傳輸與接入考試擴(kuò)頻技術(shù)概述

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10.4 擴(kuò)頻技術(shù)

擴(kuò)展頻譜（SpreadSpectrum,SS）通信技術(shù)目前已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在軍事和民用通信系統(tǒng)中。擴(kuò)展頻譜技術(shù)一般簡(jiǎn)稱為擴(kuò)頻技術(shù)。

10.4.1 擴(kuò)頻技術(shù)概述

擴(kuò)頻技術(shù)是一種信號(hào)帶寬遠(yuǎn)大于傳送信息帶寬的傳輸方法。信號(hào)帶寬是受某一獨(dú)立于傳送信息的偽隨機(jī)序列控制的，在接收端采用同步的偽隨機(jī)序列來(lái)進(jìn)行解擴(kuò)及信息恢復(fù)。

目前人們一般認(rèn)為擴(kuò)頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)是香農(nóng)的信道容量公式，但是擴(kuò)頻理論實(shí)際上是和香農(nóng)的信息理論幾乎在同一時(shí)期逐漸發(fā)展并建立起來(lái)的。香農(nóng)理論雖然不能直接用到抗干擾研究中，但是它給出的結(jié)果確確實(shí)實(shí)影響了通信工程師們的想法。

相對(duì)于普通的窄帶調(diào)制，擴(kuò)頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）具有低截獲概率特性

當(dāng)擴(kuò)頻系統(tǒng)的信號(hào)頻譜帶寬遠(yuǎn)大于所傳信息帶寬時(shí)，相對(duì)常規(guī)系統(tǒng)而言，擴(kuò)頻信號(hào)占據(jù)了更大的帶寬，因此在發(fā)射功率相同的情況下，擴(kuò)頻信號(hào)的功率譜密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)的功率譜密度。而在接收端，擴(kuò)頻系統(tǒng)甚至可以在信號(hào)完全淹沒(méi)在噪聲的情況下工作。此時(shí)，在不了解擴(kuò)頻信號(hào)有關(guān)參數(shù)的情況下，偵察接收機(jī)難以對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視、截獲，更難以對(duì)其進(jìn)行測(cè)向。因此，擴(kuò)頻信號(hào)具有天然的低截獲概率特性。

（2）抗干擾能力強(qiáng)

擴(kuò)頻技術(shù)發(fā)展的一個(gè)最初的目的就是增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)干擾的抗拒能力。擴(kuò)頻系統(tǒng)通過(guò)接收端的解擴(kuò)處理，使解擴(kuò)后的干擾功率被大大壓制，而擴(kuò)頻信號(hào)本身在解擴(kuò)前后的功率可以近似保持不變。因此，擴(kuò)頻技術(shù)的采用提高了接收機(jī)信息恢復(fù)時(shí)信號(hào)的信干比，相當(dāng)于提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

（3）具有高時(shí)間分辨率

由于擴(kuò)頻系統(tǒng)的信號(hào)帶寬寬，因此，在接收端對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理時(shí)，其時(shí)間分辨率較窄帶系統(tǒng)要高得多。這樣，擴(kuò)頻技術(shù)非常適合在雷達(dá)、導(dǎo)航定位、制導(dǎo)及高精度授時(shí)等領(lǐng)域應(yīng)用，用以提髙雷達(dá)的距離分辨率、導(dǎo)航定位和制導(dǎo)的精度。

（4）具有信息保密性

當(dāng)擴(kuò)頻系統(tǒng)采用的偽隨機(jī)序列周期很長(zhǎng)，且復(fù)雜度較高時(shí)，敵方難以識(shí)別擴(kuò)頻信號(hào)的有關(guān)參數(shù)，信息不易被破譯和截獲，所以說(shuō)擴(kuò)頻技術(shù)具有天然的保密特性。

（5）具有碼分多址能力

當(dāng)不同的擴(kuò)頻系統(tǒng)用戶采用互相關(guān)特性較好的偽隨機(jī)序列作為擴(kuò)頻序列時(shí)，這些系統(tǒng)可以在同一時(shí)刻、同一地域內(nèi)工作在同一頻段上，而相互造成的影響（事實(shí)上是干擾）可以很小，這就是擴(kuò)頻系統(tǒng)的碼分多址。

擴(kuò)展頻譜技術(shù)至今已經(jīng)歷了近60年的發(fā)展，今天人們?nèi)匀辉趯?duì)擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行研究。但是擴(kuò)頻技術(shù)的基本種類卻沒(méi)有什么變化，主要的擴(kuò)頻技術(shù)有以下兩種。

（1）直接序列擴(kuò)頻（DirectSequenceSpreadSpectrum,DSSS）。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)一般簡(jiǎn)稱為直擴(kuò)技術(shù)，是指直接用偽隨機(jī)序列，對(duì)己調(diào)制或未調(diào)制信息的載頻進(jìn)行調(diào)制，達(dá)到擴(kuò)展信號(hào)頻譜目的的擴(kuò)頻技術(shù)。用于直擴(kuò)技術(shù)的偽隨機(jī)序列碼片速率和擴(kuò)頻的調(diào)制方式?jīng)Q定了直擴(kuò)系統(tǒng)的信號(hào)帶寬。

（2）跳頻擴(kuò)頻（FrequencyHoppingSpreadSpectrum,FHSS）。跳頻擴(kuò)頻指采用偽隨機(jī)序列控制系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)頻率，使其按照一定的規(guī)律，在給定的頻段內(nèi)周期地跳變。

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