擴頻是什麼？

　　擴頻是一種資訊處理傳輸技術。擴頻技術是利用同欲傳輸資料(資訊)無關的碼對被傳輸訊號擴充套件頻譜，使之佔有遠遠超過被傳送資訊所必需的最小頻寬。

　　擴頻技術原理

　　在發端輸入的資訊先經資訊調製形成數字訊號，然後由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調製數字訊號以展寬訊號的頻譜。展寬後的訊號再調製到射頻傳送出去。在接收端收到的寬頻射頻訊號，變頻至中頻，然後由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴。再經資訊解調、恢復成原始資訊輸出。 　　

　　由此可見，—般的擴頻通訊系統都要進行三次調製和相應的解調。一次調製為資訊調製，二次調製為擴頻調製，三次調製為射頻調製，以及相應的資訊解調、解擴和射頻解調。與一般通訊系統比較，擴頻通訊就是多了擴頻調製和解擴部分。

 　　擴頻的工作方式

　　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：

　　直擴方式

　　直接序列擴頻(DirectSequenceSpreadSpectrum)工作方式，簡稱直擴(DS)方式。所謂直接序列(DS-DirectSequency)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。直接序列擴頻的原理如圖所示。 　　

　　用窄脈衝序列對某一載波進行二相相移鍵控調製。如果採用平衡調製器，則調製後的輸出為二相相移鍵控訊號，它相當於載波抑制的調幅雙邊帶訊號。圖中輸入載波訊號的頻率為fc，窄脈衝序列的頻譜函式為G(C)，它具有很寬的頻帶。平衡調製器的輸出則為兩倍脈衝頻譜寬度，而fc被抑制的雙邊帶的展寬了的擴頻訊號，其頻譜函式為fc＋G(C)。在接收端應用相同的平衡調製器作為解擴器。可將頻譜為fc＋G(C)的擴頻訊號，用相同的碼序列進行再調製，將其恢復成原始的載波訊號fc。

　　跳頻方式

　　跳變頻率(FrequencyHopping)工作方式，簡稱跳頻(FH)方式。另外一種擴充套件訊號頻譜的方式稱為跳頻(FH－FrequencyHopping)。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。 　　

　　簡單的頻移鍵控如2FSK，只有兩個頻率，分別代表傳號和空號。而跳頻系統則有幾個、幾十個、甚至上幹個頻率、由所傳資訊與擴頻碼的組合去進行選擇控制，不斷跳變。
　　
　　跳時方式

　　跳變時間(TimeHopping)工作方式，簡稱跳時(TH)方式。與跳頻相似，跳時(TH－TimeHopping)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。右圖是跳時系統的原理方框圖。在發端，輸入的資料先儲存起來，由擴頻碼發生器的擴頻碼序列去控制通－斷開關，經二相或四相調製後再經射頻調製後發射。在收端，由射頻接收機輸出的中頻訊號經本地產生的與發端相同的擴頻碼序列控制通－斷開關，再經二相或四相解調器，送到資料儲存器和再定時後輸出資料。只要收發兩端在時間上嚴格同步進行，就能正確地恢復原始資料。

Chirp方式

　　寬頻線性調頻(ChirpModulation)工作方式，簡稱Chirp方式。如果發射的射頻脈衝訊號在一個週期內，其載頻的頻率作線性變化，則稱為線性調頻。
 　　
　　因為其頻率在較寬的領帶內變化，訊號的頻帶也被展寬了。這種擴頻調製方式主要用在雷達中，但在通訊中也有應用。右圖中是線性調頻的示意圖。 　　

　　發端有一鋸齒波去調製壓控振盪器，從而產生線性調頻脈衝。它和掃頻訊號發生器產生的訊號一樣。在收端，線性調頻脈衝由匹配濾波器對其進行壓縮，把能量集中在一個很短的時間內輸出，從而提高了信噪比，獲得了處理增益。匹配濾波器可採用色散延遲線，它是一個儲存和累加器件。其作用機理是對不同頻率的延遲時間不一樣。如果使脈衝前後兩端的頻率經不同的延遲後一同輸出，則匹配濾波器起到了脈衝壓縮和能量集中的作用。匹配濾波器輸出信噪比的改善是脈衝寬度與調頻頻偏乘積的函式。一般，線性調頻在通訊中很少應用。

　　混合方式

　　各種混合方式 　　

　　在上述幾種基本的擴頻方式的基礎上，可以組合起來，構成各種混合方式。例如DS／FH、DS／TH、DS／FH／TH等等。一般說來，採用混合方式看起來在技術上要複雜一些，實現起來也要困難一些。但是，不同方式結合起來的優點是有時能得到只用其中一種方式得不到的特性。例如DS／FH系統，就是一種中心頻率在某一領帶內跳變的直接序列擴頻系統。其訊號的頻譜如圖所示。 　　

　　對於DS／TH方式，它相當於在擴頻方式中加上時間複用。採用這種方式可以容納更多的使用者。在實現上，DS本身已有嚴格的收發兩端擴頻碼的同步。加上跳時，只不過增加了一個通－斷開關，並不增加太多技術上的複雜性。對於DS／FH／TH，它把三種擴頻方式組合在一起，在技術實現上肯定是很複雜的。但是對於一個有多種功能要求的系統，DS、FH、TH可分別實現各自獨特的功能。 　　

　　因此，對於需要同時解決諸如抗干擾、多址組網、定時定位、抗多徑和遠－近問題時，就不得不同時採用多種擴頻方式。

　　 擴頻的應用

　　擴頻訊號是用擴充套件隨機序列——偽隨機碼調製射頻訊號或不斷跳躍的載波訊號頻率而得到的，這樣，擴頻系統不同於傳統通訊系統，它可以極大限度地共享相同的頻道資源。每套系統都具有與眾不同的擴充套件序列來減少來自其他裝置的干擾，只有具有與發射者相同擴充套件序列的接收者才可以重組或壓縮擴頻傳輸訊號來獲得其中載入的有效資訊。即使是多套擴頻裝置使用同一個頻道在同一地區進行訊號傳輸，只要採用不同的擴頻序列，就不會相互干擾。擴頻系統這一頻道複用的優勢，使其成為在大城市頻譜資源十分擁擠的環境下最理想的選擇。 　　

　　擴頻通訊作為一種成熟的高科技技術，可應用於：

　　（1）地僻人稀的農村及通訊不發達地區;

　　（2）有線基建已飽和的繁華市區;

　　（3）因業務要求驟增而有線基建滯後的新建社群；

　　（4）使用者主幹／備份通訊網路，以彌補郵電公眾網路的不足。