CDMA解擴實驗課程實驗報告

1、課程實驗報告題 目：CDMA解擴實驗 學(xué) 院 通信與信息工程學(xué)院 學(xué) 生 姓 名 班 級 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 開 課 學(xué) 院 日 期 CDMA解擴實驗 CDMA擴頻調(diào)制一、實驗?zāi)康?. 了解擴頻調(diào)制的基本概念；2. 掌握PN碼的概念以及m序列的生成方法；3. 掌握擴頻調(diào)制過程中信號頻譜的變化規(guī)律。二、預(yù)備知識1. 不同多址接入方式（TDMA、FDMA、CDMA）的區(qū)別；2. 擴頻碼的種類與應(yīng)用；3. 擴頻碼的基本性質(zhì)。三、實驗儀器1、移動通信實驗箱 一臺；2、臺式計算機 一臺；一、 實驗原理m序列是最長線性反饋移位寄存器序列的簡稱，它是由帶線性反饋的移位器產(chǎn)生的周期最長的一種序列。如果把兩

2、個m序列發(fā)生器產(chǎn)生的優(yōu)選對序列模二相加，則產(chǎn)生一個新的碼序列，即Gold碼序列。實驗中三種可選的擴頻序列分別是長度為15的m序列、長度為31的m序列以及長度為31的Gold序列。1.長度為15的m序列由4級移存器產(chǎn)生，反饋器如圖2.1.1所示。初始狀態(tài) 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 01 1 1 10 1 1 11 0 1 10 1 0 11 0 1 01 1 0 10 1 1 00 0 1 11 0 0 10 1 0 00 0 1 00 0 0 1 . 1 0 0 0圖 2.1.1 長度為15的m序列的生成2.長度為31的m序列由5級移存器產(chǎn)生，反饋器如圖2.1.2所示。圖 2

3、.1.2 長度為31的m序列的生成 3. 長度為31的gold序列:m序列發(fā)生器 n級m序列發(fā)生器 n級 初態(tài)設(shè)置時鐘Gold碼Gold碼是Gold于1967年提出的，它是用一對優(yōu)選的周期和速率均相同的m序列模二加后得到的。其構(gòu)成原理如圖2.1.3所示。圖2.1.3Gold碼發(fā)生器兩個m序列發(fā)生器的級數(shù)相同，即。如果兩個m序列相對相移不同，所得到的是不同的Gold碼序列。對n級m序列，共有個不同相位，所以通過模二加后可得到個Gold碼序列，這些碼序列的周期均為，如圖2.1.4所示。圖2.1.4 長度為31的Gold序列生成器兩組數(shù)據(jù)為： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0

4、0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1

5、1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 . 所以生成長度

6、為31的Gold序列為： 0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,1,0 在硬件上，擴頻調(diào)制是通過單片機和學(xué)生平臺軟件聯(lián)合實現(xiàn)的。在實驗箱上沒有測試點。二、 實驗步驟1. 選擇實驗 “擴頻調(diào)制”實驗；2. 選擇“手動輸入”或“隨即生成”產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)；3. 可選擇“長度為15的m序列”，或者“長度為31的m序列”，或者“長度為31的gold序列”;4. 觀察擴頻后的數(shù)據(jù)，并可用頻譜分析儀器觀察頻譜變化；紅色曲線表示原始信號，綠色曲線表示擴頻信號。我們可以發(fā)現(xiàn)，擴頻后，頻譜展寬。三、 實驗報告1. 試說明擴頻碼在移動通信中

7、的應(yīng)用；答：移動通信中帶寬是有限的，擴頻技術(shù)允許多個用戶無相互干擾地同時使用相同的帶寬，從而有效地提高了帶寬利用率。在發(fā)射端，發(fā)射的調(diào)制信號在發(fā)射到信道之前，通過與擴頻碼相乘，頻帶被擴大若干倍；在接收端，接收信號與發(fā)送端相同的碼字進行互相關(guān)，頻帶則被縮小相同的倍數(shù)。擴頻技術(shù)具有抗干擾能力強、保密性好、可以實現(xiàn)碼分多址、抗多徑干擾、能精確地定時和測距等優(yōu)點。2. 擴頻碼的種類有哪些？有何特點？如何產(chǎn)生答：m序列 特點：利用它的不同相位來區(qū)分不同用戶 產(chǎn)生機理：用移存器實現(xiàn)，例如： 長度為15的m序列由4級移存器產(chǎn)生，反饋器如圖2.1.1所示。 Walsh碼 特點：Walsh碼是一種同步正交碼，即

8、在同步傳輸情況下，利用Walsh碼 作為地址碼具有良好的自相關(guān)特性和處處為零的互相關(guān)特性。此外，Walsh 碼生成容易，應(yīng)用方便。 產(chǎn)生機理：Walsh碼來源于H矩陣，根據(jù)H矩陣中“+1”和“1”的交變次 數(shù)重新排列就可以得到Walsh矩陣，該矩陣中各行列之間是相互正交的， 可以保證使用它擴頻的信道也是互相正交的。OVSF碼 特點：正交可變擴頻因子OVSF用于正交擴頻，同時OVSF碼的管理相 對比較簡單。 產(chǎn)生機理：用WALSH矩陣成。3. 擴頻后信號頻譜發(fā)生怎樣的變化？答：擴頻后信號頻譜被展寬，幅度減小。CDMA解擴一、實驗?zāi)康?. 了解CDMA解擴的基本概念；2. 掌握解擴的基本方法；3.

9、 掌握解擴過程中信號頻譜的變化規(guī)律。二、預(yù)備知識1. 擴頻的基本原理；2. 擴頻過程中信號頻譜的變化；3. 解擴過程中信號頻譜的變化。三、實驗儀器1、移動通信實驗箱 一臺；2、臺式計算機 一臺；四、實驗原理擴頻碼序列同步是擴頻系統(tǒng)特有的，也是擴頻技術(shù)中的難點。CDMA系統(tǒng)要求接收機的本地擴頻碼與接收到的擴頻碼在結(jié)構(gòu)、頻率和相位上完全一致，否則就不能正常接收所發(fā)送的信息，接收到的只是一片噪聲。若實現(xiàn)了收發(fā)同步但不能保持同步，也無法準(zhǔn)確可靠地獲取所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)。因此，擴頻碼序列的同步是CDMA擴頻通信的關(guān)鍵技術(shù)。實驗中，解擴碼相位可以改變。當(dāng)解擴碼相位為“0”時表示解擴碼和擴頻碼同步，無相位差，

10、這時候觀察到正確的解擴結(jié)果，且頻譜恢復(fù)到原始信號的較窄的頻譜；當(dāng)解擴碼相位不為“0”時，觀察到解擴的結(jié)果不正確，頻譜也不能正確恢復(fù)。與擴頻實驗類似，在實驗箱上，解擴實驗也沒有測試點。五、實驗步驟1. 選擇“解擴”實驗；2. 選擇“手動輸入”或“隨機生成”產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)；3. 可選擇“長度為15的m序列”，或者“長度為31的m序列”，或者“長度為31的gold序列”;4. 設(shè)定解擴碼相位，比較相位同步、不同步時解擴的結(jié)果。5. 設(shè)定解擴碼相位，觀察“頻譜分析儀”上信號頻譜的變化。紅色曲線表示原始信號的頻譜，綠色曲線表示擴頻信號的頻譜，藍色曲線表示解擴信號的頻譜。實驗圖形如下圖所示：a解擴碼相位為0

11、的cdma擴頻解擴：b解擴碼相位為5的cdma擴頻解擴：c.解擴碼相位為10的cdma擴頻解擴：d.解擴碼相位為15的cdma擴頻解擴：e.解擴碼相位為20的cdma擴頻解擴：f.解擴碼相位為30的cdma擴頻解擴：小結(jié)論：解擴碼相位為15的倍數(shù)的時候，解擴的結(jié)果和原始數(shù)據(jù)一樣六、實驗報告1. 試說明解擴的基本原理；答：m序列解擴的是在接收到的RF信號上進行。解擴的原理就是用一個與發(fā)送端完全相同的m序列與接收到的信號直接相乘就可以完成信號的解擴，當(dāng)然，這里所指的與發(fā)送端完全相同，除了序列必須一致以外，更重要的是兩個m序列的相位必須一致，也就是接收端產(chǎn)生的m序列必須進行捕獲和跟蹤，以使其速率和相位與發(fā)送端m序列保持一致。2. 為什么接收機中的擴頻碼需要準(zhǔn)確同步？答：CDMA系