DSSS概述

工作原理(（一）传送原理 （二）抗干扰原理)

优势及特点

应用缺陷(（一）频道数减少 （二）带宽增大 （三）信息量增大)

与其他无线传播方式的比较(（一）固定频率 （二）跳频扩频 （三）直接序列扩频 （四）正交频分复用)

实现方法(（一）扩频调制 （二）载波调制)

扩展频谱(Spread Spectrum)技术是一种常用的无线通讯技术，简称展频技术，展频技术的无线局域网络产品是依据FCC(Federal Communications Committee，即美国联邦通讯委员会)规定的ISM(Industrial Scientific, and Medical工业、医疗、科学)，频率范围开放在902M~928MHz及2.4G~2.484GHz两个频段，所以并没有所谓使用授权的限制。

展频技术主要又分为「跳频技术」及「直接序列」两种方式。

DSSS概述

直接序列展频技术 (Direct Sequence Spread Spectrum； DSSS)是将原来的讯号「1」或「0」，利用10个以上的chips来代表「1」或「0」位，使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。而每个bit使用多少个chips称做Spreading chips，一个较高的Spreading chips可以增加抗噪声干扰，而一个较低Spreading Ration可以增加用户的使用人数。 基本上，在DSSS的Spreading Ration是相当少的，例如在几乎所有2.4GHz的无线局域网络产品所使用的Spreading Ration皆少于20。而在IEEE802.11的标准内，其Spreading Ration大约在100左右。

Direct Sequence Spread Spectrum直接序列扩频，用高速率的伪噪声码序列与信息码序列模二加（波形相乘）后的复合码序列去控制载波的相位而获得直接序列扩频信号，即将原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率，以在无线通信领域获得令人满意的抗噪声干扰性能。

DSSS通信时的帧格式为:SFD字段的比特模式为1111 0011 1010 0000,Signal字段表示数据速率,步长为100Kb/s,比FHSS精确5倍,例如Signal字段=00001010时,10*100Kb/s=1Mb/s,signal 字段=00010100时,20*100Kb/s=2Mb/s.service字段还未使用.length 字段指MPDU的长度,单位为us.

直接序列扩频通过利用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。直接序列扩频技术在军事通信和机密工业中得到了广泛的应用，现在甚至普及到一些民用的高端产品，例如信号基站、无线电视、蜂窝手机、监控宝护神、婴儿监视器等，是一种可靠安全的工业应用方案。

工作原理

直接序列扩频方式是直接用伪噪声序列对载波进行调制，要传送的数据信息需要经过信道编码后，与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。接受机在收到发射信号后，首先通过伪码同步捕获电路来捕获发送来到伪码精确相位，并由次产生跟发送端的伪码相位完全一致的伪码相位，作为本地解扩信号，以便能够及时恢复出数据信息，完成整个直扩通信系统的信号接收。

（一）传送原理

例如我们用窄脉冲序列对某一载波进行二相相移键控调制。如果采用平衡调制器，则调制后的输出为二相相移键控信号，它相当于载波抑制的调幅双边带信号。图中输入载波信号的频率为fc，窄脉冲序列的频谱函数为G(C)，它具有很宽的频带。平衡调制器的输出则为两倍脉冲频谱宽度，而fc被抑制的双边带的展宽了的扩频信号，其频谱函数为fc + G(C)。 在接收端应用相同的平衡调制器作为解扩器。可将频谱为fc+G(C) 的扩频信号，用相同的码序列进行再调制，将其恢复成原始的载波信号fc。

（二）抗干扰原理

直扩系统的抗干扰能力是由接收机对干扰的抑制产生的，如果干扰信号的带宽与信息带宽相同（即窄带），此干扰信号经过接收机伪噪声码调制后将展宽为与发送信号相同的带宽，而其谱密度却降低了若干倍。相反，直扩信号经伪噪声码解扩后变成了窄带信息，从而使增益提高了若干倍。此增益我们称为直扩处理增益GDS，也就是直扩系统的抗干扰能力，其定义式如下：

GDS=10 lg（Rc/Rb）

其中：Rc为直扩码速率；Rb为信息码速率，其比率即为扩频码长度，也称扩频信号的带宽扩展因子。

优势及特点

无线局域网络在性能和能力上的差异，主要是取决于所采用的是FHSS还是DSSS来实现、以及所采用的调变方式。截至目前，若以现有的产品参数详加比较，可以看出DSSS技术在需要最佳可靠性的应用中具有较佳的优势，而 FHSS技术在需要低成本的应用中较占优势。我们在选择无线产品时，需要注意的是厂商在DSSS和FHSS展频技术的选择，必须要审慎端视产品在市场的定位而定，因为它可以解决无线局域网络的传输能力及特性，包括：抗干扰能力、使用距离范围、频宽大小、及传输资料的大小。

一般而言，DSSS由于采用全频带传送资料，速度较快，未来可开发出更高传输频率的潜力也较大。DSSS技术适用于固定环境中、或对传输品质要求较高的应用，因此，无线厂房、无线医院、网络社区、分校连网等应用，大都采用DSSS无线技术产品。FHSS则大都使用于需快速移动的端点，如行动电话在无线传输技术部分即是采用FHSS技术；且因FHSS传输范围较小，所以往往在相同的传输环境下，所需要的FHSS技术设备要比DSSS技术设备多，在整体价格上，可能也会比较高。以目前企业需求来说，高速移动端点应用较少，而大多较注重传输速率、及传输的稳定性，所以未来无线网络产品发展应会以 DSSS技术为主流。

用户选购无线局域网络时需要特别注意下列的特性，以决定自己合适的产品，包括：涵盖范围、传输率、受Multipath影响程度、提供资料整合程度、和有线的基础设施之间的互操性、和其它无线的基础设施之间的互操性、抗干扰程度、保密能力、电流消耗情况等等。

应用缺陷

直接序列扩频在实际应用中往往会遇到以下几个问题：

（一）频道数减少

当采用跳频/扩频体制时，为获得足够大的处理增益，系统占用带宽太大，这就减少了可供跳频的信道数。

（二）带宽增大

系统带宽太大，进入接收机前端的干扰信号增多。

（三）信息量增大

要得到有效的抗多径和利用多径的能力，扩频码片必须足够窄，信息比特必须足够宽，而后者又限制了信息传输速率的提高。

为了解决系统占用频带过宽、外部干扰增多和传输速率受限的矛盾，当前各国大多采用多进制扩频技术，相对有效的解决这些问题。

与其他无线传播方式的比较

不同的无线传播方式有不同的特性。这些特性决定了在不同距离上传输不同数据量的能力。以下提及的传输方式已被运用到各种无线技术中。其具体与DSSS的区别如下

（一）固定频率

在一个特定的频段范围（通常非常窄）内传播信号的方式。通过此方式传输的信号通常要求高功率的信号发射器并且获得使用许可。如果遇到较强的干扰，信道内或者附近的固定频率发射器将受到影响。对于许可证的要求就是为了减少相邻的系统在使用相同的信道时产生的干扰。

（二）跳频扩频

使用被发射器和接收器都知晓的伪随机序列，在很多频率信道内快速跳变以发射无线电信号。FHSS有较强的抗干扰能力，一旦信号在某信道中受阻，它将迅速再下一跳中重新发送信号。

（三）直接序列扩频

在设备的特定的发射频率内以广播形式发射信号。用户数据在空间传送之前，先附加“扩频码”，实现扩频传输。接收器在解调制的过程中将干扰剔除。在去除扩频码、提取有效信号时，噪声信号同时剔除。

（四）正交频分复用

同时在多个子载波频率上以广播形式发射信号。每个子载波的带宽都很窄，可以承载高速数据信号。OFDM适用于严酷的信道条件。由于OFDM具有较高的复杂度，有很多方式来抗干扰。对窄带干扰的抗干扰能力也不错，因为大量的正交的子载波和与DSSS相似的信道编码机制。

实现方法

直接序列扩频信号的调制分为扩频调制和载波调制两部分。

（一）扩频调制

扩频调制为信息码和扩展码模2相加，这里为了简单，采用m序列作为扩展码调制信息码，信息码用全0代替进行扩频调制。当信息码为全0时，扩频调制信号即原来的m码序列。扩展码的设计码速率为4MHz，扩频调制产生的扩频调制信号即m码序列存为ds.wfm。要注意的是，实际扩频调制时，由于信息码和扩展码速率不同，需要对信息码波形进行水平扩展，扩展的倍数约等于扩展码速率与信息码速率的比值。例如，宝护神婴儿监视器实际调制码分多址信号时，信息码速率为20KHz，扩展码速率为4MHz，则ds.wfm=expand（“infor.wfm”，constant）“GOLD .wfm”，constant约为200。

（二）载波调制

载波调制为扩频调制信号与载波相乘，即dsspread.wfm×carrier.wfm，产生的载波调制信号存为ds-out.wfm，如图6所示。要注意的是扩频调制信号对载波进行反相键控时，要求扩频调制信号必须为1、-1两种状态，另外，由于扩频调制信号的码速率和载波频率不同，载波调制时需要对扩频调制信号进行水平扩展（expand），扩展的倍数约等于载波频率与扩频调制信号速率的比值。例如载波信号的频率为70MHz，扩频调制信号的速率为4MHz，则ds-spread.wfm=expand（“ds.wfm”，13），水平扩展倍数为13。