擴(kuò)頻通信的基本原理是什么？它的特征是什么？

擴(kuò)頻通信技術(shù)是由海蒂·拉瑪發(fā)明的一種信息技術(shù)，即擴(kuò)展頻譜通信技術(shù)(Spread Spectrum Communication)。它指的是其傳輸信息所用信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬。這種技術(shù)最初是為了軍事保密通信和電子對(duì)抗系統(tǒng)而發(fā)明的，但隨著世界范圍政治格局的變化和冷戰(zhàn)的結(jié)束，該項(xiàng)技術(shù)才逐步轉(zhuǎn)向"商業(yè)化"。數(shù)年前擴(kuò)頻通信在我國(guó)通信領(lǐng)域仍鮮為人知，但自1993年開(kāi)始，吉隆公司開(kāi)始致力于向我國(guó)引進(jìn)擴(kuò)頻產(chǎn)品，已經(jīng)在電力、金融、公安、交通等行業(yè)收到了明顯的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，引起國(guó)內(nèi)通信界人士的廣泛關(guān)注。

擴(kuò)頻通信的基本原理是通過(guò)將原始信號(hào)與一個(gè)稱為擴(kuò)頻碼的序列進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，從而將信號(hào)的頻譜展寬。這個(gè)擴(kuò)頻碼可以是偽隨機(jī)碼，也可以是正交碼。偽隨機(jī)碼是一種看似隨機(jī)的序列，但實(shí)際上具有一定的規(guī)律性。正交碼則是一組相互正交的序列。擴(kuò)頻通信的原理是盡可能使用最大帶寬數(shù)，同樣的能量在一個(gè)大的帶寬上傳播。這里擴(kuò)頻帶寬的很小部分與常規(guī)無(wú)線信號(hào)相干擾，但常規(guī)無(wú)線信號(hào)不影響擴(kuò)頻信號(hào)，這是因?yàn)閮烧呦啾瘸Ｒ?guī)信號(hào)帶寬很窄。

具體來(lái)說(shuō)，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)包括以下幾個(gè)主要組成部分：

1. 發(fā)射端：在發(fā)射端，原始信息(如語(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)等)首先經(jīng)過(guò)信息調(diào)制，形成數(shù)字信號(hào)。然后，擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，以擴(kuò)展信號(hào)的頻譜。擴(kuò)頻調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻調(diào)制后，通過(guò)天線發(fā)送出去。

2. 接收端：在接收端，接收到的信號(hào)首先經(jīng)過(guò)射頻解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)，然后使用與發(fā)射端相同的擴(kuò)頻碼序列對(duì)解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，以還原出原始信息。

擴(kuò)頻通信的原理是利用擴(kuò)頻碼序列對(duì)原始信息進(jìn)行調(diào)制，使得信號(hào)的頻譜得到擴(kuò)展。這種擴(kuò)展可以是線性的，也可以是非線性的。線性擴(kuò)頻是指信號(hào)的功率譜密度與頻率之間呈線性關(guān)系，而非線性擴(kuò)頻則是指信號(hào)的功率譜密度與頻率之間呈非線性關(guān)系。擴(kuò)頻通信具有許多優(yōu)點(diǎn)，如抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、抗多徑干擾等。這些優(yōu)點(diǎn)使得擴(kuò)頻通信在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，如無(wú)線通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)等。

擴(kuò)頻通信的特征主要包括以下幾點(diǎn)：

數(shù)字傳輸方式：擴(kuò)頻通信采用數(shù)字傳輸方式，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密、解密、壓縮、解壓縮等操作，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?

傳輸信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬：擴(kuò)頻通信通過(guò)使用擴(kuò)頻碼序列對(duì)原始信息進(jìn)行調(diào)制，將信號(hào)的頻譜擴(kuò)展，使得傳輸信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息的帶寬。這使得在傳輸過(guò)程中，可以更好地抵抗干擾和噪聲。

利用與被傳信息無(wú)關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對(duì)被傳信息的信元重新進(jìn)行調(diào)制：擴(kuò)頻通信中，擴(kuò)頻函數(shù)的選擇非常重要，它與被傳信息的信元進(jìn)行調(diào)制，使得信號(hào)的頻譜得到擴(kuò)展。不同的擴(kuò)頻函數(shù)會(huì)產(chǎn)生不同的擴(kuò)頻效果，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行選擇。

接收端用相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(解擴(kuò))，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)：在接收端，需要使用與發(fā)射端相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，以還原出原始信息的數(shù)據(jù)。這個(gè)過(guò)程中，如果接收到的信號(hào)與擴(kuò)頻函數(shù)不匹配，將會(huì)導(dǎo)致解調(diào)失敗，無(wú)法還原出原始信息。

抗干擾能力強(qiáng)：擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過(guò)程中擴(kuò)展了信號(hào)帶寬，所以使信噪比很低，甚至在有用信號(hào)功率低于干擾信號(hào)功率的情況下，仍然能不受外界干擾。此外，由于接收端采用了偽隨機(jī)序列進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，即使采用同類(lèi)型信號(hào)進(jìn)行干擾，如果不能檢測(cè)出有用信號(hào)的偽隨機(jī)序列，干擾也起不了太大作用。因此，擴(kuò)頻通信具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

擴(kuò)頻通信通過(guò)將原始信息與擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行調(diào)制，以擴(kuò)展信號(hào)的頻譜，從而實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。這種技術(shù)具有數(shù)字傳輸方式、傳輸信號(hào)帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬、利用與被傳信息無(wú)關(guān)的函數(shù)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)、抗干擾能力強(qiáng)等特征。