擴頻通信（SSC，Spread Spectrum Communication，擴展頻譜通信技術），通過增加信號帶寬降低信噪比，提高抗干擾容限。其傳輸信息所用信號的帶寬遠大于信息本身的帶寬。與傳統窄帶通信相比，擴頻通信具備許多優點：多址能力、低截獲率、抗干擾能力強以及時間分辨率高等，被廣泛應用于無線通信中。具有代表性的擴頻方式主要有兩種：直接序列擴頻與跳頻擴頻。如果在數據上直接加入偽隨機序列碼，可得到直序擴頻（DSSS）；如果偽隨機碼作用在載波頻率上，則得到跳頻擴頻（FHSS）。也可以綜合形成DSSS + FHSS混合擴頻技術。

DSSS

直序擴頻

什么是DSSS？——直接序列擴頻（DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式，簡稱直擴方式（DS方式），是目前應用較廣的一種擴頻方式。就是用高速率的擴頻序列在發射端擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴，把展開的擴頻信號還原成原來的信號。比如LoRa技術就是一種基于直序擴頻的調制方式。DSSS代表直接序列擴頻，信息位是由PN碼（芯片）調制。PN碼是偽噪聲碼符號。與信息位相比，此 PN 代碼的持續時間較短。與用戶相比，這里通過空中傳輸的信息占用更多的帶寬信息位。DSSS是基于IEEE802.11的 WLAN 兼容產品中采用的調制技術。在DSSS系統中，整個系統帶寬始終可供每個用戶使用。

DSSS發射器與DSSS接收器框圖

PRS代表偽隨機序列

直序擴頻特點：（1）抗衰落。直序擴頻的帶寬很寬，由于傳輸引起的部分頻譜的衰落而引起的變化不會使信號頻譜發生嚴重衰落。（2）抗多路徑干擾。擴頻系統中的PN碼通常具有很好的自相關特性，很容易將不同路徑的反射信號分離開，經處理后在時間和相位上重新對齊，形成幾路疊加，大幅度的改善系統的性能。（3）抗截獲能力強。信號經過擴頻后，隨著頻譜的展開，其功率譜密度下降，甚至可以淹沒在噪聲中，信號也很難會被不同PN碼的接收端解析得到。（4）易實現多址通信。

FHSS

跳頻擴頻

什么是FHSS？——跳頻擴頻（FHSS，Frequency Hopping Spread Spectrum）技術是在無線電傳輸過程中對載波頻率進行重復切換，以減少干擾并避免攔截。在跳頻擴頻中，帶寬頻譜的廣切部分被劃分為許多可能的廣播頻率，供傳輸信號使用。跳頻擴頻數字無線電傳輸方法，其中無線電信號在較窄的頻譜范圍內傳播，信號以偽隨機順序跳到其他窄范圍，所有這些都在定義的總體范圍內，以實現比DSSS更好的抗噪性，比DSSS更大的范圍和固有的信號安全性。FHSS代表跳頻擴頻，RF載波頻率根據偽隨機序列（PRS或PN序列）變化。發射器和接收器都知道該PN序列，因此有助于解調/解碼信息。在一個芯片持續時間內，RF頻率不會改變。基于這一事實，有兩種類型的FHSS，快速跳躍FHSS和慢跳FHSS。在快速跳躍的FHSS中，跳躍的速率快于消息（信息）比特率。在慢速跳躍的FHSS中，跳頻以比信息比特率慢的速率完成。

FHSS發射器與DSSS接收器框圖

跳頻擴頻特點：（1）抗干擾。采用離散的頻點進行通信，即使某一段頻點受到干擾，其他頻點也可以正常保持通信。（2）兼容性強。頻點數量多，可以在任意一個頻點和其他設備完成通信。（3）易實現多址通信。

DSSS與FHSS

區別對比

由于FHSS系統依賴于不同的RF載波頻率，因此主要由于頻率選擇性衰落而導致誤差突發。錯誤率：在DSSS中，信息位分布在頻率和時間平面上，因此最大限度地減少了干擾和衰落的影響。因此，DSSS系統容易出錯，但與FHSS系統相比處于較低水平。FHSS會產生強烈的突發錯誤。盡管這兩種技術都存在錯誤，但可以看出FHSS中的錯誤率高于DSSS系統。每當任何設備在通道之間跳躍時接近阻塞頻率時，FHSS系統的帶寬就會下降。與DSSS相比，FHSS的解碼過程更容易。DSSS中需要特定的算法來建立發送方和接收方之間的連接。網絡容量：DSSS的傳輸速率高于FHSS，DSSS提供高達22 Mbps的容量，而FHSS支持高達3 Mbps的容量。可靠性：DSSS比FHSS系統更可靠，FHSS在應用中的可靠性較低。但對于移動應用FHSS更節能。采集時間：即將模擬信號轉換為數字信號所需的時間，在DSSS系統中比在FHSS系統中更多。使用成本：DSSS比FHSS成本更高。在較低的Mbps（如2 Mbps）下，FHSS的成本較低，但通常，無線電信號以較高的Mbps使用，DSSS將比FHSS便宜。應用場景：在惡劣的環境中，包括大覆蓋范圍，噪音，多路徑和藍牙頻率波等的存在，DSSS是點對點應用的理想選擇，而FHSS可用于具有出色性能的點對多點部署。另外，還有一種時間跳變擴頻技術（THSS），利用偽隨機序列控制發射信號的開或關。這也是一種線性調頻脈沖技術，即在一個周期內線性掃描載頻。不過該項技術到目前為止沒有大的突破。

時間跳變擴頻（THSS）

擴頻通信具備的許多優良特性是窄帶通信難以替代的，在手機網絡、衛星通信、藍牙、Wi-Fi等諸多領域得到了非常廣泛的應用。