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按照频谱扩展的方式不同，CDMA扩频通信系统可以分为基本CDMA和复合CDMA两种。其中，基本CDMA主要包括直接序列扩频（DS，Direct Sequence）、跳频扩频（FH，Frequency Hopping），跳时扩频（TH，Time Hopping），线性调频以及以上几种方法的组合。复合CDMA包括DS／FH、DS／TH、FH／TH等。在蜂窝通信和卫星通信中，DS扩频技术应用较为广泛。

扩频通信的一般工作原理如图3．8所示。图中，在发送端输入的信息先经过信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。展宽后的信号再经过射频调制，调制到较高频率上再发送出去。

在接收端收到的宽带射频信号经过射频解调，恢复到中频，然后由本地产生的与发送端相同的扩频码序列去相关解扩。再经信息解调，即恢复出原始信息。

由此可见，—般的扩频通信系统都要进行三次调制和相应的解调。一次调制为信息调制，二次调制为扩频调制，三次调制为射频调制，以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较，扩频通信多了扩频调制和解扩两个部分。

直扩系统的接收端，最好是先解扩再解调。因为无线信号在空间传播会有很大的信号衰减。未解扩前的信噪比很低，甚至信号被淹没在噪声中。一般解调器难以在很低的信噪比条件下正常解调，会导致高误码率。换句话说，先解扩，可以通过解扩过程获得扩频增益，提高接收信号信噪比。然后再进行解调，就能保证通信的质量和可靠性了。

从功率谱密度和频谱宽度的角度看（如图3．9所示），扩频调制后原始信息的频谱被展宽，能量被均匀地分布在较宽的频带上，功率谱密度下降。

当扩频信号解扩以后，由于有用信号与扩频序列码的相关性，则宽带信号恢复成窄带信息，功率谱密度上升。相对于信息信号，窄带干扰只经过一次扩频调制过程，与扩频序列码的为非相关性，则频谱被扩展，功率谱密度下降，从而使有用信息在干扰中被提取出来。如图3．10所示。

通过对窄带干扰信号频谱能量加以扩散，对有用信号频谱能量压缩集中，在输出端得到了信噪比增益，即扩频增益，从而大大地提高了抗干扰容限。由于扩频通信能够获得信噪比增益，接收端可以在较低的信噪比甚至负的信噪比条件下，将信号从干扰噪声的淹没中提取出来。在目前商用的通信系统中，扩频通信是唯一能够工作于负信噪比条件下的通信方式。

扩频系统中的多址问题的解决也是基于此道理。由于每个用户都有唯一的一个码序列，只有当接收到的信号所包含的码序列与自身的相同时，经过解扩才可能出现峰值，从而恢复出原始信号。相反地，如果接收到信号的码序列与自身的不相同，经过解扩之后其频谱会变得更宽，就会把该信号作为干扰信号来对待，更不会恢复出其原始信号形式。

直接扩频方式的优点如下：

（1）直扩信号的功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率，因此抗侦察、抗截获的能力强。另外，功率污染小，即对其他系统引起的电磁环境污染小，有利于多种系统共存。

（2）直扩伪随机序列的伪随机性和密钥量使信息具有保密性，即系统本身具有加密的能力。因为用伪随机序列对信息比特流进行扩展频谱，就相当于对信息的加密；而所拥有的码型不同的伪随机序列的数目，就相当于密钥量。当不知道直扩系统所采用的码型时，就无法破译。

（3）码分多址系统中，每个通信站址分配一个地址码（一种伪随机序列），利用地址码的正交性通过相关接收来识别出来自不同站址的信息。

（4）直接扩展频谱系统具有抗宽带干扰、抗多频干扰及单频干扰的能力，这是因为直接扩展频谱系统具有很高的处理增益，对有用信号进行相关接收，对干扰信号进行频谱扩展，使其大部分的干扰功率被接收机中频带通滤波器所滤除。

直接扩频方式的缺点如下：

（1）直接序列扩展频谱系统是两个宽带系统，虽然可与窄带系统电磁兼容，但不能与其建立通信。另外，对模拟信源（如话音）需作预先处理（如语音编码）后，才可接入直扩系统。

（2）直接扩展频谱系统的接收机存在明显的远近效应。所谓远近效应是指大功率的信号（近端的电台）抑制小功率信号（远端的电台）的现象。对此，需要在系统中采用自动功率控制以保证远端和近端电台到达接收机的有用信号是同等功率的。这一点，增加了直接扩展频谱系统在移动通信环境中应用的复杂性。

（3）直接扩展频谱系统的处理增益受限于码片（Chip）速率和信源的比特率，即码片速率的提高和信源比特率的下降都存在困难。处理增益受限，意味着抗干扰能力受限，多址能力受限。

2．频率跳变技术

频率跳变（FH，Frequency Hopping）就是用一定的码序列进行选择的多频率频移键控。具体来讲，跳频就是给载波分配一个固定的宽频段，并且把这个宽频段分成若干个频率间隙（称为频道或频隙），然后用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率在这个固定的频段中不断地发生跳变。由于这个跳变的频段范围远大于要传送信息所占的频谱宽度，故跳频技术也属于扩频。

由上述可见，跳频的实质是频移键控，但又不同于一般的频移键控。简单的频移键控，如2FSK只有两个频率，分别代表传号和空号。而跳频系统却可能有几个、几十个，甚至上千个频率，由所传信息与扩频码的组合去进行选择控制，不断跳变。

另外，跳频技术也与直接序列扩频技术不同，是另一种意义上的扩频。它不像直扩技术那样直接对被传送信息进行扩谱，从而获得处理增益。跳频相当于瞬时的窄带通信系统，只是由于跳频速率很快，跳变的频谱范围比实际信息带宽更宽，从而在宏观上实现频谱的扩展。跳频系统的发射端和接收端组成分别如图3．11和图3．12所示。

频率合成器输出什么频率的载波信号是受跳频指令发生器控制的。在时钟的作用下，跳频指令发生器不断地发出控制指令，控制频率合成器不断地改变其输出载波的频率。从而，混频器输出的已调波的载波频率也随着指令而不断地跳变，因而，再经过高通滤波器和天线发送出去的就是跳频信号，整个构成的是跳频系统而不是定频系统。由于跳频器输出载波的跳变范围比原已调波信号的带宽要宽得多，因此跳频系统从宏观上实现了扩频。

受时钟控制的跳频指令发生器和频率合成器统称跳频器。跳频指令发生器常常利用的是伪随机序列发生器，当然也可以靠软件编程来实现。

跳频系统中载波频率改变的规律，叫做跳频图案。有什么样的跳频指令就会产生什么样的跳频图案。在实际通信中，尤其是在军事通信中，为了抗干扰和保证通信的隐蔽性，往往采用具有“伪随机性”的跳频图案。所谓“伪随机性”是指不是真的具有随机性，而是有规律可循，但是因为兼具一些随机性的特点，因而要查出其中的规律也很难。只有知道跳频图案的双方才能互相通信，第三方很难加以干扰或窃听。跳频图案如图3．13所示。

一个好的跳频图案应具备以下几点：

（1）图案本身的随机性要好，要求参加跳频的每个频率出现的概率相同。随机性好，抗干扰能力就强。

（2）要求跳频图案的数目要足够多，这样抗破译的能力强。

（3）各图案之间出现频率重叠的机会要尽量的小，要求图案的正交性要好，这样有利于组网通信和多用户的码分多址。

当跳频信号发生器采用的是伪码序列发生器时，跳频图案的性质主要依赖于伪码的性质，此时，选择好的伪码序列成为获得好的跳频图案的关键。

一般来讲，慢跳频系统的实现最简单、成本最低，但性能也最差。采用软扩频的编码技术可以达到高速率，实现快速跳频，但只局限于室内近距离范围内的应用。先解调后解扩的直扩系统，可以采用集成电路直接对扩频序列进行数字处理，但前提是信号强度要很高。先解扩再解调的直扩系统是扩频系统中性能最好的技术方式，由于它需要完成伪随机码的同步和载波恢复，因而大大增加了系统的复杂程度。但是为了保证通信的质量，现代移动通信系统大都采用先解扩再解调的直扩系统，最典型的应用就是在CDMA系统中。

3．各种混合方式

各种基本的扩频方式都有各自的优点和缺陷。因此，单独使用其中的任何一种扩频方式，在电磁环境异常恶劣的条件下往往都难以满足系统的要求，或者遇到技术难题，难以解决，或者需要大大增加设备的复杂程度，从而使成本也大大提高。如果改用几种基本扩频方式的组合，利用优势互补，就可以满足系统的要求了。概括而言，混合式扩频可以给系统带来的好处是：提高系统的抗干扰能力，降低部件制作的技术难度，使设备简化，降低成本，满足使用要求。当然，这也要付出一定的代价，那就是系统的复杂程度会有所增加。