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一般扩频通信系统的工作原理如图1所示。与普通数字通信系统相比，扩频通信系统主要是增加了扩频调制和解扩部分。在发送端，首先对输入的信息进行信息调制，形成数字信号，随后由扩频码发生器产生的扩频码序列对数字信号进行调制，使信号的频谱展宽。展宽以后的信号再对载频进行调制，通过射频功率放大后送至天线发射。在接收端，从接收天线上收到的宽带射频信号，经过输入电路、高频放大器后被送入变频器，而后由本地产生的与发射端完全相同的扩频码序列解扩，最后经信息解调，恢复成原始信息输出。根据扩展频谱的方式不同，目前常用的扩频通信实现方式主要包括直接序列扩频（DS）、跳频扩频（FH）、跳时扩频（TH）、线性调频（Chirp）等。另外，在实际应用中，可以根据具体的通信要求，对这4种扩频方式进行组合，组成各种混合式扩频系统，常用的有TH/DS、FH/DS、FH/TH、DS/FH/TH等。
2扩频通信系统的特点
扩频通信系统的特点主要包括以下几个方面：
（1）抗干扰性能好。
对于干扰信号来说，由于与扩频信号不相关，所以被扩展到一个很宽的频带上，使之进入信号通频带内的干扰功率大大降低，相应地增加了相关器输出端的信号/干扰比，因此扩频通信系统具有很好的抗干扰性能，非常适于移动通信。
（2）可进行多址通信。
扩频通信系统具有非常强的选择性寻址能力，可以采用码分多址（CDMA）的方式组成多址通信网。多址通信网内的所有接收机和发射机都可以同时使用相同的频率工作。采用扩频通信技术构成多址通信网时，比常规通信体制更易于实现网络的同步，便于实现灵活的随机接入；同时，也便于利用计算机进行信息的控制和交换。
（3）保密性能好。
扩频信号的频谱结构主要是由扩频码决定的，而与待传输的信息基本无关，因此扩频通信中信息的安全程度取决于所使用的扩频码。扩频通信系统可以使用周期很长的伪随机码，在一个周期中伪随机码具有随机特性，因此经过其调制后的数字信息类似于随机噪声。有的扩频通信系统可以在信噪比为-20～−15dB的条件下工作，对方很难测出信号的参数，从而达到安全保密通信的目的。此外，扩频信号还可以进行信息加密，对传送的信息进行保护。
（4）抗多径。
多径问题是长期以来一直困扰通信系统的一大难题，特别是对于移动通信系统来说这一问题解决起来更为复杂和困难。扩频通信技术则使解决这一难题成为可能。这是因为该项技术具有很强的抗多径能力，只要满足一定的条件，就可以达到抗干扰的目的，甚至还可以利用多径能量来提高系统的性能，在一般的扩频系统中，这个条件很容易得到满足。
（5）干扰小。
扩频通信系统对其他通信系统的干扰比较小，这是因为扩频通信系统的频谱密度低。由于扩频信号扩展了频带，因此在输出信号功率相同的情况下，降低了输出信号单位频带内的功率，从而降低了系统在单位频带内电波的通量密度。扩频通信系统的这一特点对空间通信极为有利。
（6）数模兼容。
扩频系统既可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。
3扩频通信技术的发展方向
为了更好地发挥扩频通信系统的各种优势，进一步提高其综合性能，今后应重点在以下几个方面开展更加深入的研究工作。
3.1混合式扩频技术
虽然DS、FH、TH等单一的扩频方式都具有较强的抗干扰性能，但它们也都有各自的缺陷。例如，DS扩频方式的缺点是码捕获时间较长、抗窄带瞄准干扰能力有限、“远—近”效应影响较大等；FH扩频方式的不足之处是抗跟踪干扰能力、抗宽带噪声干扰能力差等；TH扩频方式的主要缺点是对定时要求严格等。因此，在实际应用中，单一的扩频方式往往不能满足实际通信的需要，特别是在需要同时解决诸如抗干扰、多址组网、定时定位、抗多径、降低“远—近”效应等一系列问题的情况下，需要将两种或多种扩频方式结合起来，以便弥补单一扩频方式的不足，解决某些技术难点，提高通信系统的综合性能。而且，采用混合式扩频技术还有利于增强系统设计的灵活性，降低技术难度和成本。所以，进一步研究混合式扩频系统（如FH/DS、TH/DS、FH/TH、DS/FH/TH等）是今后的重要发展方向之一。
3.2短波差分跳频通信技术
短波差分跳频通信（又称“短波相关跳频通信”）是近年来发展起来的一种有别于常规跳频通信的一种新型跳频体制，它的主要特点就是将调制和编码统一起来，较好地解决了提高数据传输速率和抗跟踪式干扰等问题。短波差分跳频通信系统是以先进的数字信号处理技术及高速的DSP芯片为基础设计的，该系统硬件结构简单，易于采用数字化软件无线电的架构，拥有传输速率高、抗跟踪干扰能力强、频谱复用、抗衰落性能好等优势，是近年来扩频通信领域一个重要的发展方向。作为一种全新的通信体制，目前短波差分跳频通信存在着跳频图案的二维连续性和随机性较差、宽带频率选择困难、误码传播以及组网困难等问题，因此尚未进入实用化阶段，针对该种扩频方式，在相关跳频算法设计、抗干扰算法、多址性能、组网等方面仍需要开展更加深入的研究工作，解决其中的技术难点。
3.3混沌扩频通信技术
混沌系统的类随机特性非常适于通信的噪声伪装调制，而且，通过混沌系统对初始相位敏感的依赖性，可提供数量极多、非相关、类随机、又是确定且易于产生与再生的信号，所以混沌序列特别适合作为扩频通信中的扩频码。而且，由于混沌扩频序列没有周期，类似于一个随机过程，所以系统的保密性好，很难破译。混沌扩频通信是目前混沌应用研究最热门的发展方向之一，当前采用混沌扩频序列的CDMA系统尚未得到实际应用，还需要开展进一步的研究工作。
3.4跳频技术与多种高效调制技术的结合
跳频技术与多种高效调制技术主要应用于民用通信系统中，但是，由于无需考虑跟踪式干扰或转发式干扰等敌对干扰，其跳速通常较慢。在今后的研究工作中，应着重探索如何将高速跳频技术与高效调制解调技术进行有机的结合，充分发挥其特点，以便达到理想的通信效果。
3.5多用户检测技术与其他新技术、新算法结合
多用户检测技术不仅能去除噪声干扰，而且还能进一步调高系统的容量、改善系统的性能，因此成为扩频通信中的一个关键技术，受到普遍关注。多用户检测技术与其他新技术、新算法的结合是扩频通信领域的研究重点和发展方向之一，主要包括以下几个方面：
（1）半盲多与盲多用户检测技术。
（2）多用户检测与空间处理相结合。
（3）多用户检测与优化算法相结合，例如遗传算法、神经网络算法、模拟退火算法、恒模算法等。
（4）多用户检测与其他新技术相结合，包括空时技术、天线阵列技术、多载波技术等。
3.6基于DSP的扩频通信技术
基于DSP（数字信号处理器）的扩频通信是指硬件设备采用DSP作为核心处理器，通信部分采用抗干扰性、保真性好的扩频无线通信。扩频通信的实现对硬件要求较高，由于DSP芯片具有很强的数据运算和处理能力，且精度较高，因此可以较好地适用于扩频通信，两者的结合通过优势互补实现了通信功能的完善，这是目前该技术研究的重点。当前，该技术主要用于水下通信和地下矿井移动通信中。
4结束语
经过多年的研究、发展和应用，扩频通信技术自身的理论和技术都已趋于完善。随着通信业的快速发展，一方面，对现有扩频通信技术更加深入的研究一直没有停止；另一方面，新技术也在不断地被开发出来，其在军事通信和民用通信领域中发挥的作用也将越来越大。扩频通信技术具有易于实现码分多址的特点，这使得它能够与第四代移动通信系统完美结合，发展前景十分广阔。
作者：孙家可 王春芳 单位：天津大学电子信息工程学院 中国移动通信集团设计院有限公司北京分公司