DSSS

　　DSSS概述

　　直接序列展频技术(Direct Sequence Spread Spectrum； DSSS)是利用10个以上的chips来代表原来的「1」或「0」位，使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。而每个bit使用多少个chips称做Spreading chips，一个较高的Spreading chips可以增加抗噪声干扰，而一个较低Spreading Ration可以增加用户的使用人数。 基本上，在DSSS的Spreading Ration是相当少的，例如在几乎所有2.4GHz的无线局域网络产品所使用的Spreading Ration皆少于20。而在IEEE802.11的标准内，其Spreading Ration大约在100左右。

　　Direct Sequence Spread Spectrum直接序列扩频，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。

　　DSSS通信时的帧格式为:SFD字段的比特模式为11110011 1010 0000,Signal字段表示数据速率,步长为

　　100Kb/s,比FHSS精确5倍,例如Signal字段=00001010时,10*100Kb/s=1Mb/s,signal 字段=00010100时,20*100Kb/s=2Mb/s.service字段还未使用.length 字段指MPDU的长度,单位为us.

　　直接序列扩频通过利用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。直接序列扩频技术在军事通信和机密工业中得到了广泛的应用，现在甚至普及到一些民用的高端产品，例如信号基站、无线电视、蜂窝手机、监控宝护神、婴儿监视器等，是一种可靠安全的工业应用方案。

　　工作原理

　　直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）技术是一种常用的扩频通信物理层技术。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。图1是DSSS通信系统的系统框图。

　　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。

　　由于窄带噪声和多径干扰与本地参考扩频信号不相关，在进行相关处理时被削弱，实际上干扰信号和本地参考扩频信号相关处理后，其频带被扩展，也就是干扰信号的能量被扩展到整个传输频带之内，降低了干扰信号的电平（单位频率内的能量或功率），如图2（a）所示。由于有用信号和本地参考扩频信号有良好的相关性，在通过相关处理后被压缩到带宽为Bb=2Rb的频带内，因为相关器后的中频滤波器通频带很窄，通常为Bb=2Rb，所以中频滤波器只输出被基带信号调制的中频信号和落在滤波器通频带内的那部分干扰信号和噪声，而绝大部分的干扰信号和噪声的能量（功率）被中频滤波器滤除，这样就大大改善了系统的输出信噪比，如图2（c）所示。以解扩前后信号功率谱密度示意图来说明这一问题。

　　特点

　　无线局域网络在性能和能力上的差异，主要是取决于所采用的是FHSS还是DSSS来实现、以及所采用的调变方式。截至目前，若以现有的产品参数详加比较，可以看出DSSS技术在需要最佳可靠性的应用中具有较佳的优势，而 FHSS技术在需要低成本的应用中较占优势。我们在选择无线产品时，需要注意的是厂商在DSSS和FHSS展频技术的选择，必须要审慎端视产品在市场的定位而定，因为它可以解决无线局域网络的传输能力及特性，包括：抗干扰能力、使用距离范围、频宽大小、及传输资料的大小。

　　一般而言，DSSS由于采用全频带传送资料，速度较快，未来可开发出更高传输频率的潜力也较大。DSSS技术适用于固定环境中、或对传输品质要求较高的应用，因此，无线厂房、无线医院、网络社区、分校连网等应用，大都采用DSSS无线技术产品。FHSS则大都使用于需快速移动的端点，如行动电话在无线传输技术部分即是采用FHSS技术；且因FHSS传输范围较小，所以往往在相同的传输环境下，所需要的FHSS技术设备要比DSSS技术设备多，在整体价格上，可能也会比较高。以目前企业需求来说，高速移动端点应用较少，而大多较注重传输速率、及传输的稳定性，所以未来无线网络产品发展应会以 DSSS技术为主流。

　　用户选购无线局域网络时需要特别注意下列的特性，以决定自己合适的产品，包括：涵盖范围、传输率、受Multipath影响程度、提供资料整合程度、和有线的基础设施之间的互操性、和其它无线的基础设施之间的互操性、抗干扰程度、保密能力、电流消耗情况等等。

　　应用缺陷

　　直接序列扩频在实际应用中往往会遇到以下几个问题：

　　频道数减少

　　当采用跳频/扩频体制时，为获得足够大的处理增益，系统占用带宽太大，这就减少了可供跳频的信道数。

　　带宽增大

　　系统带宽太大，进入接收机前端的干扰信号增多。

　　信息量增大

　　要得到有效的抗多径和利用多径的能力，扩频码片必须足够窄，信息比特必须足够宽，而后者又限制了信息传输速率的提高。

　　为了解决系统占用频带过宽、外部干扰增多和传输速率受限的矛盾，当前各国大多采用多进制扩频技术，相对有效的解决这些问题。

　　相关比较

　　与其他无线传播方式的比较

　　不同的无线传播方式有不同的特性。这些特性决定了在不同距离上传输不同数据量的能力。以下提及的传输方式已被运用到各种无线技术中。其具体与DSSS的区别如下

　　无线传播方式频率比较

　　无线传播方式频率比较

　　固定频率

　　在一个特定的频段范围（通常非常窄）内传播信号的方式。通过此方式传输的信号通常要求高功率的信号发射器并且获得使用许可。如果遇到较强的干扰，信道内或者附近的固定频率发射器将受到影响。对于许可证的要求就是为了减少相邻的系统在使用相同的信道时产生的干扰。

　　跳频扩频

　　使用被发射器和接收器都知晓的伪随机序列，在很多频率信道内快速跳变以发射无线电信号。FHSS有较强的抗干扰能力，一旦信号在某信道中受阻，它将迅速再下一跳中重新发送信号。

　　直接序列扩频

　　在设备的特定的发射频率内以广播形式发射信号。用户数据在空间传送之前，先附加“扩频码”，实现扩频传输。接收器在解调制的过程中将干扰剔除。在去除扩频码、提取有效信号时，噪声信号同时剔除。

　　正交频分复用

　　同时在多个子载波频率上以广播形式发射信号。每个子载波的带宽都很窄，可以承载高速数据信号。OFDM适用于严酷的信道条件。由于OFDM具有较高的复杂度，有很多方式来抗干扰。对窄带干扰的抗干扰能力也不错，因为大量的正交的子载波和与DSSS相似的信道编码机制。

　　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

　　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

　　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。