

提取126项种子专利的在先引用、在后施引的美国专利。为确保数据样本能够尽量充分地反映技术扩散链，采集了2代在先引用的美国专利。将种子专利与引用专利合并，一共得到26537件美国专利，作为本研究的数据分析样本集合。

3.2 数据特征观测

按申请年对专利进行分组，26537件美国专利涉及的申请年从1961年至2015年，由此得到55组专利。对每组专利，统计从申请年至今的历年被引用频次，得到55组专利前向引用趋势变化数据。为避免专利数据公布时滞影响研究结果，选择了1961年至2010年申的50组被引频次变化数据，作为本研究的观测样本值。表2是50组专利在申请年后历年的当年被引频次统计量。表3是50组专利在申请年后历年的累积被引频次统计量。

通过散点图观测发现，50组专利的前向被引频次发展趋势，符合技术扩散模型的特点，即：每个时期的统计量（当年被引频次）遵循钟型曲线（如图1所示），叠加统计量（累积被引频次）遵循S型曲线（如图2所示）。

3.3 Logistic曲线拟合

3.3.1 数据观测变量

50组观测数据（见表3）反映出，石墨烯传感器领域专利技术的扩散速率有所差异，会受到专利年龄的影响。例如，早期公布的专利技术可能由于尚处于萌芽阶段，专利体量不大，扩散速度受到限制；而后期产生的技术虽可能因体量庞大而影响面较广，但同时也会因问世时间不长因而被引链较短。

因此，本文选取50组观测数据的中段5组（1986-1990年组），以5组观测值之和作为实验变量（见表4），用以开展石墨烯传感器领域的专利技术扩散曲线拟合分析，以便更好地反映领域技术扩散的稳态特点。

运用SPSS 19.0软件对表4实验变量数据分别进行了线性、对数、二次、指数以及Logistic模型的拟合分析。拟合函数图见图3。模型的参数估计值见表5。根据表5中的R方，显示二次、线性、Logistic等3种模型的拟合效果较好。二次模型的拟合效果最好，但显然并不符合实际情况，因为专利累积被引频次只会保持递增，不会出现二次模型中变量将在某一时点开始下降的特点。同时，从数据实际观测特点可知，线性模型也不符合数据真实特点。因而，该实验数据的Logistic模型拟合效果显著。

3.3.2 曲线回归拟合过程L值估计

Logistic方程参数（包括最大值L）估计方法很多[23]，本文采用尝试法。选取比所有Yi观测值稍大的数作为L的初值，然后以一定步长增长，每设定一个Li值，计算相应的参数估计值，比较相应函数模型的拟合结果，直到得到最佳拟合效果。

基于表4观测值情况，通过尝试法，设定L值取值为210000。

3.3.3 曲线回归拟合过程

在SPSS 19.0软件中，选择曲线回归（curve estimation regression）功能，按提示输入Y（t）作为因变量、t值作为自变量，选择Logistic模型，键入最大值参数L的估计值，选择进行方差分析并输出检验结果（display ANOVA table）。执行设定程序。实验拟合结果：

L=210000，b0=0.001，b1=0.739，

t有：

。

根据SPSS的分析结果，该实验案例中Logistic模型拟合效果较好，经验证，技术领域内专利前向引用确实遵循了Logistic技术扩散模型。

4 结果讨论

4.1 数据对象选取的代表性

M. H. oseinFallah和E.Fishman等的研究中，选取了领域内被引频次居前10位的高被引专利作为分析对象，认为高被引专利代表了领域内的关键突破性发明。张晓强等选取领域内具有基础核心作用的1件专利，认为一方面它具有极强的领域代表性，其前向引用可以说明该领域的发展程度以及扩散程度，另一方面它具有较强的应用性，对技术发展具有反向促进作用，因而能够保证该专利技术的扩散和技术创新扩散之间具有较强的一致性。上述两项研究在本质上，都是以技术领域内的极个别专利代表了领域整体，以这些个体专利的前向引用趋势代表整个领域的技术扩散趋势。

本文认为这两项研究可以回答领域内基础（或核心）专利的技术扩散特点满足技术扩散模型，但对于证明领域整体（尤其是其中大量的低频被引专利）均满足该特点，还缺乏足够的严谨性。本研究基于领域内种子专利及其前、后向引用专利，构建了相关技术专利集合来代表技术领域整体，基于集合内所有专利的前向引用趋势特点来分析领域技术扩散趋势，因此在专利选取上，本研究的数据对象选取方式更能够代表技术领域整体。

4.2 引用趋势发展的稳态性

M. H. Fallah和E.Fishman等在研究中先后选取领域内被引频次Top5、Top1的专利进行分析。由于分析对象的规模有限，很难排除随机因素对引用频次变化趋势的干扰，从该文中累积引用量趋势图（见图4、图5）不难观察到可能存在的奇异样本对曲线形态形成了一定影响。

本研究在石墨烯传感器领域50年（1961-2010）专利产出中，选取了中段位（1986-1990年）专利产出的前向引用累积量为分析样本，较好地避免了随机因素对稀薄样本量可能造成的干扰。同时，基本5年专利产出总量，既兼具了区间内历年的趋势特点，又通过分组求和平滑处理，克服了个别年份、个别专利受随机因素干扰可能造成的奇异样本，使模型的拟合更标准化，因此，拟合结果更具有领域整体代表性。

4.3 最大值参数估计对模型拟合效果的影响

张晓强等研究指出，M. H. Fallah和E.Fishman因为未设置Logistic上限，因此导致模型拟合显著性低。本文在研究实施过程中，曾尝试过利用灰色系统GM（1，1）模型建模方法进行参数估计，但根据所得L预测值的拟合结果与实际观测情况差距较大，证实了张晓强等研究指出的最大值参数估计对模型拟效结果存在重大影响。

灰色系统理论是一种研究少数据、贫信息的不确定性问题的新方法，灰色预测的应用范围很广，但仍然存在一个适用性问题，需要根据预测问题的本身特质来定。例如，当预测问题本身有内部机理，比如数据符合某函数特点时，灰色预测就很可能不是最适合的，应该选择拟合或回归方法[24]。再如，灰色预测模型的数据应具有某种单调性，并且增加或是减小的幅度也应具有某种单调性，这些是判断数据是否适合GM（1，1）模型的理论依据[25]。本研究中的实验尝试反映出灰色预测法在本研究场景中存在的局限性。

4.4 专利引用Logistic曲线研究可能存在的应用场景

Logistic模型是成长曲线法的一种重要应用，本质上是一种利用过去数据的变化趋势作机械性的向外延伸推测的方法。它是扩散理论和社会学习理论的一种体现，反映出社会模拟、传播、交流的特点。

在先专利技术被在后专利引用，代表了在先发明创新思想得到在后申请人的关注甚至接纳。专利前向引用发展趋势在一定程度上反映了专利技术问世后被公众和市场接纳的过程、技术领域的成长过程。因此，专利前向引用趋势的Logistic模型拟合分析，除可研究技术扩散行为特点外，还可应用于技术领域生长特点研究，根据引用发展趋势，结合Logistic曲线的最大值、拐点、时间等参数，分析和预测技术领域的成长极限、发展转折点、老化速率等；结合更多技术主题特征项，还可用于技术演化特点分析、技术或产品成熟度预测等。

5 结论

本文在M. H. Fallah和E.Fishman、张晓强等的研究基础上，再次验证了专利前向引用遵循Logisitc扩散模型。与已有研究相比，本文通过更加优化设计的实验验证，认为不仅仅是技术领域内的高被引专利，而是整个技术领域的扩散行为，都是符合Logistic扩散模型特点的。因此，本文将前人已有研究结论“某一领域中基础核心专利的前向引用遵循Logistic扩散模型”，进一步拓展为“某领域专利的前向引用遵循Logistic扩散模型”。本文设计的实验方法与具体实施结果，验证了该假设的有效性，但还有待在更多不同技术领域的实验验证。此外，根据成长曲线法的基本原理，本文提出“专利前向引用遵循Logistic扩散模型”特点在技术成熟度、技术演化分析等其它问题场景中也可能发挥作用，其研究与应用意义还有待更深入的发掘。

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作者贡献说明：

张 娴：研究方案设计，研究过程实施，论文撰写；

田鹏伟：数据分析；

茹丽洁：数据分析；

许海云：研究方案补充。

The Re-validation of the Logistic Diffusion Model Applying for the Growing Pattern of Patent Forward Citations

Zhang Xian1 Tian Pengwei1， 2 Ru Lijie1， 2 Xu Haiyun1

1. Chengdu Library and Information Center， Chinese Academy of Science， Chengdu 610041；

2. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100190

第9篇：扩频技术论文范文

关键词：DS-SS；软调频；自适应陷波；Matlab

中图分类号：TN914.4 文献标识码：A 文章编号：

1.改进型DS-SS通信系统构成

DS-SS系统本身具有突出的抗窄带干扰能力，这种能力是早期DS-SS系统广泛应用于军事通信领域的重要原因之一。随着战争信息化的突飞猛进，数字信号处理技术的日新月异，单纯的DS-SS系统已经很难适应现代战争对通信技术的要求。图1是一种新型DS-SS通信系统模型，该系统融合了新型数字调制技术、数字信号处理技术等前沿科技成果，其抗窄带干扰的能力得到了大幅度的提升。

图1 一种新型DS-SS通信系统模型

2.软调频技术

软调频，又称为平滑调频（TFM），是一种新型的用于数据传输的调制技术，其主要特点是带外辐射小、频带利用率高。传统的相位键控（PSK）调制方式相位不连续，在相位跳变点附近高频含量高，频谱集中度不太好；与之相比，平滑调频的相位连续，频谱更向中心频率点附近集中，信号带宽相对节约，故能很好地应用于窄带数据传输。

平滑调频的调制过程可采用调频方法和正交调制方法实现；TFM信号解调则经常采用正交相干解调器。TFM的功率利用率和最小移频键控（MSK）信号相差不多，虽然误码性能比MSK大约差1dB左右，但是其频谱集中度好，信号占用带宽资源很少，因此被公认为是移动通信中比较好的数字调制方式之一。

3.自适应陷波技术

自适应滤波技术是目前数字信号处理研究领域的热点技术之一，也是现代无线通信系统滤波器设计的主流手段之一。最小均方算法(LMS: Least Mean Square)是自适应横向滤波器设计时经常采用的一种算法。在空域、时域及其他变换域中设计自适应滤波器时，它不失为一种实用、简单、高效的算法。LMS算法属于随机梯度算法中的一员，它对信号平稳性的依赖程度有所降低。尽管如此，采用该算法设计FIR自适应滤波器时也必须要特别注意以下几个问题：算法的收敛性问题及鲁棒性、稳态误差的大小和收敛系数、滤波器的阶数如何选取。

4.“软调频+自适应陷波”技术应用于DS-SS系统

软调频技术消除了相位捷变引起的已调信号过多的高频分量，该问题的解决对运用盲自适应算法设计接收滤波器扫清了障碍。DS-SS本身具有降低窄带干扰功率谱密度、净化解扩输出信号的作用，将软调频技术、自适应陷波技术结合起来应用于DS-SS系统能使该系统输出的解扩信号纯净度再次获得大幅度提升。图2、图3是运用Matlab对此改进型DS-SS系统（扩频倍数约为25、窄带干扰带宽与待扩信号带宽相仿时）抗干扰性能的仿真结果。

图2 滤波器输入信号的FFT(取模值) 图3 滤波器输出信号的FFT(取模值)

若去掉中间的自适应陷波器环节，其他条件不变，单纯的直扩技术可以抑制7dB左右的窄带干扰；加上自适应陷波器后系统抗窄带干扰性能可以提升至17dB以上。结合仿真结果可以看出，该系统对高功率、多源窄带干扰的抑制能力还是相当令人鼓舞的。

5.结束语

经过理论分析及仿真验证，“软调频+自适应陷波”技术与DS-SS相结合所构成的新型直扩系统的工作性能是比较理想的。这种新型系统在恶劣的信道条件下能够胜任一定的无线通信业务。但是，我们也应该考虑这个问题：当信道环境进一步恶化，系统性能是否可以有进一步的提升？

如何系提升统抗窄带干扰的性能，我们应该从以下角度出发进行思考：

·直扩体制固有的远近效应、多址干扰；

·直扩技术难以同时兼顾抗多址干扰和抗窄带干扰；

·陷波器性能与输入信号信噪比的大小及改变速度有关；

·陷波器对窄带干扰的带宽具有一定的敏感度；

·陷波器对窄带干扰的中心频率位置也有一定的敏感性；

·陷波器对窄带干扰中心频率的移动速度有一定的容忍度。

针对上述问题，相关文献及应用实例给出了一些启发性建议：

1）进一步引入自适应调零天线技术及可变直扩带宽等技术；

2）硬件的改善和性能的提高；

3）从系统角度考虑总体性能，合理安排各项技术指标的折中；

4）采用频域自适应技术改造陷波器的设计环节等。

参考文献:

T S Pappaport，A Annamalai，R M Buehrer, et a1．“Past Events And A Future Perspective”．

Wireless Communications：[J]．IEEE Communications Magazine．50th Anniversary Commemorative

Issue，May 2002．pp：148~161