擴(kuò)頻實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)一m序列、Gold序列產(chǎn)生及特性分析實(shí)驗(yàn) 通信工通信工程信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)、班級(jí)姓名m序列、Gold序列產(chǎn)生及特性分析實(shí)驗(yàn)?zāi)暝氯諏W(xué)院實(shí)驗(yàn)名稱教師評(píng)語2-各一塊各一塊⑴實(shí)驗(yàn)原理框圖m序列產(chǎn)生m序列產(chǎn)生序列1序列相乘相關(guān)函數(shù)值積分序列2m序列相關(guān)性實(shí)驗(yàn)框圖⑵實(shí)驗(yàn)框圖說明m序列的自相關(guān)函數(shù)為PA+D3-p對(duì)于m序列，其碼長(zhǎng)為P=2n－1，在這里P也等于碼序列中的碼元數(shù)，即“0”和“1p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=2n11“1”的個(gè)數(shù)(即不同位)D為m序列的自相關(guān)系數(shù)為||=0pP()-2-112340Tc⑴實(shí)驗(yàn)原理框圖列產(chǎn)生列產(chǎn)生⑵實(shí)驗(yàn)框圖說明m序列的自相關(guān)函數(shù)G1序列1序列相乘相關(guān)函數(shù)值積分G2序列2Gold序列相關(guān)特性實(shí)驗(yàn)框圖4-雖然m序列有優(yōu)良的自相關(guān)特性，但是使用m序列作CDMA(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m序列的地址數(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，在工程上得到了廣泛的應(yīng)用。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。SS5-圖圖2TH9(相關(guān)函數(shù)值)測(cè)試點(diǎn)的波形G1相同(設(shè)置完各個(gè)開關(guān)后，按一下S7，使模塊工作于設(shè)置功能)。⑷觀測(cè)測(cè)試點(diǎn)G1及G2，了解GOLD序列波形；觀測(cè)TH9(相關(guān)函數(shù)值)測(cè)試點(diǎn)，了解GOLD序列自相關(guān)特性。6-圖4TH9(相關(guān)函數(shù)值)測(cè)試點(diǎn)的波形G1不相同(設(shè)置完各個(gè)開關(guān)后，按一下S7，使模塊工作于設(shè)置功能)。⑹觀測(cè)測(cè)試點(diǎn)G1及G2，了解GOLD序列波形；觀測(cè)TH9(相關(guān)函數(shù)值)測(cè)試點(diǎn)，了解GOLD7-圖4TH9(相關(guān)函數(shù)值)測(cè)試點(diǎn)的波形m序列的自相關(guān)函數(shù)也有明顯的峰值，也表明m序列具有一定的自相關(guān)特性優(yōu)良存在。8-實(shí)驗(yàn)三擴(kuò)頻與解擴(kuò)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)學(xué)學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)、班級(jí)通信工程1301姓名實(shí)驗(yàn)名稱擴(kuò)頻與解擴(kuò)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)9-教師評(píng)語2、雙蹤示波器年月日各一塊DoutMUX信號(hào)源BSOUT2#模塊NRZ1頻NRZ-CLK1DoutCDMA1ADDoutCDMA1解擴(kuò)(TP8)AD輸入211#(TP8)序列2(TP8)14#模塊實(shí)驗(yàn)框圖10-本實(shí)驗(yàn)選擇【擴(kuò)頻與解擴(kuò)觀測(cè)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，擴(kuò)頻序列1的碼型(測(cè)試點(diǎn)為TP8序列1)。擴(kuò)頻信號(hào)由端口CDMA1輸出。同時(shí)，當(dāng)14號(hào)AD2”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(cè)實(shí)驗(yàn)】中擴(kuò)頻序列的長(zhǎng)度可通過PN序列長(zhǎng)度設(shè)置開關(guān)S6進(jìn)撥至“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(cè)擴(kuò)頻前和擴(kuò)頻后的碼元，建議選擇16位。源端口連線說明數(shù)據(jù)送入擴(kuò)頻單元時(shí)鐘送入擴(kuò)頻單元送入解擴(kuò)單元提供解擴(kuò)序列11-220101101的擴(kuò)頻前的波形5、用示波器分別接14號(hào)模塊的NRZ1和CDMA1，對(duì)比觀測(cè)擴(kuò)頻前和擴(kuò)頻后的輸出碼元變12-化。有興趣的同學(xué)可以讀出擴(kuò)頻信號(hào)中化。有興趣的同學(xué)可以讀出擴(kuò)頻信號(hào)中擴(kuò)頻前和擴(kuò)頻后的輸出碼元波形驗(yàn)證波形是否相同，即正常解擴(kuò)。t(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CDMA213-1.擴(kuò)頻前后對(duì)比圖2、調(diào)制后的輸出信號(hào)14-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)頻序列不持一致。15-16-綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)學(xué)學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)、班級(jí)通信工程1301姓名實(shí)驗(yàn)名稱CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)17-教師評(píng)語2、雙蹤示波器頻實(shí)驗(yàn)原理框圖年月日各一塊18-NRZ-CLK1復(fù)位選擇1PN序列選擇1PN序列選擇2選擇2序列PN序列1PN序列2PN序列2PN序列1序列起始指示CDMA1積分序列相乘相關(guān)函數(shù)值序列2CDMA2NRZ-CLK1NRZ214號(hào)模塊框圖號(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(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(cè)試點(diǎn)“序列1”(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19-VCXOPN序列長(zhǎng)度設(shè)置減法運(yùn)算15號(hào)模塊框圖4、解擴(kuò)實(shí)驗(yàn)框圖說明DMA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)。20-(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(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、可調(diào)參數(shù)及說明如下所述：模塊捕獲支路跟蹤支路端口名稱解擴(kuò)輸出接收天線擴(kuò)頻信號(hào)輸入超前序列滯后序列端口說明輸出解擴(kuò)序列輸出解擴(kuò)信號(hào)，是BSPK的數(shù)字調(diào)制信號(hào)同步序列與擴(kuò)頻信號(hào)相關(guān)計(jì)算輸出解擴(kuò)序列的時(shí)鐘信號(hào)解擴(kuò)天線接收端口解擴(kuò)同軸電纜輸入端口/2碼元/2碼元超前序列與擴(kuò)頻信號(hào)相關(guān)計(jì)算輸出滯后序列與擴(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)壓控晶振的中心頻率。(4)PN序列長(zhǎng)度設(shè)置：設(shè)置PN序列長(zhǎng)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)。、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖模擬源數(shù)字源12#模塊14#模塊10#模塊擴(kuò)頻擴(kuò)頻調(diào)制壓縮擴(kuò)頻碼 ()擴(kuò)頻擴(kuò)頻調(diào)制擴(kuò)頻碼CDMA發(fā)射系統(tǒng)框圖#模塊解擴(kuò)#模塊解調(diào)#模塊語音解壓縮擴(kuò)頻碼捕獲及同步載波同步提取CDMA接收系統(tǒng)框圖21-22-6、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：CDMA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；CDMA擴(kuò)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CDMA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)。概述：該項(xiàng)目主要是通過自行搭建CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，認(rèn)識(shí)和掌握CDMA通信系統(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)23-模塊的話筒接口，作為模擬源。源端口連線說明提供第一路時(shí)鐘提供第一路數(shù)據(jù)提供第二路時(shí)鐘提供第二路數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)I路成形信號(hào)送入調(diào)制Q路成形信號(hào)送入調(diào)制S復(fù)位鍵S7，以便系統(tǒng)加載14號(hào)模塊的撥碼開關(guān)的對(duì)應(yīng)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(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24-(1)按下面表格所示，完成用于接收PN數(shù)字信號(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)S1=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)的源端口目的端口連線說明(2)開電，設(shè)置主控菜單，選擇【移動(dòng)通信】→【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)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(zhǎng)亮即可。(有興趣的同學(xué)此時(shí)可以觀察一下測(cè)試點(diǎn)“相關(guān)1”的變化情況。當(dāng)指示消失，表明此時(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25-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)按下表所示增加的實(shí)驗(yàn)連線：S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)模塊的撥碼開源端口目的端口連線說明outTH(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，S，在N擴(kuò)系統(tǒng)調(diào)通，再用12號(hào)模塊的編碼輸出信號(hào)替換數(shù)字信號(hào)。(三)搭建無線收發(fā)系統(tǒng)。(選做)26-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(1)除去以下連線：源端口目的端口連線說明(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)。和BSOUT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)五FH-CDMA(跳頻碼分多址)通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室名稱：光纖通信與通信電子線路實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)日期：2016年4月15日27-月日2#模塊音解月日2#模塊音解實(shí)驗(yàn)名稱FH-CDMA(跳頻碼分多址)通信系統(tǒng)實(shí)實(shí)驗(yàn)名稱教師評(píng)語了解跳頻(FH)通信系統(tǒng)架構(gòu)及特性。雙蹤示波器接線主控&信號(hào)源12#模塊6#模塊6#模塊跳頻本振跳跳頻本振FH序列FH序列跳頻通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理框圖年各一塊1#模塊28-過形成跳頻信號(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。果能號(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。模塊原理框圖發(fā)射輸入跳頻輸出混頻BPF功放擇選擇”)CU接收輸出接收輸入跳頻模塊原理框圖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M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29-M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：5、跳頻相關(guān)知識(shí)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(jiǎn)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)。跳頻系統(tǒng)原理框圖30-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。快速響應(yīng)的頻率合成器是跳頻系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。跳頻系統(tǒng)有慢跳和快跳兩種，簡(jiǎn)述如下：頻率中的一個(gè)。每隔T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CC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)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)這增