CDMA解擴(kuò)實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告題 目：CDMA解擴(kuò)實(shí)驗(yàn) 學(xué) 院 通信與信息工程學(xué)院 學(xué) 生 姓 名 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 開(kāi) 課 學(xué) 院 日 期 CDMA解擴(kuò)實(shí)驗(yàn) CDMA擴(kuò)頻調(diào)制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解擴(kuò)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(kuò)頻調(diào)制過(guò)程中信號(hào)頻譜的變化規(guī)律。二、預(yù)備知識(shí)1. 不同多址接入方式（TDMA、FDMA、CDMA）的區(qū)別；2. 擴(kuò)頻碼的種類(lèi)與應(yīng)用；3. 擴(kuò)頻碼的基本性質(zhì)。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)；2、臺(tái)式計(jì)算機(jī) 一臺(tái)；一、 實(shí)驗(yàn)原理m序列是最長(zhǎng)線(xiàn)性反饋移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是由帶線(xiàn)性反饋的移位器產(chǎn)生的周期最長(zhǎng)的一種序列。如果把兩

2、個(gè)m序列發(fā)生器產(chǎn)生的優(yōu)選對(duì)序列模二相加，則產(chǎn)生一個(gè)新的碼序列，即Gold碼序列。實(shí)驗(yàn)中三種可選的擴(kuò)頻序列分別是長(zhǎng)度為15的m序列、長(zhǎng)度為31的m序列以及長(zhǎng)度為31的Gold序列。1.長(zhǎng)度為15的m序列由4級(jí)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(zhǎng)度為15的m序列的生成2.長(zhǎng)度為31的m序列由5級(jí)移存器產(chǎn)生，反饋器如圖2.1.2所示。圖 2

3、.1.2 長(zhǎng)度為31的m序列的生成 3. 長(zhǎng)度為31的gold序列:m序列發(fā)生器 n級(jí)m序列發(fā)生器 n級(jí) 初態(tài)設(shè)置時(shí)鐘Gold碼Gold碼是Gold于1967年提出的，它是用一對(duì)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(gè)m序列發(fā)生器的級(jí)數(shù)相同，即。如果兩個(gè)m序列相對(duì)相移不同，所得到的是不同的Gold碼序列。對(duì)n級(jí)m序列，共有個(gè)不同相位，所以通過(guò)模二加后可得到個(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(kuò)頻調(diào)制是通過(guò)單片機(jī)和學(xué)生平臺(tái)軟件聯(lián)合實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)驗(yàn)箱上沒(méi)有測(cè)試點(diǎn)。二、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 選擇實(shí)驗(yàn) “擴(kuò)頻調(diào)制”實(shí)驗(yàn)；2. 選擇“手動(dòng)輸入”或“隨即生成”產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)；3. 可選擇“長(zhǎng)度為15的m序列”，或者“長(zhǎng)度為31的m序列”，或者“長(zhǎng)度為31的gold序列”;4. 觀(guān)察擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)，并可用頻譜分析儀器觀(guān)察頻譜變化；紅色曲線(xiàn)表示原始信號(hào)，綠色曲線(xiàn)表示擴(kuò)頻信號(hào)。我們可以發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)頻后，頻譜展寬。三、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 試說(shuō)明擴(kuò)頻碼在移動(dòng)通信中

7、的應(yīng)用；答：移動(dòng)通信中帶寬是有限的，擴(kuò)頻技術(shù)允許多個(gè)用戶(hù)無(wú)相互干擾地同時(shí)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(hào)在發(fā)射到信道之前，通過(guò)與擴(kuò)頻碼相乘，頻帶被擴(kuò)大若干倍；在接收端，接收信號(hào)與發(fā)送端相同的碼字進(jìn)行互相關(guān)，頻帶則被縮小相同的倍數(shù)。擴(kuò)頻技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、可以實(shí)現(xiàn)碼分多址、抗多徑干擾、能精確地定時(shí)和測(cè)距等優(yōu)點(diǎn)。2. 擴(kuò)頻碼的種類(lèi)有哪些？有何特點(diǎn)？如何產(chǎn)生答：m序列 特點(diǎn)：利用它的不同相位來(lái)區(qū)分不同用戶(hù) 產(chǎn)生機(jī)理：用移存器實(shí)現(xiàn)，例如： 長(zhǎng)度為15的m序列由4級(jí)移存器產(chǎn)生，反饋器如圖2.1.1所示。 Walsh碼 特點(diǎn)：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(jī)理：Walsh碼來(lái)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(kuò)頻的信道也是互相正交的。OVSF碼 特點(diǎn)：正交可變擴(kuò)頻因子OVSF用于正交擴(kuò)頻，同時(shí)OVSF碼的管理相 對(duì)比較簡(jiǎn)單。 產(chǎn)生機(jī)理：用WALSH矩陣成。3. 擴(kuò)頻后信號(hào)頻譜發(fā)生怎樣的變化？答：擴(kuò)頻后信號(hào)頻譜被展寬，幅度減小。CDMA解擴(kuò)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解CDMA解擴(kuò)的基本概念；2. 掌握解擴(kuò)的基本方法；3.

9、 掌握解擴(kuò)過(guò)程中信號(hào)頻譜的變化規(guī)律。二、預(yù)備知識(shí)1. 擴(kuò)頻的基本原理；2. 擴(kuò)頻過(guò)程中信號(hào)頻譜的變化；3. 解擴(kuò)過(guò)程中信號(hào)頻譜的變化。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)；2、臺(tái)式計(jì)算機(jī) 一臺(tái)；四、實(shí)驗(yàn)原理擴(kuò)頻碼序列同步是擴(kuò)頻系統(tǒng)特有的，也是擴(kuò)頻技術(shù)中的難點(diǎn)。CDMA系統(tǒng)要求接收機(jī)的本地?cái)U(kuò)頻碼與接收到的擴(kuò)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(shí)現(xiàn)了收發(fā)同步但不能保持同步，也無(wú)法準(zhǔn)確可靠地獲取所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)。因此，擴(kuò)頻碼序列的同步是CDMA擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)驗(yàn)中，解擴(kuò)碼相位可以改變。當(dāng)解擴(kuò)碼相位為“0”時(shí)表示解擴(kuò)碼和擴(kuò)頻碼同步，無(wú)相位差，

10、這時(shí)候觀(guān)察到正確的解擴(kuò)結(jié)果，且頻譜恢復(fù)到原始信號(hào)的較窄的頻譜；當(dāng)解擴(kuò)碼相位不為“0”時(shí)，觀(guān)察到解擴(kuò)的結(jié)果不正確，頻譜也不能正確恢復(fù)。與擴(kuò)頻實(shí)驗(yàn)類(lèi)似，在實(shí)驗(yàn)箱上，解擴(kuò)實(shí)驗(yàn)也沒(méi)有測(cè)試點(diǎn)。五、實(shí)驗(yàn)步驟1. 選擇“解擴(kuò)”實(shí)驗(yàn)；2. 選擇“手動(dòng)輸入”或“隨機(jī)生成”產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)；3. 可選擇“長(zhǎng)度為15的m序列”，或者“長(zhǎng)度為31的m序列”，或者“長(zhǎng)度為31的gold序列”;4. 設(shè)定解擴(kuò)碼相位，比較相位同步、不同步時(shí)解擴(kuò)的結(jié)果。5. 設(shè)定解擴(kuò)碼相位，觀(guān)察“頻譜分析儀”上信號(hào)頻譜的變化。紅色曲線(xiàn)表示原始信號(hào)的頻譜，綠色曲線(xiàn)表示擴(kuò)頻信號(hào)的頻譜，藍(lán)色曲線(xiàn)表示解擴(kuò)信號(hào)的頻譜。實(shí)驗(yàn)圖形如下圖所示：a解擴(kuò)碼相位為0

11、的cdma擴(kuò)頻解擴(kuò)：b解擴(kuò)碼相位為5的cdma擴(kuò)頻解擴(kuò)：c.解擴(kuò)碼相位為10的cdma擴(kuò)頻解擴(kuò)：d.解擴(kuò)碼相位為15的cdma擴(kuò)頻解擴(kuò)：e.解擴(kuò)碼相位為20的cdma擴(kuò)頻解擴(kuò)：f.解擴(kuò)碼相位為30的cdma擴(kuò)頻解擴(kuò)：小結(jié)論：解擴(kuò)碼相位為15的倍數(shù)的時(shí)候，解擴(kuò)的結(jié)果和原始數(shù)據(jù)一樣六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 試說(shuō)明解擴(kuò)的基本原理；答：m序列解擴(kuò)的是在接收到的RF信號(hào)上進(jìn)行。解擴(kuò)的原理就是用一個(gè)與發(fā)送端完全相同的m序列與接收到的信號(hào)直接相乘就可以完成信號(hào)的解擴(kuò)，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(gè)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(jìn)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(jī)中的擴(kuò)頻碼需要準(zhǔn)確同步？答：CDMA系