直接序列擴頻與跳頻擴頻的比較

2019-11-05 02:31:52

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供稿：網友

　　擴頻通信技術是廣泛運用在公網和專網的一種無線通信技術。擴頻通信可分為直序列擴頻和跳頻兩種。各種擴頻的機理不同。難以斷言某種擴頻方式優于另外一種擴頻方式，只能在一定條件下具體分析不同廠家的實際產品，下面就兩種技術作一簡單比較：
　　　　（1）抗衰落、非凡是頻率選擇性衰落
　　　　直擴系統射頻帶寬很寬。小部分頻譜衰落不會使信號頻譜嚴重的畸變；對于跳頻系統，頻率選擇性衰落將導致若干個頻率受到影響，導致系統性能惡化。
　　　　（2）抗強的定頻干擾
　　　　直擴抗干擾通過相關解擴取得處理增益到達抗干擾的目的，但假如超過干擾容限的定頻干擾也會導致直擴系統的通信中斷。一般的擴頻產品有多個頻道（Channel）,可以在2.4G到2.4835G的范圍內選擇。可以躲過這一干擾。
　　　　跳頻系統靠載波的隨機跳變，躲避干擾，將干擾排斥在接受通道以外達到抗干擾的目的，若調頻系統的可用頻道很大，在某一個頻點停留時間很短，才有好的效果。
　　　　與上面第（1）點談到的同理，慢跳系統（一般跳次數在1000跳以下），屬于跳頻產品中的低端產品，因此很大程度上喪失了很多跳頻技術本身所具備的特性。
　　　　慢跳頻產品對窄帶干擾非常敏感，舉例來說，假設擴頻段中有一個1MHz頻寬的頻點受到干擾，慢跳頻產品每秒跳頻100次，那么至少有一次會受到上述提到的窄帶干擾，此時誤碼率為10-2，這么高的誤碼率對正常通信來說是不可用的。只有快跳頻產品才能避免窄帶干擾，但成本極高，目前商用通信中還沒有快跳頻產品。
　　　　（3）抗多徑干擾
　　　　多徑干擾是由于電波傳播過程中碰到各種反射體（高山，建筑物）引起，使接受端接受信號產生失真，導致碼間串擾，引起噪音增加。而直擴系統可以利用這些干擾能量提高系統的性能。跳頻系統要抗多徑干擾，要求每一跳駐留的時間很短，一般要實現1M次跳/每秒，實際難以實現。
　　　　（4）同步
　　　　直擴系統除了一般通信系統所要求的同步以外，還必須完成偽隨機碼的同步，以便接受機用此同步后的偽隨機碼去對接受信號進行相關解擴。直擴系統隨著偽隨機碼字的加長，要求的同步精度也就高，因而同步時間就長。跳頻系統的調頻速率遠低于直擴系統的偽隨機碼速率，因而對同步的要求就相對降低，同步時間就短。直擴系統的同步時間就短、入網就快。調頻系統的同步時間在毫秒級，直擴系統的時間在秒級。
　　但這僅指兩臺擴頻設備開機，到可以通信的時間。
　　　　（5）通信安全保密性
　　　　直擴和跳頻系統都有很強的保密性能。另外，對于直擴系統而言，射頻帶寬很寬，譜密度很低，甚至沉沒在噪音中，就很難檢查到信號的存在。由于直擴信號的頻譜密度很低，直擴系統對其它系統的影響就很小。
　　　　（6）信號處理
　　　　直擴系統一般采用相關解調解擴，其調制方式多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等調制方式。而跳頻方式由于頻率不斷變化、頻率的駐留時間內都要完成一次載波同步，隨著跳頻頻率的增加，要求的同步時間就越短。因此跳頻多采用非相干解調，采用的解調方式多為FSK或ASK，從性能上看，直擴系統利用了頻率和相位的信息，性能優于跳頻。從實現的角度看，由于相干檢測需要載波恢復電路，直擴實現起來成本昂貴。
　　　　另外慢速跳頻系統對于同一地區的所有微波設備都產生干擾，因為跳頻系統是一種窄帶產品，由于商業跳頻都是慢速跳頻，其瞬時單位頻譜功率很高，并且會跳到ISM規定的頻段中所有頻譜范圍內。因此會干擾整個地區的所有同頻段設備，由于，跳頻在跳動中會產生嚴重的雜散發射，甚至會干擾受頻率許可保護的其它無線電設備。事實上跳頻設備同時也會被同地區的所有跳頻系統干擾。正因為如此，實際上各個國家的無線電治理機構對于跳頻的使用往往均加以各種方式的限制，如不答應跳頻采用全向天線，強制要求室外應用中跳頻的頻率恒定（這也就完全消滅了跳頻的優勢），因此雖然跳頻的價格極端便宜（其跳頻基本電路是采用GSM手機跳頻電路設計、成本相當低），實際上使用中是以嚴重浪費無線電頻率資源為代價的的。
　　　　跳頻系統的頻道數不是同一概念，其相鄰頻道之間無隔離度的概念，因此在實際理論上是沒有擴頻增益的。
　　　　正是由于跳頻技術本身的限制，在多次測試中跳頻的傳輸質量均遠遠低于擴頻。在國內，一個北京市的用戶試裝一個號稱3M速率，傳輸超過30公里的跳頻無線調制解調器，實際距離僅有4公里，采用了一個高達250mW的功率放大器，測試中實際能夠維持的速率僅在384kbps左右，并且隨著時間和信號的變化，其設備會自行降低通信速率。最后用戶通過其它手段發現其原版英文說明書上的距離僅僅保證2公里（約3.2公里），而設備供給商竟然不提供用戶手冊。
　　　　在另外一次銀行ip電話的測試中，跳頻設備更暴露出問題，同樣距離的鏈路，同樣的IP網關，一次采用了速率號稱高達2M的跳頻設備，另一次采用直接序列擴頻設備，而2M的跳頻設備只能支持2路IP電話，而一個速率128K的直接序列擴頻設備支持的同樣IP電話已經超過8路。通過協議分析儀，發現跳頻鏈路存在著不確定的高誤碼率，一般在1E-5變動，因此必須依靠上層協議糾正，TCP協議可以通過重傳糾正，而IP電話依靠的UDP協議不支持重傳，造成了高速跳頻設備幾乎不能支持話音傳輸，最后銀行的技術人員得出結論，跳頻2M設備，不如直擴64M設備。

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