簡介
工作原理
在發端輸入的信息先經信息調制形成數字信号，然後由擴頻碼發生器産生的擴頻碼序列去調制數字信号以展寬信号的頻譜。展寬後的信号再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信号，變頻至中頻，然後由本地産生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴。再經信息解調、恢複成原始信息輸出。
由此可見，—般的擴頻通信系統都要進行三次調制和相應的解調。一次調制為信息調制，二次調制為擴頻調制，三次調制為射頻調制，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制和解擴部分。
發送端
1）發送端輸入的信息經過信息調制形成數字信号。
2）由擴頻碼發生器産生的擴頻碼序列對數字信号進行擴展頻譜。
3）射頻發生器數字信号轉換成模拟信号，并通過射頻信号發送出去。
接收端
1）在接收端，将收到的射頻信号由高頻變頻至電子器件可以處理的中頻，并把模拟信号轉化成數字信号。
2）由擴頻碼發生器産生的和發送端相同的擴頻碼對數字信号進行解擴。
3）将數字信号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号的頻譜擴展，使得傳輸帶寬遠大于被傳輸數據所需的最小帶寬，因此經過擴頻的信号具有三個特點：
擴頻信号是不可預測的随機的信号。
擴頻信号帶寬遠大于欲傳輸數據(信息)帶寬。
擴頻信号具有更強的抗幹擾能力、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，其本質都是對于與被傳輸數據無關的碼，使用何種方式進行調制。比如直接序列就是擴展部分的碼用信号的相位來表示，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内線性的頻率來表示擴展碼。
直接序列式
直接序列擴頻(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式，簡稱直擴(DS)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号的頻譜。而在收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信号還原成原始的信息。直接序列擴頻的原理如圖所示。
用窄脈沖序列對某一載波進行二相相移鍵控調制。如果采用平衡調制器，則調制後的輸出為二相相移鍵控信号，它相當于載波抑制的調幅雙邊帶信号。圖中輸入載波信号的頻率為fc，窄脈沖序列的頻譜函數為G(C)，它具有很寬的頻帶。平衡調制器的輸出則為兩倍脈沖頻譜寬度，而fc被抑制的雙邊帶的展寬了的擴頻信号，其頻譜函數為fc+G(C)。在接收端應用相同的平衡調制器作為解擴器。可将頻譜為fc+G(C)的擴頻信号，用相同的碼序列進行再調制，将其恢複成原始的載波信号fc。
跳頻式
跳頻擴頻(Frequency Hopping Spread Spectrum)工作方式，簡稱跳頻(FH)方式。
所謂跳頻，比較确切的意思是：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制，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，隻有兩個頻率，分别代表傳号和空号。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)是使發射信号在時間軸上跳變。首先把時間軸分成許多時片。在一幀内哪個時片發射信号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。
由于采用了窄得很多的時片去發送信号，相對說來，信号的頻譜也就展寬了。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，經二相或四相調制後再經射頻調制後發射。在收端，由射頻接收機輸出的中頻信号經本地産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。隻要收發兩端在時間上嚴格同步進行，就能正确地恢複原始數據。
線性調頻
線性調頻(ChirpModulation)工作方式，簡稱Chirp方式。
如果發射的射頻脈沖信号在一個周期内，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内變化，信号的頻帶也被展寬了。這種擴頻調制方式主要用在雷達中，但在通信中也有應用。右圖中是線性調頻的示意圖。
發端有一鋸齒波去調制壓控振蕩器，從而産生線性調頻脈沖。它和掃頻信号發生器産生的信号一樣。在收端，線性調頻脈沖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内輸出，從而提高了信噪比，獲得了處理增益。匹配濾波器可采用色散延遲線，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。如果使脈沖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沖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沖寬度與調頻頻偏乘積的函數。一般，線性調頻在通信中很少應用。
混合方式
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，采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隻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内跳變的直接序列擴頻系統。其信号的頻譜如圖所示。
對于DS/TH方式，它相當于在擴頻方式中加上時間複用。采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，隻不過增加了一個通－斷開關，并不增加太多技術上的複雜性。對于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。但是對于一個有多種功能要求的系統，DS、FH、TH可分别實現各自獨特的功能。
因此，對于需要同時解決諸如抗幹擾、多址組網、定時定位、抗多徑和遠－近問題時，就不得不同時采用多種擴頻方式。
優勢
抗幹擾能力
強擴頻通信系統擴展的頻譜越寬，處理增益越高，抗幹擾能力就越強。簡單地說，如果信号頻譜展寬10倍，那麼幹擾方面需要在更寬的頻帶上去進行幹擾，分散了幹擾功率，從而在總功率不變的條件下，其幹擾強度隻有原來的1/10。另外，由于接收端采用擴頻碼序列進行相關檢測，空中即使有同類信号進行幹擾，如果不能檢測出有用信号的碼序列，幹擾也起不了太大作用，因此抗幹擾性能強是擴頻通信的最突出的優點。
碼分多址能力強
由于擴頻通信中存在擴頻碼序列的擴頻調制，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号，這樣在同一頻帶上許多對用戶可以同時通話而互不幹擾。
高速可擴展能力強
由于獨占信道且碼分多址，所以速率很高。由于在IEEE802.11标準中，11位随機碼元中隻有1位用來傳輸數據，因此吞吐量的擴展能力強。相對于通用标準采用的相位變化DQPSK/DPSK調制技術，增強型采用了直序/脈沖位置調制（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，這就使傳輸率産生了飛躍。
應用
擴頻信号是用擴展随機序列——僞随機碼調制射頻信号或不斷跳躍的載波信号頻率而得到的，這樣，擴頻系統不同于傳統通信系統，它可以極大限度地共享相同的頻道資源。每套系統都具有與衆不同的擴展序列來減少來自其他設備的幹擾，隻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号來獲得其中加載的有效信息。即使是多套擴頻設備使用同一個頻道在同一地區進行信号傳輸，隻要采用不同的擴頻序列，就不會相互幹擾。擴頻系統這一頻道複用的優勢，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，可應用于：（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滞後的新建社區；（4）用戶主幹/備份通信網絡，以彌補郵電公衆網絡的不足。
現狀
研究現狀
擴頻技術由于其本身具備的優良性能而得到廣泛應用，其最主要的兩個應用領域仍是軍事抗幹擾通信和移動通信系統，而跳頻系統與直擴系統則分别是在這兩個領域應用最多的擴頻方式。一般而言，跳頻系統主要在軍事通信中對抗故意幹擾，在衛星通信中也用于保密通信，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。以前采用的主要是串行捕獲方法，這種方案實現簡單，但捕獲速度不能滿足要求。而現在大規模集成電路的應用使并行捕獲方案成為可能，但系統的複雜度很高，因此研究的目标就是實現碼捕獲時間性能和系統複雜度之間的折衷。在串行捕獲方案中，雙停頓時間搜索法和序貫檢測法都是縮短捕獲時間的有效方法，利用一些新的搜索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
CDMA系統容量受到來自其他用戶的多址幹擾的限制，多用戶檢測能夠利用這些多址幹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，它并沒有考慮多址幹擾的結構，而是把來自其它用戶的幹擾當成加性噪聲，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譯碼可以極大地改善CDMA系統的性能。但是最優的多用戶接收機，其複雜度随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。
