簡介
工作原理
工作原理在發端輸入的信息先經信息調製形成數位訊號，然後由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調製數位訊號以
展寬信號的頻譜。展寬後的信號再調製到射頻傳送出去。 在接收端收到的寬頻射頻信號，變頻至中頻，然後由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴。再經信息解調、恢復成原始信息輸出。
由此可見，—般的擴頻通信系統都要進行三次調製和相應的解調。一次調製為信息調製，二次調製為擴頻調製，三次調製為射頻調製，以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較，擴頻通信就是多了擴頻調製和解擴部分。
傳送端
1）傳送端輸入的信息經過信息調製形成數位訊號。
2）由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列對數位訊號進行擴展頻譜。
3）射頻發生器數位訊號轉換成模擬信號，並通過射頻信號傳送出去。
接收端
1）在接收端，將收到的射頻信號由高頻變頻至電子器件可以處理的中頻，並把模擬信號轉化成數位訊號。
2）由擴頻碼發生器產生的和傳送端相同的擴頻碼對數位訊號進行解擴。
3）將數位訊號解調成原始信息輸出。
主要特點
擴頻的原理是使用與被傳輸數據無關的碼進行傳輸信號的頻譜擴展，使得傳輸頻寬遠大於被傳輸數據所需的最小頻寬，因此經過擴頻的信號具有三個特點：
擴頻信號是不可預測的隨機的信號。
擴頻信號頻寬遠大於欲傳輸數據(信息)頻寬。
擴頻信號具有更強的抗干擾能力、更強的碼分多址能力以及更強的高速可擴展能力。
分類
在技術實現上，擴頻通常分成以下幾種方法：直接序列（DS）擴頻、跳頻（FH）擴頻、跳時（TH）擴頻和線性調頻（Chirp）擴頻等四種，無論哪種方法，其本質都是對於與被傳輸數據無關的碼，使用何種方式進行調製。比如直接序列就是擴展部分的碼用信號的相位來表示，跳頻則是用不同的頻率表示無關的碼，跳時則是用不同的時間片來對應擴展碼，而線性調頻則是一個周期內線性的頻率來表示擴展碼。
直接序列擴頻
直接序列擴頻(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式，簡稱直擴(DS)方式。
直接序列擴頻方式所謂直接序列(DS-DirectSequency)擴頻，就是直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發端去擴展信號的頻譜。而在收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。直接序列擴頻的原理如圖所示。
用窄脈衝序列對某一載波進行二相相移鍵控調製。如果採用平衡調製器，則調製後的輸出為二相相移鍵控信號，它相當於載波抑制的調幅雙邊帶信號。圖中輸入載波信號的頻率為fc，窄脈衝序列的頻譜函式為G(C)，它具有很寬的頻帶。平衡調製器的輸出則為兩倍脈衝頻譜寬度，而fc被抑制的雙邊帶的展寬了的擴頻信號，其頻譜函式為fc+G(C)。在接收端套用相同的平衡調製器作為解擴器。可將頻譜為fc+G(C)的擴頻信號，用相同的碼序列進行再調製，將其恢復成原始的載波信號fc。
跳頻擴頻
跳頻擴頻(Frequency Hopping Spread Spectrum)工作方式，簡稱跳頻(FH)方式。
所謂跳頻，比較確切的意思是：用一定碼序列進行選擇的多頻率頻移鍵控。也就是說，用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調製，使載波頻率不斷地跳變，所以稱為跳頻。
簡單的頻移鍵控如2FSK，只有兩個頻率，分別代表傳號和空號。而跳頻系統則有幾個、幾十個、甚至上幹個頻率、由所傳信息與擴頻碼的組合去進行選擇控制，不斷跳變。
右圖為跳頻的原理示意圖。發端信息碼序列與擴頻碼序列組合以後按照不同的碼字去控制頻率合成器。
跳時擴頻
跳變時間工作方式跳時擴頻(Time Hopping Spread Spectrum)工作方式，簡稱跳時(TH)方式
。
與跳頻相似，跳時(TH－TimeHopping)是使發射信號在時間軸上跳變。首先把時間軸分成許多時片。在一幀內哪個時片發射信號由擴頻碼序列去進行控制。可以把跳時理解為：用一定碼序列進行選擇的多時片的時移鍵控。
由於採用了窄得很多的時片去傳送信號，相對說來，信號的頻譜也就展寬了。右圖是跳時系統的原理方框圖。在發端，輸入的數據先存儲起來，由擴頻碼發生器的擴頻碼序列去控制通－斷開關，經二相或四相調製後再經射頻調製後發射。在收端，由射頻接收機輸出的中頻信號經本地產生的與發端相同的擴頻碼序列控制通－斷開關，再經二相或四相解調器，送到數據存儲器和再定時後輸出數據。只要收發兩端在時間上嚴格同步進行，就能正確地恢復原始數據。
線性調頻
寬頻線性調頻方式線性調頻(ChirpModulation)工作方式，簡稱Chirp方式
。
如果發射的射頻脈衝信號在一個周期內，其載頻的頻率作線性變化，則稱為線性調頻。
因為其頻率在較寬的領帶內變化，信號的頻帶也被展寬了。這種擴頻調製方式主要用在雷達中，但在通信中也有套用。右圖中是線性調頻的示意圖。
發端有一鋸齒波去調製壓控振盪器，從而產生線性調頻脈衝。它和掃頻信號發生器產生的信號一樣。在收端，線性調頻脈衝由匹配濾波器對其進行壓縮，把能量集中在一個很短的時間內輸出，從而提高了信噪比，獲得了處理增益。匹配濾波器可採用色散延遲線，它是一個存儲和累加器件。其作用機理是對不同頻率的延遲時間不一樣。如果使脈衝前後兩端的頻率經不同的延遲後一同輸出，則匹配濾波器起到了脈衝壓縮和能量集中的作用。匹配濾波器輸出信噪比的改善是脈衝寬度與調頻頻偏乘積的函式。一般，線性調頻在通信中很少套用。
混合方式
信號頻譜在上述幾種基本的擴頻方式的基礎上，可以組合起來，構成各種混合方式。例如DS/FH、DS/TH、DS/FH/TH等等。
一般說來，採用混合方式看起來在技術上要複雜一些，實現起來也要困難一些。但是，不同方式結合起來的優點是有時能得到只用其中一種方式得不到的特性。例如DS/FH系統，就是一種中心頻率在某一領帶內跳變的直接序列擴頻系統。其信號的頻譜如圖所示。
對於DS/TH方式，它相當於在擴頻方式中加上時間復用。採用這種方式可以容納更多的用戶。在實現上，DS本身已有嚴格的收發兩端擴頻碼的同步。加上跳時，只不過增加了一個通－斷開關，並不增加太多技術上的複雜性。對於DS/FH/TH，它把三種擴頻方式組合在一起，在技術實現上肯定是很複雜的。但是對於一個有多種功能要求的系統，DS、FH、TH可分別實現各自獨特的功能。
因此，對於需要同時解決諸如抗干擾、多址組網、定時定位、抗多徑和遠－近問題時，就不得不同時採用多種擴頻方式。
優勢
抗干擾能力
擴頻優勢強擴頻通信系統擴展的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾能力就越強。簡單地說，如果信號頻譜展寬10
倍，那么干擾方面需要在更寬的頻帶上去進行干擾，分散了干擾功率，從而在總功率不變的條件下，其干擾強度只有原來的1/10。另外，由於接收端採用擴頻碼序列進行相關檢測，空中即使有同類信號進行干擾，如果不能檢測出有用信號的碼序列，干擾也起不了太大作用，因此抗干擾性能強是擴頻通信的最突出的優點。
碼分多址能力強
由於擴頻通信中存在擴頻碼序列的擴頻調製，充分利用各種不同碼型擴頻序列之間優良的自相關特性和互相關特性，在接收端利用相關檢測技術進行解擴，則在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統可以區分不同用戶的信號，這樣在同一頻帶上許多對用戶可以同時通話而互不干擾。
高速可擴展能力強
由於獨占信道且碼分多址，所以速率很高。由於在IEEE802.11標準中，11位隨機碼元中只有1位用來傳輸數據，因此吞吐量的擴展能力強。相對於通用標準採用的相位變化DQPSK/DPSK調製技術，增強型採用了直序/脈衝位置調製（DS/PPM）技術。PPM技術使用了預置的8位碼元中的3位傳輸數據，這就使傳輸率產生了飛躍。
套用
擴頻晶片擴頻信號是用擴展隨機序列——偽隨機碼調製射頻信號或不斷跳躍的載波信號頻率而得到的，這樣，擴頻
系統不同於傳統通信系統，它可以極大限度地共享相同的頻道資源。每套系統都具有與眾不同的擴展序列來減少來自其他設備的干擾，只有具有與發射者相同擴展序列的接收者才可以重組或壓縮擴頻傳輸信號來獲得其中載入的有效信息。即使是多套擴頻設備使用同一個頻道在同一地區進行信號傳輸，只要採用不同的擴頻序列，就不會相互干擾。擴頻系統這一頻道復用的優勢，使其成為在大城市頻譜資源十分擁擠的環境下最理想的選擇。
擴頻通信作為一種成熟的高科技技術，可套用於：（1）地僻人稀的農村及通信不發達地區;（2）有線基建已飽和的繁華市區;（3）因業務要求驟增而有線基建滯後的新建社區；（4）用戶主幹/備份通信網路，以彌補郵電公眾網路的不足。
現狀
研究現狀
擴頻擴頻技術由於其本身具備的優良性能而得到廣泛套用，其最主要的兩個套用領域仍是軍事抗干擾通信和移
動通信系統，而跳頻系統與直擴系統則分別是在這兩個領域套用最多的擴頻方式。一般而言，跳頻系統主要在軍事通信中對抗故意干擾，在衛星通信中也用於保密通信，而直擴系統則主要是一種民用技術。
碼捕獲
對碼捕獲的研究主要集中在對周期較長的碼實現捕獲的問題，也就是快速捕獲的問題。以前採用的主要是串列捕獲方法，這種方案實現簡單，但捕獲速度不能滿足要求。而現在大規模積體電路的套用使並行捕獲方案成為可能，但系統的複雜度很高，因此研究的目標就是實現碼捕獲時間性能和系統複雜度之間的折衷。在串列捕獲方案中，雙停頓時間搜尋法和序貫檢測法都是縮短捕獲時間的有效方法，利用一些新的搜尋算法進一步改進這些系統的性能成為研究的熱點。此外以前主要研究的是高斯信道下的捕獲性能，現在則考慮到非高斯信道下的捕獲性能，以及在有頻偏等影響條件下捕獲性能。
多用戶檢測
擴頻CDMA系統容量受到來自其他用戶的多址干擾的限制，多用戶檢測能夠利用這些多址干擾來改善接收機的
性能，因此是一種提高系統容量的有效方法。傳統的CDMA接收機是由一系列單用戶檢測器組成，每個檢測器都是與特定擴頻碼對應的相關器，它並沒有考慮多址干擾的結構，而是把來自其它用戶的干擾當成加性噪聲，因此當用戶數量增加時，其性能急劇下降。通過對所有用戶的聯合解碼可以極大地改善CDMA系統的性能。但是最優的多用戶接收機，其複雜度隨用戶數量成指數增長，因此在實際通信系統中幾乎不可能實現。這樣尋找在性能和複雜度之間折中的次最優多用戶檢測器成為研究的熱點。
