中南大學(xué)擴(kuò)頻通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告全解

1、中南大學(xué)擴(kuò)頻通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一：擴(kuò)頻與解擴(kuò)觀測實(shí)驗(yàn)時(shí)間：4月9號(hào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解直接序列擴(kuò)頻的原理。2、了解擴(kuò)頻前后信號(hào)在時(shí)域及頻域上的變化。二、實(shí)驗(yàn)器材1. 主控&信號(hào)源模塊、2號(hào)、14號(hào)、11號(hào)模塊各一塊2. 雙蹤示波器一臺(tái)3. 連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖實(shí)驗(yàn)框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說明本實(shí)驗(yàn)選擇【擴(kuò)頻與解擴(kuò)觀測實(shí)驗(yàn)】菜單。如框圖所示，我們用2號(hào)模塊作為信號(hào)源，DoutMUX輸出32K數(shù)字信號(hào)，送入至14號(hào)模塊的NRZ1 14號(hào)模塊此時(shí)完成擴(kuò)頻功能，擴(kuò)頻 序列由14號(hào)模塊內(nèi)部產(chǎn)生， 將開關(guān)S1設(shè)置為0000,開關(guān)S2設(shè)置為0111 ,即可設(shè)置該路擴(kuò) 頻序列1的碼型（測試點(diǎn)為 TP8

2、序列1）。擴(kuò)頻信號(hào)由端口 CDMA輸出。同時(shí)，當(dāng)14號(hào)模 塊的開關(guān)S3設(shè)置為0111、開關(guān)S4設(shè)置為0000且端口 NRZ2和NRZ-CLK2無信號(hào)輸入時(shí)，端 口 CDMA輸出的偽隨機(jī)序列與 14號(hào)模塊的擴(kuò)頻序列1相同，本實(shí)驗(yàn)中將該序列 “CDMA2可 作為后續(xù)的解擴(kuò)序列。此時(shí)的11號(hào)模塊完成解擴(kuò)功能，其中擴(kuò)頻信號(hào)從端口“AD輸入1 ”輸入，解擴(kuò)序列從“ AD輸入2”輸入，解擴(kuò)信號(hào)從 11號(hào)模塊的“ Dout”輸出。該實(shí)驗(yàn)【擴(kuò)頻與解擴(kuò)觀測實(shí)驗(yàn)】 中擴(kuò)頻序列的長度可通過 PN序列長度設(shè)置開關(guān) S6進(jìn)行選擇15位或16位。當(dāng)開關(guān)S6撥至“ 127位”時(shí)，表示該實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)頻為15位；當(dāng)開關(guān) S6撥至“

3、 128位”時(shí)，表示該實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)頻為16位。注：為配合示波器調(diào)節(jié)， 為了較好的對(duì)比觀測擴(kuò)頻前和擴(kuò)頻后的碼元，建議選擇16位。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按框圖所示連線。源端口目標(biāo)端口連線說明模塊 2: DoutMUX模塊 14: TH3(NRZ1)數(shù)據(jù)送入擴(kuò)頻單元模塊 2: BSOUT模塊 14: TH1(NRZ-CLK1)時(shí)鐘送入擴(kuò)頻單元模塊 14: TH4(CDMA1)模塊11: TH2(AD輸入1)送入解擴(kuò)單元模塊 14: TH5(CDMA2)模塊11: TH3(AD輸入2)提供解擴(kuò)序列2、選擇主菜單【移動(dòng)通信】t【擴(kuò)頻與解擴(kuò)觀測實(shí)驗(yàn)】，此時(shí)2號(hào)模塊DoutMUX俞出速率為32K。3、 設(shè)置2號(hào)模塊D

4、outMUX的輸出碼元?？勺孕性O(shè)置，比如將2號(hào)模塊的S1設(shè)置為10100000, S2、S3以及S4都設(shè)置為00000000。用示波器觀測 DoutMUX即擴(kuò)頻前的波形。4、設(shè)置并觀察擴(kuò)頻序列。將 14號(hào)模塊的開關(guān)S6撥至“ 128位”檔位，即選擇16位擴(kuò) 頻序列。開關(guān)S1設(shè)置為0000，開關(guān)S2設(shè)置為0111,按復(fù)位鍵S7。用示波器觀測測試點(diǎn)“TP8 序列1”輸出波形。5、用示波器分別接 14號(hào)模塊的NRZ1和CDMA,1對(duì)比觀測擴(kuò)頻前和擴(kuò)頻后的輸出碼元變化。有興趣的同學(xué)可以讀出擴(kuò)頻信號(hào)中1電平擴(kuò)頻輸出和0電平擴(kuò)頻輸出的對(duì)應(yīng)碼元。6、驗(yàn)證解擴(kuò)效果。(1)將開關(guān)S3設(shè)置為0111,開關(guān)S4設(shè)置

5、為0000,按復(fù)位鍵S7。此時(shí)解擴(kuò)用的序列CDMA與擴(kuò)頻序列“TP8序列1”相同。用示波器分別連接14號(hào)模塊的NRZ1和11號(hào)模塊的Dout，驗(yàn)證波形是否相同，即正常解擴(kuò)。(2)將開關(guān)S3和開關(guān)S4隨意設(shè)置為其他碼值， 按復(fù)位鍵S7。此時(shí)解擴(kuò)用的序列 CDMA2與擴(kuò)頻序列“ TP8序列T不相同。再用示波器分別連接14號(hào)模塊的NRZ1和11號(hào)模塊的Dout，驗(yàn)證是否還能解擴(kuò)。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析在實(shí)驗(yàn)6（ 1）中解擴(kuò)前后碼型一致，但在實(shí)驗(yàn) 6（ 2）中，解擴(kuò)用的序列和擴(kuò)頻序列不 同時(shí)，不能正確解擴(kuò)。擴(kuò)頻通信的實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵在于相關(guān)解擴(kuò)，偽隨機(jī)碼要保持一致。實(shí)驗(yàn)二：m序列、Gold序列產(chǎn)生及特性分析實(shí)驗(yàn)時(shí)

6、間：4月9號(hào)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解m序列、Gold序列的特性及產(chǎn)生。、實(shí)驗(yàn)器材1、主控&信號(hào)源模塊、14號(hào)模塊各一塊2、雙蹤示波器3、連接線若干、實(shí)驗(yàn)原理1、m序列實(shí)驗(yàn)原理框圖PN3m序列 產(chǎn)生序列相乘PN1 G1 序列1OG2 序列2積分相關(guān)函數(shù)值Krm序列相關(guān)性實(shí)驗(yàn)框圖實(shí)驗(yàn)框圖說明m序列的自相關(guān)函數(shù)為式中，A為對(duì)應(yīng)位碼元相同的數(shù)目；D為對(duì)應(yīng)位碼元不同的數(shù)目。自相關(guān)系數(shù)為對(duì)于m序列，其碼長為 P=2n- 1,在這里P也等于碼序列中的碼元數(shù)，即“0”和“ 1個(gè)數(shù)的總和。其中“ 0”的個(gè)數(shù)因?yàn)槿サ粢莆患拇嫫鞯娜?”狀態(tài)，所以 A值為A =2n 丄-1“1”的個(gè)數(shù)（即不同位）D為D =2nm序列的自

7、相關(guān)系數(shù)為1P（E）=彳 11 1 PT = 0T 式0,1 =1,2,p-1j11Pxx1| | |11:1-2 -1I丨I丨12 3 41111/ III 1i Iiip iI101 1Tc-1/P/m序列的自相關(guān)函數(shù)2、Gold序列實(shí)驗(yàn)原理框圖Gold序列相關(guān)特性實(shí)驗(yàn)框圖實(shí)驗(yàn)框圖說明雖然n序列有優(yōu)良的自相關(guān)特性，但是使用m序列作CDM（碼分多址）通信的地址碼時(shí)，其主要問題是由m序列組成的互相關(guān)特性好的互為優(yōu)選的序列集很少，對(duì)于多址應(yīng)用來說， 可用的地址數(shù)太少了。而 Gold序列具有良好的自、互相關(guān)特性，且地址數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于n序列的地址數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，在工程上得到了廣泛的應(yīng)用。Gold

8、序列是m序列的復(fù)合碼，它是由兩個(gè)碼長相等、 碼時(shí)鐘速率相同的m序列優(yōu)選對(duì)模二 加構(gòu)成的。其中m序列優(yōu)選對(duì)是指在m序列集中，其互相關(guān)函數(shù)最大值的絕對(duì)值最接近或達(dá)到 互相關(guān)值下限（最小值）的一對(duì) m序列。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、m序列設(shè)置主控菜單，選擇【移動(dòng)通信】t【m序列產(chǎn)生及特性分析】。將14號(hào)模塊的撥碼開關(guān) S1、S2、S3、S4全撥為“ 0000” （設(shè)置完各個(gè)開關(guān)按下 S7, 使模塊工作于設(shè)置功能）。將開關(guān)S6撥至“ 127位”，設(shè)置PN序列長度為127位。觀測測試點(diǎn)G1或G2, 了解m序列波形。 觀測TH9 （相關(guān)函數(shù)值）測試點(diǎn)，了解m序列自相關(guān)特性。2、Gold序列設(shè)置主控菜單，選擇【移動(dòng)通

9、信】t【 Gold序列產(chǎn)生及特性分析】。將14號(hào)模塊的撥碼開關(guān) S1、S4全撥為“ 0000”。將開關(guān)S6撥至“ 127位”，設(shè)置PN序列長度為127位。 設(shè)置S2為0001,使G1輸出一種Gold序列；設(shè)置S3為0001,使G2輸出Gold序列與G1相同（設(shè)置完各個(gè)開關(guān)按下 S7,使模塊工作于設(shè)置功能）。觀測測試點(diǎn)G1及G2, 了解GOLD序列波形；觀測 TH9 （相關(guān)函數(shù)值）測試點(diǎn)，了解GOLD序列自相關(guān)特性。 設(shè)置S2為0001,使G1輸出一種Gold序列。設(shè)置S3為0010,使G2輸出Gold序列與G1不相同（設(shè)置完各個(gè)開關(guān)按下 S7,使模塊工作于設(shè)置功能）。觀測測試點(diǎn)G1及G2 了解

10、GOLD序列波形；觀測TH9（相關(guān)函數(shù)值）測試點(diǎn)，了解 GOLD序列互相關(guān)特性。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到m序列和Gold序列具有良好的自相關(guān)特性，但是m序列的地址數(shù)太少；Gold序列集成了良好的自、互相關(guān)特性和非常多的地址數(shù)，因而得到更廣泛的應(yīng) 用。實(shí)驗(yàn)三：綜合實(shí)驗(yàn)CDM/T頻通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：4月23號(hào)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解CDMA1信系統(tǒng)架構(gòu)及特性。、實(shí)驗(yàn)器材各一塊.一-臺(tái)若干1. 主控&信號(hào)源、2、12、10、11、14、15號(hào)模塊2. 雙蹤示波器3. 連接線三、實(shí)驗(yàn)原理1、擴(kuò)頻實(shí)驗(yàn)原理框圖512K CCDMA2NRZ-CLK1NRZ2127位128位S6復(fù)位Walsh序列選擇

11、1S1IPN序列選擇1S2PN序列NRZ-CLK1 NRZ1Walsh序列 W1 （Walsh 序列）CDMA1BSOUTPN序列選擇2S3圧選擇2Walsh序列選擇2S4 耳 | .PN1,PN序列 1 PN1-.G1 （ Gold 序歹U） 亠PN序列2*” PN2PN序列1,-G1 （ Gold序歹U）N序列2 Pn2起始指示PN4.PN序列 2 一PN4.PN序列1G2 （Gold 序列）起始指示W(wǎng)alsh序列 W2 （ Walsh序列）積分_. 積分序列相乘序列相乘Q丿序列2相關(guān)函數(shù)值14號(hào)模塊框圖2、14號(hào)模塊框圖說明信號(hào)源PN序列經(jīng)過14號(hào)模塊擴(kuò)頻處理，再加到10號(hào)模塊的調(diào)制端，

12、形成擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)發(fā)送出去。其中，從 14號(hào)模塊可以看到擴(kuò)頻碼可以通過撥碼開關(guān)設(shè)置為m序列、Gold序列。將“序列1 ”或“序列2”設(shè)置為m序列、Gold序列的方法是：(1) 設(shè)置為m序列：將撥碼開關(guān) S1、S2、S3、S4都設(shè)置成0000,則測試點(diǎn)“序列1 ” 與G1、PN1一致，測試點(diǎn)“序列 2”與G2 PN3一致，都為m序列輸出。(2) 設(shè)置為Gold序列：將撥碼開關(guān) S1、S4都設(shè)置成0000,將撥碼開關(guān) S2、S3撥為 非全0即可，則測試點(diǎn)“序列1”與G1 一致是由PN1和PN2合成而得，測試點(diǎn)“序列 2”與 G2一致是由PN4和PN3合成而得，“序列 1”和“序列2”此時(shí)為GOLD序

13、列輸出。3、15號(hào)模塊框圖序列產(chǎn)生單元解擴(kuò)輸出捕獲支路復(fù)位VCXO壓控電壓包絡(luò) 檢波減法 運(yùn)算相關(guān)3LED捕獲指示同步 序列判決門限 調(diào)節(jié)滯后 序列關(guān)2滑動(dòng)控制 單元包絡(luò) 檢波127位128位PN序列 長度設(shè)置超前 一 序列一H跟蹤支路壓控偏置調(diào)節(jié)PN初始狀態(tài)設(shè)置2分頻Walsh序列設(shè)置擴(kuò)頻信號(hào)輸入接收天線再增益調(diào)節(jié)15號(hào)模塊框圖4、解擴(kuò)實(shí)驗(yàn)框圖說明CDMA接收模塊用于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的接收端。處于接收部分的最前端，其解擴(kuò)的信號(hào)會(huì)送到解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)。 CDMA接收模塊主要是解決兩個(gè)問題。第一是序列的同步問題，由于擴(kuò)頻序列的自相關(guān)性， 當(dāng)序列在非同步情況下是無法獲取有用信息的。 第二是時(shí)鐘同步問

14、題，由于接收端產(chǎn)生解擴(kuò)序列的時(shí)鐘與發(fā)送端是非同步的。因此，當(dāng)序列同步，如果時(shí)鐘不同步，序列會(huì)逐漸產(chǎn)生偏差，最終失步。只有序列和時(shí)鐘都達(dá)到同步，才能完成解擴(kuò)。模塊包含如下4大功能：(1) 捕獲支路：用來捕獲擴(kuò)頻序列，達(dá)到序列同步的狀態(tài)。(2) 跟蹤支路：用來進(jìn)行時(shí)鐘同步。(3) 序列產(chǎn)生單元：產(chǎn)生解擴(kuò)序列，序列產(chǎn)生可受滑動(dòng)控制單元控制，是序列相位滑動(dòng)。(4) 滑動(dòng)控制單元：產(chǎn)生序列的滑動(dòng)控制脈沖信號(hào)。該脈沖信號(hào)由前面的門限判決信號(hào)控制，當(dāng)門限判決輸出為高時(shí)，說明序列已經(jīng)捕獲，滑動(dòng)控制單元停止產(chǎn)生滑動(dòng)控制脈沖信號(hào)；當(dāng)門限判決輸出為低時(shí)，說明序列未捕獲，滑動(dòng)控制單元產(chǎn)生滑動(dòng)控制脈沖信號(hào)。模塊端口名稱

15、、可調(diào)參數(shù)及說明如下所述：模塊端口名稱端口說明捕獲支路同步序列輸出解擴(kuò)序列解擴(kuò)輸出輸出解擴(kuò)信號(hào)，是BSPK的數(shù)字調(diào)制信號(hào)相關(guān)1同步序列與擴(kuò)頻信號(hào)相關(guān)計(jì)算輸出512K解擴(kuò)序列的時(shí)鐘信號(hào)跟蹤支路接收天線解擴(kuò)天線接收端口擴(kuò)頻信號(hào)輸入解擴(kuò)同軸電纜輸入端口超前序列與同步序列相比相位超前1/2碼元滯后序列與同步序列相比相位滯后1/2碼元相關(guān)2超前序列與擴(kuò)頻信號(hào)相關(guān)計(jì)算輸出相關(guān)3滯后序列與擴(kuò)頻信號(hào)相關(guān)計(jì)算輸出壓控電壓控制壓控晶振頻率變化的信號(hào)（1）增益調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)天線接收小信號(hào)放大的增益。（2）判決門限調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)相關(guān)峰的判決門限（由于接收信號(hào)幅度不同，相關(guān)峰的幅值 也有所不同）。（3）壓控偏置調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)壓控晶

16、振的中心頻率。（4）PN序列長度設(shè)置：設(shè)置 PN序列長度為127或128位。（5）PN初始狀態(tài)設(shè)置：設(shè)置 PN序列初始狀態(tài)。5、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖12#模塊 14#模塊 10#模塊CDM發(fā)射系統(tǒng)框圖7CDM接收系統(tǒng)框圖注：CDM擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，接收端根據(jù)不同擴(kuò)頻序列，來捕獲跟蹤不同碼道上的信息。6、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖說明我們擴(kuò)頻通信的實(shí)現(xiàn)機(jī)理為：CDM擴(kuò)頻通信發(fā)送端是將模擬音頻源先通過12號(hào)模塊壓縮成數(shù)字信號(hào)，再將數(shù)字信源與高速率擴(kuò)頻碼（比如Gold序列或m序列）相乘，經(jīng)過調(diào)制電路將擴(kuò)頻后的信號(hào)搬移到一個(gè)適當(dāng)?shù)念l段進(jìn)行傳輸，然后功放電路無線發(fā)射出去；CDM擴(kuò)頻通信接收端是將天線接收的信號(hào)先經(jīng)過小信號(hào)放大處

17、理，再通過捕獲、跟蹤擴(kuò)頻碼來進(jìn)行同步解擴(kuò)，并提取解調(diào)所需同步載波，最后經(jīng)過解調(diào)以及碼元再生電路，還原輸出原始信源的數(shù)字碼型，最后通過12號(hào)模塊的語音解壓縮功能還原出原始的模擬信號(hào)。對(duì)于數(shù)字信源的傳輸，則CDM接收系統(tǒng)框圖中略去發(fā)送前端的語音壓縮和接收后端的語音解壓縮即可。這里，我們以傳輸模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩路信號(hào)為例，搭建擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。四、實(shí)驗(yàn)步驟概述：該項(xiàng)目主要是通過自行搭建 CDMAT頻通信系統(tǒng)，認(rèn)識(shí)和掌握CDMA!信系統(tǒng)的框 架以及相關(guān)原理知識(shí)點(diǎn)。（一）搭建CDMA發(fā)射系統(tǒng)。該系統(tǒng)中有兩路信號(hào)源， 一路是主控信號(hào)源模塊提供的 PN數(shù)字序列，另一路是12號(hào)模 塊的麥克輸入的音頻模擬信號(hào)。音

18、頻信號(hào)經(jīng) 12號(hào)模塊的編碼壓縮處理后輸出 8K數(shù)字信號(hào)。 PN序列此時(shí)的速率也是 8K。1、關(guān)電，按表格所示，完成 CDMA1信系統(tǒng)發(fā)送端的連線。 先將話筒接入到12號(hào)模塊的話筒接口，作為模擬源。源端口目的端口連線說明模塊12: TH6（編碼時(shí)鐘）模塊 14： TH1(NRZ-CLK1)提供第一路時(shí)鐘模塊12: TH5（編碼輸出）模塊 14： TH3(NRZ1)提供第一路數(shù)據(jù)信號(hào)源：CLK模塊 14： TH6(NRZ-CLK2)提供第二路時(shí)鐘信號(hào)源：PN模塊 14： TH2(NRZ2)提供第二路數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模塊 14： TH4(CDMA1)模塊 10： TH3(DIN1)送入DBPSK成形濾波模塊

19、 14： TH5(CDMA2)模塊 10： TH2(DIN2)送入DBPSK成形濾波模塊 10： TH7(I-OUT)模塊 10： TH6(I-IN)I路成形信號(hào)送入調(diào)制模塊 10： TH9(Q-OUT)模塊 10： TH8(Q-IN)Q路成形信號(hào)送入調(diào)制2、設(shè)置14號(hào)模塊上兩路信號(hào)的不同擴(kuò)頻碼序列：撥碼開關(guān)S2為0001，撥碼開關(guān) S3為0010,撥碼開關(guān)S1和S4全置為0,序列長度設(shè)置開關(guān)設(shè)置為 127位。此時(shí)第一路擴(kuò)頻信 號(hào)CDMA則對(duì)應(yīng)開關(guān)S1為0001的擴(kuò)頻碼序列，第二路擴(kuò)頻信號(hào) CDMA2U對(duì)應(yīng)開關(guān)S2為0010 的擴(kuò)頻碼序列。（注：待系統(tǒng)開電后需按復(fù)位鍵 S7，以便系統(tǒng)加載14號(hào)

20、模塊的撥碼開關(guān)的 對(duì)應(yīng)碼值功能。）注：有興趣的同學(xué)可以設(shè)置14號(hào)CDM發(fā)送模塊上兩路不同擴(kuò)頻序列，保證二者不同即 可，同時(shí)在后面的接收端也應(yīng)注意接收不同碼道信息而對(duì)應(yīng)設(shè)置不同的擴(kuò)頻碼。此時(shí)CDMA發(fā)射系統(tǒng)的信號(hào)輸出端口為：10號(hào)模塊的P1（調(diào)制輸出），以及經(jīng)過功放后的P2 （發(fā)射天線）。（二）搭建CDMA接收系統(tǒng)并聯(lián)調(diào)。本實(shí)驗(yàn)中可根據(jù)所需接收的信號(hào)搭建接收系統(tǒng)。用于接收PN序列的系統(tǒng)和用于接收麥克音頻信號(hào)的系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)連線上有些許聯(lián)系和區(qū)別。（注：為方便系統(tǒng)的調(diào)試，建議先搭建用于接收PN序列的CDMA接收系統(tǒng)。）1、搭建用于接收PN序列的接收系統(tǒng)并聯(lián)調(diào)。（1）按下面表格所示，完成用于接收PN數(shù)字

21、信號(hào)的CDMA接收系統(tǒng)的連線。根據(jù)發(fā)送端的撥碼情況，設(shè)置接收端15號(hào)CDMA接收模塊中撥碼開關(guān) S仁0010,撥碼開關(guān)S4=0000。（注：待系統(tǒng)開電后需按復(fù)位鍵S2，以便系統(tǒng)加載15號(hào)模塊的撥碼開關(guān)的對(duì)應(yīng)碼值功能。）源端口目的端口連線說明模塊10 : P1（調(diào)制輸出）模塊15： J4（擴(kuò)頻信號(hào)輸入）將擴(kuò)頻信號(hào)送入解擴(kuò)單元模塊15 : J3（解擴(kuò)輸出）模塊11： P1（解調(diào)輸入）送入解調(diào)單元（2） 開電，設(shè)置主控菜單，選擇【移動(dòng)通信】t【 CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)】。按 14 號(hào)模塊和15號(hào)模塊的復(fù)位開關(guān)。此時(shí)信號(hào)源的PN序列和12號(hào)模塊的編碼輸出都為 8K數(shù)字 信號(hào)，作為擴(kuò)頻前的信號(hào)源。系統(tǒng)

22、接收端用于恢復(fù)PN序列。（3）聯(lián)調(diào)系統(tǒng)，直至 11號(hào)模塊的Dout與信號(hào)源PN的碼型一致。聯(lián)調(diào)操作說明：用示波器探頭分別接信號(hào)源PN和11號(hào)模塊的Dout，并以連接PN序列的探頭作為觸發(fā)源。聯(lián)調(diào)過程中應(yīng)注意對(duì)比觀測Dout和PN的碼元。先慢慢調(diào)節(jié) 15號(hào)模塊的判決門限調(diào)節(jié)旋鈕 W2注意捕獲指示燈 LED1的變化，捕獲指示燈應(yīng)從滅、到閃、然后保 持長亮即可。（有興趣的同學(xué)此時(shí)可以觀察一下測試點(diǎn)“相關(guān)1 ”的變化情況。當(dāng)指示燈滅 時(shí)，“相關(guān)1”有相關(guān)峰出現(xiàn)，表明此時(shí)解擴(kuò)碼的碼型與擴(kuò)頻碼相同但是相對(duì)滑動(dòng)的，相對(duì)滑動(dòng)的序列無法用于后續(xù)解擴(kuò)。當(dāng)繼續(xù)調(diào)節(jié)W2至指示燈長亮?xí)r，“相關(guān) 1”的相關(guān)峰消失，表明此

23、時(shí)解擴(kuò)碼與擴(kuò)頻碼同步了，此時(shí)對(duì)于碼型相同且同步的解擴(kuò)碼則可用于后續(xù)解擴(kuò)。） 然后緩慢調(diào)節(jié)11號(hào)模塊的W1 W1主要用于相干解調(diào)時(shí)所需載波的相位調(diào)整，微調(diào)W1時(shí)應(yīng)關(guān)注Dout輸出碼元的變化，并和 PN序列比較；調(diào)節(jié)過程中可配合按一下復(fù)位開關(guān)S3讓系統(tǒng)重新識(shí)別載波相位。最后直到11號(hào)模塊的Dout與信號(hào)源PN的碼型一致。2、搭建用于接收音頻信號(hào)的接收系統(tǒng)并聯(lián)調(diào)。在用于接收PN序列的接收系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加若干連線，即可搭建成用于接收音頻信號(hào)的接收系統(tǒng)。并按下表所示增加的實(shí)驗(yàn)連線：（1）根據(jù)發(fā)送端的撥碼情況，先設(shè)置接收端15號(hào)CDMA接收模塊中撥碼開關(guān) S仁0001,撥碼開關(guān)S4=0000。（注：待系統(tǒng)

24、開電后需按復(fù)位鍵S2,以便系統(tǒng)加載15號(hào)模塊的撥碼開關(guān)的對(duì)應(yīng)碼值功能。）并按下表所示，增加實(shí)驗(yàn)連線：源端口目的端口連線說明模塊 11 ： TH5(BS-out)模塊12： TH4（譯碼時(shí)鐘）提供譯碼時(shí)鐘信號(hào)模塊 11 ： TH4(Dout)模塊12： TH3（譯碼輸入）送入信源譯碼單元將耳機(jī)插入接收端的12號(hào)模塊的耳機(jī)接口。（2）參考用于接收PN序列的接收系統(tǒng)的操作步驟和聯(lián)調(diào)方法，完成音頻信號(hào)傳輸，用耳機(jī)感受話音效果。注意，12號(hào)模塊的復(fù)位鍵 S1用于處理語音壓縮編碼和譯碼時(shí)序，在系 統(tǒng)開電聯(lián)調(diào)過程中需按一下復(fù)位鍵S1。建議：可先用PN序列作為信源，將本路擴(kuò)頻與解擴(kuò)系統(tǒng)調(diào)通，再用12號(hào)模塊的編

25、碼輸出信號(hào)替換數(shù)字信號(hào)。（三）搭建無線收發(fā)系統(tǒng)。（選做）步驟（一）（二）完成的是 CDMA有線通信系統(tǒng)。若想搭建 CDMA無線通信系統(tǒng)，只需做如下調(diào)整。（1）除去以下連線:源端口目的端口連線說明模塊10 : P1（調(diào)制輸出）模塊15： J4（擴(kuò)頻信號(hào)輸入）將擴(kuò)頻信號(hào)送入解擴(kuò)單元（2）分別將10號(hào)模塊的P2（發(fā)射天線）和15號(hào)模塊的J2（接收天線）接拉桿天線。注：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時(shí)，建議先以有線通信系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)，再轉(zhuǎn)為無線收發(fā)。適當(dāng)順時(shí)針調(diào)節(jié)15號(hào)模塊的增益調(diào)節(jié)旋鈕 W1（用于接收信號(hào)的前級(jí)放大），再參考步驟（一）（二）中操作說明和聯(lián)調(diào)方法，嘗試調(diào)通整個(gè)無線收發(fā)系統(tǒng)。注：本實(shí)驗(yàn)中雖沒有涉及 2號(hào)模塊的連

26、線，但應(yīng)將2號(hào)模塊也開電。2號(hào)模塊的DoutMUX 和BSOU也可作為擴(kuò)頻輸入端的數(shù)字信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，替代PN序列或替代12號(hào)模塊的編碼輸出。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析經(jīng)過調(diào)試，確實(shí)可以通過耳機(jī)聽到在麥克風(fēng)中輸入的聲音，而且較為清晰，這說明CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)能夠較好地實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。該實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)在與聯(lián)調(diào)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)11號(hào)模塊的Dout與信號(hào)源PN的碼型一致，只要聯(lián)調(diào)系統(tǒng)調(diào)試成功， 語音信號(hào)的傳輸會(huì)進(jìn)行地比較順利。實(shí)驗(yàn)四：FH-CDMA（跳頻碼分多址）通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：4月23號(hào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解跳頻（FH通信系統(tǒng)架構(gòu)及特性。二、實(shí)驗(yàn)器材各一塊.一-臺(tái)若干1、主控&信號(hào)源、12、10、11、16號(hào)模塊

27、2、雙蹤示波器3、連接線三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖主控&信號(hào)源12#模塊 10#模塊16#模塊11#模塊 12#模塊跳頻通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說明跳頻通信系統(tǒng)發(fā)送端是將模擬信號(hào)源經(jīng)過12號(hào)模塊語音壓縮轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后通過10號(hào)模塊的調(diào)制功能，將信號(hào)搬移到高頻上進(jìn)行傳輸，再與跳頻信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)進(jìn)行混頻，形成跳頻信號(hào)輸出；跳頻的方法是把一個(gè)寬頻段分成若干個(gè)頻率間隔（稱為頻道或頻隙）， 發(fā)信機(jī)在某一特定的事件間隔中，用哪一個(gè)頻道發(fā)信號(hào)，是由一個(gè)偽隨機(jī)序列控制的。跳頻通信系統(tǒng)接收端是將跳頻信號(hào)送入解跳頻單元，收信機(jī)的本地振蕩信號(hào)頻率如果能與輸入信號(hào)的頻率按同一規(guī)律同步地跳變，那么，經(jīng)

28、過變頻以后，得到的中頻信號(hào)將把原來的頻率跳變解除，也稱解跳或去跳。解調(diào)后的信號(hào)再經(jīng)過11號(hào)模塊的解調(diào)功能，完成數(shù)字信 號(hào)的解調(diào)輸出，最后通過 12號(hào)模塊的語音解壓縮功能，將原始模擬信號(hào)還原出來。3、模塊原理框圖發(fā)射輸入跳頻輸出跳頻模塊原理框圖4、模塊框圖說明模塊中按鍵開關(guān)S2可以切換設(shè)置跳頻序列，不同的跳頻序列表示不同的頻點(diǎn)變化情況;開關(guān)K1可以選擇頻點(diǎn)的跳變速度，可分為10跳/S和1跳/S兩種。跳頻模塊發(fā)射部分：10.7M已調(diào)信號(hào)，送入跳頻模塊中與跳頻載波進(jìn)行混頻，由帶通濾波器選出跳頻信號(hào)，放大后輸出。跳頻模塊接收部分：跳頻信號(hào)送入跳頻模塊中與跳頻載波進(jìn)行混頻，由帶通濾波器選出10.7M固定

29、頻率已調(diào)信號(hào)，放大后輸出，完成解跳頻。跳頻本振源部分：由單片機(jī)控制PLL（鎖相環(huán)電路）的分頻器，由PLL電路輸出跳頻載波?？奢敵?7 個(gè)頻率點(diǎn)，頻率分別為：21.3231M、21.3692M、21.4154M、21.4615M、21.5077M、 21.5538M、21.6000M。由按鍵 S2控制頻點(diǎn)跳變順序。中心頻率為10.7M的已調(diào)信號(hào)與跳頻本振源混頻后，選出差頻信號(hào)，中心頻率分別為：10.6231M、10.6692M、10.7154M、10.7615M、10.8077M、10.8538M、10.9000M，對(duì)應(yīng)信道號(hào) 分別為1-7，信道間隔約為46KHN5、跳頻相關(guān)知識(shí)擴(kuò)頻信號(hào)是一種經(jīng)

30、過偽隨機(jī)碼序列調(diào)制的寬帶信號(hào)，其帶寬通常比原始信號(hào)的帶寬高幾個(gè)量級(jí)。常用的擴(kuò)頻信號(hào)有兩類：跳頻信號(hào)和直接序列擴(kuò)頻信號(hào)（簡稱直擴(kuò)信號(hào)）。跳頻的方法是把一個(gè)寬頻段分成若干個(gè)頻率間隔（稱為頻道或頻隙），發(fā)信機(jī)在某一特定的事件間隔中，用哪一個(gè)頻道發(fā)信號(hào)，是由一個(gè)偽隨機(jī)序列控制的。收信機(jī)的本地振蕩信 號(hào)頻率如果能與輸入信號(hào)的頻率按同一規(guī)律同步地跳變，那么，經(jīng)過變頻以后，得到的中頻信號(hào)將把原來的頻率跳變解除，也稱解跳或去跳。下圖是跳頻通信系統(tǒng)的原理框圖。圖（a）為跳頻發(fā)射系統(tǒng)，圖（b）為跳頻接收系統(tǒng)。（b）跳頻系統(tǒng)原理框圖跳頻系統(tǒng)主要是由碼產(chǎn)生器和頻率合成器兩部分組成?？焖夙憫?yīng)的頻率合成器是跳頻系統(tǒng)的關(guān)鍵

31、部件。跳頻系統(tǒng)有慢跳和快跳兩種，簡述如下:假設(shè)數(shù)據(jù)調(diào)制采用頻移鍵控調(diào)制，T是一個(gè)信息比特寬度， 每nb秒數(shù)據(jù)調(diào)制器輸出2n 頻率中的一個(gè)。每隔 Tc秒跳頻調(diào)制器把數(shù)據(jù)調(diào)制器輸出的頻率變換到一個(gè)新的頻率。若Tc _ nb ,則此跳頻系統(tǒng)稱為慢跳系統(tǒng)。在慢跳頻系統(tǒng)中，跳頻速度比數(shù)據(jù)調(diào)制器輸出符號(hào)變化速度慢。如果在每個(gè)符號(hào)中頻率跳變多次，這樣的跳頻系統(tǒng)稱為快跳系統(tǒng)。在跳頻系統(tǒng)中，頻率跳變數(shù)和跳變率主要決定下列三個(gè)因素：(1) 欲傳送的信息類型及信息率。(2) 要求的冗余度。(3) 同最近的潛在干擾器的距離。跳頻系統(tǒng)可用多個(gè)頻率解決傳輸信息的誤碼率。為了減小誤碼率可用多個(gè)頻率傳送一個(gè)比特的信息，收信機(jī)

32、根據(jù)參數(shù)原則進(jìn)行判決，例如“5中擇3”判決。用5個(gè)頻率傳輸一個(gè)比特的信息，只要收到3個(gè)正確頻率就認(rèn)為接收的是正確信息，而不管另兩個(gè)頻率是否正確。這增加了冗余度，但比起簡單跳頻系統(tǒng)抗干擾性能提高了三個(gè)量級(jí)，而跳變頻率要提高3倍。從減小誤碼率出發(fā)，要每比特信息送出的頻率數(shù)越多越好，但這要受到頻率合成器帶寬和頻率容量的限制。影響跳頻速率選擇的另一個(gè)因素是不同方向的同頻信號(hào)的干擾。這樣的信號(hào)可能來自多路徑或應(yīng)答式干擾。 在大多數(shù)情況下，到達(dá)收信機(jī)的多路徑信號(hào)遠(yuǎn)小于有用信號(hào)，因此，對(duì)多路徑信號(hào)一般可不考慮。 應(yīng)答式干擾機(jī)在收到跳頻信號(hào)后，對(duì)它先放大再用噪聲調(diào)制，或者在干擾者知道跳變編碼時(shí)發(fā)射補(bǔ)碼信號(hào)，這都會(huì)引起嚴(yán)重干擾。 為了對(duì)付這一威脅， 頻率跳變率必須大于1/(T t- Td)，這里是從跳頻發(fā)信機(jī)到干擾機(jī)，再從干擾機(jī)到接收機(jī)的總 傳輸時(shí)間，Td是直達(dá)信道傳輸時(shí)間。在這種情況下，就可以保證當(dāng)干擾信號(hào)到達(dá)收信機(jī)時(shí)， 有用信號(hào)已跳到另一個(gè)新頻率。概括起來說，跳變頻率具有如下特點(diǎn)：(1) 從干擾機(jī)理來說，跳頻系統(tǒng)不同于擴(kuò)頻系統(tǒng)。擴(kuò)頻系統(tǒng)是將干擾能量均勻地分配在被擴(kuò)展的頻帶上從而降低干擾的功率譜密度，而有用信號(hào)經(jīng)解擴(kuò)處理后能量集中于信息帶寬內(nèi)。跳頻系統(tǒng)只有當(dāng)干擾頻率正處于跳頻頻道上時(shí)才能起到干擾作用。因此，瞄準(zhǔn)式干擾對(duì)跳頻系統(tǒng)作用