扩频通信专利发明人

1. 扩频通信的理论基础是什么,其成立的前提条件,及含义

扩频通信理论基础是香农的信道公式和相关接收理论.
香农信道公式的条件：高斯白噪声下.
香农信道公式：高斯白噪声下,通信系统的极限传输速率（信道容量）为 C=Blog（1+S/N）
B为信号带宽,S为信号的平均功率,N为噪声功率.
（1）增加信道容量的方法：增加信号带宽B；增加信噪比S/N.
（2）C为常数时,B和S/N可以互换.可以增加带宽B来降低信噪比S/N的要求.
（3）信道容量不能无限增加.

2. 直接序列扩频是如何实现通信的，它具有哪些特点

一、接序列扩频通信原理

直接序列扩频（DSSS），（Direct seqcuence spread
spectrdm）是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序去进行解码，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法，具体说，就是将信源与一定的PN码（伪噪声码）进行摸二加。例如说在发射端将"1"用11000100110，而将"0"用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"是00110010110就恢复成"0"，这就是解扩。这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10dB以上，从而有效地提高了整机倍噪比。

直接序列扩频的优点：

直扩系统射频带宽很宽。小部分频谱衰落不会使信号频谱严重衰落

多径干扰是由于电波传播过程中遇到各种反射体（高山，建筑物）引起，使接受端接受信号产生失真，导致码间串扰，引起噪音增加。而直扩系统可以利用这些干扰能量提高系统的性能。

直扩系统除了一般通信系统所要求的同步以外，还必须完成伪随机码的同步，以便接受机用此同步后的伪随机码去对接受信号进行相关解扩。直扩系统随着伪随机码字的加长，要求的同步精度也就高，因而同步时间就长。

直扩和跳频系统都有很强的保密性能。对于直扩系统而言，射频带宽很宽，谱密度很低，甚至淹没在噪音中，就很难检查到信号的存在。由于直扩信号的频谱密度很低，直扩系统对其它系统的影响就很小。

直扩系统一般采用相干解调解扩，其调制方式多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等调制方式。而跳频方式由于频率不断变化、频率的驻留时间内都要完成一次载波同步，随着跳频频率的增加，要求的同步时间就越短。因此跳频多采用非相干解调，采用的解调方式多为FSK或ASK，从性能上看，直扩系统利用了频率和相位的信息，性能优于跳频。

二、直接序列扩频通信技术特点：

直接序列扩频(Direct Sequence Spread
Spectrum）系统是将要发送的信息用伪随机码（PN码）扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信息。

直接序列扩频通信开始出现于第二次世界大战，是美军重要的无线保密通信技术。现在直扩技术被广泛应用于包括计算机无线网等许多领域。

抗干扰性强

抗干扰是扩频通信主要特性之一，比如信号扩频宽度为100倍，窄带干扰基本上不起作用，而宽带干扰的强度降低了100倍，如要保持原干扰强度，则需加大100倍总功率，这实质上是难以实现的。因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰，在不知道信号的扩频码的情况下，由于不同扩频编码之间的不同的相关性，干扰也不起作用。正因为扩频技术抗干扰性强，美国军方在海湾战争等处广泛采用扩频技术的无线网桥来连接分布在不同区域的计算机网络。

隐蔽性好

因为信号在很宽的频带上被扩展，单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低，信号淹没在白噪声之中，别人难以发现信号的存在，加之不知扩频编码，很难拾取有用信号，而极低的功率谱密度，也很少对于其他电讯设备构成干扰。

易于实现码分多址（CDMA）

直扩通信占用宽带频谱资源通信，改善了抗干扰能力，是否浪费了频段？其实正相反，扩频通信提高了频带的利用率。正是由于直扩通信要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码作相关解扩才能得到，这就给频率复用和多址通信提供了基础。充分利用不同码型的扩频编码之间的相关特性，分配给不同用户不同的扩频编码，就可以区别不同的用户的信号，众多用户，只要配对使用自己的扩频编码，就可以互不干扰地同时使用同一频率通信，从而实现了频率复用，使拥挤的频谱得到充分利用。发送者可用不同的扩频编码，分别向不同的接收者发送数据；同样，接收者用不同的扩频编码，就可以收到不同的发送者送来的数据，实现了多址通信。美国国家航天管理局（NASA)的技术报告指出：采用扩频通信提高了频谱利用率。另外，扩频码分多址还易于解决随时增加新用户的问题。

抗多径干扰

无线通信中抗多径干扰一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性，在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。

直扩通信速率高

直扩通信速率可达
2M，8M，11M，无须申请频率资源，建网简单，网络性能好。

3. 扩频通信技术的基本工作方式

实现扩频通信的基本工作方式有4种：
1.直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式（简称DSSS方式）；
2.跳变频率（Frequency Hopping）工作方式（简称FH方式）；
3.跳变时间（Time Hopping）工作方式（简称TH方式）；
4.线性调频（Chirp Molation）工作方式（简称Chirp方式）。目前使用最多、最典型的扩频工作方式是直扩式（DSSS方式），在无线网络的通信中，就是采用这种方式工作的。

4. 扩频通信中如何解扩

解扩之前首先需要进行伪码捕获的，也就是维码相位对齐的一个过程。在码正确捕获之前是不发送信息源码的，这也是通信协议里规定好的引导信号。捕获之后还要不断的进行伪码相位跟踪，并且一直贯穿于整个解调过程。

5. 清华大学电机工程与应用电子技术系的专利

年份专利号专利名称发明人2008200610011810.2一种无隔离环节的三相统一电能质量控制器李国杰、张谢平200702 1 03873.2补偿动态三相不平衡负荷的方法及补偿装置逯帅、张海波、刘秀成、陈建业、王赞基、赵广20072004 1 0008462.4电压陷落浪涌动态补偿器李国杰，孙元章20072006 1 0011113.7基于光伏电池的电网功率振荡抑制器孙元章，李国杰，等20072004 1 0009536.6电能质量和无功补偿综合控制器孙元章，李国杰，黎雄20072005 1 0012068.2一种基于压频变换和光电隔离的模数转换方法及系统庞浩、王赞基200720041007814.1无速度传感器永磁同步电机－空调压缩机系统的控制方法200703102062.3可以并联工作的正弦波逆变器20072005 1 0012125.7高温超导双螺旋电流引线结构蒋晓华，何业冶，等20072005 1 0012198.6超导储能用电流并联型电压补偿器的稳态控制方法朱晓光，蒋晓华，任晓鹏，程志光2007200410078143.0分布式连续无功发生器沈沉2007200710100324.2一种快速稳定实现最大功率跟踪的光伏三相并网控制方法周德佳、赵争鸣、赵志强、冯博、赵晶20072003 1 0115395.1高压输电用有源直流滤波器的近似逆系统控制方法及系统赵东元、陈建业、王赞基、于歆杰、苏玲200703 1 43110.0逆变电容和支路电抗解耦控制的有源电力滤波方法及系统庞浩、王赞基2007200710063247.8一种应用于三电平高压变频器的混合调制方法张永昌、赵争鸣、杨志、白华2006200610164923.6基于三维有限元神经网络的缺陷识别和量化评价方法黄松岭、赵伟、宋小春、崔伟2006200610164920.2双电机冗余控制系统蒋 栋、赵争鸣、郭 伟、王世静、孙晓瑛2006200610165591.3一种可减小共模电压的两相PWM调制方法陆海峰，瞿文龙，樊扬，程小猛，张星，伍理勋，蒋时军，陈建明，王征宇20062004 1 0006177.9液氦冷却的高温超导储能磁体系统蒋晓华，褚旭，杨劼，金能强，陈振民2006200610012289.4大面积钢板缺陷漏磁检测方法黄松岭、赵伟、宋小春200603150349.7基于电荷平衡的三电平变频器中点电压平衡方法赵争鸣、孟 朔、白 华、刘建政、孙晓瑛2006200410068973.5管道腐蚀缺陷类型识别方法黄松岭、张伟、赵伟、郭景涛2006200620069536.X一种用于功率器件的散热器（实用新型）唐东明、杨 志、钱诗宝、胡 炫、张延安、桑 春、赵争鸣2006200620069537.4一种基于IGCT的中高压三电平变频器一体式结构（实用新型）杨 志、杨志勇、唐东明、冯 骥、吴新兵、庄 荣、袁立强2006200610038467一种功率电阻插片式模块化结构（实用新型）杨志勇、唐东明、李 冰、窦 旺、袁立强、赵争鸣200603 1 37633.9有直流源的支路阻抗解耦控制的有源电力滤波方法及系统庞浩、王赞基200603102677.X水上牵引训练的控制方法及其可编程控制系统孙晓瑛、荣键2005200510086918.3基于单级逆变器的太阳能高压钠灯控制器张强、刘建政、赵争鸣、吴理博、王健200502 1 30953.1采用柱面二维坐标系的二维运动模拟器蒋晓华，赖永传，姜新建，苏鹏声，王桂华，周颐，蒲一平2005200510086610.9应用于三电平变频调速系统起动过程中的直流预励磁白 华、赵争鸣、袁立强、张海涛、张延安2005200510086549.8电力系统外网等值自动生成方法张伯明，孙宏斌，吴文传，张海波2005200510086296.4磁钢辅助励磁的粘结式轴向跌片同步磁阻电机（PMSM)郭 伟、赵争鸣、王世静、孙晓瑛、张颖超2005200510086297.9橡胶永磁体辅助励磁的粘结式同步磁阻电机(SRPM)郭 伟、赵争鸣、张颖超、孙晓瑛、蒋 栋2005200510086300.7应用于中高电压电力装置的智能数据采集与过压保护系统刘 树、赵争鸣、刘建政、张怀晟、杨志勇2005200510092984.1基于混成状态估计的电力网络拓扑错误辨识方法孙宏斌，张伯明，吴文传，高峰2005200510092983.7数据挖掘中一种基于混合互信息的特征选择方法孙宏斌，张伯明，吴文传，王皓2005200510086343.5基于IGCT的中高电压三电平变换器中安全封脉冲方法袁立强、崔志良、张怀晟、白 华、杨 志、赵争鸣2005200510086299.8一种适用于强电磁干扰环境下的高性能光纤CAN通讯系统张海涛、赵争鸣、钱 珏、孙晓瑛、钱诗宝2005200510086299.8一种适用于强电磁干扰环境下的高性能光纤CAN通讯系统张海涛、赵争鸣、钱 珏、孙晓瑛、钱诗宝200502 1 17085.1低压配电网扩频通信网络系统及其通信方法郭静波、王赞基、吕海峰、李刚、赵宇明、王乔晨2005200510098527.3电力系统中基于软分区的电压控制方法孙宏斌，张伯明，吴文传，郭庆来，李钦2005200510011431.9兼备无功与谐波补偿功能的光伏并网装置刘建政、王健、赵争鸣、吴理博、刘树200502123442.6一种地埋铁磁性管道检测方法李路明、黄松岭、施克仁2005200510011116.6一种漏磁检测腐蚀缺陷的量化方法黄松岭、赵伟、崔伟、吴静、王珅20041 53874.3采用柱面二维坐标系的全步进电机式二维运动模拟器蒋晓华，朱晓光，赖永传，张晓英，曹旭东，沈康20043100611.6一种应力或疲劳造成的活动缺陷的检测方法李路明、黄松岭20042004 1 0009718.3采用电压闭环实现异步电机转子磁场准确定向的控制方法陆海峰，瞿文龙2004200410009627.X基于谐波倒相原理的具有谐波抑制功能的电力变压器王善铭，王祥珩，李隆年，杨青，谢鹏200401 1 36260.x晶闸管投切电容器的分布式触发控制装置逯帅、赵广、陈建业、刘秀成、张海波、王赞基20042004 1 0009718.3采用电压闭环实现异步电机转子磁场准确定向的控制方法陆海峰，瞿文龙200402 1 16443.6一种基于数字滤波的无功功率测量方法庞浩、俎云霄、李东霞、王赞基200402 1 16885.7一种频率和相位的数字测量方法庞浩、俎云霄、李东霞、王赞基200401130657.2配电网继电保护与故障定位系统200403 2 45068.0用于超导储能装置的主控制器褚旭，蒋晓华，吴学智200401118471.X小电流接地系统故障选线方法和装置200301143448.1高精度故障录波器及其输电线路组合故障测距方法200301143449.X输电线路数字式行波保护方法及其继电器与保护系统董新洲200301123977.8利用地磁场检测铁磁性材料表面缺陷的方法李路明、黄松岭、汪来富、杨海青200301 1 42025.1一种状态转移时序逻辑的信号鉴相方法庞浩、王赞基200301 1 31096.0一种基于相位的正弦电压脉宽调制波形数据的产生方法庞浩、王赞基200301 1 31095.2一种数字锁相方法庞浩、王赞基、陈建业200302238029.9地埋铁磁性管道检测仪李路明、黄松岭、王晓凤、曹益平200301 1 36252.9一种电力电子设备的控制脉冲的发生方法庞浩、王赞基、陈建业、刘秀成200301143445.7应力分布的磁检测方法李路明，黄松岭，王晓凤，陈行200300 1 35865.0低压配电网三相电力线扩频通信收发装置郭静波、王赞基200302 2 37537.6三维数字式霍尔磁场测量仪朱磊，蒋晓华，杨宏200303150089.7一种减少三电平变频器开关损耗的方法孟 朔、赵争鸣200303150349.7基于电荷平衡的三电平变频器中点电压平衡方法赵争鸣、孟 朔、白 华、刘建政、孙晓瑛200300109127.1高速同步数/模转换模板及其数据处理控制方法200301120138.X暂态行波保护测试仪及其试验方法200302238026.4便携式应力分布检测仪李路明、黄松岭、胡斌、霍雪亮、曹益平200202129368大容量绝缘栅双极型晶体管驱动电路瞿文龙200201233127.9多通道便携式漏磁材料缺陷检测仪李路明、黄松岭、杨海青、汪来富200000103055.8太阳能扬水与照明综合应用系统赵争鸣、卢 强、刘云峰、孟 朔、袁立强、陈昆仑200000103055.8太阳能扬水与照明综合应用系统赵争鸣、卢 强、刘云峰、孟 朔、袁立强、陈昆仑200000100151.5变频调速交流异步电机赵争鸣、孟 朔、袁立强200000100151.5变频调速交流异步电机赵争鸣、孟 朔、袁立强1996962019550大型发电机安全监视装置沈善德，朱守真，杨常府，韩冬梅199595101583大功率晶体管快速短路保护电路瞿文龙1993932004237电力系统参数综合测试装置朱守真等198885204302电力系统微计算机稳定优控装置黄益庄，朱守真

6. 什么是扩频通信扩频通信的好处

所谓扩频通信，是扩展频谱通信的简称。它是指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式，扩频通信系统的出现，被誉为是通信技术的一次重大突破。

7. 扩频通信 原理

1，扩展频谱通信的理论基础是：

香农（C.E.Shannon）的信道容量公式，即香农公式：

C=W×Log2（1+S/N）

式中：C--信息的传输速率S--有用信号功率W--频带宽度N--噪声功率。

可以知道当信号的传输速率C一定时，信号带宽W和信噪比S/N是可以互换的，即增加信号带宽可以降低对信噪比的要求，当带宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低，有用信号功率接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。

2，扩展频谱通信的工作原理：

在发端输入的信息先经信息调制形成数字信号，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。

(7)扩频通信专利发明人扩展阅读；

扩展频谱通信的特点：

（1）易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率

扩频通信发送功率极低，采用了相关接收技术，且可工作在信道噪声和热噪声背景中，易于在同一地区重复使用同一频率，也可与各种窄道通信共享同一频率资源。

（2）抗干扰性强，误码率低

频通信在空间传输时所占用的带宽相对较宽，而接收端又采用相关检测的办法来解扩，使有用宽带信息信号恢复成窄带信号，而把非所需信号扩展成宽带信号，然后通过窄带滤波技术提取有用的信号。

（3）隐蔽性好，对各种窄带通信系统的干扰很小

由于扩频信号在相对较宽的频带上被扩展了，单位频带内的功率很小，信号湮没在噪声里，一般不容易被发现。

（4）适合数字话音和数据传输，以及开展多种通信业务

扩频通信一般都采用数字通信、码分多址技术，适用于计算机网络，适合于数据和图像传输。

（5）安装简便，易于维护

扩频通信设备是高度集成，采用了现代电子科技的尖端技术，因此，十分可靠、小巧，大量运用后成本低，安装便捷，易于推广应用。

8. 扩频通信原理

摘要:阐述了扩频通信的工作原理、特点和主要工作方式,包括直接序列扩频系统(DS-SS) 、跳频扩频系统(FH-SS) 、跳时扩频系统( TH-SS) 、脉冲线性扩频系统(Chirp-SS) 等,并对直扩与跳频两种通用工作方式作了比较。最后介绍了扩频技术的广泛应用。
扩频通信技术是一种信息传输方式,其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽。扩展频谱通信( Spread Spect rum Communication) 与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。
1 扩频通信的工作原理
在发端输入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。

9. 香农公式的扩频通信

从香农公式中还可以推论出：在信道带宽C不变的情况下，带宽B和信噪比S/N是可以互换的，也就是说，从理论上完全有可能在恶劣环境（噪声和干扰导致极低的信噪比）时，采用提高信号带宽（B）的方法来维持或提高通信的性能，甚至于可以使信号的功率低于噪声基底。简言之，就是可以用扩频方法以宽带传输信息来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。
扩频通信(Spread Spectrum Communication）技术起源于上世纪中期。但在当时，该技术并没有得到关注，直到进入80年代后才开始受到重视，并逐步实用化，扩频通信技术是现代短距离数字通信（如卫星定位系统(GPS）、3G移动通信系统、无线局域网802.11a/b/g和蓝牙）中采用的关键技术。
扩频通信的基本特征就是扩展频谱，具体做法是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来通信。
扩频技术的精确定义是：通过注入一个更高频率的信号将基带信号扩展到一个更宽的频带内的射频通信系统，即发射信号的能量被扩展到一个更宽的频带内使其看起来如同噪声一样。扩展带宽与初始信号之比称为扩频处理增益（dB），典型值可以从10dB到60dB。
发射端，在天线之前某处链路注入扩频码，这个过程称为扩频处理，经扩频处理后原数据信息能量被扩散到一个很宽的频带内。在接收端相应链路中移去扩频码，恢复数据，此过程称为解扩。显然，收发两端需要预先知道扩频码。 抗干扰、抗阻塞特性和交叉抑制特性
经过扩频处理，信道上传输的数据信息与扩频因子是相关的，而干扰和阻塞信号与扩频因子无关，所以接收端经解扩处理后就只剩下有用的信息，而干扰和阻塞信号很容易就被抑制掉了，这种抑制能力同样也作用于其它不具有正确扩频因子的扩频信号，如没有授权的用户因不知道原始信号的扩频因子而无法解码，或者说扩频通信允许不同用户共享同一频带（如CDMA）。因此，采用扩频技术不仅可以获得较高的抗干扰、抗阻塞特性和交叉抑制特性，而且可以实现复用。 如果用扩频码控制发射信号的开或关，则可得到时间跳变的扩频技术（THSS）。时跳变扩频技术利用伪随机序列控制功放的通/断，该项技术目前应用不多。
这几种扩频技术并不互相排斥，可以综合在一起形成混合扩频技术，如DSSS+FHSS。

10. 扩频通信有哪些优点

1）干扰能力强
抗干扰能力强是扩频通信最基本的特点。扩频系统的扩展频道越宽，获得的处理增益越高，干扰容限就越大，抗干扰能力就越强。接收端采用与发送端同步的扩频码解扩后，有用信号得到恢复，其他干扰信号的频谱都被展宽了，从而使得落入信息带宽内的干扰强度大大降低，从而抑制了干扰。
2）保密性好
保密性好是扩频通信最初在军事通信中获得应用的主要原因。由于扩频系统使用周期很长的伪随机友进行扩频，经调制后的数字信息类似于随机噪声，在接收端进行解扩时，只有采用与发送端同步的扩频码才能正确恢复发送的信息。而且在不知伪随机码时破译是很困难的，所以使信息得到了保密。此外，由于扩频信号的频谱被扩展到很宽的频带内，其功率谱密度也随之降低（可明显低于环境噪声和干扰电平），难以检测，所以信号具有隐蔽性。
3）具有抗衰落、抗多径干扰能力
由于扩频通信系统的信号频谱被展宽，所以扩频系统具有潜在的抗频率选择性衰落的能力，此外，扩频通信系统还能有效地克服多径干扰。
4）具有多址能力，易于实现码多分址
扩频通信系统中采用伪随机序列扩频，在实际的通信系统中可以利用不同的伪随机序列作为不同用户的地址码，从而实现码多分址通信。