擴展頻譜通信帶來的特性
2019-11-03 09:26:43
供稿：網(wǎng)友
擴頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼及調(diào)制的方法來實現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)；在接收端則用同樣的碼進行相關(guān)同步接收、解擴及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。
由于擴頻通信能大大擴展信號的頻譜，發(fā)端用擴頻碼序列進行擴頻調(diào)制，以及在收端用相關(guān)解調(diào)技術(shù)，使其具有許多窄帶通信難于替代的優(yōu)良性能，能在“軍轉(zhuǎn)民”后，迅速推廣到各種公用和專用通信網(wǎng)絡(luò)之中，它主要有以下幾項特點。
易于重復(fù)使用頻率，提高了無線頻譜利用率。無線頻譜十分寶貴，雖然從長波到微波都得到了開發(fā)利用，仍然滿足不了社會的需求。在窄帶通信中，主要依靠波道劃分來防止信道之間發(fā)生干擾。為此，世界各國都設(shè)立了頻率管理機構(gòu)，用戶只能使用申請獲準的頻率。擴頻通信發(fā)送功率極低，采用了相關(guān)接收這一高技術(shù)，且可工作在信道噪聲和熱噪聲背景中，易于在同一地區(qū)重復(fù)使用同一頻率，也可與現(xiàn)今各種窄道通信共享同一頻率資源。所以，在美國及世界絕大多數(shù)國家，擴頻通信不必申請頻率，任何個人與單位可以無執(zhí)照使用。
抗干擾性強，誤碼率低。擴頻通信在空間傳輸時所占有的帶寬相對較寬，而收端又采用相關(guān)檢測的辦法來解擴，使有用寬帶信息信號恢復(fù)成窄帶信號，而把非所需信號擴展成寬帶信號，然后通過窄帶濾波技術(shù)提取有用的信號。這樣，對于各種干擾信號，因其在收端的非相關(guān)性，解擴后窄帶信號中只有很微弱的成分，信噪比很高，因此抗干擾性強。
隱蔽性好，對各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小。由于擴頻信號在相對較寬的頻帶上被擴展了，單位頻帶內(nèi)的功率很小，信號湮沒在噪聲里，一般不容易被發(fā)現(xiàn)，而想進一步檢測信號的參數(shù)（如偽隨機編碼序列）就更加困難，因此說其隱蔽性好。再者，由于擴頻信號具有很低的功率譜密度，它對目前使用的各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小。
可以實現(xiàn)碼分多址。擴頻通信提高了抗干擾性能，但付出了占用頻帶寬的代價。如果讓許多用戶共用這一寬頻帶，則可大為提高頻帶的利用率。由于在擴頻通信中存在擴頻碼序列的擴頻調(diào)制，充分利用各種不同碼型的擴頻碼序列之間優(yōu)良的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，在接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進行解擴，則在分配給不同用戶碼型的情況下可以區(qū)分不同用戶的信號，提取出有用信號。這樣一來，在一寬頻帶上許多對用戶可以同時通話而互不干擾。
抗多徑干擾。在無線通信的各個頻段，長期以來，多徑干擾始終是一個難以解決的問題之一。在以往的窄帶通信中，采用兩種方法來提高抗多徑干擾的能力：一是把最強的有用信號分離出來，排除其他路徑的干擾信號，即采用分集/接收技術(shù)；二是設(shè)法把不同路徑來的不同延遲、不同相位的倍號在接收端從時域上對齊相加，合并成較強的有用信號，即采用梳狀濾波器的方法。這兩種技術(shù)在擴頻通信中都易于實現(xiàn)。利用擴頻碼的自相關(guān)特性，在接收端從多徑信號中提取和分離出最強的有用信號，或把多個路徑來的同一碼序列的波形相加合成，這相當(dāng)于梳狀濾波器的作用。另外，采用頻率跳變擴頻調(diào)制方式的擴頻系統(tǒng)中，由于用多個頻率的信號傳送同一個信息，實際上起到了頻率分集的作用。
能精確地定時和測距。電磁波在空間的傳播速度是固定不變的光速。人們自然會想到如果能夠精確測量電磁波在兩個物體之間傳播的時間，也就等于測量兩個物體之間的距離。在擴頻通信中如果擴展頻譜很寬，則意味著所采用的擴頻碼速率很高，每個碼片占用的時間就很短。當(dāng)發(fā)射出去的擴頻信號在被測物體反射回來后，在接收端解調(diào)出擴頻碼序列，然后比較收發(fā)兩個碼序列相位之差，就可以精確測出擴頻信號往返的時間差，從而算出二者之間的距離。測量的精度決定于碼片的寬度，也就是擴展頻譜的寬度。碼片越窄，擴展的頻譜越寬，精度越高。
適合數(shù)字話音和數(shù)據(jù)傳輸，以及開展多種通信業(yè)務(wù)。擴頻通信一般都采用數(shù)字通信、碼分多址技術(shù)，適用于計算機網(wǎng)絡(luò)，適合于數(shù)據(jù)和圖像傳輸。
安裝簡便，易于維護。擴頻通信設(shè)備高度集成，采用了現(xiàn)代電子科技的尖端技術(shù)，因此，十分可靠、小巧，大量運用后成本低，安裝便捷，易于推廣應(yīng)用。
按照擴展頻譜的方式不同，現(xiàn)有的擴頻通信系統(tǒng)可以分為：直接序列擴頻工作方式，簡稱直擴（DS）方式，就是直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發(fā)端去擴展信號的頻譜。而在收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息；跳變頻率工作方式，簡稱跳頻（FH）方式，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(diào)制，使載波頻率不斷地跳變；跳變時間工作方式，簡稱跳時（TH）方式，與跳頻相似，跳時是使發(fā)射信號在時間軸上跳變，首先把時間軸分成許多時片，在一幀內(nèi)哪個時片發(fā)射信號由擴頻碼序列去進行控制，因此可以把跳時理解為：用一定碼序列進行選擇的多時片的時移鍵控；寬帶線性調(diào)頻工作方式，簡稱Chirp方式，如果發(fā)射的射頻脈沖信號在一個周期內(nèi)，其載頻的頻率作線性變化，則稱為線性調(diào)頻，因為其頻率在較寬的領(lǐng)帶內(nèi)變化，信號的頻帶也被展寬了，這種擴頻調(diào)制方式主要用在雷達中，但在通信中也有應(yīng)用。
上述幾種基本的擴頻方式可以組合起來，構(gòu)成各種混合方式。一般說來，采用混合方式看起來在技術(shù)上要復(fù)雜一些，實現(xiàn)起來也要困難一些。但是，不同方式結(jié)合起來的優(yōu)點是有時能得到只用其中一種方式得不到的特性。
摘自 人民郵電報
