题目：核地球物理新技术之中微子通信技术与应用展望
引言 (4)
第一章中微子的发现及特点 (5)
1.1 中微子的发现 (5)
1.2 宇宙的信使 (7)
1.3 中微子种类 (10)
第二章中微子通信的理论基础 (11)
2.1 现行光通信的局限性 (11)
2.1.1 光纤通信的局限性 (11)
2.1.2 无线光通信的局限性 (11)
2.2 中微子通信技术概况 (12)
2.2.1 中微子通信简介 (12)
2.2.2 中微子通信工作原理 (14)
2.2.3 中微子通信分类 (15)
2.3 中微子通信的发展简史 (17)
第三章中微子通信的系统组成及主要性能 (19)
3.2 中微子通信系统的组成与原理框图 (19)
3.3 中微子通信系统的实际实现实例 (20)
第四章中微子通信系统采用的关键技术 (22)
4.1 中微子通信系统采用的中微子波束的产生方法与设施 (22)
4.1.1 中微子通信系统采用的中微子波束的调制／解调技术23
4.1.2 中微子通信系统采用的中微子波束接收 (24)
第五章中微子通信系统的优越性 (24)
5.1 频带宽，容量大可以高速率工作 (25)
5.2 有足够强的穿透能力 (26)
5.3 抗干扰性强，不受无线电频段电磁波等的干扰 (26)
5.4 安全可靠，有良好的传输保密性能 (27)
5.5 有极高的有效性，可全天候工作 (28)
5.6 特别适于宇宙空间的通信 (28)
第六章中微子通信技术在地球范围内外的应用 (29)
6.1 中微子通信技术在地球范围之外的应用 (29)
6.2 中微子通信技术在地球范围内的应用 (31)
6.2.1 各类陆地中微子通信网络 (31)
6.2.2 在上空、水下和地下岩层中间的中微子通信网络 .. 31 参考文献 (32)
引言
前地矿部部长李四光说:“中国地质学的创始人,不是别人, 而是章鸿钊先生。”1987年3月武汉地质学院出版社出版的章鸿钊先生“六六自述”中指出:“世固不乏先进者,早欲利用物理学以解决地质学上诸问题矣”。经典物理学中的万有引力、磁学、电学、振动与波等理论,都已形成了重力、磁法、电法、地震等勘探方法,它们在国民经济中,作出了巨大的贡献,这也是举世公认的。当今,近代物理学中核物理理论、仪器、方法技术等,已形成了放射性方法或称核地球物理学。美国科罗拉多矿业学院出版了“核法勘探”教材;俄罗斯的圣彼得堡大学出版了“核地球物理原理”教材;英国出版了国际性学术杂志“核地球物理”。核地球物理所涉及的范围很广,从空间上来讲,已用于星际、航空、地面、坑道、钻孔、水底与海底。从矿产资源来讲,已用于放射性矿产的铀矿、非放射性矿产的金、银、铜、铅、锌、铁、镍、锰、银、钥、锡、锑、汞、钨、钒、钦、钡、铬、磷、钾、石油与天然气, 以及稀有、稀土金属、金刚石等。还用于水文、工程、工业、农业、医学和环境科学。从物理“相”的角度来讲,已对气相(如氧气)、液相(如水)、固相(如微观基本粒子、纳米级微粒、矿物岩石)等进行研究。
80年代以来,国内外发展较快的几种主要核地球物理勘查技术的概况。这些方法有:中微子在地球科学中的应用;应用核技术探测纳米级微粒和气体;航空伽玛能谱测量;应用核技术原位测品位并计算
线储量(包括X射线荧光辐射取样;中子活化辐射取样和伽玛射线辐
射取样);地面伽玛能谱测量;X射线荧光井; 水底和海底天然放射性方法测量;水底和海底中子活化方法量;水下X射线荧光测量;核磁共振方法;在工程中应用核技术; 反射宇宙中子法;以及在环境科学中
应用核技术等。
本文重点介绍的是核地球物理勘查技术中的中微子在地学中的
应用之中微子通信技术的应用与展望，系统介绍了中微子的特点及通信原理技术。
第一章中微子的发现及特点
1.1 中微子的发现
在 2 0 世纪最初的几十年里, 原子物理学家在揭示宇宙的组成方面取得了长足的进步。当时的科学家们普遍相信：所有原子都是由两种带电粒子组成的，这两种粒子就是位于原子核的质子和环绕质子运动的电子。但奇怪的是，有些原子的原子核很不稳定，它们会解体，即通常所说的衰变。因此，放射性衰变成为当时物理学中最大的一个奥秘。原子核衰变时会释放能量，其方式通常是射出一个电子。问题就出在射出的电子的能量上面—电子的能量小于原子核衰变所
放出的能量。物理学中有一个非常有名的定律：能量守恒。如果原子核衰变时只是放出电子，那么原子核所失去的能量就应该全部被电子所吸收，但是电子携带的能量看起来没有它按理说应该携带的那么
多。换句话说，原子核衰变时所释放的能量中有一部分“消失”了。在鲍里看来，能量绝不可能消失，一定是有第三种粒子参与了放射性衰变。鲍里把它叫做“中微子”。这是一种从未有人见过、甚至从未有人知道的粒子，但正是它带走了那一部分“消失”的能量。鲍里认为，这种粒子极其渺小，并且行踪诡异，难怪一直没有人探察到它的存在。不过，在宣布自己这个带有很大推测性的“重大发现”之前，鲍里可谓犹豫再三。能量守恒定律得到了维护，但是就连鲍里自己也担心，恐怕永远都无法证明中微子的存在，因为中微子同组成原子的其他粒子不同中微子不带电，并且能径直穿透所有固体物质而不留下任何痕迹。与其他粒子相比，中微子的确是一种诡异的“小鬼”。鲍里等人当时断言说，永远也不会有人能够见到中微子。也许正是受这一断言的影响，此后数十年中无人敢于尝试寻找中微子。
直到原子弹问世之后, 情况才豁然开朗，事实上原子弹爆炸所产生的巨大能量正是来自于一系列放射性衰变反应。假如鲍里的理论没错,那么在原子弹爆炸时就会释放出大量的中微子，或者说就会产生密集的中微子脉冲。20世纪5O年代，美国核武器研究成员之一，年轻的物理学家弗雷德·雷恩，尽管他的工作是研制核武器，但他的真正兴趣却在于解决物理学中的基本问题。当时,雷恩突然想到，借助于原子武器的研制，也许就能找到令人难以捉摸的中微子。雷恩还想到，如果核弹爆炸时的连锁反应能产生大量中微子，那么核反应堆中的连锁反应也应该能产生大量中微子，由此，就有可能捕捉到中微子。于是，一个寻找中微子的计划产生了，雷恩及其同事把它称作
“小鬼计划”。终于在，1956年6月14日，通过大量的实验和观察，发现了表明中微子存在的一种明显的能量双脉冲信号，雷恩及其同事自豪地向全世界宣布，他们已经找到了中微子! 他们还给鲍里发去电报，告诉他这一喜讯得知消息后，鲍里欣喜若狂。从1930年鲍里提出中微子存在的理论，到1956年雷恩等人检测到中微子，整整耗费了四分之一世纪的时间，这足以说明寻找中微子是多么的艰难。1.2 宇宙的信使
中微子也与质子、电子一样，是构成原子的基本粒子之一。只不过它的质量很轻，连电子的万分之一都抵不上，而且呈现中性。它与其他粒子之间只存在微弱的相互作用力，而不存在电磁力的作用。中微子还具有其他基本粒子所不具备的那股“钻”劲。它可以像《封神榜》中的土行孙那样，神不知、鬼不觉地钻入地下，连硕大的地球也不在话下，可以把地球穿个透。由于中微子与其他组成物质的基本粒子之间相互作用力很弱，因而它在行进过程中的能量损耗也甚微。如果设想让它沿地球直径穿越地球，其能量损耗只有一百亿分之一。此外，它还能潜身海底，遨游太空，出入于厚硕无比的金属墙，真是所向披靡，如入无人之境。
中微子的上述特性被揭示后，立即引起了通信专家们的注意。他们认为，利用中微子进行通信比利用电磁波更加优越。因为，在高山、海洋的阻拦面前，电磁波便会显得软弱无力，而中微子毫不在乎。目前，尚存在一些因受自然条件影响，无线电不能光顾的地区。这些听
不到广播，看不到电视节目的地区，通称为“盲区”。中微子通信的实用化,将会给这些地区带来福音。中微子通信是利用中微子运载信息的一种通信方式。中微子是一种质量极小，又不带电的中性基本微粒。它能以近光速进行直线传播，并极易穿透钢铁、海水，以至整个地球，而本身能量损失很少，因此是一种十分诱人的理想信息载体。早在1956年，欧美学者通过复杂的核反应实验，证明中微子确实存在。上世纪70年代以后，科学家对中微子通信产生了极大的兴趣，美科学家将中微子加速器产生的中微子束，发送至远隔千山万水的另一端接收装置中，结果成功地感测到了穿山涉水而来的中微子信号。80年代，前苏联和美国进行了中微子通信的试验，获得了成功。1984年美国一海军基地的一艘核潜艇做水下环球潜行时，正是采用中微子通信保证了联系。科学家分别进行的海下、地下种种试验，使中微子通信初显端倪。
中微子束沿直线传播，不会发生反射、折射和散射等现象，因而保密性能好。在战时，当所有有线通信都受到破坏，无线通信又遭受强烈干扰的情况下，中微子通信将由于稳定、可靠而突显战略优势。它特别适用于海军基地对核潜艇的通信指挥。利用中微子能够穿透地球的本领，将为南北半球之间的通信找到一条捷径；它还可以作为人类的信使，遨游太空，与宇宙飞船或别的星球建立联系；我们还可以利用中微子通信轻而易举地与设在山洞或水下的指挥所建立联系。除此之外，地质学家还设想用中微子波束给地球拍照，以揭开地球的面纱，让地下宝藏一览无遗。
中微子通信有着很高的应用价值，如果采用中微子束通信，则将为海军对潜艇进行保密通信提供强有力的手段；即使是发生了热核战争，安置在岩石深处的指挥部的中微子束发射机不会受到原子弹的破坏，还能正常工作；地质学家用中微子波束可给地球拍照，寻找地壳中的矿藏资源。中微子通信除用于全球人类通信外，还可以穿透月球，与月球背面的空间站联系，或者作为“特殊信使”，遨游太空，与在宇宙中飞行的宇宙飞船直接联系，为人类征服宇宙服务。科学家还设想发射中微子讯号让它在太空中穿行，去寻找外星人。
其中可能的应用之一就是中微子通讯。由于地球是球面，加上表面建筑物、地形的遮挡，电磁波长距离传送要通过通讯卫星和地面站。而中微子可以直透地球，它在穿过地球时损耗很小，用高能加速器产生10亿电子伏特的中微子穿过地球时只衰减千分之一，因此从南美洲可以使用中微子束穿过地球直接传至北京。将中微子束加以调制，就可以使其包含有用信息，在地球上任意两点进行通讯联系，无需昂贵而复杂的卫星或微波站。
将中微子应用于通信，也像其他通信方式一样，是将中微子作为信息的载体。我们所要传送的语音、图像、数据等一类信息，都要通过一种叫“调制”的技术将它们“驮载”在中微子束上，藉中微子那种所向无阻的威力，把信息传送到目的地。然后再用一种叫“解调”的技术，把信息从中微子束中分离出来，还其本来面目。从这点上讲，似乎中微子通信在原理上与其他通信方式没有两样。但要让中微子通信投入实际应用，仍然有许多有待进一步解决的问题，例如，
如何用较简便的方法获得一些能量极高而又有足够束流强度的中微
子束，以及如何对它进行有效的控测等，都是难题。
1.3 中微子种类
转眼，时间到了20世纪70年代中期。这时，粒子物理学的标准模型问世了。这一简单的理论模型集纳了迄今为止粒子物理学家的所有重大发现，被誉为“宇宙的完整配方”。按照标准模型，宇宙中的万事万物皆由 1 2 种基本粒子组成，中微子就是其中之一，不过，中微子不是一种而是三种：电子中微子、渺子（μ子）中微子和陶子（τ子）中微子。太阳只产生一种中微子，即电子中微子，而能够探察的也只是这种中微子。
每一种中微子都会释放对应的粒子——电子中微子释放电子，μ中微子释放μ子，同理，τ（希腊字母“陶”）中微子释放τ子。它们的发光模式会泄露天机，让科学家辨别出中微子的“味”，可信度达到25%。
电子中微子：电子与原子相互作用，将能量一下子释放出来，会照亮一个接近球形的区域。
μ中微子：μ子不像电子那样擅长相互作用，它会在冰中穿行至少1千米，产生一个光锥。
τ中微子：τ子会迅速衰变，它的出现和消失会产生两个光球，被称为“双爆”。
第二章中微子通信的理论基础
2.1 现行光通信的局限性
在现行光通信发展中遇到许多难题和困惑，使之成为发展的障碍。这里仅扼要地介绍其主要表现的局限性。
2.1.1 光纤通信的局限性
众所周知，光纤通信的传输介质是光纤，其光纤的传输损耗和传输带宽严重地限制了传光性能。损耗较低的区域，最初仅有0．85μm、1．31μm和1．55μm三个波长窗口，而无水光纤的出现打通了窗口，形成了800nm～1600nm传输损耗较低的区域。但是，必须明确其仍然不能传输各波长的自然光，并且传输的光信号功率仅在毫瓦量级。另外，由于受激喇曼散射效应、受激布里渊散射效应和四光子混合效应等的影响，造成光纤的非线性严重限制了传输带宽。未来的纳米光纤通信采用的传输介质是纳米光纤，其传输损耗几乎可以忽略不计，而传输带宽可以扩展到整个光波段。
2.1.2 无线光通信的局限性
现行光通信仍然有难以克服的局限性，尤其是无线光通信，其最大缺点(要害)是不能通过不透光的任何物体。光通信都是以光作为信息载体的通信手段，由于光的固有特性就是其传播的光路不能被阻挡，即目前光信息载体只能在真空、大气、光纤纤芯或其他透光的物
质内传播。高山、河流和一切不能透光亮物体都会造成光通信的中断。由于上述严重缺点，使得诸如中美之间的此类光通信只能通过绕道半个地球的海底光缆来实现。科学技术的发展，出现地纳米光纤实现了整个光波段的传输，而使用蓝绿光也可使光信息载体穿过海水，实现深海潜艇与空中卫星之间的直接通信。
为了克服上述难题，可加速光绕射技术的研究，使得光载体有绕过不透光物体的能力。克服上述难题的另一种方法便是采用中微子通信技术。下面扼要介绍可克服上述严重缺点在人类征服太空的通信中将会发挥重要作用的中微子通信。
2.2 中微子通信技术概况
在这一部分将扼要的介绍一下中微子通信(NC，Neutrino Communications)和其中微子通信工作原理。
2.2.1 中微子通信简介
中微子通信是利用中微子束运载信息的一种通信方式。由于地球是球面，加上表面建筑物、地形等的遮挡，因此，在地球范围内的所有无线电通信，包括电子学通信和光子学通信，都要通过各类中继设备，如通信卫星和地面站等来转发延长传输距离。但是，采用中微子通信其传输距离问题便可迎刃而解，其通信的传输距离可达到足够远。中微子通信的设想提出已有多年，但如何方便地发射和探测中微子，把信息有效地调制给中微子和解调出来，还都是有待解决的难题，
目前尚在探索之中。
由于中微子是一种质量极小又不带电的中性基本微粒，其可以光速进行直线传播，并可穿透钢铁、海水，以至整个地球，而本身能量损失很少，因此是一种十分诱人的理想信息载体。例如，中微子通信使用的中微子束可从南美洲穿过地球直接传至北京。在这里是运用要求传输的信息将中微子束加以调制，使其包含有用信息。由于中微子几乎不与任何物质反应，因此，采用中微子通信对人无任何伤害。
中微子通信被认为在21世纪里是最有发展前景的通信领域。中微子通信的设想提出已有多年，但如何方便地发射和探测中微子，怎么样把信息有效地调制给中微子束中和怎么样将其解调出来，还都是有待解决的难题，目前尚在探索之中。美国科学家在1978年就进行了世界上第一次中微子通信试验，试验的距离是6．4km。而后，又在伊利诺斯州和华盛倾之间进行长达2700km的地下通信试验。1984年，美国一海军基地的一艘核潜艇作水下环球潜行时，正是采用中微子通信保证了联系。在1986年美国还与苏联合作进行了中微子穿透地球的实验。中微子通信有着很高的应用价值，如果采用中微子通信，则将为海军对潜艇进行保密通信提供强有力的保证；即使是发生了热核战争，安置在岩石深处的指挥部的中微子束发射机也不会受到原子弹的破坏；地质学家用中微子束可给地球拍照，寻找地壳中的矿藏资源。
早在20世纪60年代，人类就开始通过“窃听”星系无线电波来寻找外星文明。然而，这么多年过去了，还没有任何人截获来自外
星文明的通信信号。因此，较多人都认为，外星人早就抛弃了电磁波通信方式，而是使用了更为先进的“中微子通信”进行联络。他们用来通信的中微子拥有比恒星释放出的中微子具有更高的能量。因为只有这样，他们的通信才能完全避开星际空间复杂环境的一切干扰。
中微子是宇宙中的奇妙粒子，它的质量超轻，具有超强的穿透性能，可以穿透数千米厚的铅板，甚至整个地球和太阳。而人类通信使用的电磁波很容易被星际气体和尘埃所阻止和分散，尤其是在靠近星系中心的位置，星际气体和尘埃的浓度更为厚密。也就是说，在星系中心位置使用电磁波通信几乎是不可能的，而这种环境对中微子通信来说几乎就是“透明的”。
对于未来的中微子通信来说，只需要中微子发射装置和接收装置。发射装置发射中微子束包含的信息，经接收装置解读，就能实现信息交流。把所有的信息，如视音频信号、数据信号等，加载到中微子束上面，即可实现任意距离点与点之间的通信，无论通信两点之间的距离有多远，也无需任何中继站或借助卫星转送。中微子通信具有微波和光通信的高容量、直线性和保密性等特性，可双向传输多路电视和音频信号，如与发送和接收的计算机进行并网，还可进行遥控、遥测。可以预见，神奇的中微子通信，必将在21世纪人类通信领域中大放异彩!
2.2.2 中微子通信工作原理
中微子通信，这是利用中微子束运载信息的一种通信方式。中微
子通信是将中微子束应用于通信，其也像他通信方式一样，在这里是将中微子束作为信息载体的。我们所要传送的语音、图像、数据等一类信息，都要通过一种称为“调制”的技术将其“载入”中微子束上，凭借中微子束的那种所向无阻的威力，把信息传送到目的地；在到达目的地后再用一种称为“解调”的技术，把信息从中微子束中分离出来，还原其信息本来面目。从这点上讲，似乎中微子通信在原理上与其他通信方式没有两样。但是，虽然中微子通信的设想提出已有多年，而如何方便地发射和接收中微子束信息载体，把信息有效地调制和解调出来，目前尚在探索之中。
若让中微子通信投入实际应用，仍然有许多有待进一步解决的问题。例如，如何用较简便的方法获得一些能量极高而又有足够束流强度的中微子束?如何对其中微子通信束进行有效地控测?如何运用较简便的方法，将其接收到的中微子通信的中微子束中所载的信息解调出来?这些都是极为困难的议题。
许多先进国家已开创了中微子通信的研究实验通信系统，这其中一个难题是系统造价昂贵得难以接受。
2.2.3 中微子通信分类
对于中微子通信的分类也可按通信采用的传输介质、信息载体的存在形式、工作原理以及网络的分布环境位置等进行分类。
1．从通信网络采用的分布位置进行分类
从网络的配置地理位置考虑可把中微子通信网络分为包括在绕地球
的大气层之内的地球范围之内的中微子通信网络，在大气层之外人造卫星之间及人造卫星与地面之间的NC网络，进入月球、进入火星等乃至整个太阳系，甚至于离开太阳系进入广阔的宇宙空间的NC网络等三大部分。将前两部分通称为“近空”中微子通信网络，而将后者称为“深空”NC网络。
随着中微子通信网络在地球范围内正在迅猛发展，形成所谓的“近空通信网络体系”，而另一方面中微子通信网络也将在卫星之间的深空通信中大展宏图，形成所谓的“深空通信网络”，甚至于人们预言到中微子通信将成为人类敖游太空的主要通信方式。中微子通信可逐步地将其地球范围内各类网络采用的通信技术融为一体，并在地球和深空星际之间形成立体多维通信网。
2．从通信网络采用的中微子信息载体类型进行分类
一般地说，是按采用的中微子信息载体的类型(形态)来分类中微子通信网络的，由于到目前为止已发现三种形态的中微子和其对应的三种形态反中微子，因此可将其分为与之相对应约六类中微子通信网络。这就是三类采用中微子信息载体的中微子通信网络和三类采用反中微子信息载体的(反)中微子通信网络。这六类中微子通信网络：以电子中微子信息载体的中微子通信网络、以“(缪子)中微子信息载体的中微子通信网络、τ中微子信息载体的NC网络和以反电子中微子信息载体的中微子通信网络、以反μ中微子信息载体的中微子通信网络、反τ中微子信息载体的中微子通信网络。
2.3 中微子通信的发展简史
在这里按时间顺序对于中微子的发现过程与中微子通信的发展简史扼要地介绍如下：
1930年，德国科学家泡利预言中微子的存在。
1933年，著名的奥地利物理学家在研究原子核工业反应时，发现了一些能量的神秘丢失。于是，经过研究，他提出了“中微子”假说。
1956年，欧美学者通过复杂的核反应实验，证明了中微子确实存在。美国莱因斯和柯万在实验中直接观测到中微子，因而莱因斯获1995年诺贝尔奖。
在20世纪70年代以后，科学家对中微子通信产生了极大的兴趣，美科学家将中微子加速器产生的中微子束，发送至远隔千山万水的另一端接收装置中，结果成功地感测到了穿山涉水而来的中微子信号。
1962年，美国莱德曼，舒瓦茨，斯坦伯格发现第二种中微子——缪中微子，获1988年诺贝尔奖。
1968年，美国戴维斯发现太阳中微子失踪，获2002年诺贝尔奖。
1978年，美国成功地进行了中微子通信试验。
20世纪80年代，苏联和美国又进行了中微子通信的试验，并获得了成功。
1984年，美国海军基地的核潜艇做水下环球潜行时，采用了中微子通信保证了联系。
1985年，日本神岗实验和美国IMB实验发现大气中微子反常现象。
1987年，日本神岗实验和美国IMB实验观测到超新星中微子。
1989年，欧洲核子研究中心证明存在且只存在三种中微子。
1995年，美国LSND实验发现可能存在第四种中微子——惰性中微子(neutrino)。
1998年，日本超级神岗实验以确凿证据发现中微子振荡现象。
2000年，美国费米实验室发现第三种中微子，ττ微子。
2001年，加拿大太阳中微子观测实验证实失踪的太阳中微子转换成了其他中微子。
002年，日本KamLAND实验用反应堆证实太阳中微子振荡。
2003年，日本K2K实验用加速器证实大气中微子振荡。
2006年，中国科学院高能物理研究所的大亚湾反应堆中微子实验于正式启动，联合了国内多家研究所和大学国家实验室以及中国香港、中国台湾、俄罗斯、捷克的研究机构。
2010年，上述联合研究机构建成，其实验总投资达3亿元人民币，其建成运行将使中国在中微子(neutrino)研究中占据重要的国际地位。迄今已确认的中微子有电子中微子和m介子中微子。科学家分别进行的海下、地下种种实验，使中微子通信初显端倪。
第三章中微子通信的系统组成及主要性能
中微子通信系统是以中微子作为传输信息载体的通信系统。一般来说，中微子通信系统可分为近空(接近地面有空气的空间)和深空(远离地面接近真空的空间)两大类。近空中微子通信系统与自由空间光通信网络系统不同，其可在任何气候条件下，在充分长距离(甚至于可穿过地球)的收发两个端机之间可存在任何遮挡物体，只要有足够的中微子发射功率及接收灵敏度，即可实现收发两个端机之间的NC。在这里以与自由空间光通信网络系统相对照地方式讨论关于中微子通信的系统组成及主要性能。
3.2 中微子通信系统的组成与原理框图
中微子通信过程与光通信相类似，也有发射端与接收端装置。在通信时，发射端装置的功能分为三部分。
(1)产生中微子流的装置，由此产生中微子流，作为NC的信息载体。
(2)调制器装置，由此调制中微子流将要发送的信息载人中微子流中。
(3)中微子流的发射装置，由此将已被调制好的中微子流发送到NC信息的传输信道。
在通信时，接收端装置的功能也分为三部分。
(1)前端接收装置，其主要功能是从中微子通信信息的传输信道
接收已被调制好的中微子流，并且将其去掉传输中受到的干扰与衰落，恢复得到原来发射端装置发送到信到信道中的调制中微子流。
(2)中微子通信信息的解调装置，其主要功能是从接收到载人中微子流中的信号解调出来。
(3)原信号恢复装置，将解调出来的信号进一步整形放大恢复其在发送端信号的本来面貌。
图3-1 中微子通信的简单原理框图
3.3 中微子通信系统的实际实现实例
下面给出中微子通信系统的一个实际实现实例。
中微子通信过程和微波通信相似，有发射和接收装置。通信时，发射端首先用高能质子加速器，将质子加速到几千亿电子伏的能量，然后去轰击一块金属靶子。此时，靶子的背面就会产生许多“短命”的介子，这些介子一边运动，一边发生衰变，从而变成中微子和μ子。再让它们共同穿过钢板，这时μ子被钢板阻挡并衰变了，剩下的就是纯净的中微子束。然后，再用信号对它进行调制，接着通过磁场控制载有信息的中微子束，使之按人的旨意朝一定方向传向目标。接收端是一个储有近亿吨水的大水箱，箱内的光探测器星罗棋布。当发射来的
第1章移动通信现状问题与基本解决方法 1.1移动通信1G—4G简述 现在，人们普遍认为1897年是人类移动通信的元年。这一年意大利人.马可尼在相距18海里的固定站与拖船之间完成了一项无线电通信实验，实现了在英吉利海峡行驶的船只之间保持持续的通信，从而标志着移动通信的诞生，也由此揭开了世界移动通信辉煌发展的序幕错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。。 现代意义上的移动通信系统起源于20世纪20年代，距今已有90余年的历史。本文主要简述移动通信技术从1G到4G的发展。移动通信大发展的原因，除了用户需求的迅猛增加这一主要推动力外，还有技术进展所提供的条件，如微电子技术的发展、移动通信小区制的形成、大规模集成电路的发展、计算机技术的发展、通信网络技术的发展、通信调制编码技术的发展等。1.1.1第一代移动通信系统（1G） 20世纪70年代中期至80年代中期是第一代蜂窝网络移动通信系统发展阶段。第一代蜂窝网络移动通信系统（1G）是基于模拟传输的，其特点是业务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。1G主要基于蜂窝结构组网，直接使用模拟语音调制技术，传输速率约s错误!未找到引用源。。 1978年底，美国贝尔实验室成功研制了先进移动电话系统（Advanced Mobile Phone System, AMPS），建成了蜂窝状移动通信网，这是第一种真正意义上的具有随时随地通信的大容量的蜂窝状移动通信系统。蜂窝状移动通信系统是基于带宽或干扰受限，它通过小区分裂，有效地控制干扰，在相隔一定距离的基站，重复使用相同的频率，从而实现频率复用，大大提高了频谱的利用率，有效地提高了系统的容量错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。。
无线通信技术应用及发展 无线通信技术热点领域 近几年来，全球通信技术的发展日新月异，尤其是近两三年来，无线通信技术的发展速度与应用领域已经超过了固定通信技术，呈现出如火如荼的发展态势。其中最具代表性的有蜂窝移动通信、宽带无线接入，也包括集群通信、卫星通信，以及手机视频业务与技术。 蜂窝移动通信从上世纪80年代出现到现在，已经发展到了第三代移动通信技术，目前业界正在研究面向未来第四代移动通信的技术;宽带无线接入也在全球不断升温，近几年来我国的宽带无线用户数增长势头强劲。宽带无线接入研究重点主要包括无线城域网（WMAN）、无线局域网(WLAN)和无线个域网(WPAN)技术;模拟集群通信的应用开始得比较早，但随着技术的发展，数字集群通信技术越来越赢得大家的关注;卫星通信以其特殊的技术特性，已经成为无线通信技术中不可忽视的一个领域;手机视频广播作为一种新的无线业务与技术，正在成为目前最热门的无线应用之一。 无线通信技术演进路线 2.1 无线技术与业务发展趋势
无线技术与业务有以下几个发展趋势: （1）网络覆盖的无缝化，即用户在任何时间、任何地点都能实现网络的接入。 （2）宽带化是未来通信发展的一个必然趋势，窄带的、低速的网络会逐渐被宽带网络所取代。 （3）融合趋势明显加快，包括:技术融合、网络融合、业务融合。 （4）数据速率越来越高，频谱带宽越来越宽，频段越来越高，覆盖距离越来越短。 （5）终端智能化越来越高，为各种新业务的提供创造了条件和实现手段。 （6）从两个方向相向发展—— ①移动网增加数据业务:1xEV-DO、HSDPA等技术的出现使移动网的数据速率逐渐增加，在原来的移动网上叠加，覆盖可以连续;另外，WiMAX的出现加速了新的3G增强型技术的发展;
热点技术 4G通信技术及其应用前景 □杨超1梅康1陈金鹰1朱军2 （1、成都理工大学信息工程学院，成都 610059； 2、成都军区通信网络技术管理中心，成都 610011） 摘要：本文在介绍第四代移动通信基本概念的基础上，对其可能采用的OFDM、软件无线电、智能天线、MIMO、基于IP的核心网技术进行了讨论。通过对4G通信技术主要优势的分析，探讨了4G的基本特征，以及由于新技术的引用和效能的提高，将为4G带来的更为广阔的应用领域和市场。 关键词：移动通信4G OFDM 全IP核心网 引言 移动通信以其用户可在通信覆盖区域内任意位置、并在运动情况下通信，而极大地拓展了实用性，并为社会发展带来深刻的影响。以模拟信号传输为基础的第一代移动通信，解决了人们基本通话需求，所采用的蜂窝网络结构实现了频率的重用，使成千上万的公众能利用有限的频率资源进行大众化的通信。第二代移动通信以数字信号传输为基础，在改善通信质量、提高频率资源利用率和信道容量的同时，还提供低速率的数据传输能力。第三代移动通信进一步提高频率利用率，使高质量的视频宽带多媒体综合业务成为可能，也使手机上网、移动计算得以实现。进一步的移动通信发展将是怎样的面貌，是值得关注的话题，本文就已经露出了一些端倪进行讨论。 一、4G的概念 “4G”是业界对第四代移动通信通俗的叫法，国际电联的官方称法是“IMT-Advanced”。4G技术不同于3G技术的一个明显特征是，4G技术由于连接传输速率大幅提高，从而能引入高质量的视频通信，将被广泛地应用于人们生活和经济建设的方方面面[1]。就数据传输速率而言，有了较大提高。如韩国三星电子所演示的4G技术，实现了静止时以1Gbps级的速度和移动时以100Mbps级的传输速率连续无停顿传输数据[2]。我国的首个4G外场试验系统在上海的测试也显示，该系统在高速移动环境下的信息传输速率达100Mbps，将现有移动通信传输效率提高了近10倍[3]。其次，就4G的应用和功能而言，同样进行了新的扩展。如韩国三星的4G演示中，同时使用宽带、视频通话、直播论坛等示范服务，4G传输的影像画面清晰，无停顿和抖动。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。 4G标准正在加紧制定中，4G标准申报工作已经结束，国际电联在相关的截止日期前已经收到6份提案，其中包括中国的TD-LTE-Advanced提案。世界无线电全会将于2012年春天召开，届时将正式公布4G标准最终结果。未来5年移动通信技术的最大热点将是4G和 3D，100Mbit/s的速度可让手机成为真正的移动多媒体终端[4]。 二、4G通信中的关键技术
光纤通信技术发展历程、特点及现状
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学号：20085044013 本科学年论文 学院物理电子工程学院 专业电子科学与技术 年级2008级 姓名王震 论文题目光纤通信技术发展历程、特点及现状 指导教师张新伟职称讲师 成绩
2012年1月10日 目录 摘要 (1) Abstract (1) 绪论 (1) 1光纤通信发展历程 (1) 1.1 世界光纤通信发展史 (1) 1.2 中国光纤通信发展史 (2) 2 光纤通信技术的特点 (3) 2.1 频带极宽，通信容量大 (3) 2.2 损耗低，中继距离长 (3) 2.3 抗电磁干扰能力强 (3) 2.4 无串音干扰，保密性好 (3) 3 不断发展的光纤通信技术 (3) 3.1 SDH系统 (3) 3.2 不断增加的信道容量 (3) 3.3 光纤传输距离 (4) 3.4 向城域网发展 (4) 3.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 (4) 4 结束语 (4) 参考文献 (4)
光纤通信技术发展历程、特点及现状 摘要：光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。光纤通信是以其传输频带宽、通信容量大、中继距离长、损耗低特点，并具有抗电磁干扰能力强，保密性好的优势，光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术正朝着超大容量、超长距离传输和交换、全光网络方向发展。 关键词：光纤通信；发展历程；特点；发展现状 绪论 光纤通信技术已成为现代通信的主要通信方式，在现代信息网中起着非常重要的作用，随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。有专家预测，21世纪将是“光子世纪”，十年内，光子产业可能会全面取代传统电子工业，成为本世纪最大的产业。光纤通信又进入了一个蓬勃发展的新时期，而这一次发展将涉及信息产业的各个领域，其范围更广，技术更新，难度更大，动力更强，无疑将对21世纪信息产业的发展和社会进步产生巨大影响。 1 光纤通信发展历程 1.1 世界光纤通信发展史 光纤的发明，引起了通信技术的一场革命，是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。 1966年出生在中国上海的英籍华人高锟，发表论文《光频介质纤维表面波导》，提出用石英玻璃纤维（光纤）传送光信号来进行通信，可实现长距离、大容量通信。于1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元，得到30米光纤样品，认为非常值得。这一突破，引起整个通信界的震动，世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年，美国贝尔实验室在亚特
?２００３天津ｒｒ、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议 无线扩频通信技术基本原理及应用 晏小乔 （天津港通信导航公司３００４５６２５７０２９６５） 摘要本文重点介绍了扩频通信技术的基本原理和应用，并阐述了扩频通信技术为现代信息技术的发展提供了优 质的无线传输手段，解决了抗干扰性，保密性，可靠性，频率占用、传输带宽等多方面的问题。 关键词 长期以来，扩频通信主要用于军事保密通信和电子对抗系统，随着世界范围政治格局的变化和冷战的结束，该项技术才逐步转向”商业化”。我们知道，传输任何信息都需要一定的带宽。随着无线通信的广泛应用，无线频道变得非常拥挤，频道资源非常紧张，干扰多且很严重。扩频通信技术有很多优点可以克服这些问题，并且可以提供更高的保密技术，下面我们先来了解一下该技术的基本原理。 扩频通信技术基本原理 扩频通信的理论基础是仙农定理：Ｃ＝ｗ【ｏｇ２（１＋Ｓ／Ｎ） 式中：Ｃ一一一信道容量，ｗ一一一传输带宽，ｓ／Ｎ一一一信号功率／噪声功率 由上式可以看出： 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比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。 目前常用的扩频通信实现方法主要有：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频等方式。其中最常用的是直接序列扩频和跳频。 １直接序列扩频技术 所谓直接序列扩频（ｏｓ—ＤｉｒｅｃｔＳｃｑｕｅｎｃｙ），就是用高码率的扩频码序列在发端直接去扩展信号的频谱，在收端直接使用相同的扩频码序列对扩展的信号频谱进行解调，还原出原始的信息。 其原理框图如下： 直序扩频使用伪随机码（ＰＮｃｏａｅ）对信息比特进行模２加得到扩频序列。然后扩频序列去调制载波发射，由于ＰＮ码往往比较长，因此发射信号在比较低的功率上可以占用很宽的功率谱，即宽带低信噪比传输。ＰＮ码的长度决定了扩频系统的扩频增益，而扩频增益又反映了一个扩频系统的性能。 直序扩频系统的解扩采用相关解扩，这是它与常规无线通信解调方式的根本不同。在接收端，接收信号经过放大混频后，经过与发射端相同且同步的ＰＮ码进行相关解扩，把扩频信号恢复出窄带信号，再对窄带信号进行相关解调解出原始信息序列。用１１位码长的扩频码来说，直接序列扩频与解扩的过程简单说就是，如果采用的信源发出…１’，则扩频调制为一个序列单元，如“１１１０００１００１０”；信源发出…０’，则扩频调制为一个反相的序列单元，如与上面对应的反相序列“０００１１１０１１０１”。在接收端，收到序列“１１１０００１００１０”则恢复为…１，收到序列“０００１１１０１１０１”则恢复为…０’。 直序扩频技术的优点在于： １．１抗干扰能力强 扩频解调器实际上是一个相关器，扩频信号通过相关器后能有效的恢复，干扰信号（包括瞄准性干扰和】０ｌ 本页已使用福昕阅读器进行编辑。福昕软件（Ｃ）２００５－２００９，版权所有，仅供试用。
现代通信技术的历史 所谓通信，最简单的理解，也是最基本的理解，就是人与人沟通的方法。无论是现在的电话，还是网络，解决的最基本的问题，实际还是人与人的沟通。现代通信技术，就是随着科技的不断发展，如何采用最新的技术来不断优化通信的各种方式，让人与人的沟通变得更为便捷，有效。这是一门系统的学科，目前炙手可热的3G就是其中的重要课题。 通信技术和通信产业20世纪80年代以来发展最快的领域之一。不论是在国际还是在国内都是如此。这是人类进入信息社会的重要标志之一。 通信就是互通信息。从这个意义上来说，通信在远古的时代就已存在。人之间的对话是通信，用手势表达情绪也可算是通信。以后用烽火传递战事情况是通信，快马与驿站传送文件当然也可是通信。现代的通信一般是指电信，国际上称为远程通信。 纵观同新的发展分为以下三个阶段：第一阶段是语言和文字通信阶段。在这一阶段，通信方式简单，内容单一。第二阶段是电通信阶段。1937年，莫尔斯发明电报机，并设计莫尔斯电报码。1876年，贝尔发明电话机。这样，利用电磁波不仅可以传输文字，还可以传输语音，由此大大加快了通信的发展进程。1895年，马可尼发明无线电设备，从而开创了无线电通信发展的道路。第三阶段是电子信息通信阶段。从总体上看，通信技术实际上就是通信系统和通信网的技术。通信系统是指点对点通所需的全部设施，而通信网是由许多通信系统组成的多点之间能相互通信的全部设施。 而现代的主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN与ATM技术，宽带IP技术，接入网与接入技术。 数字通信即传输数字信号的通信，，是通过信源发出的模拟信号经过数字终端的心愿编码成为数字信号，终端发出的数字信号，经过信道编码变成适合与信道传输的数字信号，然后由调制解调器把信号调制到系统所使用的数字信道上，在传输到对段，经过相反的变换最终传送到信宿。数字通信以其抗干扰能力强，便于存储，处理和交换等特点，已经成为现代通信网中的最主要的通信技术基础，广泛应用于现代通信网的各种通信系统。 程控交换技术即是指人们用专门的电子计算机根据需要把预先编好的程序存入计算机后完成通信中的各种交换。程控交换最初是由电话交换技术发展而来，由当初电话交换的人工转接，自动转接和电子转接发展到现在的程控转接技术，到后来，由于通信业务范围的不断扩大，交换的技术已经不仅仅用于电话交换，还能实现传真，数据，图像通信等交换。程控数字交换机处理速度快，体积小，容量大，灵活性强，服务功能多，便于改变交换机功能，便于建设智能网，向用户提供更多，更方便的电话服务。随着电信业务从以话音为主向以数据为主转移，交换技术也相应地从传统的电路交换技术逐步转向给予分株的数据交换和宽带交换，以及适应下一代网络基于IP的业务综合特点的软交换方向发展。 信息传输技术主要包括光纤通信，数字微波通信，卫星通信，移动通信以及图像通信。 光纤是以光波为载频，以光导纤维为传输介质的一种通信方式，其主要特点是频带宽，比常用微波频率高104~105倍；损耗低，中继距离长；具有抗电磁干扰能力；线经细，重量轻；还有耐腐蚀，不怕高温等优点。 数字微波中继通信是指利用波长为1m~1mm范围内的电磁波通过中继站传输信号的一种通信方式。其主要特点为信号可以"再生"；便于数字程控交换机的连接；便于采用大规模集成电路；保密性好；数字微波系统占用频带较宽等的优点，因此，虽然数字微波通信只有二十多年的历史，却与光纤通信，卫星通信一起被国际公认为最有发展前途的三大传输手段。 卫星通信简单而言就是地球上的无线电通信展之间利用人在地球卫星作中继站而进行的通信。其主要特点是：通信距离远，而投资费用和通信距离无关；工作频带宽，通信容量大，适用于多种业务的传输；通信线路稳定可靠；通信质量高等优点。
扩 频 通 信 及Matlab 仿 真 江西师范大学 物理与通信电子学院2009级通信工程（2）班姓名xxx 学号xxxxxxxx
目录 一、摘要 (3) 二、数字通信原理 (4) 三、衰落信道与抗衰落技术 (5) 四、多址通行 (6) 五、扩频通信原理 (6) 六、直接序列扩频通信 (8) 七、基于matlab的直接序列扩频仿真 (10) 八、结束语 (13) 九、参考书目 (14) 十、致谢 (15)
摘要 扩频通信即扩展频谱通信，它与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信技术自50年代中期美国军方开始研究，一直为军事通信所独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域，直到80年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术现已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。本文根据扩频通信的原理，利用MATALB对扩频通信中最常用的直扩通信系统进行了仿真。
数字通信原理： 1）所谓数字通信就是利用数字传输技术来进行的通信。它包括对模拟信号的编码和调制，传输媒介以及对数字信号的解调和解码。 2）典型的数字通信系统模型如图1-1： 图1-1 信源：信息的来源一般是模拟信号。 信源编码：模拟信号转变为数字信号； 信号压缩处理；信号的高效率编码。 信道编码：检错、纠错编码，提高信号抗干扰能力；
信息加密，防止信息被窃取。 调制变换：波形编码，信号调制，使基带信号适合在特定的 道中传输。 传输媒介：有线、无线信道，网络交互设备。 解调、信道译码、信源译码：对信号作上述处理相反对变换。 信宿：信息的最终传输目的地 衰落信道与抗衰落技术： 1）衰落信道的产生：无线通信是基于电磁波在空间中的传播来实现信息的传递的。无线信道的电波传播特性与电波传播的环境密切相关。电波环境主要包括：地形地貌、各种建筑物、气候气象、电磁干扰、移动体的运动速度和工作频段等。因此在实际应用中不可避免的产生衰落信道。 2）衰落信道主要包括：阴影衰落和多径衰落。 3）抗衰落技术主要包括：①空间分集技术 ②Rake接收方式 ③信道交织技术 ④多载波传输技术 ⑤信道均衡技术 ⑥扩频通信技术等等
光纤通信技术的发展与应用 一、光纤通信的应用背景 通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源，早在三千多年前，我国就利用烽火台火光传递信息，这是一种视觉光通信。随后，在1880年贝尔发明了光电话，但是它们所传输的信息容量小，距离短，可靠性低，设备笨重，究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现，1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。 二、光纤通信的技术原理 光纤即光导纤维，光纤通信是指利用光波作为载波，以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中，光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质，以微米为单位，一般几或几十微米，比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层，根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射，实现信号的传输。涂层就是保护层，可以增加光纤的韧性以保护光纤。
光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号，然后通过光纤线路实现信号的远距离传输，光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上，通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号，并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平，最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减，并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示： 通过信号的这一传输过程可以看出，信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换，第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号，第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外，在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。 三、光纤通信的特点 1.抗干扰能力强。光纤的主要构成材料是石英，石英属绝缘材料的范畴，绝缘性好，有很强的抗腐蚀性。而且在实际应用过程中它受电流的影响非常小，因此抗电磁干扰的能力很强，可以不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等的干扰。这一特性相比于普通无线
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/3c2227017.html, 浅谈扩频通信技术的特点及其应用 作者：赵莉 来源：《硅谷》2009年第05期 [摘要]扩展频谱通信是一种将信息的带宽扩展很多倍进行通信的技术，近年来在现代科技的许多领域中，得到了非常广泛的应用，着重叙述扩频技术的特点及其应用。 [关键词]扩频通信技术特点应用 中图分类号：TN91文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310022－01 扩展频谱通信（SpreadSpectrum Communications）简称“扩频通信”，是一种信息传输方式，它是将信息的带宽扩展很多倍（通常为100～1000倍）进行通信的技术。传输的信号带宽远大于信息信号本身的带宽。频带的展宽是通过编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用相同的扩频码进行相关的解调来解扩及恢复所传信息数据。 一、扩频通信的理论基础及实现方法 （一）扩频通信的理论基础 信息论的创始人美国科学家仙农（Shannon）在其信息论专著中有信道容量的公式： Ｃ＝Wlog2（１＋Ｐ／Ｎ） 式中，C为信道容量，W为频带宽度，P为信号功率，N为白噪声功率。在保持信息容量C不变的条件下，可以用不同频带宽度W和信噪功率比P／N来传输信息。如果增加频带宽度，就可以在较低的信噪比的情况下用相同的信息率保持可靠地通信。这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。这一公式指明了采用扩展频谱信号进行通信的优越性，即提高了通信的抗干扰能力，在强干扰条件下保证可靠安全地通信。 （二）扩频通信的实现方法 扩频通信与一般的通信系统相比有很大差别，图1为扩频通信的一般原理框图。由方框图可以看出，一般的扩频通信系统都要进行信息调制、扩频调制、射频调制，以及相应的信息解调、扩频解调和射频解调，构成上更加复杂，技术上也更为先进。特别是采用了扩频码序列的
现代通信技术及发展前景 信息技术是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存贮、传递、处理、检索、检测、分析和利用等的技术。凡涉及到这些过程和技术的工作部门都可称作信息部门。 信息技术能够延长或扩展人的信息功能。信息技术可能是机械的，也可能是激光的；可能是电子的，也可能是生物的。 信息技术主要包括传感技术，通信技术，计算机技术和缩微技术等。 传感技术的任务是延长人的感觉器官收集信息的功能；通信技术的任务是延长人的神经系统传递信息的功能；计算机技术则是延长人的思维器官处理信息和决策的功能；缩微技术是延长人的记忆器官存贮信息的功能。当然，这种划分只是相对的、大致的，没有截然的界限。如传感系统里也有信息的处理和收集，而计算机系统里既有信息传递，也有信息收集的问题。 目前，传感技术已经发展了一大批敏感元件，除了普通的照像机能够收集可见光波的信息、微音器能够收集声波信息之外，现在已经有了红外、紫外等光波波段的敏感元件，帮助人们提取那些人眼所见不到重要信息。还有超声和次声传感器，可以帮助人们获得那些人耳听不到的信息。不仅如此，人们还制造了各种嗅敏、味敏、光敏、热敏、磁敏、湿敏以及一些综合敏感元件。这样，还可以把那些人类感觉器官收集不到的各种有用信息提取出来，从而延长和扩展人类收集信息的功能。 通信技术的发展速度之快是惊人的。从传统的电话，电报，收音机，电视到如今的移动电话，传真，卫星通信，这些新的、人人可用的现代通信方式使数据和信息的传递效率得到很大的提高，从而使过去必须由专业的电信部门来完成的工作，可由行政、业务部门办公室的工作人员直接方便地来完成。通信技术成为办公自动化的支撑技术。 计算机技术与现代通信技术一起构成了信息技术的核心内容。计算机技术同样取得了飞
浅析5G移动通信技术的发展前景及应用 摘要在移动通信技术飞速发展，并且已经广泛地运用到大众的日常生活中的今天，移动通信技术为人们的生活带来了诸多便利。随着人们对互联网和移动终端的需求愈发强烈，特别是物联网的发展，对网络通信速度有着更高的要求，这些产业需求无疑是推动5G网络发展的重要动力。但是目前，5G移动通信技术依然是探索性阶段，本文将针对性阐述5G移动通信技术研究过程中的一些关键性技术，展望移动通信技术的未来发展，以期促进5G移动通信技术的发展。 关键词5G移动通信技术；发展方向；关键技术 前言 随着移动通信技术被广泛运用到大众的生活，大众对于移动通信技术也提出了更高的要求。移動通信技术在保证自身功能日趋完善的同时，也要满足用户日益复杂、多样的需求。5G技术正是在这样的前提下诞生的，并且具备高功能性和高效能，为客户提供更加丰富多样的应用体验。有科学家指出，5G技术目前还处于研究阶段，在未来的几年里，4G还将保持移动通信行业的主导地位，并依旧在持续高速发展。但5G 移动通信技术很有可能在2020 年正式进入市场，并逐渐被广大用户接受和认可。本文将以5G移动通信技术为依托，探究与5G 相关的关键性技术和其未来的发展趋势。 1 5G移动通信技术的未来发展前景 5G，是第五代移动通信技术的简称。相比于4G技术，5G将是移动通信技术革命性的转变。5G技术专为互联网而生，且相比于4G技术，它将拥有更大的容量，更快的响应速度，更多的设备支持，更短的时间消耗，更低的功耗要求[1]。从用户体验来看，在5G技术支持下，下载一部高清电影只需要几秒钟的时间。换言之，5G的出现就是要为用户提供更高效、更快捷、更方便、更全面的优质服务。该技术可以通过智能手机、可穿戴通信设备和智能物联网设备等移动设备终端实现更广泛的连续覆盖。相比于4G技术只能满足智能手机的技术需求的局限，5G移动通信技术将为未来物联网的发展提供超大的带宽，它的容量将会是目前广泛应用的4G技术的1000倍，真正实现“万物皆可联”的梦想，这为智能家居生活，智能办公需求等提供前所未有的发展空间。是21世纪最具革命性的技术变革。 2 5G移动通信技术中的关键性技术应用 5G移动通信正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展。它将从前“人与人”的沟通，转变为”人与物”、“物与物”的沟通。将为人们在获取信息、感知信息、参与信息制造和控制信息的能力上带来革命性的飞跃。5G技术的研发不会孤立进行，开发过程中也将吸收4G的优秀技术特性，如wifi局域网和蜂窝网，将会形成一个更智能、更广泛的网络新体系。随着各种智能新产品
扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)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。 这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的： 一是信息的频谱扩展后形成宽带传输； 二是相关处理后恢复成窄带信息数据。 正是由于这两大持点，使扩频通信有如下的优点： 抗干扰 抗噪音 抗多径衰落 具有保密性 功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率 可多址复用和任意选址 高精度测量等 正是由于扩频通信技术具有上述优点，自50年代中期美国军方便开始研究，一直为军事通信所独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。直到80年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。 2.1 扩展频谱通信的定义 所谓扩展频谱通信，可简单表述如下：“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；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；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”。
这一定义包含了以下三方面的意思： 一、信号的频谱被展宽了。 我们知道，传输任何信息都需要一定的带宽，称为信息带宽。 例如人类的语音的信息带宽为300Hz --- 3400Hz，电视图像信息带宽为数MHz。为了充分利用频率资源，通常都是尽量采用大体相当的带宽的信号来传输信息。在无线电通信中射频信号的带宽与所传信息的带宽是相比拟的。如用调幅信号来传送语音信息，其带宽为语音信息带宽的两倍；电视广播射频信号带宽也只是其视频信号带宽的一倍多。这些都属于窄带通信。 一般的调频信号，或脉冲编码调制信号，它们的带宽与信息带宽之比也只有几到十几。扩展频谱通信信号带宽与信息带宽之比则高达100 --- 1000，属于宽带通信。 为什么要用这样宽的频带的信号来传输信息呢? 这样岂不太浪费宝贵的频率资源了吗? 二、采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱。 我们知道，在时间上有限的信号，其频谱是无限的。例如很窄的脉冲信号，其频谱则很宽。信号的频带宽度与其持续时间近似成反比。1微秒的脉冲的带宽约为1MHz。因此，如果用限窄的脉冲序列被所传信息调制，则可产生很宽频带的信号。 如下面介绍的直接序列扩频系统就是采用这种方法获得扩频信号。这种很窄的脉冲码序列，其码速率是很高的，称为扩频码序列。这里需要说明的一点是所采用的扩频码序列与所传信息数据是无关的，也就是说它与一般的正弦载波信号一样，丝毫不影响信息传输的透明性。扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用。 三、在接收端用相关解调来解扩 正如在一般的窄带通信中，已调信号在接收端都要进行解调来恢复所传的信息。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。换句话说，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。这种在发端把窄带信息扩展成宽带信号，而在收端又将其解扩成窄带信息的处理过程，会带来一系列好处。弄清楚扩频和解扩处理过程的机制，是理解扩频通信本质的关键所在。
探析扩频通信技术的应用及其系统的工作原理 发表时间：2016-08-01T15:16:36.387Z 来源：《基层建设》2016年9期作者：招锐光 [导读] 扩频通信技术近年来飞速发展，并广泛应用于生活中，如；无线网、蓝牙、无绳电话、微波通信等。 广东省电信规划设计院有限公司 528000 摘要：扩频通信技术近年来飞速发展，并广泛应用于生活中，如；无线网、蓝牙、无绳电话、微波通信等。扩频通信技术在定位、通信、测距方面有着诸多的优点，扩频通信技术不断地完善发展形成了扩频通信系统，扩频通信系统产生无疑的通信技术领域飞速发展的成果。本文将分析扩频通信技术的优缺点，探析扩频通信技术系统的工作原理。 关键词：扩频通信技术；应用；工作原理 一、扩频通信技术及系统的介绍 （一）扩频通信技术的介绍 扩频通信技术简称扩频谱通信，它是一种传输信息的射频信号，带宽强度大于信息本身带宽的通信方式。它有一个显著的特征，就是利用伪随机码发送信息数据，其速率高并扩展载有信息数据基带的信号。间接的形成一种低功率的带宽频谱密度信号来发射，信号容易被嘈杂的环境被淹没，即使被信号被淹没，但只要增加带宽信号，就可以使信号恢复正常，保持正常通信，使用扩频的方法让宽带传输信更加强烈，以获取在通信上的优势。 （二）扩频通信系统 扩频通信系统是属于一种信息处理传输系统，扩频通信系统（sPREAD SPEcTRuM c0MMuNlCA，110NsYsTEM）简称sscs。在特殊的通讯环境中，扩频函数对待传输信号频谱进行相关处理，然后扩展成宽频带信号。信号在信道中传输时，会对信号进行压制收缩，信号最终流入通讯系统的信息接收端。在扩频通信系统中，扩频系统的函数决定了传输信号时调整信号的带宽，并不是由发送时的信息来决定。 扩频通信系统中信号的传输需要扩展频谱，使信号在被传输的过程中，必须超过承载信息的最小带宽。系统中的接收机接受达发射码的副本时，就会对信号进行相关处理，然后由接收机恢复原来的信息。直接序列码在扩频通信系统中有广泛的应用，它的基本应用原理是：利用高数率运作的正交假地址码，通过适当的调解，制作出基带信息。按照不同的操作方式，一般扩频通行可以分为四种，直接序列扩频工作方式、跳变频率工作方式、跳变时间工作方式、宽带线性调频工作方式。其序列数m，序列相关峰值n，与序列峰值之间的关系，详见表一。 2.跳变频率法 跳变频率法是把序列码在过个频率进行移动，适时的对序列码进行调整，促使频率不断的发生变化，如图二。
浅谈通信技术发展史 在学习《现代通信技术》这么课程学期过半后，了解并掌握了一些与通信相关的知识，加以课程之余自己通过查阅书籍和使用网络工具，将通信史这一知识方面整理成以下文字，用以自我提高以及与大家共同进步。 人类进行通信的历史悠久。历史上最早的通信手段和现在一样是“无线”的，如利用以火光传递信息的烽火台，通常大家认为这是最早传递消息的方式了。事实上不是，在我国和非洲古代，击鼓传信是最早最方便的办法，非洲人用圆木特制的大鼓可传声至三四公里远，再通过“鼓声接力”和专门的“击鼓语言”，可在很短的时间内把消息准确地传到50公里以外的另一个部落。其实，不论是击鼓、烽火、旗语，还是今天的移动通信，要实现消息的远距离传送，都需要中继站的层层传递，消息才能到达目的地。不过，由于那时人类还没有发现电，所以要想畅通快速地实现远距离传递消息只有等待了…… 19世纪中叶以后，随着电报、电话的发明，电磁波的发现，人类通信领域产生了根本性的巨大变革，实现了利用金属导线来传递信息，甚至通过电磁波来进行无线通信，使神话中的“顺风耳”、“千里眼”变成了现实。从此，人类的信息传递可以脱离常规的视听觉方式，用电信号作为新的载体，同此带来了一系列技术革新，开始了人类通信的新时代。 1837年，美国人塞缪乐·莫乐斯成功地研制出世界上第一台电磁式电报机。他利用自己设计的电码，可将信息转换成一串或长或短的电脉冲传向目的地，再转换为原来的信息。 1864年，英国物理学家麦克斯韦建立了一套电磁理论，预言了电磁波的存在，说明了电磁波与光具有相同的性质，两者都是以光速传播的。1875年，苏格兰青年亚历山大·贝尔发明了世界上第一台电话机。1878年在相距300公里的波士顿和纽约之间进行了首次长途电话实验，并获得了成功，后来就成立了著名的贝尔电话公司。1888年，德国青年物理学家海因里斯·赫兹用电波环进行了一系列实验，发现了电磁波的存在，他用实验证明了麦克斯韦的电磁理论，导致了无线电的诞生和电子技术的发展。 电磁波的发现产生了巨大影响。不到6年的时间，俄国的波波夫、意大利的马可尼分别发明了无线电报，实现了信息的无线电传播，其他的无线电技术也如雨后春笋般涌现出来。 电磁波的发现也促使图像传播技术迅速发展起来。实现了电子扫描方式的电视发送和传输，制造出第一台符合实用要求的电视摄像机。经过人们的不断探索和改进，一些国家相继建立了超短波转播站，电视迅速普及开来。 图像传真也是一项重要的通信。1980年后，传真技术向综合处理终端设备过渡，除承担通信任务外，它还具备图像处理和数据处理的能力，成为综合性处理终端。静电复印机、磁性录音机、雷达、激光器等等都是信息技术史上的重要发明。 随着电子技术的高速发展，军事、科研迫切需要解决的计算工具也大大改进。微电子技术极大地推动了电子计算机的更新换代，使电子计算机显示了前所未有的信息处理功能，成为现代高新科技的重要标志。 随着国民经济和社会发展的信息化，人们要通信息化开创新的工作方式、管
扩频通信技术的应用 【摘要】 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、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。扩频技术最大的特点是利用宽频带来传输信号。由于扩频系统具有许多优点，如抗干扰能力强、截获概率低和保密性强以及良好的码分多址通信能力，所以扩频技术已被广泛应用。CDMA就是利用扩频技术发展起来的一种扩频通信方式，它具有容量大，通信质量好，节约发射功率等优点。文章试就一些扩频通信的原理及中CDMA采用的扩频技术作些讨论，此外也简单介绍了一些扩频通信在其他方面的应用。 Spread Spectrum Communication, namely the Spread Spectrum Communicati on (Communication), it Spread with such optical fiber Communication, satellite com munications with the information era is known as into three high technology transmi ssion mode. Spread spectrum technology's biggest characteristics is to use broadban d bring transmission signal. Because of spread spectrum system has many advantage s, such as strong anti-jamming capability, intercept probability and low confidentiality strong and good communication ability, so the code division multiple access (cdma) has been widely spread spectrum technology application. CDMA is using the spread s pectrum technology developed a kind of spread spectrum communication mode, it h as a large capacity, good quality and saving communication transmission power, etc. This article tries to some spread spectrum communication principle and CDMA adopt ed in the spread spectrum technology make some discussionIn addition also introduc ed simply some spread spectrum communication in other applications 关键词扩频通信码分多址（CDMA）本地接入网电力系统 一、扩频通信的理论基础 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，利用比原始信号（信源产生的信号）本身频带宽得多的射频信号的通信，扩展频谱通信在扩频通信系统中，发信端用一种特定的调制方法将原始信号的带宽加以扩展，得到扩频信号。收信端再对接收到的扩频信号加以处理，把它恢复为原来带宽的所要信号。扩频信号带宽与原始信号带宽的比值，称为扩频通信系统的处理增益GP，它是扩频通信系统的重要参数。多数扩频通信系统的GP值远大于10。 根据仙农(C.E.Shannon)在信息论研究中总结出的信道容量公式，即仙农公式： 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
扩频通信的基本原理 所谓扩展频谱通信，可简单表述如下：“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；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；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”。 扩频通信的基本特点，是传输信号所占用的频带宽度（W）远大于原始信息本身实际所需的最小带宽（B），其比值称为处理增益（Gp）： 总之，我们用扩展频谱的宽带信号来传输信息，就是为了提高通信的抗干扰能力，即在强干扰条件下保证可靠安全地通信。这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。 一、扩频通信系统的主要优点 ●易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率 ●抗干扰性强，误码率低。扩频通信在空间传输时所占有的带宽相对较宽，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。这祥，对于各种干扰信号，因其在收端的非相关性，解扩后窄带信号中只有很微弱的成份，信噪比很高，因此抗干扰性强。 ●保密性好，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，而想进一步检测信号的参数(如伪随机编码序列)就更加困难，因此说其保密性好。 ●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，则在分配给不同用户码型的情况下可以区分不同用户的信号，提取出有用信号。这样在这一频带上许多对用户可以同时通话而互不干扰。 ●抗多径干扰。在无线通信中，长期以来，多径干扰始终是一个难以解决的问题之一。在扩频通信中利用扩频码的自相关特性，在接收端从多径信号中提取和分离出最强的有用信号，或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成，都可以起到抗多径干扰的作用。 按照扩展频谱的方式不同，现有的扩频通信系统可以分为以下几种：
简述通信行业的发展历程 摘要：本文简要叙述了通信技术的基本概念和主要发展历程，并以时间表的形式分析和记录了中国电信行业的主要发展史，并简要介绍了作为下一代通信技术的4G网络技术的基本原理和运用，并简要归纳了4G网络技术目前在国内的发展现状。 关键字：通信、通信技术、运营商、4G 一、通信的基本概念和主要发展历程 通信技术是当代生产力中最为活跃的技术因素，对生产力的发展和人类社会的进步起着直接的推动作用。通信最主要的目的就是传递信息。最早的通信包括最古老的文字通信以及我国古代的烽火台传信。而当今所谓的通信技术是指18世纪以来的以电磁波为信息传递载体的技术。通信技术的发展历史上主要经历了三个阶段： 初级通信阶段（以1839年电报发明为标志） 近代通信阶段（以1948年香农提出的信息论为标志） 现代通信阶段（以20世纪80年代以后出现的互联网、光纤通信、移动通信等技术为标志） 从1838年莫尔斯发明电报开始，通信技术经历了从架空明线、同轴电缆到光导纤维，从步进展、纵横制导数字程控交换机，从固定电话、卫星通信到移动电话、从模拟通信技术到数字通信技术的演进。通信技术每一次的重大进步，都极大地提升了通信网的能力和扩展了通信业务，如从过去的电报、传真、电话到现在的可视电话、即时通信（QQ&MSN）和电子邮件（E-mail）等，给通信行业发展注入了新活力，推动了社会通信服务水平的提高。现在通信技术和业务已
渗透到人们生活娱乐、工作学习的方方面面，深刻地改变了人类社会的生活形态和工作方式。随着社会的发展和进步，人类对信息通信的需求更加强烈，对其要求也越来越高。理想的目标就是实现任何人在任何时候、任何地方与任何人以及相关物体进行任何形式的信息通信。 百年以来，通信技术一直由西方国家主导其发展。直到世纪之交，历史才发生改变。2000年5月，由大唐电信科技产业集团（电信科学技术研究院）代表我国政府提出的具有自主知识产权的TD-SCDMA，被国际电信联盟（ITU）采纳为3G无线移动通信国际标准。2001年3月被3GPP采纳，这是我国通信百年历史上零的突破。移动通信从只支持语音通信的第一代模拟移动通信系统（1G），发展到到支持话音和低速数据（短信、GPRS）等的第二代数字移动通信系统（2G），再到支持视频通信、高速数据以及多媒体业务的第三代移动通信系统（3G）。当前，处在从2G到3G转折时期的通信行业正经历着一场前所未有的深刻变革，包括技术、网络、业务以及运营模式。电路交换技术与分组交换技术融合，将导致电信网、计算机网和有线电视网在技术、业务、市场、终端、网络乃至行业运行管理和政策方面的融合。在业务竞争中，各个电信运营商也在打破传统电信的思维或疆界，开拓新的市场。 二、中国电信行业发展历程 1、1949——1994 政府行政绝对垄断 从1949年11月1日邮电部成立到1978年，整个电信企业完全依靠行政垄断进行经营,在管理上采用政企合一的方式。政府无论从经营业务到资费方面都实行严格的控制，完全是计划经济，完全是政府定价，而且它的服务主要是面向党、政、军的，并没有考虑到为个人服务。举例说，直到改革开放初期的1979