擴頻通信技術是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻頻寬度遠大於所傳信息必需的最小頻寬；頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼及調製的方法來實現的，與所傳信息數據無關；在接收端則用同樣的碼進行相關同步接收、解擴及恢復所傳信息數據”。
基本介紹
- 中文名：擴頻調製
- 外文名：spread spectrum modulation, SSM
- 定義：一種信息傳輸方式
- 套用學科：通信術語，移動通信系統
定義,分類,方式,工作原理,抗干擾能力,主要特點,
定義
分類
按結構和調製方式，大體分為以下幾類：
（1）直接序列擴頻（DS-SS—— Direct-sequence/spread spectrum）並包括CDMA（碼分多址）
（2）跳頻（FH——Frequency-Hop），並包括慢跳頻（SFH）CDMA和快跳頻（FFH）系統（3）載波意義上的多址（CSMA）擴頻
（4）時跳擴頻（TH——Time-Hop）
（5）線性調頻（鳥聲信號——bird-sound）
（6）混和擴頻方式
方式
主要包括直接序列擴頻（DS或DS-SS）、跳頻擴頻（FH）。擴頻通信可實現多用戶同時共享公用信道來傳輸信息——此種技術稱作碼分多址（CDMA）。
從系統構成看，與一般數字調製系統的不同，只是在傳送與接收端均增加了一個偽隨機碼（PN碼）發生器與數據機，通過接口相連。PN序列的不同的碼模式，作為不同接收用戶地址碼，與傳送信碼序列以某種方式結合（一般是模2加法），去控制載波參量完成調製（與解調）。在傳輸信息之前，首先起動PN序列，並構成在有干擾環境下的收發兩端PN碼同步，即能夠使所需接收信息的用戶可靠識別其載有信息的PN碼。
在傳輸過程中，信道介入噪聲和各種干擾，包括有意干擾。受擾程度的大小主要取決於干擾源類型，如與擴頻信號（帶有信息）頻寬相比擬的寬頻干擾或窄帶干擾，連續型或脈衝（非連續）干擾等形式。一般地，干擾台多半是在發射信號頻帶內介入一個或更多的正弦波干擾，它們可能是固定單頻或隨時間按某種函式規則不斷改變頻率。例如，在CDMA系統中，其它信道用戶串擾可能是寬頻或窄帶系統，這取決於產生多址所使用的SS信號類型。如果是寬頻，則可以由加性高斯白噪聲來等效特徵。
工作原理
圖2-31所示為擴頻通信系統的結構圖，從圖中可以看出，輸入數位訊號
首先經過信息調製（如PSK調製），獲得窄帶已調信號
，然後與高速的偽隨機序列（PN碼）
進行調製，此時輸出信號
的頻寬將遠大於傳輸信息的頻譜寬度，因此稱此過程為擴頻。其後將信號送至上變頻（U/C）器中，將其轉換成射頻信號進行發射。
在接收端，將接收下來的射頻信號送至下變頻（D/C）器，其輸出為中頻信號
，此信號中夾雜著干擾和噪聲信號，此時將此中頻信號與和發射端PN碼序列相同的本地
進行擴頻解調，得到窄帶
信號，當它經過信息解調器之後，將恢復出原數位訊號
。從圖中可以看出，與發射端PN碼序列不相同的中頻信號或干擾信號仍占據整個擴頻頻帶，這樣總有部分頻率分量會落到經擴頻解調後有用信號所占據的頻帶之中，因此CDMA移動通信系統是一個自干擾系統。這種干擾稱為多址干擾。
抗干擾能力
擴頻特性與所使用的編碼序列碼型及速率有關。人們通常採用偽隨機序列PN作為擴頻系統的編碼序列，這樣可以獲得近似於噪聲的頻譜特性，那么在接收端便可利用同步PN碼序列的相關性進行相關的解擴處理，只將有用數位訊號轉換為窄帶基帶信號，而由於寬頻無用信號與本地偽碼不相關，因而不能被解擴，仍為寬頻信號。但窄帶無用信號卻被本地偽碼擴展成為寬頻譜，而且在寬頻譜中功率密度變小。總之，無用信號具有寬頻譜，而有用信號此刻則呈現窄帶譜，這樣利用窄帶濾波器便可以去除帶外干擾，使得帶內信號電平高於干擾電平，從而使帶內信噪比大大提高，這樣系統的抗干擾能力得到提高。如果擴展頻寬與信息頻寬的比值越大，則系統的抗干擾能力就越強。由此可見，系統抗干擾性能取決於偽隨機序列的性質。
主要特點
擴頻信號具有隱蔽性。擴頻信號的頻譜被擴展到很寬的頻帶內，相對而言，其功率譜密度也隨之下降，難以檢測，因而擴頻信號具有隱蔽性。
擴頻信號具有保密性。擴頻信號受特定偽隨機序列控制，接收者如不能按此偽隨機序列的規律進行解擴，就不能恢復出信號中所傳的信息，因而擴頻信號具有保密性。
擴頻信號具有很強的抗干擾能力。
提高系統容量。在擴頻系統中，由於使用多個偽隨機序列作為不同用戶的地址碼，這樣不同的用戶就可以共用一個頻段來實現碼分多址通信。當碼分多址技術運用於蜂窩式移動通信網中時，便可獲得比其他多址方式更高一些的通信容量。
系統複雜。由於擴頻系統所占用的頻段寬，因而增加了系統的複雜程度和同步的難度，而同步是保障通信的前提條件，所以必須採用複雜的同步技術才能保證通信的暢通，這樣便進一步增加了系統的複雜性。
