擴頻通信原理技術背景：傳統的模擬無線通信一般采用調頻（FM）和調幅（AM）兩種方式，不能適應高速數據通信的要求。進入八十年代后，數字無線數據通信方式成為主流，其調制方式有振幅鍵控（ASK入移頻鍵控（FSK閑相移鍵控（PSK），其優勢是便于采用先進的數字信號處理技術，如均衡技術、編碼技術等等，提高了數據傳輸速率和傳輸的可靠性。實際的系統如GSM、IS-54等。但是這些系統也存在一些缺陷。一方面，由于無線通信信道的開放性，通信環境不可避免地存在各種各樣的突發干擾，使得信號傳輸的可靠性降低，同時，信道的時域和頻域選擇性衰落，使得數據傳輸速率的提高受到限制；另一方面，隨著無線業務的快速增長，要求無線網絡具備相當的靈活性，以適應業務的發展變化。這些都是常規的無線數字通信難以解決的。這些因素促成了對采用新技術的需求，以提高數據傳輸速率并進一步提高傳輸的可靠性。 擴頻通信的基本原理和優勢：擴頻通信就其調制方式而言，與傳統的數據通信沒有什么差別，也包括ASK、FSK、PSK以及最近得到迅速發展的QAM，不同之處是在調制之前增加了一個擴頻處理環節，把待傳送符號用特征碼進行擴展，擴展后的符號稱為碼片；在接收端同樣增加了一個解擴處理的環節，將N個碼片恢復為一個符號。這即是擴頻通信的基本原理。擴頻通信的優勢是由擴頻操作所使用的特征碼-偽隨機序列（PNCODE）帶來的。偽隨機碼具有雙值自相關特性，它保證了同步相關操作獲得的輸出遠大于非同步相關的輸出值。這樣就大大降低了當兩條傳播路徑的時差在一個碼片以上時彼此之間的干擾。這即是通常所說的擴頻抗多徑原理。同時，相關解擴處理還能夠大大降低窄帶脈沖干擾，如一般的工業噪聲、環境噪聲等等。特別值得一提的是，由于解擴處理是對N個碼片的能量進行累加，因此,可以允許接收的信號電平在噪聲以下，只要保證累加獲得的能量滿足信號判決的要求即可。這一性能使得擴頻通信技術首先在軍隊保密通信系統中獲得了廣泛的應用。擴頻通信抗多徑的性能使得移動通信信道的相關帶寬不再成為限制通信速率的障礙，因此在擴頻通信方式下可以實現高速數據通信。傳輸速率的限制取決于信號處理的速度。可見，擴頻技術在提高數據通信速率和改善數據通信的可靠性方面，大大優于常規數字通信。同時，由于所有用戶可以共用同一頻帶，大大簡化了網絡系統的規劃，使得系統在適應不斷增長變化的業務方面，具有很高的靈活性。擴頻通信是傳輸信息使用的射頻帶寬是信息帶寬的10倍至100倍以上的通信體制。信息本身不再是決定傳輸帶寬的決定因素，傳輸帶寬主要由發信機和對應收信機預先制定的擴頻碼（又稱地址碼）序列確定。擴頻通信的特點是具有常規通信體制所不具備的許多優勢：(1)擴頻通信具有消息隱蔽性、低截獲概率和抗干擾等能，對軍事通信有很大應用潛力。國外軍事通信已經裝備使用HF、VHF和UHF頻段的跳頻電臺，直接序列擴頻電臺也開始進入實用階段。(2)利用不同的預定擴頻碼(地址碼)序列，可以在相同頻段實現碼分多址(CDMA)和選址通信，在衛星通信和室內有線、無線通信中得到使用。(3)直接序列擴頻信號具有同距離無關的高分辨率測距能力，在全球定位系統(GPS)和深空探測中得到應用。另，從即計算機網絡角度的解釋參考：隨著計算機應用技術的普及和國民經濟信息化的發展，客戶/服務器計算、分布式處理、國際互連網(Internet),內部網(Intranet)等技術被廣泛接受和應用，計算機的聯網需求迅速擴大。在諸多計算機聯網技術中，無線網(WirelessNetwork)以其無需布線、在一定區域漫游、運行費用低廉等優點，在許多應用場合有其他聯網技術不可替代的作用，而在無線通信技術中，基于擴頻技術的計算機無線網具有抗干擾能力強、易于實現碼分多址、安全保密、無須申請頻率資源等特點，近年來在計算機聯網的各個領域都得到了廣泛地應用。 擴頻通信具有其他方式不可比擬的優點，近年來在無線通信中得到越來越廣泛地應用。擴頻通信(SpreadSpectrumCommunications)開始出現在第二次世界大戰，作為美軍使用的無線保密通信技術。現在擴頻技術被廣泛應用于包括計算機無線網等許多領域。擴頻通信是一種信息傳遞方式，其信號所占用的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的展寬是通過編碼及調制的方法來實現的，與所傳的信息無關；在接收端采用相同的擴頻碼進行相關解調來解擴及恢復所傳信息。 擴頻通信具有如下特點：1、抗干擾性強：抗干擾是擴頻通信主要特性之一，比如信號擴頻寬度為100倍，窄帶干擾基本上不起作用，而寬帶干擾的強度降低了100倍，如要保持原干擾強度，則需加大100倍總功率，這實質上是難以實現的。因信號接收需要擴頻編碼進行相關解擴處理才能得到，所以即使以同類型信號進行干擾，在不知道信號的擴頻碼的情況下，由于不同擴頻編碼之間的不同的相關性，干擾也不起作用。正因為擴頻技術抗干擾性質，美國軍方在海灣戰爭等處廣泛采用擴頻無線網橋來連接分布在不同區域的計算機網絡。 2、隱蔽性好：因為信號在很寬的頻帶上被擴展，單位帶寬上的功率很小，即信號功率譜密度很低，信號淹沒在白噪聲之中，別人難以發現信號的存在，加之不知擴頻編碼，很難拾取有用信號，而極低的功率譜密度，也很少對于其他電訊設備構成干擾。3、易于實現碼分多址（CDMA）: 擴頻通信占用寬帶頻譜資源通信，改善了抗干擾能力，是否浪費了頻段？其實正相反，擴頻通信提高了頻帶的利用率。正是由于擴頻通信要用擴頻編碼進行擴頻調制發送，而信號接收需要用相同的擴頻編碼作相關解擴才能得到，這就給頻率復用和多址通信提供了基礎。充分利用不同碼型的擴頻編碼之間的相關特性，分配給不同用戶不同的擴頻編碼，就可以區別不同的用戶的信號，眾多用戶，只要配對使用自己的擴頻編碼，就可以互不干擾地同時使用同一頻率通信，從而實現了頻率復用，使擁擠的頻譜得到充分利用。發送者可用不同的擴頻編碼，分別向不同的接收者發送數據；同樣，接收者用不同的擴頻編碼，就可以收到不同的發送者送來的數據，實現了多址通信。美國國家航天管理局（NASA）的技術報告指出：采用擴頻通信提高了頻譜利用率。另外，擴頻碼分多址還易于解決隨時增加新用戶的問題。 4、抗多徑干擾：在無線通信中，抗多徑問題一直是難以解決的問題，利用擴頻編碼之間的相關特性，在接收端可以用相關技術從多徑信號中提取分離出最強的有用信號，也可把多個路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強，從而達到有效的抗多徑干擾。5、擴頻通信的其他優點： 擴頻通信速率高（2M，8M，11Mbps）,無須申請頻率資源，建網簡單，網絡性能好。與X.25和DDN相比無線擴頻網具有速率高（2Mbps，8Mbps,11Mbps），安裝簡單，運行費用低（無須租費，僅投入少量維護費用），無須申請頻率資源，容易擴展投資少等優點。另外，如使用X.25或DDN作為網間互連的鏈路，在鏈路兩端要使用路由器、多路復用器等設備，而無線擴頻產品有網橋、路由器、調制解調器等多種選擇，節省設備和投資，因此無線擴頻網比X.25和DDN在數百公里范圍內聯網要有明顯的優勢。 跳頻通信是擴頻通信的一個分支，它的突出優點是抗干擾性強，因而很適用于軍事領域。當70年代末第一部跳頻電臺問世以后，就預示著其發展勢頭銳不可擋。到了80年代，世界各國軍隊普遍裝備跳頻電臺。這十年是跳頻電臺發展速度最快的十年。廣泛使用跳頻電臺曾被譽為80年代VHF頻段無線電通信發展的主要特征。90年代，跳頻通信如虎添翼，在軍用跳頻通信領域已相當成熟的同時，跳頻通信的應用又拓寬到民用領域。業內人士指出，跳頻通信是對抗無線電干擾的有效手段，稱其為無線電通信的“殺手銅"。跳頻通信是如此的神奇，以致于自其問世至今的短短30年間，倍受世界各國，特別是幾大軍事強國的青睞。2跳頻通信的基本概念2.1定義我們在用收音機收聽某電臺，當電臺在中波和短波兩個波段上播放同一個節目時，有這樣的體會：若中波波段信號不好，則隨即換到短波波段收聽；當短波波段信號不好，則又換回到中波波段收聽。這種以更換波段的手段來改善收聽效果的方法，就是跳頻的通俗含義。只不過這種跳頻僅在接收端發生，而且是由人工干預來實施跳頻的。我們假設，當廣播電臺發送的頻段也能“緊跟“收音機用戶更換的話，那么，這種通信方式就是跳頻通信。因此，跳頻通信可這樣描述：通信收發雙方同步地改變頻率的通信方式稱為跳頻通信。無線電通信由于它的靈活性，常常被用作戰時通信。但是，傳統的無線電通信都是在某一固定頻率下工作的，很容易被敵方截獲或施加電子干擾，從而使這種通信方式失去“靈驗”。“跳頻通信”就是針對上述傳統無線電通信的弊端，使原先固定不變的無線電發信頻率按一定的規律和速度來回跳變，而讓約定對方也按此規律同步跟蹤接收。由于敵方不了解我方無線電信號的跳變規律，很難將信息截獲。盡管它亦可以采用“跟蹤干擾”的方式來干擾我方電臺，但由于跳頻頻譜變化無常，往往是敵方剛搜索到某發送頻率，它立即又變了，很難做到緊跟不舍。可能有人會提出全面實行干擾（即“寬帶阻塞干擾”）的方法，但這樣做不僅會耗費巨大功率，而且還可能因此而暴露自己和對己方通信造成嚴重干擾。跳頻通信不僅是抗御外來干擾的能手，而且對于抑制遠距離無線電通信本身所造成的“多徑干擾”也十分有效。因為多徑干擾是由于短波無線電信號在傳輸過程中所經過的路徑不盡相同，有的是經電離層一次反射到達對方的，有的則經多次反射后到達對方，而且上述情況還很不穩定，因而造成信號的時強時弱以致失真。采用跳頻通信后，由于在主波波束已被接收，而其它徑向波束尚未到達接收機時，發送和接收載頻早已跳到別的頻率點上去了，這樣就避免了“多徑效應”對通信質量的影響。 跳頻通信的原理說來也并不復雜。它是在普通無線電短波通信基礎上增加一個“碼控跳頻器”。它的主要作用是使跳頻通信發射的載波按一定規則的隨機跳變序列發生變化。實現跳頻通信的關鍵是，收發雙方受偽隨機碼控制的、用來改變載頻頻率的本