扩频通信与扩频调制技术
作为三大核心通信技术之一的扩频通信，最早出现在军事领域，即二战中美军运用扩频通信对本国军事通信机密进行加密。该通信技术在军事领域主要应用于军事计划通信，指挥通信以及一些军事情报的加密。其中最典型的例子当数海湾战争中所使用的电子战，借扩频通信技术对敌军通信实施干扰，使其电子通信瘫痪，进而命令无法传送至前线，导致战局的失利及人员的伤亡。电子战中扩频通信的合理运用对这场战争胜负起着重大的作用。现代战争中，扩频通信被更加广泛的应用于军事对抗中，体现了极大的价值。除军事领域的有效应用外，扩频通信更在雷达探测、远距离遥控、电子导航及电子测距等多方面有着较为广泛的应用，并逐渐成为通信传输方式向前发展的重要方向。随着时代的发展，计算机技术的不断成熟，对扩频通信的进一步发展提供技术支持，也为扩频通信的平民化奠定了坚实的基础。
回想自扩频通信出现以来，自有线通信到后来的无线通信直至现在的光纤通信，通信技术可谓日新月异。特别是随着近代科技的不断向前发展，大规模集成电路与通信技术的有效结合使得扩频通信技术有了更加实质的突破。
一、扩频通信的理论基础
扩展频谱通信技术，说到底还是一种通信技术，其本质还是用来进行信息的传输。其主要特点是通信所需最小宽带与信号占据宽带相比，应有十分大的差距。另外，频带的拓展不需要像其他通信方式一般，通过多个码序列相互配合完成，该通信方式仅需一个独立的码序列便可完成。该通信具有三大基本特征，首先，扩频通信传输方式须为数字传输；其次，接收端的扩频函数需与扩频信号一致，最后，无关扩频函数对频带的宽度进行调制，进而完成整个通信过程。扩频通信系统原理图如图1所示。
如图1所示，首先对输入信息进行调制，由扩频码发生器协助并经扩宽频道调制器对信息进行拓宽，然后由发射频道发生器参与且对相应频道进行调制。最终，有终端解调器对该信息进行还原，并恢复至原始信息进行传输。信息的另一种调制方式也如上所述。
二、扩频通信的工作方式
1、直扩方式（DS），即直接扩频方式。在接收端和发送端有着相类似的解扩方式，也是通过高码率的扩频码序列对由前面传输过来的信号进行直接的解扩，进而将信号转变为原始信息的信号，从而完成整个通信过程。直接扩频方式在通信领域有着最为广泛和最为普遍的应用，因而这种方式也成为该行业探索的重点。
2、FH方式，即跳变频率的方式。首先对调频要有一个较为深入的理解，调频意为使用一个确切的码序列对多项频率的周期性移动进行可多项选择的键位控制。信号的发送端既然是以一种跳动频率信号进行发射，那么接收端也需要有相同的频率跳变方式来完成对整个信号的接收过程。FH方式又被称为频率移动键位控制系统，频率合成器及码产生器是其关键组成部分。调频系统的机理简化图如下所示：
图2、图3 整个FH系统简要原理框图
3、跳时方式，按其字面意思理解就是跳跃时间段的通信方式。系统的跳时工作方式与调频工作方式有着异曲同工之妙，跳频是频率进行不断的变动，而跳时则是信号进行时间上的不断跳动。
4、宽带线性调频方式。所谓线性调频，其字面意思便是对频率的调整变化规律为一定的线性变化规律。即在信号接收或者发送的一个周期内，观察其载频的变化特点，若其数据的变化呈现出线性变化，该方式便是宽带线性调频方式。频带宽度随着频谱所处带宽的不同而不同，表现出信号频带宽度的自适应性。一般情况下，这种工作方式主要在雷达中有着重要的应用，近年来该方式在通信中的应用也被逐渐开发出来。
三、扩频通信系统中数字调制方式及其仿真实现
本节对一些常见的数字通信方式的性能和这些通信方式的产生方法进行了简要的阐述。在现代化信息化的数字通信中，QPSK和QAM两种调制方式有极其重要的应用，我们对这两种方式的抗噪声能力进行研究和分析。在前人总结的基础上希望能够在加性高斯信道及理想信道中完成该类调制方法的仿真实现。
1、振幅调制
虽然有许多其他的调制方式，如频率、相位相互结合相互实现的方式来完成调制，受控调频以及最小频移键控等方式。具有许多其他调制方式不具备的优点，如该方式对频带有着极高的利用率，只需要简单的设备便可实现该调制方式。该调制方式也有自身难以克服的缺陷，如有着相对较差的抗噪声性能，并且该调制方式的最优判决条件与调制器自身接收机输入信号的振动幅度有着极大的关联，正是由于这些缺点的存在使得取样判决器很难处在一个最佳工作状态上，使得通信调制系统存在一定缺陷以及一些能够突破的地方。随着科技的进一步发展，电路、滤波以及均衡手法的进一步成熟和优化，为适应新时代条件下的高速率、大容量数据的传输，人们开始关注多电平调制技术，以期找到一种更加适应与现代通信的高效的调制手段。
2、频移调制
除了上述最早出现的振幅调制外，还有一种十分重要的调制方式――频移调制。所谓频移调制即为依据频道的不同而完成频道的调制过程。该调制方式的优势在于能够有效的抵抗外界干扰，进而出色的完成频道的调制任务，使通信变得更加畅通无阻；频移调控目前主要在低速或者中速的通信传输和数据传输中有着较为广泛的应用。 3、相移键控
而与之相对的相对相移则不存在这一问题，原因在于相对相移恢复数字信号主要是依靠前后两个接收序列的序列码来进行。
依据被调参数的变化情况，一般我们将其分为二进制和多进制。并且，一般来运用二进制对数字进行传输时出现的误差可能与四个关键因素有关，其一，频率调制方式的变化；其二，不同噪声具有不同的统计特性；其三，解调方式有着较大的不同；其四，译码的不同判决方式，导致结果的不同。总之，无论采取何种方式，只要输入的信号与外界噪声强度之比较大，则系统有较低误码率；否则，系统的误码率就会增加。
综上所述，我们可以得到下述两点结论：1、针对调制方式一致而检测方式不同的情况，不是相互干扰检测的测量性能要明显低于相互干扰的噪声检测。当然，不得不提的一点是伴随信号与噪声的比例的不断变化（尤其是增大的时候），相互干扰与非相互干扰之间出现错误代码之间的差别就会变得越发不显著，并且两条错误代码曲线之间呈现相互接近的趋势。相互干扰的检测系统唯一缺点便是设备成本要高于非相互干扰检测系统，其系统的复杂程度也要高于非相互干扰检测系统；2、与1中相反在相同检测方式之下，我们考虑不同调制方法的优劣。得出如下结果，①在相同条件下，若有相同的错误代码，对该数据进行相干检测时，信号与噪声的比例之间有一定的要求；处于非相互干扰的检测方式时，与上述有着相同的条件下，信号与噪声之间的比例与相干检测一致；②2ASK需进行严格控制，虽然对其最佳判决门限电平的控制是异常困难的，主要原因在于该门限有着十分差的抵抗振幅不断降低的能力，而该门限的控制与接收端输入信号的幅值有着较为密切的关系；③由相关数据表明，2FSK通常有着比0.9还要大的调制指数，若此时二者有着同样的传码率，从数据分析不难看出，频带中2FSK具有最低的带宽利用率。
四、结语
近年来扩频通信技术得到高度发展，该技术集数字通信技术、计算机高速处理技术、数字匹配与滤波、无线通信收发高度自适应性及高速率计算等众多技术于一体，其研究发展的空间可见一斑。经研究总结，我们发现该项目虽然有着巨大的潜力，但亟需解决的问题依然有很多，如我们是否应对原始数据进行适当的加密处理，以保证通信系统有较强的保密性和抵抗外界信息干扰的能力；如何实现有效的载波同步问题；芯片接收端的门限我们采用硬判决，该判决具有极差的抗干扰能力，为加强通信系统抵抗外界信息干扰的能力，应对系统进行何种调整都是亟待解决的问题。
- 上一篇：浅谈通信工程项目的网络优化
- 下一篇：试论通信光缆线路常见故障及维护
