DSSS FHSS

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)直接序列扩频

概述：

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。

通信时，发送端利用高速率的扩频序列与发送信号序列进行模2加后生成的复合序列去调制载波，从而扩展信号频谱。接收端在收到发射信号后，首先进行同步，然后利用与发送端相同的扩频序列对信号进行解扩，从而恢复出数据。

工作原理：

在发射机端，待传输的数据信号与伪随机码（扩频码）波形相乘（或与伪随机码序列模2加），形成的复合码对载波进行调制，然后由天线发射出去。在收信机端，要产生一个和发信机中的伪随机码同步的本地参考伪随机码，对接收信号进行相关处理，这一相关处理过程通常称为解扩。解扩后的信号送到解调器解调，恢复出传送的信息。

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。

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。

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。

FHSS，跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum)

　　

跳频扩频就是 用扩频的码序列去进行移频键控(FSK)调制，使载波的频率不断地跳变。跳频系统的跳变频率有多个，多达几十个甚至上千个。传送的信息与这些扩频码的组合进行选择控制，在传送中不断跳变。在接收端，由于有与发送端完全相同的本地发生器发生完全相同的扩频码进行解扩，然后通过解调才能正确地恢复原有的信息。

所谓跳频，比较确切的意思是：用一定码序列进行选择的多频率频移键控。也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，所以称为跳频。

简单的频移键控如2FSK，只有两个频率，分别代表传号和空号。而跳频系统则有几个、几十个、甚至上千个频率、由所传信息与扩频码的组合去进行选择控制，不断跳变。

　　总之，跳频系统占用了比信息带宽要宽得多的频带。 
　　

其优点是： 
　　跳频图案的伪随机性和跳频图案的密钥量使跳频系统具有保密性。即使是模拟话音的跳频通信，只要敌方不知道所使用的跳频图案就具有一定的保密的能力。当跳频图案的密钥足够大时，具有抗截获的能力。 
　　由于载波频率是跳变的，具有抗单频及部分带宽干扰的能力。当跳变的频率数目足够多时，跳频带宽足够宽时，其抗干扰能力是很强。这也是它能在WLAN系统中得到广泛使用的原因。 
　　利用载波频率的快速跳变，具有频率分集的作用，从而使系统具有抗多径衰落的能力。条件是跳变的频率间隔具要大于相关带宽。 
　　利用跳频图案的的正交性可构成跳频码分多址系统，共享频谱资源，并具有承受过载的能力。 
　　跳频系统为瞬时窄带系统，能与现有的窄带系统兼容通信。即当跳频系统处于某一固定载频时，可与现有的定频窄带系统建立通信。另外，跳频系统对模拟信源和数字信源均适用。 
　　跳频系统无明显的无近效应。这是因为当大功率信号只在某个频率上产生远近效应，当载波频率跳变至另一个频率时则不再受其影响。这一点，使跳频系统在移动通信中易于得到应用与发展。

跳频系统也有其缺点和局限： 
　　信号的隐蔽性差。因为跳频系统的接收机除跳频器外与普通超外差式接收机没有什么差别，它要求接收机输入端的信号噪声功率比是正值，而且要求信号功率远大于噪声功率。所以在频谱仪上是能够明显地看到跳频信号的频谱。特别是在慢速跳频时，跳频信号容易被敌方侦察、识别与截获。 
　　跳频系统抗多频干扰及跟踪式干扰能力有限。当跳频的频率数目中有一半的频率被干扰时，对通信会产生严重影响，甚至中断通信。抗跟踪式干扰要求快速跳频，使干扰机跟踪不上而失效。 
　　快速跳频器的限制。产生宽的跳频带宽、快的跳频速率、伪随机性好的跳频图案的跳频器在制作上遇到很多困难，且有些指标是相互制约的。因此，使得跳频系统的各项优点也受到了局限。
　　一种用RF载波在大量RF信道上跳频实现扩频的技术，它用随机或伪随机代码确定使用通道的序列。
　　同DSSS一样，FHSS使用一个PN码。但是它不是将PN码调制到RF载波上，而是用这个PN码确定离散频率的次序。这些离散频率就成了RF载波。本质上，FHSS是一个RF系统，在这个系统中，RF载波不断跳变（这也是它名字的由来），从一个频点跳到另一人频点（在给定的频率范围内）。

FHSS和DSSS比较

跳频扩频（FHSS）:

跳频扩频（FHSS）技术是通过“伪随机码”的调制，信息的载波受一伪随机序列的控制，使载波工作的中心频率不断跳跃改变，而噪音和干扰信号的中心频率却不会改变，这样，只要收、发信机之间按照固定的数字算法产生相同的“伪随机码”，就可以达到同步，排除了噪音和其它干扰信号。虽然在某一时刻频谱是窄带的，但在整个时间内，跳频系统在整个频带内跳变是宽带的，从而达到了扩频的目的。

直接序列扩频（DSSS）:
直序扩展频谱技术（DSSS）是目前应用较广的一种扩频方式。直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机码（PN码）扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信息。

DSSS与FHSS之间的比较
1、WLAN的FHSS与DSSS相比，更不易受到干扰。这是因为FHSS的传输将在很宽的频带范围上来传送非常短的脉冲信号,干扰影响很小。
2、网络容量（带宽）方面。DSSS 的传输速度高于FHSS。FHSS发送的脉冲一般是1MHz（最高3MHz），而DSSS则是22MHz。

DSSS、OFDM、FHSS的区别与联系

DSSS直接序列扩频抗干扰能力比较强，但是必须要求是可视就是说两点间的路由上没有任何的阻挡，或者阻挡的高度不能高于第一FRESNEL区，OFDM相对来说，在非视距的情况下可以进行数据传输。
实际应用的时候，如果是点多多点的组网，OFDM之间的干扰更大些.

DSSS直接序列扩频抗干扰能力比较强,发为了提高抗干扰能力,需要将信号淹没在噪声中,他一般占用很宽的频率资源,扩频点之间为非相关的.

主要是军事通信应用。
OFDM和DSSS是两个概念,他是采用多个子载波同时发送数据,载波之间是正交的,

Dsss只适合rician信道不适合Rayleigh信道，这就是为什么DSSS要求直视的原因。

原理也很简单，因为pn码解扩时要求接受信号没有时延性，否则相乘后再次阔频仍是被认为噪音，而对于rician信道的主传播路径就能做到这一点（没有时延），DSSS的缺点也就显而易见了，要很高的SNR，解决的方法可以是使用rake接收。

IEEE 802.11(又名Wi-Fi)是IEEE的WLAN协议家族中最早制定的标准。该标准定义了物理层和媒质访问层(MAC)。物理层定义了两种RF传输方式和一种红外传输方式。其中RF工作在2.4-02.4835GHz频段，可采用跳频扩频(FHSS)或直接序列扩频(DSSS)。FHSS采用GFSK调制技术，数据速率为1Mbit/s，共有22组跳频图案，包括79信道。DSSS采用BPSK和DQPSK调制技术，支持1Mbit/s和2Mbit/s数据速率。

802.11a是IEEE 802.11在5.15-5.825GHz频段的另一个补充。由于IEEE 802.11b工作的2.4GHz频段是公开的，不需要执照，这个频段不但是工业、教育、医疗专用，甚至还有微波炉和无绳电话工作，因此电磁波干扰非常严重。IEEE 802.11a标准规定WLAN工作在5.15-5.825GHz频段，数据速率可达54Mbit/s或72Mbit/s(Turbo)，采用正交频分复用(OFDM)技术和QFSK调制方式。可提供25Mbit/s无线ATM接口和10Mbit/s的以太网无线帧结构接口，支持多种业务，如语音、数据、图像。在这个标准中应用了新的调制技术，即OFDM技术，这项技术同时也是第4代移动通信的关键技术。OFDM是多载波调制(MCM：Multi-Carrier Modulation)的一种，它将信道分成许多正交的子信道，每个子信道都近似平坦，大大消除了符号间干扰。

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