1.微波扩展频谱技术简介

　　微波扩展频谱技术，简称微波扩频?SS?技术。是90年代以来在美国发展起来的一种新型民用计算机无线网络技术。

　　其主要技术特点是：用900MHz、2.45GHz或3.5GHz微波频段作为传输媒介，以先进的扩展频谱方式发射信号的传输技术。扩频技术的基本特征是：使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码，把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。美国人香农Claude Elwood Shannon?在信息论的研究中得出了如下的信道容量公式：C=Wlog2?1+P?N?这个公式指出：如果信息传输速率C不变，则带宽W和信噪比P?N可以进行互换，就是说：增加带宽W就可以在较低信噪比P?N的情况下以相同的信息速率C来可靠地传输信息，甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要相应的增加信号带宽W，仍然保持可靠的通信，也就是可以用扩频的方法以宽带传输信息来换取信噪比。这便是扩频通信的基本思想和理论依据。

　　其具体工作原理为：信息数据D经过常规的数据调制，变成了带宽为B1的基带?窄带?信号，再用扩频编码发生器产生的伪随机码?PN码，Pseudo Noise Code?对基带信号作扩频调制，形成带宽B2?B2远大于B1?功率谱密度极低的扩频信号，这相当于把窄带B1的信号以PN码所规定的规律分散到宽带B2上，再发射出去。接收端用与发射时相同的伪随机编码PN做扩频解调，把宽带信号恢复成常规的基带信号，即以PN码的规律从宽带中提取与发射对应的成份积分起来，形成普通的基带信号，然后，可再用常规的通信处理解调发送来的信息数据D，从而实现了住处数据D的传输。

　　微波扩频技术最常用的方式有两种：一种是跳跃?Frequency Hopping，FH?扩频技术，FHSS以随机模式传输信号，信号传送过程中要经过多次握手和同步，效率较低。另一种是直接序列?Direct Sequence，DS?扩频技术?简称直扩?。直序扩频?DSSS?是宽带调制发射，与传统的无线电窄带调制发射方式不同，它以固定模式传输本频段内信号，因而可以更加充分地利用带宽;它具有传输速率高?可为2M-11Mbps或更高?、发射功率小?一般<100mw?、保密性好、抗干扰能力强的特点。故易于多点通信，其通信距离和覆盖范围视所选用的天线不同而异：定向传送可达5～50公里，室外的全向天线可覆盖15～20公里的半径范围，室内全向可覆盖最大半径250米的5000平方米范围，并能穿透几层墙甚至两层楼的混凝土楼板。微波扩频无线网络?通信技术在组网链路中所采用的是载波侦听多路访问?冲突避免?CSMA?CA?媒介访问协议，遵从IEEE802.3以太网协议?EtherNet Protocol?，同时也支持TCP?IP协议，并与目前的几种主流网络操作系统完全兼容。它的运行环境是MS-DOS3.1以上的操作系统、UNIX操作系统以及Windows环境。目前微波DS扩频设备主要分为两类：一类属于无线Modem，具有RS232接口或T或E接口;另一类属于无线连网设备，包括无线网桥和无线IP路由器，一般都具有网络接口，如：BNC、AUI、10?100Base-T、RJ-45等。扩频微波组网可完成高速率的无线通信：实现点到点、点到多点的通信及连网;能够较好地传送图形、文字、话音、动态图象等信息;因信号弱，所以隐蔽保密性好，误码率低;具有网桥、路由器等功能，可实现局域网互连或远程接入，也可以组合在高速移动无线网。由此可见，微波扩频技术为计算机无线网络提供了良好的通讯信道。

　　2.微波扩频技术的特性

　　微波扩频技术在发射端以扩频编码进行扩频调制，在接收端以相关解调技术收信，和传统的布线相比较，具有诸多的优良特性，最主要有：

　　(1) 抗干扰能力强。表示扩频通信特性的一个重要参数是扩频增益G?SpreadingGain?，G=B2?B1。扩频通信中，接收端对接收到的信号做扩频解调，只提取扩频编码相关处理后带宽为B1的信号成分，而排除了扩展到宽带B2中的干扰、噪声和其他用户通信的影响，相当于把接收信噪比提高了G倍。考虑到输出端的信噪比和接收系统损耗，可以认为实际的扩频增益带来的信噪比的改善为：M=G-输出端信噪比-系统损耗，公式中的M叫做抗干扰容限。实际上，输出端信噪比和系统损耗都比较小，所以M近似等于G。

　　(2) 隐蔽性强、干扰小。因信号在很宽的频带上被扩展，则单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低。信号淹没在白噪声之中，别人难于发现信号的存在，再加之不知扩频编码，就更难拾取有用信号。而极低的功率谱密度，也很少对其他电讯设备构成干扰。

　　(3) 易于实现码分多址。扩频通信占用宽带频谱资源通信，改善了抗干扰能力，提高了频带的利用率。正是由于扩频通信要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码之间的相关解扩才能得到，这给频率复用和多址通信提供了基础。

　　(4) 抗多径干扰。在无线通信中，抗多径干扰问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性，在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，出可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。

　　(5) 易于多媒体组网。微波扩频技术应用了PN码，是一个透明的高速数字通道，可以传递语音、传真、数据和图像等综合业务。

　　(6) 在不能使用传统布线方式的地方或传统布线比较困难的区域，微波扩频技术可轻而易举的实现网络的传输和链接，而且网络建设速度快，设备安装方便灵活，建设周期短，省时省力省费用。

　　总之，微波扩频技术所组成的通信系统有一系列其他系统无法比拟的优点，该技术解决了当代各种无线通信系统存在的干扰、泄密、选址、组网等四大问题，取得了多方面的突破，受到了各行各业的重视和应用。