信号通信论文范文

信号通信论文篇1

近年来，网络信息技术发展迅猛，但从来没有哪一款网络软件像腾迅QQ一样，在短短几年时间内全方位地冲击着青少年的生活。人们的阅读、交流、娱乐乃至部分商业活动越来越多地在QQ上进行。可是，在我们惊叹QQ创造的一个又一个奇迹时，QQ又为网络犯罪埋下了隐患。 今年1月16日，广东省深圳市南山区法院对备受网民关注的国内首宗盗卖QQ号案作出一审判决，以侵犯通信自由罪分别判处两名被告人曾智峰、杨医男拘役各6个月。我认为这一判决是合理的。有关盗窃QQ号的犯罪，我将从以下几方面论述： 一、如何认识QQ号 随着网络技术的发展应用，通信领域发生了重大变革。计算机数据通信日益成为现代通信主要形式，网络电话、电子邮件、实时短信等现代数据通信方式在现代社会生活中得到广泛使用。腾讯QQ作为一款即时通信软件，支持在线聊天、视频电话、点对点断点续传文件、共享文件、网络硬盘、QQ邮箱等多种功能，并可与移动通讯终端等多种通讯方式相连。我们可以使用QQ方便、实用、高效的和朋友联系，加之它具有极为广泛的应用范围、极快的传输速度，短时间内它就被数百万人接受、使用。而QQ号不幸被盗则面临着网络好友失散、客户流失等严重后果，给我们生活、工作带来不可估量的损失。但是QQ是否属于财产呢？众所周知，QQ通常情况下是一种免费服务，申请、使用均是无偿的。所以它不具备价值，不属于法律意义上的“财物”，甚至也不同于用金钱买来的一些网络游戏帐号。所以QQ号码只是一种通信代码，本质上是无偿的用于数据通信的网络通信服务，所以法院对盗窃QQ号的行为定侵犯通信自由罪是合理的。 二、确认盗QQ号为侵犯公民通信自由罪的法律依据和犯罪构成 依照《刑法》第252条规定，侵犯通信自由罪，是指隐匿、毁弃或者非法开拆他人信件，情节严重的行为。只有符合此罪构成要件，才能认定为此罪。而对于此类涉及网络犯罪案件，全国人大《关于维护互联网安全的决定》中规定，非法截获、篡改、删除他人电子邮件或者其他数据资料，侵犯公民通信自由和通信秘密的按此罪追究刑事责任。QQ中存有大量的涉及个人隐私的个人资料和聊天记录，这些应当属于上述《决定》中的数据资料，所以盗QQ号是此类案件的一种特殊类型，其构成要件是： （一）犯罪主体。本罪的主体是一般主体，即年满16周岁具有刑事责任能力的自然人。 （二）主观方面。本罪在主观方面只能是直接故意，间接故意和过失不能构成本罪。如上所述，盗QQ号属于截获数据资料，直接侵犯了公民通信自由。所以不论出于何种动机，都不影响本罪的定罪，但可能会影响量刑的轻重。 （三）客观方面。本罪客观方面表现为截获、篡改、删除他人QQ中所保存的个人信息、聊天记录等数据资料。截获，是在与他人聊天的过程中通过某种网络工具或不正当手段盗取QQ号码及密码；篡改，指盗取QQ号后篡改他人QQ中的个人信息，意图达成某种目的；删除，指擅自删除他人QQ中的相关资料、聊天记录，使他人将无法看到本来聊天记录的内容。在这三种行为中，截获为篡改和删除的必要前提条件。从司法实践来看，行为人只要实施三种行为之一，就应当可以构成此罪。 （四）犯罪客体。本罪侵犯的直接客体是指公民的通信自由权利，包括与他人正常通过QQ通信交流的自由和为自己的数据资料保守秘密的自由。犯罪对象是他人 QQ中的数据资料。公民的聊天记录等数据资料存放在QQ中，都有个人密码进行保护。采取任何方法盗取密码侵犯他人的通信秘密，都构成侵犯通信自由行为。 此外，成立本罪除了必备以上四个方面的构成要件外，还必须具有严重情节行为。所谓情节严重，指盗取他人QQ号多次，并造成严重后果。 三、盗取QQ号犯罪的特点 盗取QQ号的犯罪是当今信息社会出现的新问题，与一般侵犯通信自由罪不同，它具有以下特点： 1、严重危害公民隐私权利。QQ作为实时短信服务，它比普通话音通信和邮件更能反映通信者个人信息，包括个人的行为方式特点、个人喜好、具体资料、性格特征等。例如在聊天记录中涉及到的有关个人生活、工作和经济状况的一些信息，以及曾向他人发送过的个人、家庭和居所的照片等。基于这些原因，盗取QQ号的犯罪更为严重地危害了公民的隐私权利。 2、隐蔽性强。QQ信息的收发是通过互联网来完成，行为人除了可以偷看被害人操作，记下登录密码，也可以用密码破解软件或通过多次尝试非法获取他人登 录密码，然后就可以在世界各地登录、使用他人的QQ号码并获取其中信息，而行为人的身份、作案地点很难被发觉。 3、反复作案可能性大。行为人一旦获取了他人QQ号的密码，而未被人发觉，行为人就会肆无忌惮，轻易地多次作案。而且行为人窃取到密码后立即更改，被害人再也无法取回QQ号码。如此一来，必然会危害到更多人的通信自由权利。 4、犯罪危害后果严重。盗取QQ号侵犯了公民的通信自由权和个人数据隐私权，对公民的人身、民主权利构成严重侵害。而且这种犯罪往往与其它犯罪有密切联系，很可能被进一步利用来实施其它犯罪行为，如诈骗、敲诈勒索等犯罪，给正常社会秩序造成巨大隐患和严重危害。 四、完善该项立法的必要性及立法建议 在现代社会，电子信息传输与社会各领域活动正常进行息息相关。盗取QQ号的犯罪可能影响到多种社会法益。例如盗取他人QQ号并与他人通信时，这种犯罪侵犯的是公民通信自由、通信秘密权利和公民隐私权利；盗取QQ号后侵用他人购买的Q币、网络硬盘等侵犯的是财产权或相关财产性利益；利用他人身份与他人通信或一些控制信息，更有可能进一步实施诈骗、敲诈等犯罪，严重危害社会秩序。可见，像QQ这类的信息传输安全对信息社会具有重要意义，应当受到刑法保护。同时，由于它涉及多种法益，不能为一种法益所包括，对这类侵犯数据传输安全的犯罪单独立法要比依照其它刑法处理更有利于对这类犯罪的惩治。 欧洲理事会《关于网络犯罪的公约》第3条规定：“各缔约方应在国内法律中建立这样的立法，或采取其他必要措施，把利用技术手段、故意实施的非授权拦截计算机数据的非公开传输的行为规定为犯罪。”我认为这一犯罪立法对解决各国刑法对拦截、盗用网络数据信息犯罪（以盗QQ号犯罪为代表）的立法有重要意义，能为网络数据传输和网络信息交流提供重要法律保护。而且这一公约是第一个反网络犯罪的国际法律文件，对协调一致立法产生了重要作用。我国在立法中应当借鉴该公约的规定，在刑法中增设“非法危害网络信息安全罪”（不知该罪名是否恰当）。这不仅是我国法规与国际接轨的需要，而且对于保护信息安全，保障社会信息化和维护社会正常秩序都有重要意义。

信号通信论文篇2

关键词：压缩感知；模拟信息转换器；欠采样；正交匹配追踪算法

中图分类号：TN911.7 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）02-0055-04

0 引 言

传统的数字信号处理以奈奎斯特采样定理作为基础，在模拟/数字信号的转换过程中，采样频率大于信号最高频率的2倍，才能从采样得到的数字信号中无失真地恢复原始信号。在实际应用中，为保证信号处理效果一般采样频率为信号最高频率的3倍以上，采集到的冗余数据在后续处理阶段再滤除。然而，随着当前日益增加的信息需求量，信号频率越来越高，带宽越来越宽，在信息获取中对采样速率、处理速度和信息存储空间等提出越来越高的要求。这将造成对ADC和处理器的性能要求更高以及数据存储和传输的压力。但是，在许多情况下，信号是稀疏和冗余的，在某些变换域是可压缩的，在处理过程中冗余信息将被丢弃，多余的数据就造成了资源的浪费。针对这个问题，在过去的几年，一种新的理论压缩感知被提出来，它的核心思想是通过很少的非适应性，凸优化的线性测量来恢复稀疏信号。压缩感知的理论基础是建立在以下领域并发展而来，例如应用谐波分析、框架理论、拓扑几何、优化理论和矩阵分析等[1]。在该理论下，信号的采样速率不再取决于信号的带宽，而是取决于信息在信号中的结构与内容，因此在满足信号的可压缩性以及表示系统与观测系统的不相关性两大条件下，从低分辨观测中恢复高分辨信号就成为可能[2]。

压缩感知理论主要涉及三个核心问题：一是信号的稀疏表示；二是非相干测量矩阵设计；三是信号重建算法优化设计。在应用研究方面，其影响已经涉及很多应用科学，如无线电通信的认知无线电方向和信道编码、阵列信号处理、雷达成像、图形图像处理、生物传感、模拟信息转换等。利用压缩感知理论，模拟信息转换器被设计用来在较低速率下获取样本，然后在后端DSP成功恢复感兴趣的压缩信号。模拟信息转换器可以代替传统的ADC，以较低的速率对高速模拟信号进行实时采样，获取所关心的信息，有效解决了传统采样理论遇到的瓶颈。压缩感知理论最初是针对离散信号提出来的，把它应用到模拟信号的研究目前处于起步阶段，存在很多困难。模拟信息转换需要能够实时采样连续信号，而不能直接使用离散信号的测量矩阵，同时要求数字处理器有较强的运算能力，能够及时对高速信号进行感知，硬件实现困难。因此，该算法的复杂度优化和硬件可实现性成为压缩感知应用的关键点之一。

本文首先对压缩感知的基本理论进行了研究，对比分析了三种模拟信息转换器，介绍了常用重建算法，并通过仿真验证了模拟信息转换-信号重建结构的可行性，分析了实现结构的性能。最后，进行了总结并对压缩感知的研究趋势进行了展望。

1 压缩感知原理

4 结 论

由于现实环境中的大部分信号具有稀疏性或可压缩性，压缩感知理论利用信号稀疏性突破了奈奎斯特采样定理。事实上，把从对数据的采集直接转化为对信息的采集，就能以随机采样的方式，并用更少的数据采样点来完美地恢复原始信号。

本文介绍了压缩感知的基本理论，分析了压缩感知在模拟信息转换中的应用，并通过仿真验证了压缩感知理论的实际应用可行性。在射频和宽带无线通信信号的采样和信号检测分析中，基于压缩感知理论的欠采样系统的设计，能降低对高速ADC器件的依赖，可在有效减少数据量的同时，保证近乎完美地重建信号，降低系统资源消耗，提高系统性能。压缩感知理论在无线通信的频谱感知、信道编码、阵列信号处理等方面都得到了广泛的研究，从而推动了无线通信技术的进一步发展。可见，压缩感知具有十分重要的应用价值。

参 考 文 献

[1] ELDAR Yonina C， KUTYNIOK Gitta. Compressed sensing： theory and applications [M]. Cambridge： Cambridge University Press， 2012.

[2] 焦李成，杨淑媛，刘芳，等. 压缩感知回顾与展望[J].电子学报，2011，39（7）：1651-1662.

[3] CAND?S E， ROMBERG J， TAO T. Robust uncertainty principles： exact signal reconstruction from highly incomplete frequency information [J]. IEEE Trans. on Information Theory， 2006， 52（2）： 489-509.

[4] DONOHO D. Compressed sensing [R]. Stanford： Stanford University， 2004.

[5] DONOHO D， TSAIG Y. Extensions of compressed sensing [J]. Signal Processing， 2006， 86（3）： 549-571.

[6] KIROLOS Sami， LASKA Jason， WAKIN Michael. Analog-to-information conversion via random demodulation [C]// 2006 IEEE Dallas/CAS Workshop on Design， Applications， Integration and Software. Dallas： IEEE， 2006： 71-74.

[7] LASKA Jason， KIROLOS Sami， MASSOUD Yehia. Random sampling for analog-to-information conversion of wideband signals [C]// 2006 IEEE Dallas/CAS Workshop on Design， Applications， Integration and Software. Dallas： IEEE， 2006： 119-122.

信号通信论文篇3

【关键词】高噪声；随机共振；混沌理论；复合信号

在通信以及其他现代化技术领域中，我们经常需要进行接收或者传送数据，但在这过程中总会有噪声进行干扰。特别是在接收或者发送一些幅度非常小的信号，有时原始信号会完全淹没在噪声中，使得对原本信号的提取与恢复增加了困难。

本文在前人研究的基础上，提出了一种互补的方法，解决了之前的一些问题，并更加快捷有效的提取出弱目标信号。

1.关于随机共振和混沌理论的研究

1.1 随机共振

随机共振的核心是由输入信号、随机噪声信号和一个输出信号组成的双稳态系统。对于线性系统来说，输出信号的信噪比通常应该正比于输入信号的信噪比，噪声信号幅值的增加将会导致输出信号的信噪比的减少。然而随机共振却大不相同，其特点是随着输入噪声信号幅值的增加，输出信号的信噪比也增加。

非线性朗之万方程（LE）通常被用来研究随机共振系统[1]：

图1为一个由两个势阱和一个势垒组成的双稳态系统[2]。

随机共振方法是通过调节非线性随机共振系统的参数，使信号、噪声和非线性系统三者之间达到某种匹配，即所谓的随机共振，此时噪声的能量将向信号转移，从而增大信噪比，且此时的非线性系统在两个势阱间按信号的变化频率进行翻转。但由于奇倍频现象的存在，其仅适合于对单频弱信号的检测，对强噪声背景下未知或复合信号的检测不再适用。本文将会介绍一种与混沌理论相结合的方法来解决随机共振的奇倍频现象从而使其能检测出多频信号。

1.2 混沌理论

混沌理论（Chaos theory）是关于非线性系统在一定参数条件下展现分岔（bifurcation）、周期运动与非周期运动相互纠缠，以至于通向某种非周期有序运动的理论[3]。它被广泛应用于生物学、化学、物理学、地质学等领域。混沌的最大特点就在于系统的对初始条件十分敏感。杜芬振子时被研究较多的混沌振子之一。数学模型如下：

当没有输入信号，即s（t）=0，使逐渐增大，通过观察可得系统将依次经历小周期运动、混沌运动和大周期运动等状态，其混沌运动和大周期运动相图分别如图2、图3所示：

由于混沌系统对规律性的微小扰动异常敏感、对大于扰动的噪声不敏感的突出特点，使得混沌理论在微弱信号检测领域大有用武之地。

但是，目前对于混沌理论检测弱目标信号的方法还不够完善，相关的参考文献也较少。其缺点比如检测时需要设置多个振子（通常需要至少72个振子），还要采用二次采样法，使得误差较大，且计算量大等。本文利用混沌理论的优点，避开其劣势，从而比传统的混沌信号检测方法更加有效。

2.弱小信号的提取过程

2.1 奇倍频现象（频率检测与幅度测量）

设实际中采集到的信号为：

A为弱正弦信号的幅度，f为频率，表示均值为0，方差为1的高斯白噪声。当信号很小并且淹没在强噪声之中时，将该信号带入郎之万方程，用四阶龙格库塔法求解上述非线性微分方程，可得出输出信号。图4为一输入频率为0.2HZ的正弦信号，输出信号的频域图：

可以发现，在0.2HZ处有一个明显的波峰，这正是我们需要的弱周期信号的频率。这就是非线性系统有的信号调制噪声的随即共振现象，在此过程中噪声的能量通过非线性系统转移给了弱信号。

然而，通过实验发现，对于多频率复合信号而言，输出信号的频域图中会出现虚假的多余的频率（如图5所示）：

因此在复合弱信号的情况下，随机共振方法不再适用[4]。

为了解决该问题，本文提出了一种与混沌理论相结合的方法来过滤不必要的虚假频率。

由之前的分析可以知道，如果待测信号中含有与混沌振子的参考频率同频的信号，则一定能使混沌振子的相轨迹处于大周期状态。而由于混沌系统对随机噪声的免疫性，因此即使是强噪声也不能使系统发生相变，只能使混沌在其轨迹附近做较小的波动，通过对特定状态下的Duffing振子施加周期摄动力，使系统由混沌状态突变到大尺度周期状态，从而根据系统相平面轨迹的变化，来滤除虚假频率。

通过随机共振系统后，提取出输出信号频谱图中的各个波峰处的频率，用来作为混沌振子的参考频率，即可得到一组混沌检测子，调节各个混沌振子的参数，使之处于由混沌状态向大周期状态过渡的临界状态，得到此时的策动力，再让弱复合周期信号分别作用于这组检测子，由于只有参考频率为真实信号频率的检测子才相变为大周期运动，而其余虚假频率仍将处于混沌状态，这样就可以得到弱复合信号的各个真实频率。同时，当系统进入大尺度周期状态时，继续调节策动力，使得系统再次处于混沌到大周期的混沌临界状态，此时得到的，则可求得待测信号的幅值为。

经多次试验得出结论，该方法不仅能克服以往混沌理论在信号检测中的缺点，即极大减小所需设置的混沌振子数、从而减少工作量，同时，相对于其他方法，本方法又结合了随机共振理论，从而相对更加准确的取出真实信号的频率，并且通过调整策动力来求得目标弱信号的幅度。由于在整个检测与提取过程中，只涉及到噪声的能量，与噪声的统计特性无关，因此该方法也适合于其他非高斯白噪声或色噪声等复杂噪声背景下的弱信号检测。

2.2 自适应算法

在获得弱复合信号的频率和幅度后，接下来要做的就是从高噪声背景下提取出弱目标信号。本文提供了一种自适应弱信号提取的系统，该系统可以根据不同频率的目标信号自动改变系统参数，使输出信号的波形和目标信号波形达到最大程度的一致性。主要思想就是以获取到的频率和幅度作为参考信号，将系统输出信号与该参考信号进行互相关分析，将互相关系数作为随机共振的测度指标。

通过大量的实验和分析可知，双稳态系统的参数对随机共振效应起着重要的影响，仿真分析发现，通过调节系统参数可以使系统产生随机共振。

本文采用了较为简单快速的、现行、固定步长的迭代算法。通过逐步增加系统参数的大小，使信号通过改变参数的系统，利用四阶龙格库塔算法进行数值迭代，得到系统输出。之后将每个参数点对应的输出信号与参考信号作互相关分析，求出互相关系数最大时对应的系统参数点。最后，利用分析出的最优参数来设置双稳态系统，使其达到随机共振状态。这时，输出的信号就可以最大程度的反映出可能存在的多频周期信号。

最后，噪声增益的调节虽然不能导致系统发生随机共振，但是它可以更好的提高信号提取的精度，笔者也设计了基于信号增益调节的自适应算法，对调节系统参数的自适应算法进行补充，由于方法和调节系统参数的方法相同，这里就不多加赘述了。

3.结论

本文提出了一种随机共振和混沌理论相结合的方法来检测提取出高噪声环境下弱目标信号的幅度和频率，并以该幅度和频率作为参考信号，通过自适应系统，求解互相关系数来调整随机共振系统参数，从而得到较优输出多频信号，且在色噪声等复杂噪声背景下同样适用。

参考文献

[1]胡岗.随机力与非线性系统[M].上海科技教育出版社，1994：17-34.

[2]L.Huafeng，B.Rongtao，X.Bohou.Intrawell stochastic resonance of bistable system[J].Journal of Sound and Vibration，2004：155-167.

[3]宁爱平.混沌背景下弱信号检测方法的研究[J].太原理工大学，2006.

[4]冷永刚，王太勇.二次采样用于随机共振从强噪声中提取弱信号的数值研究[J].物理学报，2003，52（10）：2432-2437.

[5]温熙森.微弱特征信号检测的随机共振方法与应用研究[D].长沙：国防科技大学，2004.

作者简介：

徐津文（1992—），男，上海人，现就读于华东师范大学信息科学技术学院通信工程系。

信号通信论文篇4

【论文关键词】连续波；发射泄露；中频对消

0 引言

连续波雷达[1]按照发射信号的形式可以分为：非调制的点频、多频连续波雷达，调频连续波雷达等，本文阐述的雷达采用点频连续波体制。连续波雷达接收机除接收到目标回波信号外，还包括发射泄露信号，连续波雷达的体制决定了雷达发射信号对接收通道的发射泄露比较严重，发射泄露主要影响目标的检测。如何有效的将发射泄漏信号抑制到足够低的程度是连续波雷达设计所必须解决的问题。

1 系统概述

1.1 系统简介

某连续波雷达由1个发射单元、3个接收单元等组成。雷达工作时，发射天线发射电磁波，3个接收天线分别接收目标回波。

每个接收通道[2]由LAN（低噪声放大器）、混频器、对消器、AGC（自动增益控制）和中频放大器等组成，图1为该雷达接收通道的原理框图。

1.2 系统参数

某点频连续波雷达发射功率为50dBm，收发空间隔离约为85dB，接收机输出端的饱和电平约为9dBm，整个接收通道的增益为73dBm，自动增益控制的增益控制范围为0～60dB。

2 对消技术的分析

信号之间的对消[3]使用对消器便可以达到，对消时要尽量减小两路对消信号之间幅度差，尽量保证两路对消信号相位相反。

若泄露信号为v1，对消信号v2，泄露信号与对消信号偏离相位相反方向的角度值θ。

发射天线通过空间隔离向接收机泄露的发射泄露功率为50dBm-85dB=-35dBm；接收机饱和输出为9dBm，接收机增益为73dBm，则可以得到使接收机饱和的最小泄露输入为9dBm-73dBm=-64dBm；则要使发射泄露信号不堵塞接收通道，要求中频对消达到-35dBm-{-64dBm}=29dB，毕业论文根据理论计算，可以看出中频对消的设计满足要求。

3 实验分析

实验环境：在空旷的地方进行，以减小环境对雷达的影响；

实验仪器：采用频谱分析仪测量数据；

实验条件：接收机关闭对消支路，设置AGC使接收机不饱和，测量雷达在不同俯仰扫描角时的最大泄露信号。

由表1可得，接收机1前端最大输入泄露信号为-34.54dBm，则要使发射泄露信号不堵塞接收通道1，要求中频对消达到-34.54dBm-{-64dBm}=29.46dB，由前文可知理论计算的中频对消量可以达到30dB，可以看出中频对消的设计满足要求。

接收机2前端最大输入泄露信号为-60.88dBm，则要使发射泄露信号不堵塞接收通道2，要求中频对消达到-60.88dBm-{-64dBm}=3.12dB，由前文可知理论计算的中频对消量可以达到30dB，可以看出中频对消的设计满足要求。接收机3前端最大输入泄露信号为-52.49dBm，则要使发射泄露信号不堵塞接收通道3，要求中频对消达到-52.49dBm-{-64dBm}=11.51dB，由前文可知理论计算的中频对消量可以达到30dB，可以看出中频对消的设计满足要求。

4 结束语

本文阐述的雷达采用点频连续波体制，连续波雷达发射信号对接收通道的发射泄漏一直是影响目标检测的主要因素之一，因此，发射泄露必须进行有效抑制。本文采取了中频对消对发射泄露进行了有效的抑制。从理论计算方面，中频对消的设计满足要求；经过试验的验证，中频对消的设计满足要求。

【参考文献】

[1]贾兴泉.连续波雷达数据处理[M].北京：国防工业出版社，2005.

[2]丁鹭飞，耿富录.雷达原理[M].陕西：西安电子科技大学出版社，2004.

信号通信论文篇5

论文关键词：扩频通信原理特点发展应用

论文摘要：扩频通信是现代通信系统中新的通信方式，它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能，频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。

一、扩频通信的工作原理

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).

信号通信论文篇6

关键词：压缩感知；信号采集；稀疏表示；重构方法

中图分类号：TN958 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 14-0022-01

当代社会，人们对信息的需求与日俱增。电视、电脑、手机以及各种移动设备在现代人的生活中扮演了越来越重要的角色。人们已经从早期的对信息的“质”转为对信息的“质”与“量”全方位的高要求，而推高这两种标准的关键技术就是信息传输过程中的信号采样。信号采样是联系模拟信号和数字信息的桥梁，如何有效提取承载在信号中的有用信息是信号与信息处理中急需解决的问题之一。本文介绍在信号采样中近年出现的一种解决办法——压缩感知理论。

这是近几年来出现的一种新颖的理论——Compressed sensing，中文中还没有固定词汇与之对应，有的将其称作叫“压缩传感”，也有称作“压缩感知”，本文中统一称为压缩感知。感知理论与传统奈奎斯特采样定理是不相同的，它认为，只要信号是可压缩的或在某个变换域是稀疏的，那么就可以用一个与变换基不相关的观测矩阵将变换所得高位信号投影到一个低维空间，然后通过求解一个优化问题就可以从这些少量的投影钟以高概率重构出原信号。

压缩感知理论是编解码思想的一个重要突破。传统的信号采集，仅仅是对缩采样值进行变换，并将其中重要系数的幅度和位置进行编码，最后将编码制存储或者传输；而到了另一端，信号的解码则仅仅是编码的逆过程来恢复信号。这种传统的编解码方法存在两个缺点：

1.在傅里叶变换的理论基础上，由于信号的采样速率不得低于信号带宽的2倍，随着现在的信号带宽的不断增加，对采样速率的要求也与日俱增，这直接让硬件承受了更大的压力。

2.在编解码的过程中，硬件上相当部分计算下来的小系数被丢弃，使得硬件承受的压力相当一部分资源浪费。而在压缩感知理论中，它的信号采样和压缩编码2个步骤同时进行，它的原理是这样的：利用信号的稀疏性的本质，以远低于奈奎斯特采样率的速率对信号进行非自适应的测量编码。在另一端，解码过程不是编码的简单逆过程，而是在信号的理论模型和源信号无法精确获知的情况下，从混迭信号（观测信号）中分离出各源信号的过程的求逆思想下，利用信号稀疏分解中在不改变软件现有功能的基础上，通过调整程序代码改善软件的质量、性能，使其程序的设计模式和架构更趋合理，提高软件的扩展性和维护性在概率意义上实现信号的精确重构或者一定误差下的近似重构。它的样本数远少于相对传统的编解码方法所需测量值的数目。

压缩感知理论是信号处理领域中一个非常新的研究方向，目前国外研究人员已开始将压缩感知理论用于医学图像，雷达成像，天文学、通信等领域，许多机构和领域的研究人员都投入了极大的热情参与进这一新领域的研究工作，想必在日后的越来越多的科学应用中会将其完善和改进。

参考文献：

[1]DONOHO D. Compressed sensing[J]. IEEE Trans. Information Theory， 2006，52（4）：1289-1306.

[2]CANDES E. Compressive sampling[C]//Proceedings of the International Congress of Mathematicians. Madrid， Spain： [s.n.]， 2006：1433 1452.

[3]E Candès and J Romberg， Quantitative Robust Uncertainty Principles and Optimally Sparse Decompositions [J]， Foundations of Comput Math，2006， 6 （2），pp.227-254.

[4]D L Donoho，Compressed sensing [J]， IEEE Trans on Information Theory，2006， 52 （4）， pp.1289 1306

[5]ZOU J， GILBERT A C， STRAUSS M J， et al. Theoretical and experimental analysis of a randomized algorithm for sparse Fourier transform analysis[J]. Journal of Computational Physics， 2006， 211（2）： 572595.

[6] Tropp J and Gilbert A. Signal recovery from random measurements via orthogonal matching pursuit[J]. IEEE Transactions on Information Theory， 2007， 53（12）：4655-4666.

[7] Donoho D L， Tsaig Y， Drori I， and Starck J L. Sparse solution of underdetermined linear equations by stagewise orthogonal matching pursuit.（Preprint， 2007） http：// dsp.ece.rice.edu/cs.

[8]刘丹华，石光明，周佳社.一种冗余字典下的信号稀疏分解新方法[J].西安电子科技大学学报（自然科学版），2008，35（2）：228-232.

信号通信论文篇7

传统通信中，直接序列扩频体制的通信方式凭借其优异的抗干扰能力，广泛地被应用于各种通信系统中。当较弱的直接序列扩频信号传输于较为恶劣的通信环境中，面临着需要的序列长度长、物理层同步时延大等现实问题。如何实现弱信号高增益解调是本领域持续关注的难点问题。

随机共振为非线性物理现象，是当激励信号、噪声和非线性系统符合一定条件时，噪声逐步减弱、激励信号通过非线性系统后得到增强的现象[1]。其具有将噪声能量转化为信号能量的能力，为通信信号降噪处理提供了新的思路[2]。后文将重点讨论随机共振理论应用于解决直接序列扩频通信中的弱信号接收问题。

现有随机共振理论[3-4]大多讨论脉冲调制信号和窄带信号的检测，这类信号构成较为单一，通常为单频正弦信号形或方波信号。当接收到的直接序列扩频信号包含有载波信号、基带扩频序列以及信道噪声时，信号构成较为复杂。如果直接应用随机共振方法，随机共振过程很难稳定、持续地进行，会导致共振失谐、解调信号质量恶化的效果[7]。针对此问题，一类研究重点讨论随机共振系统的参数设置，例如文献[5-6]通过设计随机共振门限提升共振效果，文献[8]通过设计自适应的参数调整过程，保证了随机共振过程顺利进行；另外一类则通过多个双稳态随机共振系统共同提高信号检测效率，避免了烦琐的参数设置过程，例如文献[9]通过多个系统合作进行联合检测，文献[10]则构建了随机共振系统阵列分别检测不同形式的信号。通过现有文献可知，在解调直接序列扩频信号的同时，降低随机共振系统的参数设置复杂度并缩小系统规模是设计的难点。

本文提出一种直接序列扩频信号的分层级联双稳态随机共振接收算法，该算法针对载波解调和序列解扩过程分别设计两层级联随机共振过程。经过第一层级联随机共振过程后，正弦载波被宽带化为方波信号，并与本地方波信号进行相关实现下变频运算；经过第二层级联随机共振过程后，下变频过程残留在扩频序列中的噪声进一步转化成信号能量，使解扩增益提高。算法避免了烦琐的参数设计，并通过随机共振的反复迭代缩小了系统规模。

1 算法设计  

1.1 分层级联随机共振算法

直接序列扩频的分层级联随机共振接收系统流程如图1所示，共分为两层随机共振阶段，第一阶段是接收的中频信号直接输入到随机共振系统1中，经过几次自环式的级联过程后，与本地信号2进行相关运算去掉载波；第二阶段是随机共振系统1的输出基带信号进入到随机共振2，再次经过几次自环式的级联过程后与本地解扩序列相关运算后输出解扩信号。

因此，在算法实现过程中，首先根据特定频率的窄带信号设置随机共振的参数a、b，当接收信号的频率升高（或降低）时，依照定理中描述的比例提高（或降低）采样频率，就可在同一随机共振系统下接收不同频率的信号。

2 算法增益分析

分层级联随机共振算法的主要增益来源于3个部分：

1）级联的随机共振本身会将载波中包含的噪声能量转化为信号能量；

2）信号经过随机共振处理后会发生低频展宽，此时与本地的方波进行相关运算可获得高于本地为正弦波相关运算的增益；

3）第二层随机共振系统将基带信号中的噪声能量转化为信号能量从而提高处理增益。

2.1 第一层随机共振系统增益

继续采用图2的仿真参数验证分层级联随机共振系统的性能。选取正弦波信号频率为100MHz，扩频序列周期为64比特，接收信号的信噪比分布范围为-5dB至2dB。图3为第一层级联随机共振系统的输出信号增益随信噪比不同而变化的性能曲线，增益计算的具体描述见2.1节。图中最下面的曲线是接收系统中未采用级联随机共振处理方式时的输出信号增益，可以看出其变化过程与输入信号的信噪比成线性关系。当引入1级级联随机共振后，平均增益得到约10dB的提高；当引入2级级联随机共振后，增益再提高约6dB。随着级联次数增多，增益的增幅逐步减小。

图4是第二层级联随机共振系统的增益性能曲线，增益计算过程见式（11）。图4中：横坐标表示第一层级联随机共振系统的输入信号信噪比，纵坐标为式（10）所描述的第二级级联随机共振系统的输出信号增益。从图4可看出，随着第二层随机共振系统的级联次数逐步增多，在各个输入信噪比条件下的增益也不断提高。级联次数从为1增加到2时，平均处理增益提高5dB左右。随着级联次数进一步增加，系统的处理增益提高程度下降。当信噪比低于-5dB时，由于驱动信号相对于噪声太过微弱。超出了随机共振系统的处理范围，系统表现出无规则的性能曲线。

图5是直接序列扩频接收机采用分层级联随机共振的总处理增益。图中“11级联连接方式”是指在图1的第一层随机共振系统中级联次数为1，且在第二层随机共振系统中级联次数为1。类似地，“22级联连接方式”是指在图1的第二层随机共振系统中级联次数为2，且在第二层随机共振系统中级联次数为2。因此级联次数越多，依照仿真结果图3～4可知，其处理增益也越高。这在图5的仿真结果中得到了证实，“33级联连接方式”的处理增益最高。相对于现有算法（如文献[1]提出的随机共振检测算法），本文提出的分层级联随机共振方法的性能提高至少10dB，多次级联后提高20dB以上。进一步与传统的直接序列扩频信号解调、解扩算法相比，文中提出的方法获得的增益提高至少22dB。

综上，直接序列扩频的分层级联随机共振接收算法可以有效地提高接收机性能：一方面可以通过改变采样频率提高接收机的频谱适用范围；另一方面，可以通过提高两层级联随机共振系统的级联数量获取更大的接收性能，但随着级联次数的增加，运算量开销变大，且增益提高幅度降低。因此可以根据实际系统的需求选择合适的级联次数。

4 结语

直接序列扩频通信在目前的数字中具有重要意义。文中提出的分层级联随机共振接收算法通过在载波下变频和解扩两个阶段分别设计级联随机共振系统。其中第一层级联随机共振系统中将载波宽带化后与本地方波序列相关计算得到基带信号；然后通过第二层级联随机共振系统实现基带信号的去噪，并进行解扩。理论分析和仿真实验结果 表明，算法较现有文献以及传统的信号处理手段具有较大幅度的性能改善。由于无线信道的复杂性，在后续的工作中需要对具体的通信场景构建不同的信道传输模型并重新设计算法，以提高算法的普适性。

参考文献：

[2]MENG Y， PEI C. Stochastic resonance in a bistable system driven by nonGaussian noise and Gaussian noise [C]// Proceedings of the 2014 IEEE Workshop on Electronics， Computer and Applications. Piscataway： IEEE Press， 2014， 1：358-361.

// Proceedings of the 2013 25th Chinese Control and Decision Conference. Piscataway： IEEE Press， 2013， 1：1104-1107.

// Proceedings of the 2013 6th International Congress on Image and Signal Processing. Piscataway： IEEE Press， 2013，2：1090-1095.

信号通信论文篇8

关键词：信号与系统 多媒体教学 学习心得

中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0033-02

1、引言

信号与系统课程是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业基础课，该课程无论是从教学内容，还是从教学目的来看，都是一门理论性与应用性并重的课程，以高等数学、复变函数、电路分析等课程为基础，同时又是数字信号处理、通信原理等课程的基础，在课程体系中有着承上启下的作用。[1]该课程的基本分析方法和原理广泛应用于通信、数字信号分析与处理、数字语音处理、数字图像处理等领域。如何有效地提高“信号与系统”课程教学质量和教学效果，如何培养学生在信号分析与处理等领域具有较强的获取知识、特别是应用知识的能力是我们进行课程改革的目的。[2]下面就几个方面探讨一下本人在信号与系统这门课程学习过程中的一些心得。

2、教师应在教学中引入多媒体辅助教学

将多媒体课件的形象生动、图文并茂、课堂信息量大等特点与传统教学中所采用的层层递进的逻辑推理、起伏有致的教学节奏以及灵活多变的课堂调控等方法有机地结合起来。信号与系统的基本理论和方法在现代科学技术领域应用非常广泛，这一点一般在绪论中都会强调。但在授课过程中，学生容易陷入繁琐的数学推导和运算，而对其应用认识不足。所以，结合学生专业特点，并结合教师科研课题，适当穿插讲解信号系统基本理论方法在通信、图像处理、生物医学、雷达信号处理等领域的应用，对提高学生学习兴趣，加深概念的理解和掌握有着显著效果。由于黑板表现手段单一，而且课时有限，这方面内容适合采用电子课件讲解，配以图片、仿真波形等，可以达到较好的效果。但必须注意，应该与学生专业和教师科研课题相结合，易具体，不易太泛，不易过多，以免占用过多的课堂时间，喧宾夺主。[3]

3、教师在教学中应该引入MATLAB软件

信号与系统课程数学要求较高，理论结果往往来源于复杂的数学运算及推导，这就导致学生将大量的时间用于手工数学运算（如微分、积分、方程求解、多项式求根等），而未真正理解该结果在信号处理中的实际运用。例如，对于信号分析的波形学生只能用手工绘制，信号频谱特性或系统频率响应只能表现为不易理解的数学表达式。因此，我们让学生将课程中的重点，难点及部分课后练习通过上机实验利用MATLAB进行形象、直观的可视化计算机模拟与仿真实现，利用MATLAB可以很方便的绘出h（t）和g（t）的图形，给学生一个形象的、直观的结果。一方面将学生从繁琐的数学运算中解脱出来，另一方面加深对信号与系统基本原理、方法及应用的理解，以培养学乍主动获取知识和独立解决问题的能力。

4、教师应该改革考核方式

在教学改革中，教师应该改革考核方式，采取开卷与闭卷相结合的方式，发挥考核的教育功能。[4]考虑到“信号与系统”是电气工程及其自动化专业的核心专业基础课程，课程基础理论性强、授课专业面宽、授课人数较多等特点，课程考核仍以适合大班基础教学的卷面考试为主，以利于促进学生专业基础理论的学习，为学生能力的形成和创造力的培养奠定坚实的基础。在卷面考试中，既有开卷又有闭卷。期终考试采取闭卷形式，侧重实现考核的管理功能。在课程实施的过程中组织的小测验选择开卷，重在指导教学活动，解决诊断教学过程中存在的问题，帮助教师和学生及时调整与完善教学活动，以弥补期终考试在发挥教育功能上的不足。开卷小测为阶段性考试，通常放在学生感觉理解困难，或者是与应用结合紧密的章节之后。

5、教师要重视实验讲解，学生要认真进行实验

作为一门理论和实践密切结合的课程，“信号与系统”开设实验是绝对必要的。在实验中提出问题、设计和安排思考题、综合题，让学生带着问题想，带着问题去观察，带着问题去实践。学生可以通过实验加强对理论知识的认识，培养分析、解决问题的能力，对增强学习热情有极大的好处。目前。新出版的大多数“信号与系统”教程都附带了MATLAB软件的相关程序，说明了长期的教学实践和计算机发展，教师普遍认识到了“信号与系统”的理论结合实践的蕈要性。在实验编排上。要注意结合“信号与系统”的特点和重点。实验应侧重于理论、概念的验证和综合，而非计算机程序设计。没有MATLAB软件基础的学生，仍然可以在合理的设计下，给出基础程序，介绍程序的大概结构，明确操作步骤，通过修改关键系数进行“信号与系统”的相关实验。如在傅立叶变换性质实验中，有意将门信号及抽样信号的时、频域图并行讨论，让学生感受傅里叶变换的对称性。将门信号的宽度修改倍数，让学生感受傅里叶变换的尺度变换性质。在抽样定理的实验中，让学生自己设定满足和不满足抽样定理的抽样频率进行实验，领会混叠失真问题。

6、教师可以进行信号与系统课程的网站建设

随着Internet的迅猛普及，通过网络来提高教学效果，已是教师和学生的共识。越来越来多的高校投入人力、物力建设课程网站。网站是我们师生之间的桥梁和窗口，我们可以充分利用现代网络的工具，随时随地地较好沟通。建设信号与系统课程网站，必须以服务于教师和学生为根本目的，从课程建设和实际教学情况出发，构建信号与系统课程网站，组织丰富的内容，以提高信号与系统课程的教学质量。并让信号与系统课程网站在教学活动中充分发挥交互平台，与课堂教学互相补充，成为联系教与学的一座桥梁。[5]信号与系统网站具有良好的交互性，通过网站平台让教师能及时的了解学生反馈的信息，组织网上答疑，调整教学进度，进行学与教的交流和互动；同时也能让教师方便的在网站上信息，更新内容。

7、结束语

通过对同学的调查表明，对于理论性强、难度高的“信号与系统”课程，单一的教学手段和方法，很难满足课程的教学要求。教师注重课堂教学艺术，精心编排实验内容，做到多方面很好地融合，才能起到良好的教学效果。同时，由于“信号与系统”理论涉及面广，学科领域的理论与实践研究发展迅速，分析方法不断更新，技术应用范围日益扩展。课程教师还应当与时俱进，根据教学体系的需要进行调整和授课，努力学习本领域的最新知识，投身到科研活动当中，不断充实自己的知识和水平。只有这样，才能更高效地完成教学任务，提高教学质量。

参考文献：

[1]陈爱萍，张可为，龙泳涛.信号与系统课程教学改革与实践[J].湖南工程学院学报，2010，20（4）：100-102.

[2]李娜，夏道有.信号与系统课程的实验教学思考[J].价值工程，2012，（12）：245-247.

[3]丹梅，陶华敏，刘忠.信号与系统课程多媒体辅助教学的实践与思考[J].高等教育研究学报，2009，32（1）：71-73.

[4]王丽娟，杨宇，朱莹.“信号与系统”课程考核方式设计与实践[J].中国电力教育，2013，（7）：86-88.