擴頻通訊的基本原理
所謂擴充套件頻譜通訊，可簡單表述如下：「擴頻通訊技術是一種資訊傳輸方式，其訊號所占有的頻頻寬度遠大於所傳資訊必需的最小頻寬；頻帶的擴充套件是通過乙個獨立的碼序列來完成，用編碼及調製的方法來實現的，與所傳資訊資料無關；在接收端則用同樣的碼進行相關同步接收、解擴及恢復所傳資訊資料」。
擴頻通訊的基本特點，是傳輸訊號所占用的頻頻寬度（w）遠大於原始資訊本身實際所需的最小頻寬（b），其比值稱為處理增益（gp）：
總之，我們用擴充套件頻譜的寬頻訊號來傳輸資訊，就是為了提高通訊的抗干擾能力，即在**擾條件下保證可靠安全地通訊。這就是擴充套件頻譜通訊的基本思想和理論依據。
一、擴頻通訊系統的主要優點
●易於重複使用頻率，提高了無線頻譜利用率
●抗干擾性強，誤位元速率低。擴頻通訊在空間傳輸時所占有的頻寬相對較寬，而接收端又採用相關檢測的辦法來解擴，使有用寬頻資訊訊號恢復成窄帶訊號，而把非所需訊號擴充套件成寬頻訊號，然後通過窄帶濾波技術提取有用的訊號。這祥，對於各種干擾訊號，因其在收端的非相關性，解擴後窄帶訊號中只有很微弱的成份，訊雜比很高，因此抗干擾性強。
●保密性好，對各種窄帶通訊系統的干擾很小。由於擴頻訊號在相對較寬的頻帶上被擴充套件了，單位頻帶內的功率很小，訊號湮沒在雜訊裡，一般不容易被發現，而想進一步檢測訊號的引數(如偽隨機編碼序列)就更加困難，因此說其保密性好。
●可以實現分碼多重進接。擴頻通訊提高了抗干擾性能，代價是占用頻帶寬。但是如果許多使用者共用這一寬頻帶，則可提高頻帶的利用率。
由於在擴頻通訊中存在擴頻碼序列的擴頻調製，充分利用各種不同碼型的擴頻碼序列之間優良的自相關特性和互相關特性，在接收端利用相關檢測技術進行解擴，則在分配給不同使用者碼型的情況下可以區分不同使用者的訊號，提取出有用訊號。這樣在這一頻帶上許多對使用者可以同時通話而互不干擾。
●抗多徑干擾。在無線通訊中，長期以來，多徑干擾始終是乙個難以解決的問題之一。在擴頻通訊中利用擴頻碼的自相關特性，在接收端從多徑訊號中提取和分離出最強的有用訊號，或把多個路徑來的同一碼序列的波形相加合成，都可以起到抗多徑干擾的作用。
按照擴充套件頻譜的方式不同，現有的擴頻通訊系統可以分為以下幾種：
●直接序列擴頻。直接序列擴頻(direct sequence spread spectrum)工作方式，簡稱直擴(dsss)方式。所謂直接序列擴頻，就是直接用具有高位元速率的擴頻碼序列在發端去擴充套件訊號的頻譜。
而在接收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻訊號還原成原始的資訊。
●跳頻(frequency hopping)。另外一種擴充套件訊號頻譜的方式稱為跳頻(fh－frequency hopping)。所謂跳頻，比較確切的意思是：
用一定碼序列進行選擇的多頻率頻移鍵控。也就是說，用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調製，使載波頻率不斷地跳變，所以稱為跳頻。
●跳時(time hopping)。與跳頻相似，跳時(th－time hopping)是使發射訊號在時間軸上跳變。首先把時間軸分成許多時片。
在一幀內哪個時片發射訊號由擴頻碼序列去進行控制。可以把跳時理解為：用一定碼序列進行選擇的多時片的時移鍵控。
由於採用了窄得很多的時片去傳送訊號，相對說來，訊號的頻譜也就展寬了。
●寬頻線性調頻(chirp modulation)。寬頻線性調頻工作方式，簡稱chirp方式。如果發射的射頻脈衝訊號在乙個週期內，其載頻的頻率作線性變化，則稱為線性調頻。
二、直接序列擴頻系統
與一般模擬或數字通訊系統比較，直接序列擴頻在資訊識別與解調、射頻的上變頻和下變頻情況基本相同。直擴通訊系統的主要特點在於直擴訊號的產生，即擴頻調製和直擴訊號的接收，即相關解擴。
擴頻調製是用高位元速率的pn碼脈衝序列來進行調製從而擴充套件訊號的頻譜的。通常採用的調製方式為bpsk，輸入訊號與pn碼在平衡調製器調製而輸出展寬的擴頻訊號。
直擴系統在發端用pn碼進行調製以擴充套件訊號頻譜。在收端一般採用相關檢測或匹配濾波的方法來解擴。所謂相關檢測，乙個簡單的比喻就是用像片去對照找人。
如果想在一群人中去尋找某個不相識的人，最簡單有效的方法就是手裡有一張某人的**，然後用**乙個乙個的對比，這樣下去，自然能夠找到某人。同理，當你想檢測出所需要的有用訊號，有效的方法是在本地產生乙個相同的訊號，然後用它與接收到的訊號對比，求其相似性。換句話說，就是用本地產生的相同的訊號與接收到的訊號進行相關運算，其中相關函式最大的就最可能是所要的有用訊號。
相關解擴在效能上固然很好，但是需要在接收端產生本地pn碼。這一點有時帶來許多不方便。例如，解決本地訊號與接收訊號的同步問題就很麻煩，還不能做到實時把有用訊號檢測出來。
因為匹配濾波和相關檢測的作用在本質上是一樣的，我們可以用匹配濾波器來解擴直擴訊號。
所謂匹配濾波器，就是與訊號相匹配的濾波器，它能在多種訊號或干擾中把與之匹配的訊號檢測出來。這同樣是一種「用相片找人」的方法。對於**矩形脈衝序列來說，無源匹配濾波器就是抽頭延遲線上加上加法累加器。
三、跳頻系統
我們通常接觸到的無線通訊系統都是載波頻率固定的通訊系統，如移動**等，所以也稱作定頻通訊。這種定頻通訊系統，一旦受到干擾就將使通訊質量下降，嚴重時甚至使通訊中斷。
另外在敵我雙方的通訊對抗中，敵方企圖發現我方的通訊頻率，以便於截獲所傳送的資訊內容，或者發現我方通訊機所在的方位。定頻通訊系統容易暴露目標且易於被截獲，這時，採用跳頻通訊就比較隱蔽也難以被截獲。
因此，跳頻通訊具有抗干擾、抗截獲的能力，並能作到頻譜資源共享。所以在當前現代化的電子戰中跳頻通訊已顯示出巨大的優越性。另外，跳頻通訊也應用到民用通訊中以抗衰落、抗多徑、抗網間干擾和提高頻譜利用率。
為了不讓敵方知道我們通訊使用的頻率，需要經常改變載波頻率，即對載波頻率進行跳變，跳頻通訊中載波頻率改變的規律，叫跳頻圖案。
跳頻訊號的接收，其過程與定頻相似。為了保證混頻後獲得中頻訊號，要求頻率合成器的輸出頻率要比外來訊號高出乙個中頻。因為外來的訊號載波頻率是跳變的，則要求本地頻率合成器輸出的頻率也隨著外來訊號的跳變規律而跳變，這樣才能通過混頻獲得乙個固定的中頗訊號。
跳頻器是跳頻系統的關鍵部件，而跳頻同步則是跳頻系統的核心技術。跳頻系統的同步包括以下幾項內容：
●收端和發端產生的跳頻圖案相同，即有相同的跳頻規律。
●收、發端的跳變頻率應保證在接收端產生固定的中頻訊號，即跳變的載波頻率與收端產生的本地跳變頻率相差乙個中頻。
●頻率跳變的起止時刻在時間上同步，即同步跳變，或相位一致。
●在傳送數字資訊時，還應做到幀同步和位同步。
四、pn碼
pn碼也稱偽隨機序列。它具有近似隨機序列(雜訊)的性質，而又能按一定規律(週期)產生和複製的序列。因為隨機序列是只能產生而不能複製的，所以稱其是「偽」的隨機序列。
常用的偽隨機序列有m序列、m序列和r－s序列。
m序列發生器由帶反饋的m級移位暫存器構成，其中由若干級經過模二加反饋到第一級。它產生的序列最大長度(週期)是2n－1位，共有2m種不同的狀態，其中一種是全「0」狀態。只有當反饋邏輯滿足某種條件時，移位暫存器輸出的序列長度才是2n－1位，達到最大的長度。
否則產生的序列就達不到2n－1位那樣長。所以也把m序列叫作最大長度線性移位暫存器序列。又稱為最大移位暫存器序列。
如果反饋邏輯中的運算含有乘法運算或其他邏輯運算，則稱作非線性反饋邏輯。由非線性反饋邏輯和移位暫存器構成的序列發生器所能產生最大長度序列，就叫作最大長度非線性移位暫存器序列，或叫作m序列，m序列的最大長度是2n。
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