1、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
2、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 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.
3、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2.1.3 Gold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: 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0
4、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 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1
5、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 . 所以生成长度为31的Gold序列为: 0,0,0,0,0
6、,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
7、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
8、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;
9、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
10、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cdm
11、a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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