扩频调制
在传输信号之前，会采用一系列的信号处理技术来确保通信安全，这些技术统称为扩频调制。扩频通信技术的主要优势在于能够防止“干扰”，无论干扰是有意的还是无意的。
使用这些技术调制的信号难以干扰，也无法被干扰。未经授权的入侵者永远无法破解这些信号。因此，这些技术被用于军事目的。这些扩频信号以低功率密度传输，并具有广泛的信号扩展。
伪随机序列
在扩频技术中，使用一种具有特定自相关特性的1和0的编码序列，称为伪随机编码序列。它是一种最大长度序列，属于循环码的一种。
窄带信号
窄带信号的信号强度在频谱中集中，如下图所示。
以下是窄带信号的特点：
- 信号带宽占用频率范围窄。
- 功率密度高。
- 能量扩展小且集中。
虽然这些特性很好，但这些信号容易受到干扰。
扩频信号
扩频信号的信号强度在频谱中分布，如下图所示。
以下是扩频信号的特点：
- 信号带宽占用较宽的频率范围。
- 功率密度非常低。
- 能量广泛分布。
凭借这些特性，扩频信号具有很强的抗干扰或抗阻塞能力。由于多个用户可以共享相同的扩频带宽而互不干扰，因此可以将这些技术称为多址接入技术。
扩频多址接入技术使用传输带宽大于最小所需射频带宽的信号。
扩频信号可以分为两类：
- 跳频扩频 (FHSS)
- 直接序列扩频 (DSSS)
跳频扩频
这是一种跳频技术，用户在指定的时间间隔内切换使用的频率，从一个频率跳到另一个频率，因此被称为跳频。
例如，在特定时间段内分配给发送方1一个频率。一段时间后，发送方1跳到另一个频率，而发送方2使用发送方1之前使用的第一个频率。这被称为频率复用。
数据频率从一个跳到另一个，以提供安全的传输。在每个频率跳跃上花费的时间量称为驻留时间。
直接序列扩频
每当用户想要使用DSSS技术发送数据时，用户数据的每个比特都会乘以一个秘密代码，称为跳码。这个跳码实际上就是扩展码，它与原始消息相乘并进行传输。接收方使用相同的代码来检索原始消息。
这种DSSS也被称为码分多址 (CDMA)。
FHSS和DSSS/CDMA的比较
两种扩频技术都因其特性而受欢迎。为了更好地理解，让我们看一下它们的比较。
| FHSS | DSSS/CDMA |
|---|---|
| 使用多个频率 | 使用单个频率 |
| 难以在任何时刻找到用户的频率 | 用户频率一旦分配，始终相同 |
| 允许频率复用 | 不允许频率复用 |
| 发送方无需等待 | 如果频谱繁忙，发送方必须等待 |
| 信号功率强度高 | 信号功率强度低 |
| 更强，能够穿透障碍物 | 与FHSS相比，它较弱 |
| 不受干扰影响 | 可能受到干扰影响 |
| 成本更低 | 成本较高 |
| 这是最常用的技术 | 此技术不常用 |
扩频的优点
以下是扩频的优点。
- 消除串扰
- 数据完整性更好的输出
- 减少多径衰落的影响
- 更好的安全性
- 降低噪声
- 与其他系统共存
- 更长的工作距离
- 难以检测
- 难以解调/解码
- 更难干扰信号
尽管扩频技术最初是为军事用途而设计的，但现在它们正被广泛用于商业用途。