南京邮电大学移动通信实验报告.docx
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南京邮电大学移动通信实验报告
课程实验报告
题目：
CDMA解扩实验
学院通信与信息工程学院
学生姓名
班级学号
指导教师
开课学院
日期
CDMA解扩实验
CDMA扩频调制
一、实验目的
1.了解扩频调制的基本概念；
2.掌握PN码的概念以及m序列的生成方法；
3.掌握扩频调制过程中信号频谱的变化规律。
二、预备知识
1.不同多址接入方式（TDMA、FDMA、CDMA）的区别；
2.扩频码的种类与应用；
3.扩频码的基本性质。
三、实验仪器
1、移动通信实验箱一台；
2、台式计算机一台；
一、实验原理
m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称，它是由带线性反馈的移位器产生的周期最长的一种序列。
如果把两个m序列发生器产生的优选对序列模二相加，则产生一个新的码序列，即Gold码序列。
实验中三种可选的扩频序列分别是长度为15的m序列、长度为31的m序列以及长度为31的Gold序列。
1.长度为15的m序列由4级移存器产生，反馈器如图2.1.1所示。
初始状态1000
1100
1110
1111
0111
1011
0101
1010
1101
0110
0011
1001
0100
0010
0001
……………………………….
1000
图2.1.1长度为15的m序列的生成
2.长度为31的m序列由5级移存器产生，反馈器如图2.1.2所示。
图2.1.2长度为31的m序列的生成
3.长度为31的gold序列:
Gold码是Gold于1967年提出的，它是用一对优选的周期和速率均相同的m序列模二加后得到的。
其构成原理如图2.1.3所示。
图2.1.3Gold码发生器
两个m序列发生器的级数相同，即
。
如果两个m序列相对相移不同，所得到的是不同的Gold码序列。
对n级m序列，共有
个不同相位，所以通过模二加后可得到
个Gold码序列，这些码序列的周期均为
，如图2.1.4所示。
图2.1.4长度为31的Gold序列生成器
两组数据为：
1000010000
0100001000
0010000100
1001000010
0100100001
1010011101
1101010011
0110110100
0011001010
1001100101
1100111111
1110010010
1111001001
1111111001
0111110001
0011110101
0001110111
1000110110
1100001011
0110011000
1011001100
1101100110
1110100011
0111011100
1011101110
0101100111
1010111110
0101001111
0010111010
0001001101
0000111011
……………………………………………………………………………….
所以生成长度为31的Gold序列为：
{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，扩频调制是通过单片机和学生平台软件联合实现的。
在实验箱上没有测试点。
二、实验步骤
1.选择实验“扩频调制”实验；
2.选择“手动输入”或“随即生成”产生原始数据；
3.可选择“长度为15的m序列”，或者“长度为31的m序列”，或者“长度为31的gold序列”;
4.观察扩频后的数据，并可用频谱分析仪器观察频谱变化；红色曲线表示原始信号，绿色曲线表示扩频信号。
我们可以发现，扩频后，频谱展宽。
三、实验报告
1.试说明扩频码在移动通信中的应用；
答：
移动通信中带宽是有限的，扩频技术允许多个用户无相互干扰地同时使用相同的带宽，从而有效地提高了带宽利用率。
在发射端，发射的调制信号在发射到信道之前，通过与扩频码相乘，频带被扩大若干倍；在接收端，接收信号与发送端相同的码字进行互相关，频带则被缩小相同的倍数。
扩频技术具有抗干扰能力强、保密性好、可以实现码分多址、抗多径干扰、能精确地定时和测距等优点。
2.扩频码的种类有哪些？
有何特点？
如何产生
答：
m序列特点：
利用它的不同相位来区分不同用户
产生机理：
用移存器实现，例如：
长度为15的m序列由4级移存器产生，反馈器如图2.1.1所示。
Walsh码特点：
Walsh码是一种同步正交码，即在同步传输情况下，利用Walsh码
作为地址码具有良好的自相关特性和处处为零的互相关特性。
此外，Walsh
码生成容易，应用方便。
产生机理：
Walsh码来源于H矩阵，根据H矩阵中“+1”和“－1”的交变次
数重新排列就可以得到Walsh矩阵，该矩阵中各行列之间是相互正交的，
可以保证使用它扩频的信道也是互相正交的。
OVSF码特点：
正交可变扩频因子OVSF用于正交扩频，同时OVSF码的管理相
对比较简单。
产生机理：
用WALSH矩阵成。
3.扩频后信号频谱发生怎样的变化？
答：
扩频后信号频谱被展宽，幅度减小。
CDMA解扩
一、实验目的
1.了解CDMA解扩的基本概念；
2.掌握解扩的基本方法；
3.掌握解扩过程中信号频谱的变化规律。
二、预备知识
1.扩频的基本原理；
2.扩频过程中信号频谱的变化；
3.解扩过程中信号频谱的变化。
三、实验仪器
1、移动通信实验箱一台；
2、台式计算机一台；
四、实验原理
扩频码序列同步是扩频系统特有的，也是扩频技术中的难点。
CDMA系统要求接收机的本地扩频码与接收到的扩频码在结构、频率和相位上完全一致，否则就不能正常接收所发送的信息，接收到的只是一片噪声。
若实现了收发同步但不能保持同步，也无法准确可靠地获取所发送的信息数据。
因此，扩频码序列的同步是CDMA扩频通信的关键技术。
实验中，解扩码相位可以改变。
当解扩码相位为“0”时表示解扩码和扩频码同步，无相位差，这时候观察到正确的解扩结果，且频谱恢复到原始信号的较窄的频谱；当解扩码相位不为“0”时，观察到解扩的结果不正确，频谱也不能正确恢复。
与扩频实验类似，在实验箱上，解扩实验也没有测试点。
五、实验步骤
1.选择“解扩”实验；
2.选择“手动输入”或“随机生成”产生原始数据；
3.可选择“长度为15的m序列”，或者“长度为31的m序列”，或者“长度为31的gold序列”;
4.设定解扩码相位，比较相位同步、不同步时解扩的结果。
5.设定解扩码相位，观察“频谱分析仪”上信号频谱的变化。
红色曲线表示原始信号的频谱，绿色曲线表示扩频信号的频谱，蓝色曲线表示解扩信号的频谱。
实验图形如下图所示：
a．解扩码相位为0的cdma扩频解扩：
b．解扩码相位为5的cdma扩频解扩：
c.解扩码相位为10的cdma扩频解扩：
d.解扩码相位为15的cdma扩频解扩：
e.解扩码相位为20的cdma扩频解扩：
f.解扩码相位为30的cdma扩频解扩：
小结论：
解扩码相位为15的倍数的时候，解扩的结果和原始数据一样
六、实验报告
1.试说明解扩的基本原理；
答：
m序列解扩的是在接收到的RF信号上进行。
解扩的原理就是用一个与发送端完全相同的m序列与接收到的信号直接相乘就可以完成信号的解扩，当然，这里所指的与发送端完全相同，除了序列必须一致以外，更重要的是两个m序列的相位必须一致，也就是接收端产生的m序列必须进行捕获和跟踪，以使其速率和相位与发送端m序列保持一致。
2.为什么接收机中的扩频码需要准确同步？
答：
CDMA系统要求接收机的本地扩频码与接收到的扩频码在结构、频率和相位上完全一致，否则就不能正常接收所发送的信息，接收到的只是一片噪声。
若实现了收发同步但不能保持同步，也无法准确可靠地获取所发送的信息数据。
3.正确解扩和不正确解扩后，信号的频谱有何变化？
请画图示意。
答：
15的倍数才能正确解扩，其他不可以。
正确解扩频谱图如图1，不正确解扩频谱如图2
图1图2
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