扩频方法研究现状

‘壹’ MATLAB环境下扩频通信的研究及误码率的仿真

摘 要
本文阐述了扩展频谱通信技术的理论基础和实现方法，并通过MATLAB 提供Simulink 仿真平台对直扩通信系统进行了仿真，详细讲述了各模块的设计。在给定仿真条件下，运行了仿真系统，得到了预期的绝喊饥仿真结果。同时，利用建立的仿真系统，研究了系统信噪比与误码率关系，结果表明，提高信噪比，可以减小系统误码率 。
关键词 直扩通信；信噪比；误码率；

abstract
This paper expounds the spread spectrum communication technology and the method of realizing the theoretical basis, and provide simulink7.1 simulation platform through MATLAB for straight expansion communication system is simulated, and detailed design of each mole tells the story. In a given simulation conditions, run the simulation system, and gained anticipative simulation results. At the same time, using the simulation system, established the system ber relationship with SNR, the results show that, improve signal-to-noise ratio, can rece the system ber.
Keywords straight extender communication; Signal-to-noise ratio(SNR);

1.绪论
按照扩展频谱的方式不同, 现有的扩频通信系统可分为直接序列( DS) 扩频、跳频( FH) 、跳时( TH) 、线性调频( chirp) 以及上述几种方式的组合。
本文主要讨论直接序列扩频系统的性能。直接序列扩频就是直接用具有高码率的扩频码序列在发送端去扩展信号的频谱。而在接收端, 用相同的扩
频码序列去进行解扩, 将展宽的扩频信号还原成原始的信息。直扩通信系统原理如图1 所示。在发送端输入的信息渗察先经信息调制形成调频或调相数字信号, 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, 再将展宽后的宽带信号调制到射频发送出去。在接收端, 接收机接收到宽带
射频信号后, 首先将其变频至中频, 然后通过同步电路捕捉发送来的扩频码的准确相位, 由此产生与发送来的伪随并返机码相位完全一致的接收用的伪随机码, 作为扩频解调用的本地扩频码序列, 最后经信息解调, 恢复成原始信息输出。

图1 扩频通信原理图
由此可见, 直扩通信系统要进行三次调制和相应的解调, 分别为信息调制、扩频调制和射频调制, 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, 扩频通信就是多了扩频调制和解扩部分。
2.CDMA扩频通信系统发展方向
扩频通信系统是在20 世纪50 年代中期产生的，其抗干扰、抗窃听、低截获等方面的能力得到很大的发展，但都只是局部的发展。随着微处理器、超大规模集成电路、数字信号处理器件、扩频专用器件的问世，在20 世纪60 年代扩频技术获得了重大的突破和进展，在实际的应用中优越性更加明显，扩频通信成为通信的一种重要方式〔3〕。其优良的抗干扰特性、低截获概率特性、多址接入能力和强保密性不仅在军事通信中发挥出了不可取代的优势，而且广泛地渗透到民用和商用通信各个领域〔4〕，如卫星通信、移动通信、微波通信、无线定位系统、全球个人通信和无线局域网等等。总之，扩频通信系统的这些优点决定了它在国内第三代移动通信中将拥有广阔应用前景。为了使扩频通信系统更好地发挥其抗干扰能力，应继续在以下几方面进一步研究：
（1）相关跳频增强扩频系统（CHESS）被广泛装备于国外部队，具有很强的抗干扰性能，对CHESS 进行干扰研究是未来的发展方向之一。
（2） 跳频技术与多种高效调制技术应用于很多民用通信系统，但由于无需考虑跟踪式干扰或转发式干扰等敌对干扰，其跳速通常较慢。如何解决高速跳频技术与高效调制解调技术的有机结合还有待在今后的研究中不断探索。
（3）因为混沌系统对初始值的敏感依赖性，可以提供数量众多、非相关、类随机而又确定、易于产生的信号，所以混沌序列特别适合作为扩频通信中的扩频码，混沌扩频通信是目前混沌应用研究最热门的方向之一〔5〕。
（4）进一步研究混合式扩展频谱系统（例如直扩与跳频，直扩与跳时，直扩、跳频与跳时的组合），优势互补，从而满足高性能指标的抗干扰要求，缓解某些技术难点，降低成本，进而达到更合理的性能价格比。

3．Matlab/Simulink仿真软件及其通信工具箱
MATLAB 是一种数学应用软件, 经过多年的发展, 开发了包括通信系统在内的多个工具箱, 成为目前科学研究和工程应用最广泛的软件包Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具, 是一种基于MATLAB 的框图设计环境, 是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包, 被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模, 它也支持多速率系统, 也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型,Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口( GUI) , 这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成, 它提供了一种更快捷、直接明了的方式, 而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
4．搭建CDMA扩频通信仿真系统与仿真结果
4.1 直接序列扩频系统
4.1.1发生信号模块：

二进制数据源
a(t) d(t) s(t)

直接序列扩频的发射机系统结构如上图所示。其中设数据序列{an},极性波形为a(t), ,其电平取值±1，码元速率为Rabps，码元宽度为Ta=1/Ras.扩频所使用的伪随机续列c(t)(PN)也是电平取值±1的双极性波形，对于双极性波形而言，扩频过程等价于数据流a(t)与随机续列c(t)相乘的过程，扩频输出序列为d(t)，也是电平取值±1的双极性波形，其速。率等于码片速率。扩频序列经调制后得到的输出信号送入信道。对于BPSK调制，有
s(t)=d(t)cos2∏ft
=a(t)c(t) cos2∏ft
由于pn码速率远远高于数据传输速率，所以调制输出信号s(t)的频带宽度将远远大于数据波形的宽度

4.1.2 信道及接收机模块
在信道中，信号呗叠加了噪声和干扰。接收机前端电路系统包含高频放大，混频，中频放大等部分。目的是将接收机的微弱信号进行放大和频率搬移以满足后级（解扩）的信号处理要求。设信道中等效噪声为n(t),干扰为J(t) ,则接收机前端电路系统输出信号r(t)可建模为
r(t)=s(t) +n(t) + J(t)

其中s(t)是传输的调制信号。接收机中的同步系统负责想接收机解扩，解调和解码等部分提供所需的时钟和同步信号，保证接收端的本地本地扩频序列同步，载波同步，定时时钟同步等。同步系统通常由一些非线性网络和各种锁相环路构成。党接收机达到同步要求时，其本地扩频序列与发射机扩频序列相同。解扩也使以乘法器完成的，因此解扩输出信号m(t)为
m(t)=r(t)c(t)
=( s(t) +n(t) + J(t))c(t)
=a(t)c^2(t)cos2∏ft+n(t)c(t)+J(t)c(t)

由于扩频序列c(t)的取值为±1，故c^2(t)=1，且扩频序列c(t)与噪声和干扰n(t),J(t)是不相关的，因此解扩输出的信号分量成为窄带信号，而噪声和干扰部分则是宽带的，即
m(t)=a(t)cos2∏ft+n(t)c(t)+J(t)c(t)
这样，将解扩输出信号m(t)通过窄带滤波器可以大大抑制噪声和干扰部分，当无噪声和干扰时，解扩信号在经过BPSK调制，得到解调输出信号a^(t)=a(t),即完全恢复发送数据波形。
4.2 仿真系统模型
用户一：
传输数据Bernoulli Binary Generator为随机种子数61；
PN序列
特征多项式为【1 0 0 0 0 1 1】，初始状态【0 0 0 0 0 1】

用户二：
传输数据Bernoulli Binary Generator为随机种子数77；
PN序列
特征多项式为【1 0 0 0 0 1 1】，初始状态【0 0 0 0 1 1】

4.3 仿真结果及分析
4.3.1 分别为信源波形，PN序列波形及信源与PN序列相乘后的波形

4.3.2 分别为信源波形及解调后恢复波形

4.3.3 分别为信源波形的频谱和解调恢复后波形的频谱

4.3.4 分别为扩频后的频谱和进过信道后的频谱

4.3.5 分析
扩频序列波形等价于原序列波形与PN序列波形相乘的结果。对比发送信号波形与解调后恢复信号波形基本一致，说明解调正确。对比扩频前与扩频后的频谱可见，扩频以后的频谱比原来的频谱带宽展宽了大约20倍，峰值高度降低了约6dB。
4.4 用户1及用户2误码率曲线及其分析

5．总结与体会
本次科研设计的题目是以MATLAB/SIMULINK仿真软件为基础设计一个CDMA扩频通信设计系统。SIMULINK,扩频通信等字眼对于我们来说都是全新的，陌生的东西。正因为东西陌生，所以这次科研训练的目的不仅仅是设计一个通信系统，还有就是要学会在网上图书馆检索，查找与科研训练有关的资料，说来还真是惭愧，以前还从来没有用过学校图书馆的网上图书馆查过资料。本次科研训练还有一个新颖之处是我们自由组队，以组队的方式进行，组内再分工，从而锻炼我们的团队合作能力。
在老师的指导下，我们开始了寻找资料、熟悉仿真软件的应用等事情当中。但，盲目却在这里体现了。大多数的同学都成了无头苍蝇，开始在网上搜索相应的答案。可大海捞针谈何容易；还有些同学开始联系学长，想找些帮助，可这样实习的目的就错了，作用也将大打折扣。种种迹象表明，当让学生们自己动手设计一件产品的时候，所学的一切知识都被忘在脑后，一切的思绪都被打乱了，学生能力的欠缺在此时被一览无余。当然，我也不例外。但，经过调整，我开始静下心来思考我的课题，我认为：一个设计者必须要有缜密的思维能力以及良好的心态。所以，以后的时间，我开始对我的课题进行分解，将大的问题分解成各小块的部分来逐个击破。
这次设计我负责的部分是信道及接收，在信道的部分加入一干扰信号，这里的干扰通常是指敌方的恶意干扰或用户之间的相互干扰。接受部分主要就是对已调的信号进行解扩和解调，解扩要注意的就是需要一个与接收端完全一样的PN序列，把已调信号解扩出来，解扩信号再经过PSK解调，得到的信号波形应与发端信号相同，说明完全恢复了所发送数据波形。在指导老师所给的参考资料的前提下完成这些不是特别大的问题，主要就是要熟悉原理，正确设置参数。扩频通信技术具有抗干扰能力强，抗截获，抗多径，多址能力强，保密性好及测距精度高等一系列优点，因而越来越受到人们的重视。扩频通信技术是一种信息传输方式，在发送端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息所需带宽；在接收端采用相同的扩频码进行相关解调已恢复所传信息数据。在知道这些原理之后再进行系统的设计就容易多了，要想很好的完成我的接收模块，就必须熟悉整个模块的工作过程。
总之，这次实习还是圆满的完成了任务，在我们团队的共同努力下实现了整个系统的通信过程，在看到接收的波形与恢复的波形一致时，这几天的努力终于得到了认可。
致谢
当然，这次科研训练让我学到了很多东西，衷心的感谢我的指导老师和给我帮助的同学们，是他们帮助完成了这次科研训练
参考文献
《通信原理》第六版 樊昌信 曹丽娜编着 国防工业出版社
《扩频通信技术及应用》韦惠民主编 西安电子科技大学出版
《基于MATLAB/Simulink 的扩频通信系统仿真及抗干扰研究》 邹宁 徐松涛 牛建兵
《扩频通信技术浅析》 王立松1，肖冰2，梁光明1，牛新武3

‘贰’ 无线网络 发展状况的论文

无线网络发展状况

计算机通信分两种:有线通信和无线通信
无线通信包括卫星,微波,红外等等

无线局域网（Wireless LAN）技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备，人们可随时、随地、随意地访问网络资源。在推动网络技术发展的同时，无线局域网也在改变着人们的生活方式。本文分析了无线局域网的优缺点极其理论基础，介绍了无线局域网的协议标准，阐述了无线局域网的体系结构，探讨了无线局域网的研究方向。

关键词 以太网 无线局域网 扩频 安全性 移动IP

一、引 言

随着无线通信技术的广泛应用，传统局域网络已经越来越不能满足人们的需求，于是无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）应运而生，且发展迅速。尽管目前无线局域网还不能完全独立于有线网络，但近年来无线局域网的产品逐渐走向成熟，正以它优越的灵活性和便捷性在网络应用中发挥日益重要的作用。

无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。从专业角度讲，无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信，并实现通信的移动化、个性化和宽带化。通俗地讲，无线局域网就是在不采用网线的情况下，提供以太网互联功能。

广阔的应用前景、广泛的市场需求以及技术上的可实现性，促进了无线竖散姿局域网技术的完善和产业化，已经商用化的802.11b网络也正在证实这一点。随着802.11a网络的商用和其他无线局域网技术的不断发展，无线局域网将迎来发展的黄金时期。

二、无线局域网概述

无线网络的历史起源可以追溯到50年前第二次世界大战期间。当时，美国陆军研发出了一套无线电传输技术，采用无线电信号进行资料的传输。这项技术令许多学者产生了灵感。1971年，夏威夷大学的研究员创建了第掘凯一个无线电通讯网络，称作ALOHNET。这个网络包含7台计算机，采用双向星型拓扑连接，横跨夏威夷的四座岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛上。从此，无线网络正式诞生。

1．无线局域网的优点

（1）灵活性和移动性。在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限制，而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

（2）安装便捷。无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。

（3）易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说，办公地点或余绝网络拓扑的改变通常意味着重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。

（4）故障定位容易。有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。

（5）易于扩展。无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络，并且能够提供节点间"漫游"等有线网络无法实现的特性。

由于无线局域网有以上诸多优点，因此其发展十分迅速。最近几年，无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。

2．无线局域网的理论基础

目前，无线局域网采用的传输媒体主要有两种，即红外线和无线电波。按照不同的调制方式，采用无线电波作为传输媒体的无线局域网又可分为扩频方式与窄带调制方式。

（1）红外线（Infrared Rays，IR）局域网

采用红外线通信方式与无线电波方式相比，可以提供极高的数据速率，有较高的安全性，且设备相对便宜而且简单。但由于红外线对障碍物的透射和绕射能力很差，使得传输距离和覆盖范围都受到很大限制，通常IR局域网的覆盖范围只限制在一间房屋内。

（2）扩频（Spread Spectrum，SS）局域网

如果使用扩频技术，网络可以在ISM（工业、科学和医疗）频段内运行。其理论依据是，通过扩频方式以宽带传输信息来换取信噪比的提高。扩频通信具有抗干扰能力和隐蔽性强、保密性好、多址通信能力强的特点。扩频技术主要分为跳频技术（FHSS）和直接序列扩频（DSSS）两种方式。

所谓直接序列扩频，就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。而跳频技术与直序扩频技术不同，跳频的载频受一个伪随机码的控制，其频率按随机规律不断改变。接收端的频率也按随机规律变化，并保持与发射端的变化规律一致。跳频的高低直接反映跳频系统的性能，跳频越高，抗干扰性能越好，军用的跳频系统可达到每秒上万跳。

（3）窄带微波局域网

这种局域网使用微波无线电频带来传输数据，其带宽刚好能容纳信号。但这种网络产品通常需要申请无线电频谱执照，其它方式则可使用无需执照的ISM频带。

3．无线局域网的不足之处

无线局域网在能够给网络用户带来便捷和实用的同时，也存在着一些缺陷。无线局域网的不足之处体现在以下几个方面：

（1）性能。无线局域网是依靠无线电波进行传输的。这些电波通过无线发射装置进行发射，而建筑物、车辆、树木和其它障碍物都可能阻碍电磁波的传输，所以会影响网络的性能。

（2）速率。无线信道的传输速率与有线信道相比要低得多。目前，无线局域网的最大传输速率为54Mbit/s，只适合于个人终端和小规模网络应用。

（3）安全性。本质上无线电波不要求建立物理的连接通道，无线信号是发散的。从理论上讲，很容易监听到无线电波广播范围内的任何信号，造成通信信息泄漏。

三、无线局域网协议标准

无线局域网技术（包括IEEE802.11、蓝牙技术和HomeRF等）将是新世纪无线通信领域最有发展前景的重大技术之一。以IEEE（电气和电子工程师协会）为代表的多个研究机构针对不同的应用场合，制定了一系列协议标准，推动了无线局域网的实用化。

1．IEEE802.11系列协议

作为全球公认的局域网权威，IEEE 802工作组建立的标准在局域网领域内得到了广泛应用。这些协议包括802.3以太网协议、802.5令牌环协议和802.3z100BASE-T快速以太网协议等。IEEE于1997年发布了无线局域网领域第一个在国际上被认可的协议——802.11协议。1999年9月，IEEE提出802.11b协议，用于对802.11协议进行补充，之后又推出了802.11a、802.11g等一系列协议，从而进一步完善了无线局域网规范。IEEE802.11工作组制订的具体协议如下：

（1）802.11a

802.11a采用正交频分（OFDM）技术调制数据，使用5GHz的频带。OFDM技术将无线信道分成以低数据速率并行传输的分频率，然后再将这些频率一起放回接收端，可提供25Mbit/s的无线ATM接口和10Mbit/s的以太网无线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口。在很大程度上可提高传输速度，改进信号质量，克服干扰。物理层速率可达54Mbit/s，传输层可达25Mbit/s，能满足室内及室外的应用。

（2）802.11b

802.11b也被称为Wi-Fi技术，采用补码键控（CCK）调制方式，使用2.4GHz频带，其对无线局域网通信的最大贡献是可以支持两种速率--5.5Mbit/s和11Mbit/s。多速率机制的介质访问控制可确保当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限值时，传输速率能够从11Mbit/s自动降到5.5Mbit/s，或根据直序扩频技术调整到2Mbit/s和1Mbit/s。在不违反FCC规定的前提下，采用跳频技术无法支持更高的速率，因此需要选择DSSS作为该标准的惟一物理层技术。

（3）802.11g

2001年11月，在802.11 IEEE会议上形成了802.11g标准草案，目的是在2.4GHz频段实现802.11a的速率要求。该标准将于2003年初获得批准。802.11g采用PBCC或CCK/OFDM调制方式，使用2.4GHz频段，对现有的802.11b系统向下兼容。它既能适应传统的802.11b标准(在2.4GHz频率下提供的数据传输率为11Mbit/s)，也符合802.11a标准(在5GHz频率下提供的数据传输率56Mbit/s)，从而解决了对已有的802.11b设备的兼容。用户还可以配置与802.11a、802.11b以及802.11g均相互兼容的多方式无线局域网，有利于促进无线网络市场的发展。

（4）其他相关协议

IEEE802工作组今后将继续对802.11系列协议进行探讨，并计划推出一系列用于完善无线局域网应用的协议，其中主要包括802.11e（定义服务质量和服务类型）、802.11f（AP间协议）、802.11h（欧洲5GHz规范）、802.11i（增强的安全性&认证）、802.11j（日本的4.9GHz规范）、802.11k（高层无线/网络测量规范）以及高吞吐量研究工作组的相关协议。

2．蓝牙规范（Bluetooth）

蓝牙规范是由SIG（特别兴趣小组）制定的一个公共的、无需许可证的规范，其目的是实现短距离无线语音和数据通信。蓝牙技术工作于2.4GHz的ISM频段，基带部分的数据速率为1Mbit/s，有效无线通信距离为10~100m，采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙技术采用自动寻道技术和快速跳频技术保证传输的可靠性，具有全向传输能力，但不需对连接设备进行定向。其是一种改进的无线局域网技术，但其设备尺寸更小，成本更低。在任意时间，只要蓝牙技术产品进入彼此有效范围之内，它们就会立即传输地址信息并组建成网，这一切工作都是设备自动完成的，无需用户参与。

3．HomeRF标准

在美国联邦通信委员会（FCC）正式批准HomeRF标准之前，HomeRF工作组于1998年为在家庭范围内实现语音和数据的无线通信制订出一个规范，即共享无线访问协议（SWAP）。该协议主要针对家庭无线局域网，其数据通信采用简化的IEEE802.11协议标准。之后，HomeRF工作组又制定了HomeRF标准，用于实现PC机和用户电子设备之间的无线数字通信，是IEEE802.11与泛欧数字无绳电话标准（DECT）相结合的一种开放标准。HomeRF标准采用扩频技术，工作在2.4GHz频带，可同步支持4条高质量语音信道并且具有低功耗的优点，适合用于笔记本电脑。

4．HyperLAN/2标准

2002年2月，ETI的宽带无线接入网络（Broadband Radio Access Networks，BRAN）小组公布了HiperLAN/2标准。HiperLAN/2标准由全球论坛（H2GF）开发并制定，在5GHz的频段上运行，并采用OFDM调制方式，物理层最高速率可达54Mbit/s，是一种高性能的局域网标准。HyperLAN/2标准定义了动态频率选择、无线小区切换、链路适配、多波束天线和功率控制等多种信令和测量方法，用来支持无线网络的功能。基于HyperRF标准的网络有其特定的应用，可以用于企业局域网的最后一部分网段，支持用户在子网之间的IP移动性。在热点地区，为商业人士提供远端高速接入因特网的服务，以及作为W-CDMA系统的补充，用于3G的接入技术，使用户可以在两种网络之间移动或进行业务的自动切换，而不影响通信。

5．无线局域网标准的比较

802.11系列协议是由IEEE制定的，目前居于主导地位的无线局域网标准。HomeRF主要是为家庭网络设计的，是802.11与DECT的结合。HomeRF和蓝牙都工作在2.4GHz ISM频段，并且都采用跳频扩频（FHSS）技术。因此，HomeRF产品和蓝牙产品之间几乎没有相互干扰。蓝牙技术适用于松散型的网络，可以让设备为一个单独的数据建立一个连接，而HomeRF技术则不像蓝牙技术那样随意。组建HomeRF网络前，必须为各网络成员事先确定一个惟一的识别代码，因而比蓝牙技术更安全。802.11使用的是TCP/IP协议，适用于功率更大的网络，有效工作距离比蓝牙技术和HomeRF要长得多。

四、无线局域网的体系架构

1．无线局域网的主要组件

（1）无线网卡。提供与有线网卡一样丰富的系统接口，包括PCMCIA、Cardbus、PCI和USB等。在有线局域网中，网卡是网络操作系统与网线之间的接口。在无线局域网中，它们是操作系统与天线之间的接口，用来创建透明的网络连接。

（2）接入点。接入点的作用相当于局域网集线器。它在无线局域网和有线网络之间接收、缓冲存储和传输数据，以支持一组无线用户设备。接入点通常是通过标准以太网线连接到有线网络上，并通过天线与无线设备进行通信。在有多个接入点时，用户可以在接入点之间漫游切换。接入点的有效范围是20~500m。根据技术、配置和使用情况，一个接入点可以支持15~250个用户，通过添加更多的接入点，可以比较轻松地扩充无线局域网，从而减少网络拥塞并扩大网络的覆盖范围。

2．无线局域网的配置方式

（1）对等模式。Ad-hoc模式。这种应用包含多个无线终端和一个服务器，均配有无线网卡，但不连接到接入点和有线网络，而是通过无线网卡进行相互通信。它主要用来在没有基础设施的地方快速而轻松地建无线局域网。

（2）基础结构模式。Infrastructure模式。该模式是目前最常见的一种架构，这种架构包含一个接入点和多个无线终端，接入点通过电缆连线与有线网络连接，通过无线电波与无线终端连接，可以实现无线终端之间的通信，以及无线终端与有线网络之间的通信。通过对这种模式进行复制，可以实现多个接入点相互连接的更大的无线网络。

五、未来的研究方向

如上所述，无线局域网技术的研究和应用方兴未艾，是目前无线通信领域乃至整个通信行业的研究热点。从无线局域网的进一步推广应用来看，未来的研究方向主要集中在安全性、移动漫游、网络管理以及与3G等其他移动通信系统之间的关系上。

1．安全性问题

IEEE802.11协议标准建议使用两种安全解决方案。一种是IEEE 802.11安全任务组（TGi）构建的安全框架--鲁棒型安全网络（RSN）。这种网络用IEEE 802.1x提供基于端口的接入控制、鉴权和密钥管理。该标准用可扩展鉴权协议（EAP）实现对用户的鉴权。鉴权服务器和用户之间使用远程鉴权拨入用户服务协议（RADIUS）进行通信，RADIUS协议在网络接入的鉴权、授权和计费（AAA）中得到广泛采用。由于IEE802.1x主要是针对有线局域网设计的，在无线局域网中使用IEE802.1x不可避免地存在漏洞。所以，尽管它对无线局域网的安全性能有很大改善，802.1x和802.11的结合仍然不能提供足够的安全。

另一种方式则是目前广泛应用于局域网络及远程接入等领域的虚拟专用网（VPN）安全技术。与802.11b标准所采用的安全技术不同，在IP网络中，VPN主要采用IPSec技术来保障数据传输的安全。对于安全性要求更高的用户，将现有的VPN安全技术与802.11b安全技术结合起来，是目前较为理想的无线局域网络的安全解决方案。

2．漫游切换问题

无线局域网的漫游问题是继安全问题之后的一个至关重要的问题。在无线网络中，如果一边使用无线局域网接入服务，一边移动接入位置，那么一旦移动终端超越子网覆盖范围，IP数据包就无法到达移动终端，正在进行的通信将被中断。为此，IETF制定了扩展IP网络移动性的系列标准。所谓移动IP，就是指在IP网络上的多个子网内均可使用同一IP地址的技术。这种技术是通过使用被称为本地代理（Home Agent）和外地代理（Foreign Agent）的特殊路由器对网络终端所处位置的网络进行管理来实现的。在移动IP系统中，可保证用户的移动终端始终使用固定的IP地址进行网络通信，不管在怎样的移动过程中皆可建立TCP连接并不会发生中断。在无线局域网系统中，广泛的应用移动IP技术可以突破网络的地域范围限制，并可克服在跨网段时使用动态主机配置协议（DHCP）方式所造成的通信中断、权限变化等问题。

3．无线网络管理问题

相对于有线网络，无线局域网具有非常独特的特性，因此必须建立相应的无线网络管理系统。除了系统结构、用户需求和典型应用等模块之外，一个好的无线网络管理系统还必须考虑以下因素：

（1）标准的网管通信方式。网管子系统通常与中央主机相连。网管子系统必须基于工业标准的管理协议(比如SNMP)，这样才能监视主机和子系统之间每条链路上的状态信息，并可根据状态信息快速分析和解决出现的问题。

（2）网络监视和报告。主机必须能够监视无线网络系统中所有单元。考虑到无线网络的连接性不如有线网络那样稳定，无线网络管理系统必须监视和报告无线信号的变化以及接入点的业务类型和负载情况，还须能自动发现进入无线网络体系结构的新设备。

（3）有效地利用带宽。尽管随着新技术的发展，无线网络的可用带宽逐步增大，但还是远远小于有线局域网的带宽。因此，在实际应用中必须考虑带宽的合理使用。

4．无线局域网与3G

无线局域网不否会对第三代移动通信系统构成威胁是近年来业界关心的一个问题。实际上，无线局域网与3G采用的是截然不同的两种技术，用于满足不同的需要。与3G不同的是，无线局域网并不是一个完备的全网解决方案，而只用于满足小型用户群的需求。无线局域网与3G可以互补，因此不会对3G运营商造成威胁，运营商还可以从无线局域网和3G的共存中获得好处。NorthStream的研究表明，无线局域网与3G和GPRS的结合可增加用户的满意程度和业务量，从而增加移动运营商的利润。作为3G的一个重要补充，无线局域网可用于在诸如机场候机厅、宾馆休息室和咖啡厅等地方建立无线Internet连接。

六、结束语

经过10多年的发展，无线局域网在技术上已经日渐成熟，应用日趋广泛，无线局域网将从小范围应用进入主流应用。预计全球无线局域网接入点的销售量将从2000年的50万台稳步增长到450万台，每年的涨幅为55%。无线网卡的销售量将从2000年的约300万块增加到2005年的3400万块，每年的涨幅为53%。今后几年，无线局域网技术将更加成熟，产品性能将更加稳定，市场将持续不断地增长，价钱将持续降低，大型设备提供商将进入这个市场，大多数企业和公司将采用无线局域网进行内部网络建设。

面对如此良好的发展前景，我国应大力推动无线局域网技术的研究和实用化，抓住无线局域网发展的契机。这样，不但可极大地推动国家信息化的发展进程，还将为我国信息产业和通信市场步入国际市场提供大好机遇。

‘叁’ 基于matlab扩频通信抗干扰仿真研究

基于MATLAB 的扩频通信系统仿真研究
范伟 翟传润 战兴群
（上轿隐海交通大学电子信息与电气工程学院，200030，上海）
摘要 本文阐述了扩展频谱通信技术的理论基础和实现方法，利用MATLAB 提供的可视化
工具Simulink 建立了扩频通信系统仿真模型，详细讲述了各模块的设计，并指出了仿真建模
中要注意的问题。在给闭禅厅定仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。同时，利
用建立的仿真系统，研究了扩频增益与输出端信噪比的关系，结果表明，在相同误码率下，
增大扩频增益，可以提高系统输出端的信噪比，从而提高通信系统的抗干扰能力。
关键词 扩频通信, 信噪比， 误码率， 扩频增益
中图分类号：TN914.42 文献标识码：A
Simulation of the Spread Spectrum Communication System
Based on MATLAB
FAN Wei, ZHAI Chuan-run, ZHAN Xing-qun
(School of Electronic, Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong University, 200030, Shanghai)
Abstract: The theory base and realizing methods of the spread spectrum communication
technology was presented in this study. The simulation model of the spread spectrum
communication system was built by using SIMULINK, which is provided by MATLAB. In
addition, each mole of the simulation model was introced in detail，and pointed out the
problems that must be pay attention to in the system simulation. On the basis of the designed
simulation conditions, the simulation program was run and the anticipant results were gained.
Moreover, the relationship between the spread spectrum gain and the fan-out error rate was also
studied by use of the simulation system. The results showed that on the base of the same error rate,
if the spread spectrum gain was enlarged, the Signal-to-Noise of the system fan-out would be
enhanced and the anti-jamming capability of the communication system would also be enhanced.
Keywords: spread spectrum communication, Signal-to-Noise, error rate, spread spectrum gain
1 引言
扩展频谱通信（简称扩频通信）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，它是指发送的信息被展宽到一个很宽的频带上，在接收端通过相关
接收，将信号恢复到信息带宽的一种系统。采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱
的方法可以换取信噪比上的好处，即接收机输出的信噪比相对于输入的信噪比有很大袭脊改善，
从而提高了系统的抗干扰能力。本文根据扩频通信的原理，利用MATALB提供的可视化仿真工
具Simulink建立了扩频通信系统仿真模型，研究了扩频通信的特性和扩频增益与输出端信噪
比的关系，目的是为以扩频通信为基础的现代通信的研究和设计提供依据。
2 扩展频谱通信技术
2.1 理论基础
扩频通信的基本理论是根据信息论中的Shannon 公式，即
log (1 / ) 2 C = B + S N (1)
式中：C为系统的信道容量（bit/s）；B为系统信道带宽（Hz）；S为信号的平均功率；N为噪
声功率。
Shannon公式表明了一个系统信道无误差地传输信息的能力跟存在于信道中的信噪比
（S/N）以及用于传输信息的系统信道带宽（B）之间的关系。该公式说明了两个最重要的概
念：一个是在一定的信道容量的条件下，可以用减少发送信号功率、增加信道带宽的办法达
到提高信道容量的要求；一个是可以采用减少带宽而增加信号功率的办法来达到。
扩频增益是扩频通信的重要参数，它反应了扩频通信系统抗干扰能力的强弱，其定义为
接收机相关器输出信噪比和接收机相关器输入信噪比之比，即
d
s
d
s
i i B
B
R
R
S N
S N
G = = =
/
/ 0 0 (2)
式中，Si和S0分别为接收机相关器输入、输出端信号功率；Ni和N0分别为相关器的输入、输出
端干扰功率；Rs为伪随机码的信息速率，Rd为基带信号的信息速率；Bs为频谱扩展后的信号带
宽，Bd频谱扩展前的信号带宽。
2.2 实现方法
扩频通信与一般的通信系统相比，主要是在发射端增加了扩频调制，而在接收端增加了
扩频解调的过程，扩频通信按其工作方式不同主要分为直接序列扩频系统、跳频扩频系统、
跳时扩频系统、线性调频系统和混合调频系统。现以直接序列扩频系统为例说明扩频通信的
实现方法。图1为直接序列扩频系统的原理框图。
图1 直接序列扩频系统原理图
由直扩序列扩频系统原理图可以看出，在发射端，信源输出的信号与伪随机码产生器产
生的伪随机码进行模2加，产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，然后再用扩频序列
去调制载波，这样得到已扩频调制的射频信号。在接收端，接收到的扩频信号经高放和混频
后，用与发射端同步的伪随机序列对扩频调制信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息
序列的频带，然后进行解调，恢复出所传输的信息。
3 系统仿真模型的建立
3.1 Simulik 简介
MATLAB 最初是Mathworks 公司推出的一种数学应用软件，经过多年的发展，开发了包括
通信系统在内的多个工具箱，从而成为目前科学研究和工程应用最流行的软件包之一。
Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成
环境，广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。它包
括一个复杂的由接受器、信号源、线性和非线性组件以及连接件组成的模块库，用户也可以
根据需要定制或者创建自己的模块。Simulink 的主要特点在于使用户可以通过简单的鼠标操
作和拷贝等命令建立起直观的系统框图模型，用户可以很随意地改变模型中的参数，并可以
马上看到改变参数后的结果，从而达到方便、快捷地建模和仿真的目的。
3.2 模型建立及主要模块设计
基于MATLAB /Simulink 所建立的扩频通信系统的仿真模型,能够反映扩频通信系统的
动态工作过程,可进行波形观察、频谱分析和性能分析等，同时能根据研究和设计的需要扩
展仿真模型，实现以扩频通信为基础的现代通信的模拟仿真，为系统的研究和设计提供强有
力的平台。图2 为基于MATLAB/Simulink 的扩频通信系统仿真模型。
图2 系统仿真模型
信源：随机整数发生器（Random Integer generator）作为仿真系统的信源，随机整数发
生器产生二进制随机信号，采样时间、初始状态可自由设置，从而满足扩频通信系统所需信
接 收
高放混频解扩 解调
本振PN 码 同步
信 源 扩频调制
PN 码 振荡器
发 射
源的要求。
扩频与解扩：PN 序列生成器模块（PN Sequence Generator）作为伪随机码产生器，扩
频过程通过信息码与PN 码进行双极性变换后相乘加以实现。解扩过程与扩频过程相同，即
将接收的信号用PN 码进行第二次扩频处理。
调制与解调：使用二相相移键控PSK 方式进行调制、解调。调制由正弦载波与双极性扩
频码直接相乘实现，采用相干解调法进行解调。
信道：传输信道为加性高斯白噪声信道。在加性高斯白噪声信道模块中，可进行信号功
率和信噪比的设置。
误码计算：误码计算由误码仪实现，误码仪在通信系统中的主要任务是评估传输系统的
误码率，它具有两个输入端口：第一个端口（Tx）接收发送方的输入信号，第二个端口(Rx)
接收接收方的输入信号。
3.3 几点说明
在Simulink中，没有单独实现统计的计数器模块，需要自行创建，计数模型的设计如图
3。在计数模型中，用与信源和伪随机码同频的脉冲模块分别实现码元同步和切普同步，利
用加法器的累加功能，实现每个码元的相关峰值统计。
图3 计数模型实现框图
在扩频通信建模中，扩频与解扩使用的PN 码以及调制和解调所使用的载波必须保持同
步，因此要注意伪随机码模块和载波模块的参数设置。
在误码率计算中，接收到的信号，由于经过扩频解扩、调制解调、相关统计等处理，会
存在一个延迟，在误码仪模块的对话框中要设置一个合适的延迟。
4 仿真结果分析
4.1 仿真系统运行情况分析
在给出下列仿真的条件下，观察仿真运行情况。信息速率20b/s，幅度为1；伪随机序
列采用10 级，传输速率为200b/s 的m 序列；载波频率10KHz；信号功率为1W，信噪比30dB；
仿真时间设为2s。在这样的仿真条件下，理论上可获得10 倍的扩频增益。图4 是系统扩频
解扩的仿真结果。上图为信源，中图为扩频码，下图为信宿。从图4 可见，信源和信宿相同，
误码率为0，基于MATLAB/Simulink 所设计的仿真系统满足扩频通信系统的软件仿真要求。
图4 系统扩频解扩的仿真结果
4.2 扩频增益与输出端信噪比的关系
设置信息速率和伪随机序列传输速率，在扩频增益10 和50 的情况下，不断改变信噪比
的大小，从而得到扩频增益、误码率和信噪比的关系如图5。从图5 可以看到，在相同误码
率下，扩频增益越大，输出端信噪比越大，并且随着系统要求的提高，增大扩频增益，输出
端信噪比会得到更大的好处。
图5 不同扩频增益下误码率仿真曲线
5 结论
扩频通信以其较强的抗干扰、抗衰落、抗多径性能而成为第三代通信的核心技术，本文
阐述了扩频通信的理论基础和实现方法，利用MATLAB 提供的可视化工具箱Simulink 建立了
扩频通信系统仿真模型，详细讲述了各模块的设计，并给出了仿真建模中需注意的问题。在
给定仿真条件下，运行了仿真系统，验证了所建仿真模型的正确性。通过仿真研究了扩频增
益和输出端信噪比的关系，结果表明，在相同误码率下，增大扩频增益，可以提高系统输出
端的信噪比，从而提高系统的抗干扰能力。本文作者创新点：通过MATLAB/Simulink 建立的
仿真平台，研究了扩频增益与误码率、信噪比之间的关系，为以扩频通信为基础的卫星信号
设计提供依据。
参考文献：
1 曾兴雯，刘乃安，孙献璞。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 徐明远，邵玉斌。MATLAB 仿真在通信与电子工程中的应用[M]。西安：西安电子科技大
学出版社，2005。
3 李建新，刘乃安，刘继平。现代通信系统分析与仿真－MATALAB 通信工具箱〔M〕。西安：
西安电子科技大学出版社，2001。
4 徐明伟，李茜，汤伟。基于MATLAB 串口通信的数据采集系统的设计。微计算机信息，
2005，21(8-1)，89-90。
5 郭海燕，毕红军。MATLAB 在伪随机码的生成及仿真中的应用。计算机仿真，21(3)，2004.3。
基金项目：上海市科技攻关项目，项目编号：45115031。
作者简介：范伟（1973－），男，汉族，硕士研究生，主要研究方向为卫星导航、CDMA 扩频
通信。 E-mail: [email protected]
通信地址及邮编：上海市长宁区安顺路220 弄18 号402 室，200051。
翟传润(1972－)，男，汉族，博士，副教授，主要研究方向为卫星导航和测控技术。
战兴群(1970－)，男，汉族，博士，教授，主要研究方向为卫星导航和新型控制理论与应用。
Authors brief introctions:
Fai Wei, was born in 1973, male, the Han nationality, master student. His research subjects include
the satellite navigation and CDMA spread spectrum communication.
Zhai Chuan-run, was born in 1972, male, the Han nationality, Ph.D, associate professor. His
research subjects include satellite navigation and test control technique.
Zhan Xing-qun, was born in 1970, male, the Han nationality, Ph.D, professor. His research interests
include satellite navigation, new control theory and application.
参考资料：http://www.dq.shejis.com/new_lw/html/77195.shtml

‘肆’ 扩频通信的实现方法现在主要采用的扩频有哪些

目前常用的扩频通信实现方法主要有: 直接序列扩频( Direct Sequence Spread Spectrum)、跳频(Frequency Hopping)、跳时(Time Hopping)、宽带线性调频(Chip Molation)等方式。以上方法中最常用的是直接序列扩频和跳频。

‘伍’ 线性调频扩频技术，非蜂窝广域网络的“活力之水”

​Chirp，中文译名啁啾（读音：“周纠”），是一种编码脉冲技术。CSS是英文Chirp Spread Spectrum的缩写，中文意为啁啾扩频，又称线性调频扩频，是数字通信中的一种扩频技术。CSS技术能够提升无线通信的性能和距离，实现比FSK(Frequency Shift Keying，频移键控)等调制技术距离更远的无线通信，这非常有助于非蜂窝广域网络规模化的组网应用。本文就从CSS技术、市场、射频收发器等方面做简要阐述。

CSS扩频技术传输性能优异  实现更远距离的无线通信

CSS技术并非是一种新的技术。在自然界里，Chirp脉冲就为海豚和蝙蝠等生物所用。20世纪40年代Hüttmann教授发明了雷达应用专利，后由Sidney Darlington进一步将CSS技术引入雷达系统创造性地开发了脉冲压缩（Chirp）雷达。自1997年以来人们开始研究将CSS技术应用于商业的无线数据传输。后来，IEEE 802.15.4标准将CSS指定为了一种用于低速率无线个人局域网（LR-WPAN）的技术，实现了数据速率可扩展性、远距离、更低功耗和成本，其与差分相移键控调制（DPSK）等技术相结合，可以实现更好的通信性能。CSS技术使用了其全部分配带宽来广播信号，从而使其对信道噪声具有一定的鲁棒性。CSS技术在非常低的功率下也能够抵抗多径衰落，非常适用于要求低功耗和较低数据速率的应用场景。CSS技术庆搜的低成本、低功耗、远距离以及数据速率的可扩展性等特性为产品商业化应用提供了现实的可能。

从CSS技术应用情况来看，德国Nanotron公司使用CSS技术在2.4GHz频段上实现了570米的距离通信。美国Semtech公司的LoRa产品使用CSS技术在Sub-1GHz频段上实现了几公里，甚至几十公里的距离通信。

CSS技术通信距离远可以在一定范围内实现更大规模的无线连接，大大降低无线接入和组网的成本，组建经济高效的无线广域网络，有助于物联网络规模化部署应用。CSS技术的普及应用将为新兴的非蜂窝广域网络市场的发展注入了新的活力，将会有力地推动行业应用的发展。

非蜂窝广域网络方兴未艾 物联网发展步入规模化应用阶段

低功耗广域网络（Low-Power Wide Area Network, LPWAN）大致可以分为蜂窝和非蜂窝广域网络。蜂窝广域网络是指由运营商建设的基于蜂窝技术的网络，一般是指3GPP主导的物联网标准，代表技术有NB-IoT、LTE-M（eMTC）和EC-GSM-IoT等；非蜂窝广域网络主要是指由企业自主建设使用免许可频段组建的网络，代表技术有SIGFOX、LoRaWAN、ZETA等扒磨。也有的提出0G网络，是相对于1G/2G/3G/4G而言，在通信领域一般是指蜂窝移动电话之前的移动电话技术，如无线电话。在物联网领域，0G指的是一个低带宽的无线网络，没有SIM卡、没有流量、低成本接入、远距离通信、传输少量数据的网络，也就是非蜂窝广域网络。非蜂窝广域网络的发展是源于对数据大规模采集和大量设备管理等的需求，并借助互联网技术和平台提升了基于数据的智能化管理水平。物联网市春差斗场发展步入规模化应用阶段。目前，非蜂窝广域网络主要应用于市政、园区、水务、消防、物流、家居、电力、社区、工厂、农业、环境等领域。

不同网络技术示意图

实际上，非蜂窝广域网络和蜂窝广域网络相互之间是一种相互依存互为补充的关系。一般地，非蜂窝广域网络都是通过网关（或称为集中器，或称为基站）连接到互联网，而网关连接到互联网的方式一般是有线或蜂窝网络等公网，最终还是要走公网的管道，毕竟有线和蜂窝网络是广泛存在的基础性网络。另一方面，传感器或设备多是基于微控制器（MCU）的，受其资源限制，仅可运行轻量的简单通信协议或定制化通信协议，通过网关转换成互联网协议（IP），网关起到了非蜂窝广域网络和互联网连接器的作用。非蜂窝广域网络更是蜂窝网络的拓展延伸。非蜂窝广域网络不同的无线接入技术可以满足物联网实际部署中各种各样无线连接的应用需求，为传感器网络或设备联网提供了灵活的无线接入方式和便捷的网络部署。

非蜂窝和蜂窝技术也可以相互融合。最近有报道称，在手机上集成了无线通信技术，可以在没有蜂窝网络的情况下，实现两机或多机的无线远距离相互通信，并可以实现自组网、定位等功能，这也为非蜂窝广域网络的应用提供了新的应用场景。

同时，非蜂窝网络也在国家电网方面具有非常强劲的发展势头。据最近流传的国家电网《电力设备无线传感器网络节点组网协议》显示，针对电力设备无线传感器网络的组网和传感器接入应用，在物理层协议规范中有对CSS物理层进行了定义，”CSS物理层：工作在470-510MHz或者2400-2483.5MHz频段，采用线性调频扩频（CSS）调制。线性调频扩频（CSS）调制应符合LoRaWAN™ 1.1 Specification 和IEEE Std 802.15.4TM-2015物理层的规定”。随着泛在电力物联网的建设发展，非蜂窝广域网络在泛在电力物联网中将会有着更为广阔的应用场景。除电力市场之外，其他抄表类市场应用，如：水表、气表、燃气表等，也是非蜂窝广域网络重要的典型应用市场。

另外，在一些重要的应用领域里，考虑到数据和安全等方面的因素，需要非蜂窝网络技术将设备接入到专网上，以保障私域网络的数据隐私和安全性。非蜂窝无线技术以其独特的优势在物联网络应用中发挥着重要的作用。

非蜂窝广域网络可以组建无线传感网络，连接和管理一定范围内大量传感器或设备等，也可以成为一种网络基础设施，由专门公司来提供网络服务，或者说是一种物联网络运营服务。在国外物联网运营模式已开始发展，如Sigfox等。而国内情况还处于探索发展阶段，目前主要还是以提供解决方案为主。

低功耗广域网络市场发展前景看好  非蜂窝广域网络预期规模增速明显

根据IHS Markit预测，2017年全球LPWAN连接数量为8753.7万个，预计到2023年可达171698.4万个，2017-2023年复合增长率(CAGR)为64%。其中，除NB-IoT和LTE-M等蜂窝连接之外，非蜂窝广域网络连接数量2017年为8124.8万个，2023年预计可达84443.6万个，2017-2023年复合增长率(CAGR)为48%。到2023年非蜂窝广域网络连接规模占比约为50%，非蜂窝广域网络市场未来具有很大的发展潜力。

射频收发器受市场关注   Sub-1GHz频段更受青睐

一个完整的应用非蜂窝技术的应用图包括感知层、网络层和应用层。其中感知层中的射频收发器主要用于传感器和网关之间的信息交互。

非蜂窝技术系统应用框图

射频收发器是非蜂窝技术组网应用的关键器件，随着非蜂窝广域网络的发展，射频收发器产品越来越受到市场关注。从业界目前非蜂窝广域网络技术应用情况来看， 采用的都是国外半导体公司的射频收发器产品，这些厂商有Semtech、ST、Silicon Labs、TI、NXP、ON等，鲜有国内半导体公司的产品。Semtech公司的LoRa产品在中国市场上得到了很多公司的支持，国内少数公司通过IP授权的方式获得了LoRa IP，提供本地化产品，这些厂商有翱捷（ASR）、国民技术、华普等公司。随着射频收发器市场需求的发展，国内的一些芯片设计公司也开始研究和开发射频收发器产品。最近有报道称，国内上海磐启微电子有限公司推出了基于CSS技术的Chirp-IOT芯片PAN3028，融合了多维信号调制技术解决了频率不连续对射频的影响，提高了接收灵敏度，在射频收发器领域实现了新的技术突破。Chirp-IOT产品的国产化也填补了中国非蜂窝广域网络市场的空白。

由于射频收发器在Sub-1GHz频段上具有良好的无线传输特性，传输距离远、障碍物穿透能力强等，非蜂窝广域网络基本都是采用Sub-1GHz射频收发器组建网络。下面是关于Sub-1GHz射频收发器主要的厂商：

Sub-1GHz射频收发器厂商

万物智联市场快速发展需求大  集成电路设计国产化迎新机遇

中国市场规模大，对集成电路的需求也大，而目前还较多地依赖于集成电路的进口。根据海关统计，2018年中国进口集成电路有4170亿块，进口金额达3107亿美元。据国家统计局的统计显示，我国2018年集成电路产量1739.47亿个，国产集成电路产量不足进口量一半。近些年，国家不断加大对集成电路产业的政策扶持力度，出现了一大批新的集成电路设计公司，集成电路技术水平也在逐步提升。加之近两年中美贸易环境的变化，加速了集成电路国产化的速度。在涉及到国家核心重要应用领域，仍然是强调国产自主可控。这是中国集成电路设计公司一个重要的发展契机，也是非蜂窝广域网络行业一个发展机会。随着万物智联市场的快速发展，中国集成电路设计也将会迎来一波新的发展机遇。

根据半导体行业协会的统计，2018年中国集成电路设计产值为2519.3亿人民币，同比增长21.5%，2009到2018年中国集成电路设计产值年复合增长率（CAGR）为28.7%，集成电路设计产业保持了较高的发展速度。

结语

CSS技术在无线通信方面具有显着的优势，有助于非蜂窝广域网络实现大范围的组网应用。随着物联网市场无线连接需求的不断增长，射频收发器产品越来越受到芯片公司的关注。而国内射频收发器产品厂商少，行业发展还比较薄弱，需要更多的国内射频收发器厂商共同的参与，助力非蜂窝广域网络行业的发展，赋能非蜂窝广域网无线超连接，创新更多的物联网应用。

未来，随着集成电路技术的不断发展，或许会出现更多的新技术、新产品，这也将会大大丰富非蜂窝广域网络生态。“独木不成林”。需要各行各业共同的参与，建立共建共享共荣的良性发展生态。

‘陆’ 红外通信在国内外的发展现状

由于室内无线光通信所具有的灵姿档活、便捷及高速等特性,在国外,如美
国,日本等国家,许多研究所和企业长期进行该领域的研究,并陆续有产品
从实验室走向商用。
自从1979年IBM公司的F.R.Gfeller发表了较有影响的关于红外通信设
计与实验的论文以来,有许多学者在进行红外无线通信的研究。美国加州
伯克利大学电子工程和计算机科学系在IBM和HP公司的资助下进行了红外
无线通信的研究。以J.R.Barry和M.Kaim为首的一批研究人员对室内无线红
外光的漫射光通信取得了一定的成果。但其更进一步资料较为保密。
美国圣地亚哥AstroTerra公司,已做出可以在3km、skxlz、sklll,速率高
达155Mbps、622Mbps、2.SGbpS的点对点产品研究及实验,并在洛杉矶、拉
斯维加斯、圣地亚哥等地作了外场实验圈。枝神
Daniell等人研究了采用手持终端的无线红外厂区网络。该网络采用蜂窝
结构,所有的红外Cell与高速光纤骨干网相连。骨二二网上接有IsDN PABX。
红外手持终端有两种类型:(l)普通型:含标准的甩话业务及少量的数据业
务,用于移动的手持终端;(2)高性能型:具有内置处理能力,使传感器的
数据速率降低至与红外信道兼容,可用于与高速数据设备接口。红外信道采
用的协议类似ISDN协议,每个红外Cell的信道速率为标准ISDN速率:
日本邮政省则组织了“强红外无线光通信技术'用于计算机、多媒体终
端及移动通信中的联网计划,并早就在城市大楼间取得了应用。
以色列许多公司参与了国际市场竞争,有的产品已打入中国市场。而在
国内还没有相关的报道。
除此之外,北京大学电子学系焦秉立教授主持开发的项目:新一代计算
机红外线通讯网络,得到了国家创新基金的支持和有关公司资金的投入。项
目的总体目标是实现以红外扩频为基本技术的室内红外通信网络的设计,使
带有红外接口的通用设备,如:便携电脑,打印机,照相机等可以灵活地以
无线方式入网络,并接收和发送信息。现己开发成功公共场所的网络服务系
统,室内会议网络系统开发工作将于近期完成,另夕、,可提高红外通信距离
的扩频调制技术及网络系统也处于研制中。
由以上可知,作为有线通信的有力补充,室内无线光通信受到越来越大
的重视。展望未来,其必将以自身独特的优势在数据通信领域中占据重要一
席。因此,对室内无线光通信系统进行研究和.分析将是一件很有意义的工作。
随着PDA、便携PC等数据终端及多媒体终端的广泛应用,要求传统局域网
由有线转为无线发展,个人通信的兴起进一步促进了无线局域网的发展。从
红外通信的应用来看,其单工方式的红外遥控技术己经广泛应用于家用电器
中,目前的新应用领域主要是双工方式,将来还会发展到全双工方式。由于
红外无频带使用上的限制,其分布式视频应用也将取得成功。随着B一ISDN
的普及,高速红外无线通信技术将会得到更广泛的应用。
世界各国越来越重视无线光通信,并投入了大量的人力和物力进行研究
开发,研究在室内漫射局域网通信的码率以及误码率,在国外己经有一定成
果,但猛册亏在技术上还处在保密阶段,关键技术还不为所知。为了以后不在技术
上受制于人,我们必须对红外室内红外通信进行研究,本文就在这个基础上,
主要研究红外室内漫射信道,研究不同的编码调制技术以及采用均衡技术的
系统技能,论证了不同编码调制技术对抑制码间干扰的效果。

‘柒’ 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)扩频方法研究现状扩展阅读；

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，易于在同并山一地区重复使用同一频率，也可与伏模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，一般不容易被绝厅中发现。

（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。

‘捌’ 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冲芦码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，散哪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哗高资源通信，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。

‘玖’ 扩频通信的意义在于

扩频通信的意义在于通信效率和质量提升。

扩展频谱通信，简称扩频通信，是一种信息传输方式，其信号所占有的频如晌带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列（一般是伪随机码）来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所歼旁传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。

由式中可以看出：为了提高信息的传输速率C，可以从两种途径实现，既加大带宽W或提高信噪比S/N。换句话说，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。扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪渣改锋比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据

‘拾’ 什么是扩频技术原理是什么有什么方式

1、扩展频谱通信简称扩频通信，其特点是传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽；
2、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；
3、常用的扩频技术主要有三种方法，即直序扩频、跳频扩频、跳时扩频以及线性调制。但是在实际使用的过程中，常采用它们的混合。