扩频技术的直序扩频

直序扩频(DS-SS)是通过将伪噪声序列(PN序列)直接与基带脉冲数据相乘来扩展基带数据，伪噪声序列由伪噪声生成器产生。图1描述了经常使用的二进制相移调制的DS-SS系统发射机的框图。

同步的数据信号可能是比特或是二进制信道编码符号，以模2加的方式形成码片，然后再进行相移调制。收到的单用户的扩频信号可以表示为：

式中：m(t)是数据序列，p(t)是PN扩频序列。数据波形是时间序列上无交迭的矩形脉冲，每一脉冲的幅度等于+1或－1,m(t)序列中每一个符号代表一个数据符号，周期是Ts。p(t)序列中的每一个脉冲代表一个码片，通常是幅度等于+1或－1的矩形，周期为Tc。数据符号与码片的边沿变换相一致，因此，Ts和Tc的比率为整数2－1，其输出波形如图2所示。

接收方接收原理如图3所示。

在接收方，假设接收机已经达到同步，接收到的信号通过宽带滤波器，然后与本地产生的PN序列p(t)相乘。如果p(t)=±1，有 =1，经乘法运算得到解扩信号 ， 作为解调器的输入。由于 是BPSK信号，相应地可以解调出数据序列m(t)。

（1）扩频传输带宽 远大于基带信号带宽或比特率 ，即扩展因数 ，SS系统使用如此大的带宽冗余度，旨在有力地克服外来干扰，特别是故意干扰（jamming）和无线多径衰落，多用于无线与卫星数据传输；

（2）SS系统利用不同于上述章节的编码与调制方式，一般是在编码调制或数字频带调制基础上再以扩展频带方式实施特殊的再一次调制——扩频调制；

（3）在SS系统设计中，由于充分利用一种独立于信息码的伪随机码序列，而使通信带宽大大扩展，以防非法用户干扰或截获、窃取传输信息。它与调频和PCM不同，后者以付出一定的带宽为代价，在很大程度上只是对付加性高斯白噪声；

（4）在接收端，为恢复原发送信息码序列而进行解扩，是由本地同步提供的伪随机码序列与接收的扩频码进行相关运算。

SS通信系统主要对付外部侵扰或有意干扰，SS系统以大量扩展带宽为代价，争取高可靠性，由将信码介入“码片”（code chip）其时宽是比信息比特或符号间隔小得多的PN序列。这样可使信号谱“隐匿”为近似白噪声谱，而干扰功率也扩展到SS扩频带宽内，但当解扩后，信号能量可“收聚”为原来信码能量，而干扰能量却不能再收聚回来，因此可将干扰抑制倍。

由上述几个特点，我们可概括扩频通信概念性定义：将数据信号介入带有白噪声特性的伪随机序列进行传输，使传输带宽较原数据所需最小带宽大到数百、上千万倍以上，称为扩频。它可以在接收解扩后使数据解调制判决时的信噪比降低几百甚至上千万倍以上，这一扩频倍数，一般地称为扩频处理增益，。

扩频分类

按结构和调制方式，大体分为以下几类：

（1）直接序列扩频（DS-SS—— Direct-sequence/spread spectrum）并包括CDMA（码分多址）

（2）跳频（FH——Frequency-Hop），并包括慢跳频（SFH）CDMA和快跳频（FFH）系统（3）载波意义上的多址（CSMA）扩频

（4）时跳扩频（TH——Time-Hop）

（5）线性调频（鸟声信号——bird-sound）

（6）混和扩频方式

扩频调制基本方式

主要包括直接序列扩频（DS或DS-SS）、跳频扩频（FH）。扩频通信可实现多用户同时共享公用信道来传输信息——此种技术称作码分多址（CDMA）。

从系统构成看，与一般数字调制系统的不同，只是在发送与接收端均增加了一个伪随机码（PN码）发生器与调制解调器，通过接口相连。PN序列的不同的码模式，作为不同接收用户地址码，与发送信码序列以某种方式结合（一般是模2加法），去控制载波参量完成调制（与解调）。在传输信息之前，首先起动PN序列，并构成在有干扰环境下的收发两端PN码同步，即能够使所需接收信息的用户可靠识别其载有信息的PN码。

在传输过程中，信道介入噪声和各种干扰，包括有意干扰。受扰程度的大小主要取决于干扰源类型，如与扩频信号（带有信息）带宽相比拟的宽带干扰或窄带干扰，连续型或脉冲（非连续）干扰等形式。一般地，干扰台多半是在发射信号频带内介入一个或更多的正弦波干扰，它们可能是固定单频或随时间按某种函数规则不断改变频率。例如，在CDMA系统中，其它信道用户串扰可能是宽带或窄带系统，这取决于产生多址所使用的SS信号类型。如果是宽带，则可以由加性高斯白噪声来等效特征。

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