擴頻通信系統的分類擴頻通信系統的關鍵問題是在發信機部分如何產生寬帶的擴頻信號，在收信機部分如何解調擴頻信號。根據通信系統產生擴頻信號的方式，可以分為下列幾種。1直接序列擴展頻譜系統直接序列擴展頻譜系統（DirectSequeceSpreadSpectrumCommunicationSystems，DS-SS），通常簡稱為直接序列系統或直擴系統，是用待傳輸的信息信號與高速率的偽隨機碼波形相乘后， 去直接控制射頻信號的某個參量，來擴展傳輸信號的帶寬。用于頻譜擴展的偽隨機序列稱為擴頻碼序列。直接序列擴展頻譜通信系統的簡化方框圖參見圖1-5。在直接序列擴頻通信系統中，通常對載波進行相移鍵控（PhaseShiftKeying，PSK調制。為了節約發射功率和提高發射機的工作效率，擴頻通信系統常采用平衡調制器。抑制載波的平衡調制對提高擴頻信號的抗偵破能力也有利。在發信機端，待傳輸的數據信號與偽隨機碼（擴頻碼）波形相乘（或與偽隨機碼序列模2加），形成的復合碼對載波進行調制，然后由天線發射出去。在收信機端，要產生一個和發信機中的偽隨機碼同步的本地參考偽隨機碼， 對接收信號進行相關處理，這一相關處理過程通常常稱為解擴。解擴后的信號送到解調器解調，恢復出傳送的信息。數據圖1-5數據圖1-5直接序列擴頻通信系統簡化圖（a）發射系統；（b）接收系統2跳頻擴頻通信系統跳頻擴頻通信系統是頻率跳變擴展頻譜通信系統（ FrequecyHoppingSpreadSpectrumCommunicationSystems，FH-SS）的簡稱，或更簡單地稱為跳頻通信系統，確切地說應叫做“多頻、選碼和頻移鍵控通信系統”。它是用二進制偽隨機碼序列去離散地控制射頻載波振蕩器的輸出頻率，使發射信號的頻率隨偽隨機碼的變化而跳變。跳頻系統可供隨機選取的頻率數通常是幾千到 220個離散頻率，在如此多的離散頻率中，每次輸出哪一個是由偽隨機碼決定的。 頻率跳變擴展頻譜通信系統的簡化方框圖參見圖1-6(a)(b)圖1-6頻率跳變擴頻通信系統簡化方框圖（a）發射系統；（b）接收系統頻率跳變擴頻通信系統與常規通信系統相比較，最大的差別在于發射機的載波發生器和接收機中的本地振蕩器。在常規通信系統中這二者輸出信號的頻率是固定不變的，然而在跳頻通信系統中這二者輸出信號的頻率是跳變的。 在跳頻通信系統中發射機的載波發生器和接收機中的本地振蕩器主要由偽隨機碼發生器和頻率合成器兩部分組成。快速響應的頻率合成器是跳頻通信系統的關鍵部件。跳頻通信系統發信機的發射頻率，在一個預定的頻率集由偽隨機碼序列控制頻率合成器（偽）隨機的由一個跳到另一個。收信機中的頻率合成器也按照相同的順序跳變，產生一個和接收信號頻率只差一個中頻頻率的參考本振信號， 經混頻后得到一個頻率固定的中頻信號，這一過程稱為對跳頻信號的解跳。解跳后的中頻信號經放大后送到解調器解調，恢復出傳輸的信息。在跳頻通信系統中，控制頻率跳變的指令碼（偽隨機碼）的速率，沒有直接序列擴頻通信系統中的偽隨機碼速率高，一般為幾十 b/s~幾kb/s。由于跳頻系統中輸出頻率的改變速率就是擴頻偽隨機碼的速率，所以擴頻偽隨機碼的速率也稱為跳頻速率。根據跳頻速率的不同，可以將跳頻系統分為頻率慢跳變系統和頻率快跳變系統兩種。假設數據調制采用二進制頻移鍵控調制，Tb是一個信息碼元比特寬度，每Tb秒數據調制器輸出兩個頻率中的一個。每隔Tc秒系統輸出信號的射頻頻率跳變到一個新的頻率上。若Tc>Tb，這樣的頻率跳變系統稱為頻率慢跳變系統。現舉例說明頻率慢跳變系統的工作過程，參見圖 1-7。

圖1-7頻率慢跳變系統頻率跳變示意圖fcfc卜時間f16-f15fl4.f13f12f11-f10率9頻f8-f7i■i.ir.r二一t一 —- .—i— Lq ———1——,T一a—Il -r -r-—.一——1― ii i ii■~^u?a—B 11II 11 1 i ii iiIi—-——i——iii11 1!.n*r，c,p十-1■十■1.. 1 1~1 1~LJ —-4-；--1J1 1~1 1 ~B-1 『八11 rT* 一一?|八 U -H--1-?! 1■廣11 ID八?-斗w—卜-日 1 I ■ i Wi|L—1-111一二H--n xin 1■tr. "I 廣IL-T-V1T |111- 一-_W?-■i 1 P-H---十 in■、11.Tr.II!11-T-,1 督 T1r:■4-11——F-l—— —*r.-=i 1— i~i__I一十一ale 1I*?.■-1..L■? ! ■aT>1■■Al■■T Tn■■1■.--1-■ik■■ 巴一尸曰工L■J■■--■-4--：■-L-ii i1 1■.]Lm.f6-f5f4-■1 f2--i .. H 1 U 一* nV 11ri'1?_T11ri.土—I—~1 V~■1 ■.牝ri1ri■-L-- ■1 一一刊一 UJ 一寺 i4V 4]一■T I11——+——H——■1 廠- 14 Ifi一l~—i—a■1--1 111+L1■ fl—1 ,L」 一1?八11-」八-■ I 1ii■17■T- 1一L.fliR1V■T.—iV1"T"T■■■”F —1■T,■1■廠■1■11■ XI~1 1~1■-T*F1.十r1 1-1 f■f-i-IBf1上一i 1=1 一十■十一L*F二—-JI.L- -t ii 1-—ii——i1_ 1 1 —l——L4 1 圖1-8頻率快跳變系統頻率跳變示意圖圖1-7中，Bb2/Tb,T3Tb,B8Bb。數據調制器根據二進制數據c RF信號選擇兩個頻率中的一個，即每隔Tb秒數據調制器從兩個頻率中選擇一個。頻率合成器有8個頻率｛h,f,f,f,f,f,f,f河供跳變，每傳送3個比特后6 7 3 8 2 4 5跳變到一個新的頻率。該頻率跳變信號在收信機中同本地參考振蕩信號進行下變頻，參考本振頻率的集合為 ｛ f] flF, f6 flF, f7 flF, f3 flF,f8flF，f2flF，f4flF，f5G｝，下變頻后的中頻信號集中在頻率為flF、寬度為Bb的頻帶中。在頻率慢跳變系統中，頻率的跳變速度比數據調制器輸出符號的變化速度慢。若在每個數據符號中，射頻輸出信號的頻率跳變多次，這樣的頻率跳變系統就叫做頻率快跳變系統。圖1-8給出了頻率快跳變系統輸出射頻信號的頻率。在圖1-8中，Tc Tb/3，頻率合成器有16個頻率｛f5,L，f7，,fl4,fl2,f8， f1， f2， f4， f9，f3， f6， f13， f10， f16， f15 ｝， ^b 2/Tb， ^RF i^^b°3跳時擴頻通信系統時間跳變也是一種擴展頻譜技術，跳時擴頻通信系統(TimeHoppingSpreadSpectrumCommunicationSystems，TH-SS)是時間跳變擴展頻譜通信系統的簡稱，主要用于時分多址(TDMA)通信中。與跳頻系統相似，跳時是使發射信號在時間軸上離散地跳變。我們先把時間軸分成許多時隙，這些時隙在跳時擴頻通信常稱為時片，若干時片組成一跳時時間幀。在一幀哪個時隙發射信號由擴頻碼序列去進行控制。因此，可以把跳時理解為：用一偽隨機碼序列進行選擇的多時隙的時移鍵控。由于采用了窄得很多的時隙去發送信號，相對說來， 信號的頻譜也就展寬了。圖I-9是跳時系統的原理方框圖。(a)(b)(a)(b)圖1-9時間跳變擴頻通信系統簡化方框圖(a)發射系統；(b)接收系統在發送端，輸入的數據先存儲起來，由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去控制通-斷開關，經二相或四相調制后再經射頻調制后發射。在接收端，當接收機的偽碼發生器與發端同步時，所需信號就能每次按時通過開關進入解調器。解調后的數據也經過一緩沖存儲器，以便恢復原來的傳輸速率，不間斷地傳輸數據，提供給用戶均勻的數據流。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數據。跳時擴頻系統也可以看成是一種時分系統，所不同的地方在于它不是在一幀中固定分配一定位置的時隙，而是由擴頻碼序列控制的按一定規律跳變位置的時隙。跳時系統能夠用時間的合理分配來避開附近發射機的強干擾， 是一種理想的多址技術。但當同一信道中有許多跳時信號工作時，某一時隙可能有幾個信號相互重疊，因此，跳時系統也和跳頻系統一樣，必須采用糾錯編碼，或采用協調方式構成時分多址。由于簡單的跳時擴頻系統抗干擾性不強，很少單獨使用。 跳時擴頻系統通常都與其他方式的擴頻系統結合使用，組成各種混合方式。從抑制干擾的角度來看，跳時系統得益甚少，其優點在于減少了工作時間的占空比。一個干擾發射機為取得干擾效果就必須連續地發射， 因為干擾機不易偵

破跳時系統所使用的偽碼參數。跳時系統的主要缺點是對定時要求太嚴。4線性脈沖調頻系統線性脈沖調頻系統（Chirp）是指系統的載頻在一給定的脈沖時間間隔線性地掃過一個寬帶圍，形成一帶寬較寬的掃頻信號，或者說載頻在一給定的時間間隔線性增大或減小，使得發射信號的頻譜占據一個寬的圍。在語音頻段， 線性調頻聽起來類似于鳥的“啾啾”叫聲，所以線性脈沖調頻也稱為鳥聲調制。線性脈沖調頻是一種不需要用偽隨機碼序列調制的擴頻調制技術， 由于線性脈沖調頻信號占用的頻帶寬度遠遠大于信息帶寬， 從而也可獲得較好的抗干擾性能。線性脈沖調頻，是作為雷達測距的一種工作方式使用的，其基本原理如圖1-10所示。線性脈沖調頻信號的產生，可由一個鋸齒波信號調制壓控振蕩器（VCO）來實現，如圖1-10（a）所示。發射波是一個頻偏為F的寬帶調頻波，通常是線性調頻。線性調頻信號的特點是，發射脈沖信號的瞬時頻率在信息脈沖持續周期Tb隨時間作線性變化，在脈沖起始和終止時刻的頻差（1-12）Ffif2Bc式中：f1——脈沖起始時刻的頻率，Hz;（1-12）f2——脈沖終止時刻的頻率，Hz；F 瞬時頻率變化圍，Hz；B 線性調制后的帶寬，Hz。壓控振

蕩器(a)匹配

濾波器(b)圖1-10線性脈沖調頻原理圖（a）發射端；（b）接收端在脈沖持續時間Tb，信號的瞬時頻率為(1-13)線性脈沖調頻波的時域表達式為

s(t)Acos2n°tnFt2 o(TbtTb) (1-14)%22線性脈沖調頻信號的接收解調可用匹配濾波器來實現，參見圖1-10(b)。它是由色散延遲線構成的。這種延遲線對信號的高頻成分延遲時間長，對低頻成分延遲時間短，于是頻率由高到低的載頻信號通過匹配濾波器后， 各頻率成分幾乎同時輸出。這些信號成分疊加在一起，形成了脈沖時間的壓縮，使輸出信號幅度增加，能量集中，將有用信號檢出。而與濾波器不匹配的信號在時間上沒有壓縮，甚至反被擴展。這就完成了和直接序列擴頻及跳頻擴頻系統類似的過程， 從而獲得輸出信噪比改善的好處。色散延遲線或調頻脈沖匹配濾波器壓縮掃頻信號， 通常是線性壓縮。壓縮比為D=FTb=T/。b線性脈沖調頻擴頻技術和通信的關系不大，本書不作討論。5混合擴展頻譜通信系統以上幾種基本的擴展頻譜通信系統各有優缺點，單獨使用其中一種系統時有時難以滿足要求，將以上幾種擴頻方法結合起來就構成了混合擴頻通信系統。 常見的有頻率跳變-直接序列混合系統(FH/DS)，直接序列-時間跳變混合系統(DS/TH)，頻率跳變-時間跳變混合系統(HF/TH)等。它們比單一的直接序列、跳頻、跳時體制有更優良的性能。頻率跳變-直接序列混合系統頻率跳變-直接序列混合系統可看作是一個載波頻率作周期性跳變的直接序列擴頻系統，其系統組成方框圖見圖1-11。圖1-11頻率跳變-直接序列混合擴頻系統方框圖圖1-11頻率跳變-直接序列混合擴頻系統方框圖(a)發射系統；(b)接收系統,顧器<—頻率合成器A 指令譯碼器跳頻碼發告器Jb_r水地振蕩器調制器碼發生器'■1時鐘源采用這種混合方式能夠大大提高擴頻系統的性能，并且有通信隱蔽性好、抗干擾能力強、頻率跳變系統的載波頻率難于捕捉，便于適應于多址通信或離散尋址和多路復用等特點，尤其在要求擴頻碼速率過高或跳頻數目過多時， 采用這種混合系統特別有利。時間跳變-頻率跳變混合系統時間跳變-頻率跳變混合系統特別適用于大量電臺同時工作，其距離或發射功率在很大圍變化，需要解決通信中遠近效應問題的場合。遠近效應是指在同一工作區域，同一系統中由于接收機對于不同發射機，電波傳播的距離有遠近之分，形成電波傳播路徑的衰減不同，近距離發射機發送來的信號場強要遠大于遠距離發射機發送來的信號場強。在接收機中強信號將對弱信號產生抑制作用，造成接收機不能很好地接收遠距離發射機發送來的信號。這種系統希望利用簡單的編碼作地址碼，主要用于多址和尋址，而擴展頻譜不是主要目的。時間跳變-直接序列混合系統當直接序列系統中使用不同擴頻碼序列的數目不能滿足多址或復用要求時，增加時分復用(TDM)是一種有效的解決辦法。這既可以增加地址數，又可改善鄰臺干擾，組成所謂的時間跳變-直接序列混合擴頻系統。時間跳變-直接序列混合擴頻系統方框中頻濾波器時鐘源直擴碼發生器調制器跳時碼發生器一混頻器高頻開美數據 —?-乘法器調制器中頻濾波器時鐘源直擴碼發生器調制器跳時碼發生器一混頻器高頻開美數據 —