CDMA解扩实验课程实验报告

1、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

2、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2.1.2所示。图 2

3、.1.2 长度为31的m序列的生成 3. 长度为31的gold序列:m序列发生器 n级m序列发生器 n级 初态设置时钟Gold码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： 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 . 所以生成长度

6、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

7、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

8、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.

9、 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，

10、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

11、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