2024-11-13 11:38:55
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擴(kuò)頻通信(SSC，Spread Spectrum Communication，擴(kuò)展頻譜通信技術(shù))，通過增加信號(hào)帶寬降低信噪比，提高抗干擾容限。其傳輸信息所用信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬。
與傳統(tǒng)窄帶通信相比，擴(kuò)頻通信具備許多優(yōu)點(diǎn)：多址能力、低截獲率、抗干擾能力強(qiáng)以及時(shí)間分辨率高等，被廣泛應(yīng)用于無線通信中。
具有代表性的擴(kuò)頻方式主要有兩種：直接序列擴(kuò)頻與跳頻擴(kuò)頻。
如果在數(shù)據(jù)上直接加入偽隨機(jī)序列碼，可得到直序擴(kuò)頻(DSSS);如果偽隨機(jī)碼作用在載波頻率上，則得到跳頻擴(kuò)頻(FHSS)。也可以綜合形成DSSS + FHSS混合擴(kuò)頻技術(shù)。
DSSS(直序擴(kuò)頻)：
直序擴(kuò)頻(DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式，簡(jiǎn)稱直擴(kuò)方式(DS方式)，是目前應(yīng)用較廣的一種擴(kuò)頻方式。用高速率的擴(kuò)頻序列在發(fā)射端擴(kuò)展信號(hào)的頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原來的信號(hào)。
例如，LoRa技術(shù)就是一種基于直序擴(kuò)頻的調(diào)制方式。DSSS代表直接序列擴(kuò)頻，信息位是由PN碼(芯片)調(diào)制。PN碼是偽噪聲碼符號(hào)。與信息位相比，此 PN 代碼的持續(xù)時(shí)間較短。DSSS是基于IEEE802.11的 WLAN 兼容產(chǎn)品中采用的調(diào)制技術(shù)。在DSSS系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)帶寬始終可供每個(gè)用戶使用。
FHSS(跳頻擴(kuò)頻)：
跳頻擴(kuò)頻(FHSS，F(xiàn)requency Hopping Spread Spectrum)技術(shù)是在無線電傳輸過程中對(duì)載波頻率進(jìn)行重復(fù)切換，以減少干擾并避免攔截。
在跳頻擴(kuò)頻中，帶寬頻譜的廣切部分被劃分為許多可能的廣播頻率，供傳輸信號(hào)使用。跳頻擴(kuò)頻數(shù)字無線電傳輸方法，其中無線電信號(hào)在較窄的頻譜范圍內(nèi)傳播，信號(hào)以偽隨機(jī)順序跳到其他窄范圍，所有這些都在定義的總體范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)比直序擴(kuò)頻更好的抗噪性，比直序擴(kuò)頻更大的范圍和固有的信號(hào)安全性。
直序擴(kuò)頻與跳頻擴(kuò)頻的區(qū)別對(duì)比：
由于跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)依賴于不同的RF載波頻率，因此主要由于頻率選擇性衰落而導(dǎo)致誤差突發(fā)。
在直序擴(kuò)頻中，信息位分布在頻率和時(shí)間平面上，因此最大限度地減少了干擾和衰落的影響。因此，直序擴(kuò)頻系統(tǒng)容易出錯(cuò)，但與跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)相比處于較低水平。跳頻擴(kuò)頻會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的突發(fā)錯(cuò)誤。
直序擴(kuò)頻的傳輸速率高于跳頻擴(kuò)頻，直序擴(kuò)頻提供高達(dá)22 Mbps的容量，而跳頻擴(kuò)頻支持高達(dá)3 Mbps的容量。
直序擴(kuò)頻比跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)更可靠，跳頻擴(kuò)頻在應(yīng)用中的可靠性較低。但對(duì)于移動(dòng)應(yīng)用跳頻擴(kuò)頻更節(jié)能。
直序擴(kuò)頻比跳頻擴(kuò)頻成本更高。在較低的Mbps(如2 Mbps)下，跳頻擴(kuò)頻的成本較低，但通常，無線電信號(hào)以較高的Mbps使用，直序擴(kuò)頻將比跳頻擴(kuò)頻便宜。
在惡劣的環(huán)境中，包括大覆蓋范圍，噪音，多路徑和藍(lán)牙頻率波等的存在，直序擴(kuò)頻是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用的理想選擇，而跳頻擴(kuò)頻可用于具有出色性能的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)部署。
另外，還有一種時(shí)間跳變擴(kuò)頻技術(shù)(THSS)，利用偽隨機(jī)序列控制發(fā)射信號(hào)的開或關(guān)。這也是一種線性調(diào)頻脈沖技術(shù)，即在一個(gè)周期內(nèi)線性掃描載頻。不過該項(xiàng)技術(shù)到目前為止沒有大的突破。
擴(kuò)頻通信具備的許多優(yōu)良特性是窄帶通信難以替代的，在手機(jī)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、藍(lán)牙、Wi-Fi等諸多領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。