浅谈扩频通信技术[文献综述]

无线网络扩频通信技术随着计算机应用技术的普及和国民经济信息化的发展，客户/服务器计算、分布式处理、国际互连网（Internet）、内部网（Intranet）等技术被广泛承受和应用，计算机的联网需求迅速扩大。

在诸多计算机联网技术中，无线网（WirelessNetwork）以其无需布线、在一定区域漫游、运行费用低廉等优点，在许多应用场合有其他联网技术不可替代的作用，而在无线通信技术中，基于扩频技术的计算机无线网具有抗干扰能力强、易于实现码分多址、安全保密、无须申请频率资源等特点，近年来在计算机联网的各个领域都得到了广泛地应用。

扩频通信具有其他方式不可比较的优点，近年来在无线通信中得到越来越广泛地应用。

扩频通信（SpreadSpectrumCommunications）开始出现在第二次世界大战，作为美军使用的无线保密通信技术。

现在扩频技术被广泛应用于包括计算机无线网等许多领域。

扩频通信是一种信息传递方式，其信号所占用的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的展宽是通过编码及调制的方法来实现的，与所传的信息无关；在接收端采用一样的扩频码开展相关解调来解扩及恢复所传信息。

扩频通信具有如下特点：1、抗干扰性强：抗干扰是扩频通信主要特性之一，比方信号扩频宽度为100倍，窄带干扰基本上不起作用，而宽带干扰的强度降低了100倍，如要保持原干扰强度，则需加大100倍总功率，这实质上是难以实现的。

因信号接收需要扩频编码开展相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号开展干扰，在不知道信号的扩频码的情况下，由于不同扩频编码之间的不同的相关性，干扰也不起作用。

正因为扩频技术抗干扰性质，美国军方在海湾战争等处广泛采用扩频无线网桥来连接分布在不同区域的计算机网络。

2、隐蔽性好：因为信号在很宽的频带上被扩展，单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低，信号淹没在白噪声之中，别人难以发现信号的存在，加之不知扩频编码，很难拾取有用信号，而极低的功率谱密度，也很少对于其他电讯设备构成干扰。

Chirp扩频技术综述摘要：众所周知，扩频技术具有显著的抗干扰和抗衰落特性，并且具有低功耗，及低的被检测概率，因此，扩频技术被广泛的应用于民用和军用通信中。

常用的扩频技术主要有三种：直接序列扩频，跳频和chirp扩频（Chirp Spread Spectrum，CSS）技术。

相比于前两者，Chirp 扩频技术的抗多普勒频移能力更强，且可有效的抗深度衰落。

由于水声信道的多普勒频移是不可忽略的，因此，有必要对chirp扩频技术进行深入的研究，使其能成为水声通信中一种新的调制体制。

另外，近年来FRFT（Fractional Fourier Transform，分数阶傅里叶变换）是信号处理领域一个研究热点，不同于普通的傅里叶变换，FRFT的基函数正是一系列chirp 函数，这使得FRFT可用于检测chirp信号和chirp参数估计，因此，将其引入Chirp扩频系统。

本文将介绍chirp扩频技术的基本原理，及其主要发展和应用，并对基于chirp扩频的多址方案进行讨论。

最后还将介绍基于FRFT的Chirp扩频系统。

一．Chirp扩频技术简介CSS技术是用线性调频的Chirp脉冲调制发送信息来达到扩频效果的。

Chirp脉冲是正弦信号，在一定时间段内，其频率随时间线性增加或减小。

与DSSS、FHSS相似，CSS利用了它的整个带宽去扩展信号的频谱，不同的是CSS不需要加入任何伪随机序列，它利用了Chirp脉冲自身的频率线性特征，其频率是连续变化的。

CSS与DSSS的解扩原理也有相似之处。

DSSS是通过PN序列扩频的，其解扩需要利用PN序列良好的自相关特性，即：其自相关远大于互相关。

在接收端，如果本地PN序列与接收到的PN序列具有相同的相位时，相关运算出现最大值。

所以可以通过自相关运算，对信号进行解扩，实现数据符号的检测。

CSS的解扩利用了脉冲压缩原理。

接收信号经过匹配滤波后，出现了尖峰脉冲，接收机可以通过对尖峰脉冲的能量捕获来进行数据符号的检测。

湖北农机化2019年第6期25技术推广论扩频通信与扩频调制技术张威，邱秀荣（商丘工学院信息与电子工程学院，河南商丘476000）：扩频通信作为一种高速通信传输方式，满足了人们生活生产的通信需求。

扩频通信系统广泛应用在军事、民用、经济等领域，我们最常见的民用扩频通信系统是数字蜂窝移动通信系统。

扩频调制技术则作为一项重要的调制方式，能够与其他技术结合使用，大幅度地提高信息传输速率，满足现代人们对高速传递信息的需求。

：扩频通信；扩频；调制技术1扩频通信的概述扩频通信作为一种高效的信息传输方式，与卫星通信、光纤通信一起被看作进入信息时代的3大通信方式。

最初它应用军事上，应用在电子对抗、军事通信、导航等领域。

到了80年代，扩频通信与扩频调制技术开始用于民用领域。

扩频通信应用领域也随着技术的发展逐渐增多。

在民用领域主要应用在移动通信中，从最初的模拟调制到如今的数字调制，通信技术与调制技术已经取得了很大的变化。

当移动通信到了第三代后，扩频通信已成为移动通信的主流技术，赢得众多运营商及厂商的支持。

以扩频技术为基础的各种设备也被陆续研发出来，同时随着通信基础设施的建设与发展以及互联网时代的到来，人们对大数据的需求也随之增多，市场需求巨大。

扩频通信在移动通信中的应用会随着现在人们生活水平的提高变得越来越重要。

移动通信在不同地区分别侧重于信息传输速率，移动台的机动性，信号覆盖范围。

不同地区的通信基础设施建设情况也不一样，移动通信的侧重点也不一样。

扩频调制技术则作为一项高效的调节方式，在生产、生活中的作用也会随着互联网技术、物联网技术的发展显得越来越重要。

下面主要介绍扩频通信的发展历程及在移动通信中的应用，侧重于扩频调制技术如何提高移动通信的信息传输速率。

2扩频通信与扩频调制技术扩频通信作为一种传输技术，对要传输的信息进行处理后，将信息传输出去，所占带宽远大于要传输信息的频谱宽度。

扩频通信的特点明显：抗多径衰落、抗干扰、码分多址能力、低截获率，能够准确定时与测距等。

扩频技术：历史、现状及发展一、引言扩频技术(Spread Spectrum, SS)的历史可以追溯到20世纪50年代中期，但是直到80年代初，扩频技术仍然主要应用在军事通信和保密通信中。

随着个人通信业务的发展以及全球定位系统的应用，到现在为止，使用扩频技术的用户已经超过一亿［1］。

无线通信已经成为电信产业最大的部门之一，经过十年多的稳步发展，俨然是21世纪中最有发展潜力的领域［2］。

扩频技术在未来无线系统中的应用也再次成为人们关注的重点。

为了更好地把握扩频技术在无线通信中的应用，本文首先介绍扩频技术的基本情况，然后回顾扩频技术的历史，并对其研究现状进行讨论，最后结合无线通信系统的发展趋势，主要是第四代移动通信系统（4G），着重研究扩频技术的发展趋势及其在未来无线通信系统中的应用。

二、扩频技术简介扩频通信系统具备3个主要特征：①载波是一种不可预测的，或称之为伪随机的宽带信号；②载波的带宽比调制数据的带宽要宽得多；③接收过程是通过将本地产生的宽带载波信号的复制信号与接收到的宽带信号相关来实现的。

频谱扩展的方式主要有以下几种:直序扩频(DSSS)使用高速伪随机码对要传输的低速数据进行扩频调制；跳频系统则利用伪随机码控制载波频率在一个更宽的频带内变化；跳时则是数据的传输时隙是伪随机的；线性调频系统中的频率扩展则是一个线性变化的过程。

几种方式组合的混合系统也经常得到应用。

衡量扩频系统最重要的一个指标就是扩频增益，又称为处理增益。

正是因为扩频系统本身具有的特征使其性能具有一系列的优势：①低截获概率；②抗干扰能力强；③高精度测距；④多址接入；⑤保密性强。

也正是这些特性使其获得了广泛的应用。

三、扩频技术的历史扩频通信技术最初是在军事抗干扰通信中发展起来的［3］，后来又在移动通信中得到广泛的应用［4］，因此扩频技术的历史经历了两个发展阶段，而目前它在这两个领域仍占据重要的地位。

1. 在军事通信中的应用扩频通信系统是在50年代中期产生的，其最初的应用包括军事抗干扰通信、导航系统、抗多径实验系统以及其它方面［5］。

扩展频谱通信（Spread Spectrum Communication）简称扩频通信，其特点是传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽。

扩频通信技术在发端以扩频编码进行扩频调制，在收端以相关解调技术收信，这一过程使其具有诸多优良特性。

1.什么是扩频技术扩频技术，它是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的展宽是通过编码及调制的方法实现的，并与所传信息数据无关；在接收端则用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所传信息数据。

扩频技术包括以下几种方式：直接序列扩展频谱，简称直扩（DS），跳频（FH），跳时（TH），线性调频（Chirp）。

此外，还有这些扩频方式的组合方式，如FH/DS、TH/DS、FH/TH等。

在通信中应用较多的主要是DS、FH和FH/DS。

2.扩频技术分类1、直扩系统（DS）就是采用高码速率的直接序列（Direct Sequence）伪随机码在发端进行扩频，在收端采用相同的伪码（ＰＮ）进行相关解扩。

2、跳频系统（ＦＨ）就是采用跳频（FrequencyHopping）方式进行扩频，形象地说是采用特定的伪码控制的多频率移频键控。

3、跳时系统（ＴＨ）就是采用跳时（TimeHopping）方式进行扩频，形象地说是采用特定的伪码控制的多时片的时移键控。

4、混合系统就是直扩，跳频和跳时的相应组合即DS/FH/TH混合系统。

3.扩频技术的优缺点优点(1)抗干扰性能好，它具有极强的抗人为宽带干扰、窄带瞄准式干扰、中继转发式干扰的能力，有利于电子反对抗。

如果再采用自适应对消、自适应天线、自适应滤波，可以使多径干扰消除，这对军用和民用移动通信是很有利的。

(2)隐蔽性强、干扰小，因信号在很宽的频带上被扩展，单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低。

信号淹没在白噪声之中，难以发现信号的存在，再加上扩频编码，就更难拾取有用信号。

扩频通信技术把被传送的信号带宽展宽，从而降低了系统在单位频宽内的电波“通量密度”，这对空间通信大有好处。

电气化13 届《电力系统通信技术》课程论文浅谈扩频通信及应用学生姓名段美锋学号 8021209140所属学院机械电气化工程学院专业农业电气化与自动化班级电气化13-1日期 2011.11塔里木大学教务处制1浅谈扩频通信及应用摘要：扩展频谱通信是一种将信息的带宽扩展很多倍进行通信的技术，近年来在现代科技的许多领域中，得到了非常广泛的应用，通过介绍扩频通信基本理论基础、工作原理和特点，分析扩频通信的几种分类以及在军事通信、移动通信（CDMA ）、卫星通信、测距定位中的应用，来阐述扩频通信技术在通信中起到重要作用。

关键词： 扩频；通信技术；特点；应用；CDMA 系统0 引言传统的模拟无线通信一般采用调频（FM ）和调幅（AM ）两种方式，不能适应高速数据通信的要求。

进入八十年代后，数字无线数据通信方式成为主流，其调制方式有振幅键控（ASK ）、移频键控（FSK ）和相移键控（PSK ），其优势是便于采用先进的数字信号处理技术，如均衡技术、编码技术等等，提高了数据传输速率和传输的可靠性。

实际的系统如GSM 、IS-54等。

但是这些系统也存在一些缺陷。

一方面，由于无线通信信道的开放性，通信环境不可避免地存在各种各样的突发干扰，使得信号传输的可靠性降低，同时，信道的时域和频域选择性衰落，使得数据传输速率的提高受到限制；另一方面，随着无线业务的快速增长，要求无线网络具备相当的灵活性，以适应业务的发展变化。

这些都是常规的无线数字通信难以解决的。

扩频通信在这一形势下应运而生。

扩频通信是指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式，扩频通信系统的出现，被誉为是通信技术的 一次重大突破。

1 扩频通信的理论基础和工作原理信息论的创始人美国科学家香农（Shannon ）在其信息论专著中有信道容量的公式，即香农公式： C = W ×Log2（1+S/N ）式中：C--信息的传输速率 S--有用信号功率 W--频带宽度 N--噪声功率由式中可以看出：为了提高信息的传输速率C ，可以从两种途径实现，既加大带宽W 或提高信频谱宽度与功率谱密度示意图2噪比S/N 。

ＳＣＩ—ＴＥＣＨ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ　２０１０年第２０卷第８期　文章编号：１００５－６０３３（２０１０）０８－－０１０３－０３　扩频通信技术浅析　

王立松－，肖　冰　，梁光明　，牛新武　（１．国防科学技术大学，湖南长沙．４１００７３；２．６６０１０部队，河北石家庄，０５００６１；　３．中国联合网络通信有限公司邯郸分公司，河北邯郸，０５６００２）　

摘要：介绍了扩频通信技术的工作原理、组成及特点，阐述了扩频通信技术的研究现　状。展望了其发展方向。　关键词：扩频通信技术；直接扩频；跳频；抗干扰　中图分类号：ＴＮ９１４．４２　文献标识码：Ａ　

抗干扰通信是电子战的一部分，国外许多国家都非常重视　通信抗干扰技术的发宸。都投人大量人力、物力、财力进行通信　抗干扰技术的研究。抗干扰通信可以从时域、频域、功率域、空间　域、速度域甚至变换域等多个方面出发，实现多维空间的抗干　扰。现代军事通信在纷繁复杂的干扰环境下，考虑如何具备足够　的抗干扰能力，是未来通信发展关键因素，这就要求必须能够处　理各类干扰。扩频通信技术在保密性能和抗干扰等方面优势巨　大，逐渐成为目前军事通信系统中抗干扰的重要技术之一。　

１扩频通信系统基本概念　扩频通信系统（ｓＰ觚ＡＤ　ＳＰＥＣＴＲＵＭ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ　ＳＹＳＴＥＭ。ＳＳＣＳ）是指用特定的扩频函数对待传输信号频谱扩展　后变为为宽频带信号，然后在信道中传输，同时对传输信号进行　压缩。进而在接收端得到传输信息的通信系统。在ＳＳＣＳ中，扩频　函数决定了调制信号的带宽。而不再由信息来决定。按照系统的　工作方式不同。ＳＳＣＳ可以分为以下４种，直接序列扩频（ＤＳ—　ＳＳ）、跳时扩频（ＴＨ—ｓｓ）、跳频扩频（ＦＨ—ｓｓ）和线性调频（Ｃｈ卸　Ｍｏｄｕｌａｄｏｎ　ｏ各类ＳＳＣＳ都有自己的优缺点，为了析取各类系统　的优点，出现了多种扩频方式的组合，如。ＦＨ／ＤＳ、ＦＨ／ＴＨ和ＴＨ／　ＤＳ等。下面主要对直接序列扩频、跳频扩频和混合扩频ＦＨ／ＤＳ　进行讨论。　１．１直接序列扩频　目前，直接序列扩频系统（ＤＳ－ＳＳ）是应用最为广泛的一种扩　频系统。其实现方法是将要发送的信息用伪随机（ＰＮ）序列扩展　到很宽的频带上，得到经过扩频序列调制的射频信号。在接收　端，利用与发射端扩展用的相同的伪随机序列对接收到的扩频　信号进行相关处理，从而去除伪随机性，恢复所传输的信元。由　于干扰信号与伪随机序列不相关，在接收端被扩频，使得落人信　号频带内的干扰和噪声的频谱被扩展，大大降低了其功率谱密　度。从而提高了系统的输出信噪比，加强了扩频系统的抗干扰性　能，较好地完成了抗干扰的目的。其发射和接收部分的组成框图　见图１。　ＤＳ—ＳＳ系统可以在背景噪声很强的环境下传输，因此具有　许多优点：一是隐蔽性强；二是抗干扰能力强；三是抗窃听、抗侦　察、抗测向能力强；四是能抗多径干扰。正是由于这些特点，使得　ＤＳ－ＳＳ广泛用于卫星通信系统、通信抗干扰系统、导航以及保密　收稿日期：２０１０－０１—３０　（ａ）发射框图　（ｂ）接收框图　图１　直接序列扩频通信系统组成框图　通信系统等方面。　尽管ＤＳ－－ＳＳ系统的应用非常广泛，目前仍存在以下缺陷：一　是捕获时间较长；二是远近效应的影响比较严重（所谓远近效应　就是指在多址系统中，当其他一些用户的功率比较大时将淹没　功率较小的有用信号）；三是要求信道在宽带内相频失真小；四　是抗窄带瞄准干扰能力有限。这些缺点极大地影响了ＤＳ—ＳＳ的　通信的质量。　１．２跳频扩频　跳频技术通过发射载波频率随机跳变来主动避开干扰，从　而增加了系统抗干扰能力。目前战术通信中跳频通信技术已成　为抗干扰的主要手段。它用伪随机序列构成跳频指令控制频率　合成器，在多个备选频率中进行选择的频移键控。载波频率由伪　随机序列控制而实现随机跳变【－－。相比于直接序列扩频，跳频系　统并不是直接传输伪随机序列，而是用其来选择信道。跳频系统　的发射和接收部分组成见图２。显然，ＤＳ—ＳＳ和跳频系统抗干扰　机理是不同的，这是因为ＤＳ－ＳＳ通过干扰功率分散方法来减小　干扰功率．增大解调器输入信噪比，从而达到抗干扰目的，因而　是一种被动式的抗干扰方式。相反，跳频系统用躲避干扰的方式　抗干扰，故是一种主动式抗干扰方式。　跳频系统不仅能能克服远近效应，而且具有很好的多址能　力，易于组网。频谱利用率高，易兼容。其缺点是跳频系统抗跟踪　干扰能力差，抗宽带噪声干扰能力差，而且系统抗部分频带干扰　性能也有限。　目前跳频技术在军事通信中应用非常广泛，如抗干扰和战　

扩频通信的基本原理扩频通信是一种通过将信号的带宽扩大，从而使信号在传输过程中具有更高的抗干扰能力和更好的保密性的通信技术。

它在无线通信领域中得到广泛应用，特殊是在军事通信、卫星通信和挪移通信等领域。

扩频通信的基本原理是通过将原始信号与一个称为扩频码的序列进行数学运算，从而将信号的频谱展宽。

这个扩频码可以是伪随机码，也可以是正交码。

伪随机码是一种看似随机的序列，但实际上具有一定的规律性。

正交码则是一组相互正交的序列。

在扩频通信中，发送端将原始信号与扩频码进行乘法运算，得到扩频信号。

扩频信号的频谱展宽后，可以在更宽的带宽范围内传输，从而提高了信号的抗干扰能力。

同时，由于扩频码的存在，惟独接收端知道正确的扩频码，才干正确地解码出原始信号，从而实现了一定程度的保密性。

在接收端，通过将接收到的扩频信号与相同的扩频码进行乘法运算，可以将信号的频谱压缩回原始带宽范围内。

然后，通过滤波器等处理，可以将原始信号从扩频信号中提取出来。

扩频通信的优点是具有较好的抗干扰性能和保密性能。

由于信号的频谱展宽，使得信号在传输过程中更难受到窄带干扰的影响。

同时，由于扩频码的存在，使得惟独知道正确扩频码的接收端才干正确解码，提高了通信的保密性。

扩频通信的应用非常广泛。

在军事通信中，扩频通信可以提高通信系统的抗干扰能力，保证通信的可靠性。

在卫星通信中，扩频通信可以提高信号的传输效率和抗干扰能力。

在挪移通信中，扩频通信可以提高系统的容量和覆盖范围。

总结起来，扩频通信是一种通过将信号的带宽扩大，从而提高抗干扰能力和保密性的通信技术。

它的基本原理是通过将原始信号与扩频码进行数学运算，将信号的频谱展宽，然后在接收端通过与相同的扩频码进行运算，将信号从扩频信号中提取出来。

扩频通信具有较好的抗干扰性能和保密性能，广泛应用于军事通信、卫星通信和挪移通信等领域。

目录摘要......................................... 错误!未定义书签。

第1章绪论................................. 错误!未定义书签。

第2章扩频通信系统........................... 错误!未定义书签。

2.1 扩展频谱通信的定义.................... 错误!未定义书签。

2.2 扩频通信的理论基础.................... 错误!未定义书签。

2.3 扩频通信的主要性能指标................ 错误!未定义书签。

2.4 扩频通信技术的主要特点................ 错误!未定义书签。

2.5 频谱扩展的实现和直接序列扩频.......... 错误!未定义书签。

2.6 扩频系统需要满足以下几个条件.......... 错误!未定义书签。

2.7 扩频通信特征.......................... 错误!未定义书签。

第3章扩频通信技术的现状..................... 错误!未定义书签。

3.1 扩频技术的研究现状.................... 错误!未定义书签。

3.2 码捕获................................ 错误!未定义书签。

3.3 多用户检测............................ 错误!未定义书签。

第4章扩频技术的展望......................... 错误!未定义书签。

4.1 扩频技术的发展趋势.................... 错误!未定义书签。

4.2 超宽带技术............................ 错误!未定义书签。

4.3 多载波调制技术........................ 错误!未定义书签。

4.4 软件无线电............................ 错误!未定义书签。