扩频通信（Spread Spectrum Communication）是一种通过扩展信号频谱带宽来传输信息的技术。其核心思想是利用远大于原始信息带宽的宽带信号承载数据，主要基于以下原理和特征：

基本原理

1. 频谱扩展

   • 发送端使用伪随机码（PN码）将原始窄带信号的频谱大幅扩展。例如，1 kHz的语音信号可能被扩展到1 MHz带宽。
   • 具体实现方式：
     • 直接序列扩频（DSSS）：用高速伪随机序列直接调制基带信号（如将每个比特分解为多个"码片"）。
     • 跳频扩频（FHSS）：信号载波频率按伪随机序列快速跳变（如蓝牙技术）。
     • 其他：如跳时扩频（THSS）、线性调频等。

2. 相关解扩

   • 接收端使用相同的伪随机码同步解调，将扩展后的宽带信号压缩回原始窄带信号。
   • 干扰和噪声因与伪随机码不相关，在解扩时被扩散到宽频谱，能量大幅降低，从而被滤波器滤除。

核心特征

1. 强抗干扰能力

   • 窄带干扰在解扩时会被扩散到宽频带，仅小部分能量影响有用信号。
   • 应用场景：军事通信（抗敌方干扰）、Wi-Fi（抗同频干扰）。

2. 低截获概率（LPI）

   • 信号能量分散在宽频带上，功率谱密度极低（接近背景噪声），难以被侦测或识别。
   • 应用场景：隐蔽通信、军事侦察。

3. 抗多径衰落

   • 直序扩频（如CDMA）利用伪随机码的相关性分离多径信号，甚至可结合RAKE接收机利用多径能量。
   • 应用场景：城市移动通信（解决建筑物反射问题）。

4. 码分多址（CDMA）支持

   • 不同用户使用正交或准正交的伪随机码，可在同一频带同时通信。
   • 应用场景：3G移动通信（CDMA2000、WCDMA）。

5. 高时间分辨率

   • 伪随机码的窄相关峰可实现高精度定时（如GPS定位依赖扩频信号的传播时延测量）。

典型应用

• 民用领域：

  • 无线局域网（Wi-Fi DSSS）、蓝牙（FHSS）
  • 全球定位系统（GPS：直序扩频+码分多址）
  • 3G/4G/5G移动通信（CDMA技术）

• 军事领域：

  • 抗干扰战术通信、雷达系统（如线性调频脉冲压缩）

关键总结

扩频通信通过"以带宽换性能"的策略，在复杂电磁环境中实现可靠传输，是现代无线通信不可或缺的基石技术。