探析扩频通信技术的应用及其系统的工作原理

探析扩频通信技术的应用及其系统的工作原理

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摘要：扩频通信技术近年来飞速发展，并广泛应用于生活中，如；无线网、蓝牙、无绳电话、微波通信等。扩频通信技术在定位、通信、测距方面有着诸多的优点，扩频通信技术不断地完善发展形成了扩频通信系统，扩频通信系统产生无疑的通信技术领域飞速发展的成果。本文将分析扩频通信技术的优缺点，探析扩频通信技术系统的工作原理。

关键词：扩频通信技术；应用；工作原理

一、扩频通信技术及系统的介绍

（一）扩频通信技术的介绍

扩频通信技术简称扩频谱通信，它是一种传输信息的射频信号，带宽强度大于信息本身带宽的通信方式。它有一个显著的特征，就是利用伪随机码发送信息数据，其速率高并扩展载有信息数据基带的信号。间接的形成一种低功率的带宽频谱密度信号来发射，信号容易被嘈杂的环境被淹没，即使被信号被淹没，但只要增加带宽信号，就可以使信号恢复正常，保持正常通信，使用扩频的方法让宽带传输信更加强烈，以获取在通信上的优势。

（二）扩频通信系统

扩频通信系统是属于一种信息处理传输系统，扩频通信系统（sPREADSPEcTRuMc0MMuNlCA，110NsYsTEM）简称sscs。在特殊的通讯环境中，扩频函数对待传输信号频谱进行相关处理，然后扩展成宽频带信号。信号在信道中传输时，会对信号进行压制收缩，信号最终流入通讯系统的信息接收端。在扩频通信系统中，扩频系统的函数决定了传输信号时调整信号的带宽，并不是由发送时的信息来决定。

扩频通信系统中信号的传输需要扩展频谱，使信号在被传输的过程中，必须超过承载信息的最小带宽。系统中的接收机接受达发射码的副本时，就会对信号进行相关处理，然后由接收机恢复原来的信息。直接序列码在扩频通信系统中有广泛的应用，它的基本应用原理是：利用高数率运作的正交假地址码，通过适当的调解，制作出基带信息。按照不同的操作方式，一般扩频通行可以分为四种，直接序列扩频工作方式、跳变频率工作方式、跳变时间工作方式、宽带线性调频工作方式。其序列数m，序列相关峰值n，与序列峰值之间的关系，详见表一。

2.跳变频率法

跳变频率法是把序列码在过个频率进行移动，适时的对序列码进行调整，促使频率不断的发生变化，如图二。

图二跳频原理图

3.跳变时间法

跳变时间工作法是在发射信号时，对发射信号的时间进行掌控。它需要把时间分成很多各时段，在一帧内，每个时段发射的信号由相应扩频码序列来进行控制。跳变时间工作方式是利用码序列在进行选择时，对信号多时片、多时段的控制。由于有对时间的专门分段的的作用，并且不断的完善，跳变时间工作法逐渐变成时段区分系统。区别在于时段区分系统可以在一帧内准确的分配多少各时片。系统在分配各个时片时，信号的抗干扰性差，容易出现受到干扰，所以，跳变时间工作方式一般不会单独使用。

4.宽带线性调频法

系统发送的信号在一个射频脉冲信号的范围之内，接受端的频率会做线性变化，这就是宽带线性调频。信号的频率在一定范围内不断的变换，可以促使信号在一定程度上变宽。宽带线性调频一般在雷达上使用。

二、扩频通信系统的优缺点分析

（一）优点

1.安全保密度高

扩频通信系统安全可靠、隐蔽性高、保密性好，所以最先使用于军事领域，敌方很难侦察到它的存在，也很难越过扩频通信系统进行攻击。一般的侦察和攻击对扩频很难起作用。

2.抗干扰强

扩频通信系统具有很强的抗干扰性。尤其是抗人为干扰、抗中继转发干扰、抗窄带标准式干扰等方面表现优异。所以，一般的电子战与反电子的对抗中屡试不爽。扩频通信系统具有抗老化能力和抗多径干扰能力，扩频通信系统在通信过程中，信号频率会被扩宽，在一定程度上还可以增强信号，避免因信号微弱而造成的衰落，扩频通信系统也能抵抗多种干扰。

3.分址能力强

扩频通信系统可以利用不同码的组合进行多个分址，多个不同的址码不易被追查到，追查难度大，隐蔽性高。系统可以有目的控制不同码的组合，也可以让不同码随机组合，不同地址的用户可以通过分址功能来进行多址通信。

（二）缺点

容易干扰其他设备，从而影响整个设备运行的效益。技术单一，不够成熟。没有明确规范和统一的标准。在信号接受方面存在着是否兼容的问题。使用成本高等。

三、扩频通信技术的实际应用

（一）无线局域网

无线局域网以它的便利性收到人们的青睐，它是由局域网技术和无线网技术共同发展而来，由于它普遍使用范围小，所以，它一般采用的是微波扩频通信技术。无线网，顾名思义没有线，这就节约了由于使用线缆而花费的成本。无线局域网可以范围的大小来作出调整，小到方圆几米之内，大到十几里的范围都可以覆盖。无线局域网还可以做出移动，根据使用者的需要，来进行移动，不用固定在一个地方，这就解决网络因经常变换地方而产生过多费用。比如，公交车上的无线局域，方便快捷，可随时移动，不受地域限制。无线局域网充分发挥了无线与有线网所共有的优点。

（二）蓝牙技术

蓝牙技术是现代通讯产业发展的新成果，它以扩频通信作为基础上采用的跳频技术，在跳频技术力又分为，快跳频和短距离分组技术，它能有效的抵抗信号衰落，保证信息传输的稳定性。蓝牙传输一般是在近距离进行，不会有远距离传输而产生的噪声影响。蓝牙有多个使用操作方式，如在ISM频段使用时非常方便，不需要许可认证即可连接。在FM调制的方式下使用，会极大的提高传输速率，传输双方相互连接，但需要相互认证。

（三）扩频通信系统之间的协议

1.连接许可协议

首先获取一个设备地址，就采用页信息建立连接。日过没有获取到一个地址，那么就采用信息查询的的方式建立连接，在无线局域网中，无线传输数据自动录入系统，进入节能的工作状态，可将节能状体调整问固定模式，也可以设置节能状态的工作时间。在设备调整状态时，传输数据可能会被删除。一旦设备状态转出后，即可恢复原来的数据传输，休眠模式和监听模式是两种节能的工作状态。面向连接方式和无连接方式是蓝牙基带技术普遍支持的连接方式。面向连接方式通常应用于语音传输，无连接方式通常用于分组数据传输。

2.认证加密

由电脑物理层提供认证与加密服务。在认证过程中需要双方认证口令一直，如果不一致就会导致认证失败而无法连接。有些蓝牙和局域网可以设置为无须认证即可连接。认证加密对蓝牙技术的使用至关重要。

3.软件操作设置

蓝牙设备之间可以相互操控，有些设备无线电兼容模块与接口间，需要通过软件结构来设置，蓝牙设备之间能够相互进行操作是蓝牙计划的一个基本目的。设备之间互为操作，需要经过链路多级协议传输，蓝牙设备通过识别认证，然后连接。

四、OFDM原理

扩频通信系统在运作时，容易发生多径时延和信道的线性故障，从而出现符号间干扰，简称为ISI，ISI可以消除，通常会采用正交频分复用和时域均衡两种消除的方法，后者成本较高，使用操作复杂，针对时延较短的ISI使用时效果较好，如果时延较长就应采用正交频分复法，简称OFDM。

ISI时延一传输符号之间存在着你一个周期，当周期中所产生的质量一样时，ISI会变得愈发严重，在一定程度上延长传输符号的周期可以可以减小ISI造成的影响，这就是正交频分复用消除线性失真的原理。

OFDM在频率上会构成很多个载波，根据载波的性质使用不同调整方式，可以划分为，QPSK，BPSK和QAM，多个调制对应多个载波。将符号周期延长数倍，设定多个有正对性的调制技术。

OFDM原理的关键在于子载波间的选择。载波信号不能重叠，这样可以间接的降低频带的利用率。符号周期是载波间隔的倒数，如果载波间隔在对应的载波符号周期为正交，那么在周期上的两个载波的乘积为零，OFDM子载波之和相加，信号频谱接近于矩形频谱上的数据。信道中产生较多的线性失真时，每个信道的能量都会移动到邻近的信道。

五、结束语

终上所述，本文介绍了扩频通信技术基本概念，提到了四种扩频通信技术应用的方法；直接序列扩频法、跳变频率法、跳变时间法和宽带线性调频法，这四种应用方法在实践操作过程中，需要结合实际情况来使用。本文对扩频通信原理做了较为详细阐述，分析了扩频通信系统的优缺点，列举了扩频通信技术在实际生活得到的应用。这些充分说明了扩频通行技术的美好前景，为了促使扩频通信系统得到飞速发展，我们应该不断完善和创新扩频通讯技术，并将它应用到网络中，以便我们做出更适用于生活的扩频通信系统，为企业创造更多效益。

参考文献：

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[3]麻晓刚.浅谈扩频通信技术的应用与系统工作原理[J].中国新通信，2013（4）