扩展频谱保证了无线通信的安全

FHSS 可抑制" 远近干扰" 问题，这是发射机靠近目标接收机时所造成的干扰。不采用FHSS时，附近的外来发射机会产生一个大的功率电平，在接收机上表现为高电平的噪声， 如果恰在该频道内通信， 则会使接收机致盲， 通信中断。有了FHSS，接收带宽更大了。因此，即使是在最差的情况下，也只能阻挡掉一部分跳频，迫使系统工作在次优的情况下。
DSSS工作原理

直接序列扩频是将一个消息信号的每一位都乘以一个码序列， 然后再发射。这样，信号就分布在一个较宽的频率范围上，因为码片序列(亦称伪噪声码，PN码)包含了多个频率成分。这里用的乘法是一种逻辑XOR运算，它将每个位分割成k个码片，k是PN码的长度(图3)。

由于PN码为每个传输位都增加了一个冗余位模式，因此扩频直接影响到了系统的有效数据速率。对于RP的物理信号速率，有效数据速率RE将按式(3)给出：

由于提高了信号的抗干扰能力，从而补偿了下降的数据速率。如果模式中一个或多个位在传输中损坏，也可以用适当的纠错方法，通过冗余位的处理而恢复原始数据。

采用PN码后，DSSS接收机能"调准"(tune in)到相关的发射机，而将其它信号看作噪声。这种选择性衰减提高了信号的抗干扰能力，降低了所需的最低信噪比。

FHSS 是在某个特定时间， 将发射能量聚集在一个子频带内，而DSSS 的能量分布则是均匀的。DSSS系统会在一组频率上同时发射。因此，其工作范围覆盖了较宽的频段。这种均匀性使得远近问题对DSSS更为关键。

DSSS中的PN码提供了防窃听的安全性，这类似于FHSS的跳频，但在DSSS中，一个序列必须满足更严格的要求，才能用作一个PN码。

基于DSSS的系统在发射机端使用PN码序列，将窄带的信息承载信号扩充为一个宽带信号。在发射期间，各种噪声和干扰都会影响到带宽。要正常通信，相应的接收机就必须仅恢复那些所需要的编码信息，而排除掉所有其它信号。因此，每台接收机都要使用一个相关器(correlator)，这是一种特殊类型的匹配滤波器，它只响应于用某种PN码编码的信号(图4)。图中显示的DSSS接收机解释了与PN码相关的概念。

纠错

要了解PN码在纠错中的角色，考虑这样一种情况，接收到的序列和PN码之间只有一个码片不同。由于失配的程度低，相关器的输出将不会达到峰值，但也不会是最小值。给相关器输出施加一个适当的极限阈值，接收机就会获得关于失配的大致程度。据此，接收机可以做出智能判断，即收到的序列是否对应于所需要的PN码。于是，PN码就提供了对码片损坏的纠错功能。

PN码的特性

对于一个DSSS系统性能来说，PN码的选择是关键。PN码必须具备某些需要的特性，包括高处理增益、最低自相关，以及最低互相关。

高处理增益。处理增益是一个理论上的系统增益，它反映出了扩频在频道容量与抑制干扰方面的相对优势。按式(4)的数学表达，它是跳频频率(fc)与输入信号频率(f4)之比：

因此，如果一个10kHz信号被分布在一个100kHz频带上，则相应的处理增益为10。
通常，PN码应为系统增加一个高的处理增益，原因有二。首先是抑制噪声：较高的处理增益意味着输入信号被分布在一个较宽的频带上，它需要采用更长的PN码。这类系统对噪声有更高的容忍性。第二个原因是系统容量。根据Shannon-Harley定律(式(1))，频道容量与频道带宽成正比。较高处理增益的系统也有更大的容量，因为这类系统的传输需要更高的带宽。

最低自相关。自相关是一个信号与其时移版信号的相似程度。式(5)以数学方式表示了这个概念：

其中， PN(n)是伪噪声序列，RAUTO是序列PN(n)的自相关，n是PN码的长度，而τ是PN(n)时移的延时因数。

信号的时移是非线性的；自相关的计算采用循环时移方法。自相关是延时(τ)的一个函数。

要正确地译码，收到的信号应该与PN码保持相位同步。接收机是依据相关器的输出来维持同步。自相关应有一个高的峰值最大值(图5)，才能有完美的同步；就是说，τ=0、N、2N等等。否则，接收机就有很大的概率错误地锁相到收到的序列上。如两个波形要有最小的失配，则自相关应为最低。

最低自相关亦增强了对多径干扰的抑制能力。一旦接收机被锁相到接收信号上，它就不会主动地去响应所最低互相关。

互相关类似于自相关，但量度的是两个独立信号之间的相似性，数据表达式见式(6)：

其中， PNi(n)是一个伪噪声序列；PNj(n)是另一个伪噪声序列，且与PNi(n)完全独立；RCROSS是序列PNi(n)与PNj(n)的互相关；n是PN码的长度，而τ是延时因数。

互相关亦称为滑动点积(sliding-dot product)。如果两个PN序列之间的互相关高，则接收机