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 本書2.2.2小節(jié)也介紹了直接擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻、時(shí)間跳頻擴(kuò)頻、混合擴(kuò)頻等多種擴(kuò)頻技術(shù)。其中DSSS采用互相正交的偽噪聲序列（PN序列），在發(fā)送端，將待發(fā)送數(shù)據(jù)與PN序列相乘，生成擴(kuò)頻后的送信序列，在擴(kuò)大頻率范圍的同時(shí)，降低信號的峰值；在接收端，通過與相同的PN序列相關(guān)，將會(huì)恢復(fù)出原先的信號峰值，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效檢出。FHSS是將總的通信帶寬分成若干窄的頻帶，然后按預(yù)先設(shè)好的固定順序使用這些頻帶進(jìn)行通信。FHSS在各種低速通信，特別是利用公用頻段的通信中有廣泛的應(yīng)用。但是，無論是DSSS、還是FHSS都需要保證發(fā)送和接收雙方的設(shè)備嚴(yán)格的時(shí)間同步，同時(shí)在擴(kuò)頻序列或跳頻序列的使用上預(yù)先取得一致。在高速復(fù)雜的系統(tǒng)中，為此增加的開銷不是問題，但對于低速、低功耗的系統(tǒng)中，保持時(shí)間同步的開銷就會(huì)顯得突出，在這個(gè)時(shí)候Chirp擴(kuò)頻調(diào)制的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了。這也是物聯(lián)網(wǎng)的低速長距離需求下LoRa技術(shù)選擇Chirp技術(shù)的原因。 一、線性調(diào)頻信號的表征與特性

       線性調(diào)頻（Linear Frequency Modulation，LFM）是一種不需要偽隨機(jī)編碼序列的擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)。因?yàn)榫€性調(diào)頻信號占用的頻帶寬度遠(yuǎn)大于信息帶寬，所以也可以獲得很大的系統(tǒng)處理增益。線性調(diào)頻信號也稱為鳥聲（Chirp）信號，因?yàn)槠漕l譜帶寬落于可聽范圍，聽著像鳥聲（英文單詞Chirp為鳥叫的意思），所以又稱Chirp擴(kuò)展頻譜（Chirp Spread Spectrum，CSS）技術(shù)。LFM技術(shù)在雷達(dá)、聲吶技術(shù)中有廣泛應(yīng)用，例如在雷達(dá)定位技術(shù)中，它可用來增大射頻脈沖寬度、加大通信距離、提高平均發(fā)射功率，同時(shí)又保持足夠的信號頻譜寬度，不降低雷達(dá)的距離分辨率。

      1962年，M.R.Wiorkler將CSS技術(shù)用于通信，它以同一碼元周期內(nèi)不同的Chirp速率表達(dá)符號信息。研究表明，這種以Chirp速率調(diào)制的恒包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)抗干擾能力強(qiáng)，能顯著減少多徑干擾的影響，有效地降低移動(dòng)通信帶來的快衰落影響，非常適合無線接入的應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)以來，將CSS技術(shù)用于擴(kuò)頻通信的研究發(fā)展日益活躍，尤其隨著超寬帶（UWB）技術(shù)的發(fā)展，將CSS技術(shù)與UWB的寬帶低功率譜相結(jié)合形成的Chirp-UWB通信，它利用Chirp技術(shù)產(chǎn)生超寬帶寬，具備二者優(yōu)勢，增強(qiáng)了抗干擾與抗噪聲的能力。CSS技術(shù)已成為傳感網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15中物理層候選標(biāo)準(zhǔn)。

        圖2-39所示為FM、FSK和CSS的傳送信號、時(shí)域信號和頻率信號的對比。從圖中可以看出雖然同樣是數(shù)字調(diào)制，CSS信號與FSK無論是頻域還是時(shí)域差別都很大，反而與模擬調(diào)制的FM有幾分相似之處。

圖2-39    FM、FSK、CSS信號比較圖

       線性調(diào)頻（LFM）信號是指瞬時(shí)頻率隨時(shí)間呈線性變化的信號。LFM信號的時(shí)域表達(dá)式可以寫為（設(shè)振幅歸一化，初始相位為零）

式（2-25）的波形如圖2-40所示，其中圖2-40（a）為頻域信號圖，圖2-40（b）為時(shí)域波形。

圖2-40      線性跳頻信號圖