移动通信实验报告21148

1、68 南昌大学实验报告学生姓名： 曾棋 学 号： 6102214058 专业班级： 通信142班 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 实 验 报 告实验课程： 移动通信系统实验 学生姓名： 曾棋 学 号： 6102214058 专业班级： 通信142 2018年1月9日目 录实验一 ZXC10-CDMA系统认识实验二 QAM调制与解调实验三 GMSK调制与解调实验四 移动通信信道建模实验五 GOLD序列实验六 基于GOLD序列的DSSS仿真实验七 OFDM系统仿真实验八 期末测试实验一 ZXC10-CDMA系统认识一、 实验目的1.了解ZXC10-CDMA的硬件架构；2

2、.熟悉ZXC10-CDMA的机柜硬件描述；3.掌握ZXC10-CDMA系统的语音、消息以及信令流程二、 实验内容1.结合理论课介绍的CDMA系统结构与功能，画出ZXC10-CDMA系统框，描绘ZXC10-CDMA系统MSC机柜的最小配置框图，以及说明子系统功能。2.描绘出ZXC10-CDMA MSC机柜中语音、消息和信令流程所经过的单板。3.用简要的文字描述第一次上机实习的感受。三、实验原理1.CDMA基本概念不同用户传输信息所用的信号是用各自不同的编码序列来区分。发送端使用各不相同的、相互（准）正交的伪随机地址码调制其所发送的信号；在收端则采用同样的伪随机地址码从混合信号中解调检测出相应的信

3、号。无线环境下的通信，本身要解决的就是多址移动通信的问题，通过频率、时间、不同码型，我们就可以建立不同的地址。CDMA传输系统中采用了扩频技术，一种信息传输方式，即是将原始信号的带宽变换为比原始带宽宽的多的传输信号，以来达到提高通信系统的抗干扰目的。数学模型：香农公式。2.CDMA关键技术（1）、地址码的选择： m序列的PN码作为地址码（2）、分集技术：（ RAKE接收技术）空间分集、时间分集、 频率分集 目的：克服多径衰落（3）、功率控制： 目的：消除远近效应，保证收到的信号功率基本相同。 原则：功率调小迅速，功率调大相对缓慢 （4）、语音编码技术 目的：保持通信质量同时，尽可能降低数据传输

4、速率 方法：可变速率码激励线形预测编码技术（Q-CELP）（5）、话音激活技术 目的：在用户无信息瞬间，提高系统容量 （6）、同步技术 目的：充分应用码的正交性，而减小可能的干扰。（7）、切换系统的切换包括：硬切换、软切换CDMA系统:小区/扇区切换采用软/更软切换切换是先接续再中断，服务质量高,有效减低掉话其他无线系统:小区/扇区切换采用硬切换，切换是先中断再接续，容易产生掉话3. CDMA 的 特 点（1）、覆盖范围大、语音质量高、绿色手机，覆盖半径是标准GSM的2倍。覆盖1000 km2： GSM需要200个基站，CDMA只需50 个基站。在相同覆盖条件下，基站数量大为减少，投资将相应减

5、小。（2）、频谱利用率高、网络规划简单、系统容量配置灵活。相同的频谱，CDMA的容量是GSM的5.5倍。（3）、软切换：减少掉话，（4）、软容量：负荷系统均衡，用户数目和服务质量之间可以相互折中，灵活确定。小区的呼吸功能：各小区的覆盖大小是动态的，通过调整小区的导频发射功率，使相邻小区负荷分担话务，相当于增加了容量。（5）、抗干扰性和隐蔽性强，接收端输出信噪比是输入端信噪比的G倍，既干扰被降低至1/G，同时传输时频谱密度也被降低了G倍，信号有一定的隐蔽性。（6）、抗衰落性能好，扩频后的信号是宽带的，它能起到频率分集的作用。（7）、保密性好，用伪随机码进行扩展频谱调制，相当于给信号带上了伪装。4

6、.移动交换中心（MSC）, MSC是CDMA网络的核心。（1）对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路接续的功能。（2）是CDMA网和其他网络之间的接口。（3）每个MSC还完成GMSC的功能。（4）每个MSC还完成SSP的功能。 MSC从三种数据库，拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）和鉴权中心（AUC）中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据。反之，MSC根据其最新数据更新数据库。四、实验结果及分析ZXC10 系列产品组网示意图CDMA蜂窝移动通信系统网络结构图（电路域）移动交换子系统MSS内部接口如下图所示：MSS内部及CDMA系统与PSTN之间的协议TUP：电话用户部分

7、BSSAP：BSS应用部分ISUP：ISDN用户部分 SCCP：信令连接控制部分MAP：移动应用部分 MTP：消息传递部分TCAP：事务处理应用部分五、实验总结 通过此次实验，了解了ZXC10-CDMA的硬件架构，熟悉ZXC10-CDMA的机柜硬件描述，熟悉了ZXC10-CDMA MSC机柜中语音、消息和信令流程所经过的单板。实验二 QAM调制与解调一、实验目的l1.掌握QAM调制方式的原理和特点；l2.利用Matlab实现移动通信中的QAM调制方式；l3.巩固和加深QAM理论知识的理解，增强分析问题解决问题的能力；二、实验内容l1.结合理论课讲解的QAM原理利用Matlab语言编程实现；l2

8、.观察基带信号和解调信号波形；l3观察已调信号频谱图；l4.分析调制性能和参数的关系；l5.用简要的文字描述实验感受。三、实验原理及过程2.1 QAM调制原理 QAM（Quadrature Amplitude Modulation）：正交振幅调制。其映射过程为：将输入的比特信号按所需的QAM 信号来进行M 阶映射，分别映射为IQ 两路，成为复数符号信息。QAM 调制技术采用振幅和相位进行联合调制，因此单独的使用其中的一种调制，就会演变成其他的调制方式。对于振幅调制而言5 ，其主要作用是控制载波的振幅大小，因此信号的矢量端点在一条轴线上分布；对于相位调制而言，其主要作用是控制载波相位的变化，因此

9、其信号的矢量端点在圆上分布。QAM 信号阶数不断提高，信号矢量点之间的距离就会变小，因此噪声容限也会变小，在判决的时候就很容易发生错误。 2.2 QAM解调原理及方法 利用正交相干解调器，解调器输入端的已调信号与本地恢复的两个正交载波相乘， 经过低通滤波器输出两路多电平基带信号X(t)和Y(t),用门限电平为(L-1)的判决器判决后，分别恢复出两路速率为Rb/2的二进制序列，最后经过并/串变换器将两路二进制序列组合为一个速率为Rb的二进制序列。下图为正交振幅调制解调原理框图:四、实验结果及分析编程实现16QAM调制x=randint(n,1); 产生一个n=1000的随机信号，画出该序列(1：

10、50)的时域波形如下图。x4=reshape(x,k,length(x)/k); xsym=bi2de(x4.','left-msb'); 将原始的二进制比特序列每四个一组分组并排列成k行length(x)/k列的矩，将矩阵转化为相应的16进制信号序列y=modulate(modem.qammod(M),xsym); 令M=16，用QAM调制器对信号进行16QAM调制，星座图如下yn=awgn(y,snr,'measured'); h=scatterplot(yn,samp,0,'b.'); 加入高斯白噪声,经过信道后接收到的含白噪声的信

11、号星座图如下yd=demodulate(modem.qamdemod(M),yn); z=de2bi(yd,'left-msb'); z=reshape(z.',numel(z),1');此时解调出来的是16进制信号，转化为对应的二进制比特流，解调后的序列如下图五、实验总结此次实验利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现16QAM的调制解调，并绘制出原始信号，调制后的星座图，叠加噪声时的星座图及解调后的序列。通过此次实验，进一步了解了QAM调制与解调原理，加深了关于正交调幅方面的理论知识，加强了MATLAB软件的操作能力，对以后的实验操作打下了基础。附

12、录：源程序代码clear;clc;M=16;k=log2(M);n=100000; %比特序列长度samp=1; %过采样率x=randint(n,1); %生成随机二进制比特流stem(x(1:50),'filled'); %画出相应的二进制比特流信号title('二进制随机比特流'); xlabel('比特序列');ylabel('信号幅度'); %x4=reshape(x,k,length(x)/k); %将原始的二进制比特序列每四个一组分组，并排列成k行length(x)/k列的矩阵xsym=bi2de(x4.',

13、'left-msb'); %将矩阵转化为相应的16进制信号序列figure;stem(xsym(1:50); %画出相应的16进制信号序列title('16进制随机信号'); xlabel('信号序列');ylabel('信号幅度');y=modulate(modem.qammod(M),xsym); %用16PSK调制器对信号进行调制scatterplot(y); %画出16PSK信号的星座图text(real(y)+0.1,imag(y),dec2bin(xsym);axis(-5 5 -5 5);EbNo=15; %假设Eb

14、/No=15dbsnr=EbNo+10*log10(k)-10*log10(samp); %信噪比yn=awgn(y,snr,'measured'); % 加入高斯白噪声h=scatterplot(yn,samp,0,'b.'); %经过信道后接收到的含白噪声的信号星座图hold on;scatterplot(y,1,0,'k+',h); %加入不含高斯白噪声的信号星座图title('接收信号星座图'); legend('含噪声接收信号','不含噪声接收信号'); axis(-5 5 -5 5);h

15、old off;eyediagram(yn,2); %眼图 yd=demodulate(modem.qamdemod(M),yn);%此时解调出来的是16进制信号z=de2bi(yd,'left-msb'); %转化为对应的二进制比特流z=reshape(z.',numel(z),1');stem(z(1:50),'filled'); %画出相应的二进制比特流信号title('解调后二进制随机比特流');xlabel('比特序列');ylabel('信号幅度');number_of_errors,b

16、it_error_rate=biterr(x,z) %计算误码率 M=16;实验三 GMSK调制与解调一、实验目的1.掌握GMSK调制方式的原理和特点；2.利用Matlab实现移动通信中的GMSK调制方式；3.巩固和加深GMSK理论知识的理解，增强分析问题解决问题的能力；二、实验内容1.结合理论课讲解的GMSK原理利用Matlab语言编程实现；2.观察基带信号和解调信号波形；3.观察已调信号频谱图；4.分析调制性能和参数的关系；5.用简要的文字描述实验感受。三、实验原理及过程3.1 GMSK基本原理及调制 GMSK基本原理是基带信号先经过调制前高斯滤波器成形,再进行MSK调制。最小频移键控(M

17、SK)是一种二进制数字调频,它的调制系数为0.5。MSK具有以下优点:恒定的包络、相对稳定的窄带、具有相干检测能力。MSK可以有频率调制FM直接产生。然而它不能严格满足对于SCPC移动无线电的带外辐射的要求。在1979年日本国际电报电话公司电气通信实验室提出了调制前高斯滤波的MSK,也就是GMSK。在MSK前加一高斯低通滤波器,由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿,也无拐点,经调制后的已调波相位路径在MSK基础上进一步得到平滑。GMSK调制器原理方框图如图。 图3-1 GMSK调制器原理方框图为了使输出频谱密集,调制前LPF 应当具有以下特性：(1)窄带和尖锐的截止； (2)脉冲响应过冲量小；(

18、3)保持滤波器输出脉冲响应曲线下的面积对应于2的相移。其中条件(1)是为了抑制高频分量；条件(2)是为了防止过大的瞬时频偏；条件(3)是为了使调制指数为12。 高斯滤波器的频率传输函数为:H(f)=exp-In22 (fB)2滤波器的脉冲响应函数：h(t)=exp(-t)2下面分析MSK的原理，其结构原理如图3-2。图3-2 MSK结构原理图3-2为MSK调制器的基本原理图，一般的MSK调制器包括四部分电路：数据处理、定时与载波产生、加权波形形成和I，Q信道的正交调制器。Gauss滤波器的传输函数为: H(f)=exp-In22 (fB)2，经过傅立叶变换可得其单位冲击响应为h(t)=exp(

19、-t)2 脉冲响应呈典型的Gauss分布，当其输入端有 脉冲输入时，输出端产生高斯型输出响应(钟型曲线如图1)。经过高斯滤波后的数据波形具有如下几个特点：已经抑制了不需要的高频信号分量，从而使得带宽变窄而带外截止尖锐；过冲量较小，不会对调制器产生不必要的瞬时频偏。因此采用高斯滤波器作为预调制低通滤波是比较适合的。但是当输入一个脉冲宽度为Tb的方波时，其响应输出被展宽，这样一个宽度为Tb的脉冲输入时，其输出将影响前后各一个码元的响应，当然它也受到前后两个码元的影响。也就是说，输入原始数据在通过Gauss型滤波器后，已不可避免地引入了码间干扰。有意引入可控的码间干扰，以压缩调制信号的频谱，解调时利

20、用预知前后码元的相关性，仍可以准确的进行解调判决，这就是所谓的部分响应技术。GMSK就是利用了这种部分响应技术，它是一个有记忆系统。图3-3 Gauss滤波器单位脉冲相应（BT为调制系数） 在GMSK无线通信系统中，调制过程分为Gauss调制预滤波和FM调制，相应的解调过程分为FM解调和GMSK解调，FM解调完成调频信号到Gauss波形的变换，GMSK解调完成Gauss波形到数字波形的变换。GMSK信号的解调可以用正交相干解调电路。在相干解调中最为重要的是相干载波的提取，这在移动通信的环境中是比较困难的，因而采用差分解调和鉴频器解调等非相干解调。原理如图2-4示：图2-4 差分解调四、实验结果

21、及分析 根据GMSK的调制原理框图（图3-1）以及解调原理框图（图3-4），我们可以利用MATLAB进行仿真 ，仿真结果如下（仿真代码见附录）五、实验总结通过本次实验，可以知道由于高斯滤波器的作用，GMSK信号的功率谱密度非常平滑，而MSK信号的功率谱密度则有较大的旁瓣。结果显示随BT值的减小，GMSK信号的功率谱密度衰减速度明显加快，而当BT增大时，其谱密度逐渐向MSK信号的谱密度靠近。当BT取值为无穷大时，GMSK就退化为MSK。通常在码元宽度一定的情况下，滤波器的等效带宽B越大，基带信号经滤波后损失的能量就越小，已调波就会越接近MSK信号，也就是说，BT值越小，GMSK信号的频谱利用率就

22、越高。附录：源程序代码（重要部分）%绘制调制波形00101010Ak=0 0 1 0 1 0 1 0; %产生8个基带信号Ak=2*Ak-1;gt=ones(1,B_sample); %每码元对应的载波信号Akk=sigexpand(Ak,B_sample); %码元扩展temp=conv(Akk,gt); %码元扩展Akk=temp(1:length(Akk); %码元扩展tt=-2.5*Tb:Dt:2.5*Tb-Dt; %g(t)=Q2*pi*Bb*(t-Tb/2)/sqrt(log(2)-Q2*pi*Bb*(t+Tb/2)/sqrt(log(2);%Q(t)=erfc(t/sqrt(2)

23、/2;gausst=erfc(2*pi*Bb*(tt-Tb/2)/sqrt(log(2)/sqrt(2)/2-erfc(2*pi*Bb*(tt+Tb/2)/sqrt(log(2)/sqrt(2)/2; J_g=zeros(1,length(gausst); %使J_g 的长度和Gausst的一样for i=1:length(gausst) if i=1 J_g(i)=gausst(i)*Dt; else J_g(i)=J_g(i-1)+gausst(i)*Dt; end;end;J_g=J_g/2/Tb;%计算相位AlphaAlpha=zeros(1,length(Akk);k=1;L=0;f

24、or j=1:B_sample J_Alpha=Ak(k+2)*J_g(j); Alpha(k-1)*B_sample+j)=pi*J_Alpha+L*pi/2;end; k=2;L=0;for j=1:B_sample J_Alpha=Ak(k+2)*J_g(j)+Ak(k+1)*J_g(j+B_sample); Alpha(k-1)*B_sample+j)=pi*J_Alpha+L*pi/2;end; k=3;L=0;for j=1:B_sample J_Alpha=Ak(k+2)*J_g(j)+Ak(k+1)*J_g(j+B_sample)+Ak(k)*J_g(j+2*B_sample)

25、; Alpha(k-1)*B_sample+j)=pi*J_Alpha+L*pi/2;end; k=4;L=0;for j=1:B_sample J_Alpha=Ak(k+2)*J_g(j)+Ak(k+1)*J_g(j+B_sample)+Ak(k)*J_g(j+2*B_sample)+Ak(k-1)*J_g(j+3*B_sample); Alpha(k-1)*B_sample+j)=pi*J_Alpha+L*pi/2;end;L=0;for k=5:B_num-2 if k=5 L=0; else L=L+Ak(k-3); end; for j=1:B_sample J_Alpha=Ak(k

26、+2)*J_g(j)+Ak(k+1)*J_g(j+B_sample)+Ak(k)*J_g(j+2*B_sample)+Ak(k-1)*J_g(j+3*B_sample)+Ak(k-2)*J_g(j+4*B_sample); Alpha(k-1)*B_sample+j)=pi*J_Alpha+mod(L,4)*pi/2; end; end;k=B_num-1;L=L+Ak(k-3);实验四 移动通信信道建模一、实验目的1.熟悉信道衰落对移动通信系统性能的影响；2.掌握移动多径信道特性及信道模型；3.掌握不同信道衰落条件下对传输信号误码率的影响；二、实验内容1.结合理论课讲解基于Matlab建立不

27、同信道模型：高斯信道、Rayleigh信道，Recian信道及多径衰落信道模型；2.给出QAM/GMSK（QPSK）调制方式下在上述信道模型下的误码率性能分析，分析比较两种调制方式的优缺点；3.分析信道参数、信噪比对误码率性能的影响；4.用简要的文字描述实验感受。三、实验原理及过程1.高斯信道模型高斯信道常指加权高斯白噪声（AWGN）信道。这种噪声假设为在整个信道带宽下功率谱密度（PDF）为常数，并且振幅符合高斯概率分布。用于描述恒参信道，例如卫星通信，光纤信道，同轴电缆等等2.瑞利分布模型 在移动无线信道中，瑞利模型是常见的用于描述平坦衰落信号或独立多径分量接收包络统计时变特性的一种经典模型

28、。瑞利分布的概率密度函数（pdf）为：其中，d2=Er2是包络检波之前的接收信号包络的时间平均功率。R的相位  服从 0 到 2 之间的均匀分布，即: 则接收信号包络不超过某特定值 R的累计概率分布函数（CDF）为:3、Ricean模型 当接收端存在一个主要的静态（非衰落）信号时，如 LOS 分量（在郊区和农村等开阔区域中，接收端经常会接收到的）等，此时接收端接收的信号的包络就服从莱斯分布。在这种情况下，从不同角度随机到达的多径分量迭加在静态的主要信号上，即包络检波器的输出端就会在随机的多径分量上迭加一个直流分量。当主要信号分量减弱后，莱斯分布就转变为瑞利分布。莱斯分布的概率密度函数

29、为：其中 C 是指主要信号分量的幅度峰值，I0()是 0 阶第一类修正贝赛尔函数。为了更好的分析莱斯分布，定义主信号的功率与多径分量方差之比为莱斯因子K，则 K 的表达式可以写为 :莱斯分布完全由莱斯因子K决定。图3-2所示为莱斯模型的概率密度函数曲线图。4.多径衰落信道模型 多径衰落信道模型假设，信宿接收的信号是发送信号经过多条路径传输后信号的叠加结果。其中每条传输路径信号具有独立的信号幅度、延迟。因此，接收信号可表示为：式中，n对应第n条路径；g(t)为信号包络；为第n条路径在t时刻的延迟；为 载波角频率，表示接收信号的等效基带 信号，记为Z(t)。四、实验结果及分析1. QAM/GMSK

30、（QPSK）调制方式下在高斯信道模型下的误码率QPSK_bit_err_prb(i)=QPSK(SNRindB(i); % QPSK 误码率QAM_err_prb(i)=QAM_16(SNRindB(i); % 16QAM 误码率观察图可知信噪比越大，QAM/GMSK（QPSK）调制方式下在高斯信道模型下的误比特率越小，在相同的信噪比下， QPSK比16QAM调制方式下的误比特率更小，所以在AWGN信道中，QPSK调制方式的性能比16QAM更好。2. QAM/GMSK（QPSK）调制方式下在瑞丽信道模型下的误码率QPSK_pb_rayleigh(i)=QPSKrayleigh(SNRindB(

31、i); %QPSK在瑞丽平坦信道误码率QAM_16_pb_rayleigh(i)=QAM_16_rayleigh(SNRindB(i); %计算瑞丽平坦信道误码率chan=ricianchan(1/fs,fd,k); %生成Rayleigh衰落信道观察图可知信噪比越大，QAM/QPSK调制方式下在瑞丽信道模型下的误比特率越小，在相同的信噪比下， QPSK比16QAM调制方式下的误比特率更小，所以在瑞丽信道中，QPSK调制方式的性能比16QAM更好。 3. QAM/GMSK（QPSK）调制方式下在多径衰落信道模型下的误码率QAM_16_pb_3way(i)=QAM_16_3way(SNRindB

32、(i); %计算瑞丽多径信道误码率QPSK_pb_3way(i)=QPSK3way(SNRindB(i); %QPSK在瑞丽多径信道误码率chan=ricianchan(1/fs,fd,k,tau,pdb,0.7*fd); %生成Rayleigh衰落多径信道观察图可知信噪比越大，QPSK调制方式下在多径衰落信道模型下的误比特率在10-0.3附近波动，而QAM调制方式下的误比特率减小，在相同的信噪比下， 16QAM比QPSK调制方式下的误比特率更小，所以在多径衰落信道中，16QAM调制方式的性能比QPSK更好。4.QAM/GMSK（QPSK）调制方式下在莱斯信道模型下的误码率五、实验总结本次实验

33、的重点是基于MATLAB的QAM/QPSK调制在高斯信道、Rayleigh信道，Recian信道及多径衰落信道中的平均误码率性能的设计和仿真。并对以上信道进行了简介与分析，最后根据QAM/QPSK在以上信道下的误码率性能编写了程序并通过仿真得到了误码率曲线。通过本次实验，我更详细地了解高斯信道、Rayleigh信道，Recian信道及多径衰落信道模型的工作原理。实验发现信号在以上几种信道中，误码率随着信噪比的增大而下降，信号在不同的调制方式下误码率也不一样。附录：源程序代码（重要部分）SNRindB=0:1:10; %信噪比for i=1:length(SNRindB), QPSK_bit_e

34、rr_prb(i)=QPSK(SNRindB(i); % QPSK 误码率 QAM_err_prb(i)=QAM_16(SNRindB(i); % 16QAM 误码率 for i=1:length(SNRindB), QAM_16_pb_3way(i)=QAM_16_3way(SNRindB(i); %计算瑞丽多径信道误码率QPSK_pb_3way(i)=QPSK3way(SNRindB(i); %QPSK在瑞丽多径信道误码率for i=1:length(SNRindB), QPSK_pb_rayleigh(i)=QPSKrayleigh(SNRindB(i); %QPSK在瑞丽平坦信道误码率

35、%QAM_16_pb_rayleigh(i)=QAM_16_rayleigh(SNRindB(i); %计算瑞丽平坦信道误码率for i=1:N, qam_sig(i,:)=mapping(dsource(i),:);end;% received signalfor i=1:N, n(1) n(2)=gngauss(sgma); r(i,:)=qam_sig(i,:)+n;end;% detection and error probability calculationnumoferr=0;for i=1:N, % Metric computation follows. for j=1:M,

36、metrics(j)=(r(i,1)-mapping(j,1)2+(r(i,2)-mapping(j,2)2; end; min_metric decis = min(metrics); if (decis=dsource(i), numoferr=numoferr+1; end;end;p=numoferr/(N); for indx=1:length(snr_in_dB) sigma=sqrt(spow/(2*snr(indx);%根据符号功率求噪声功率 fadesig=filter(chan,x); %16QAM通过瑞丽信道 rx=fadesig+sigma*(randn(1,lengt

37、h(x)+j*randn(1,length(x);%加入高斯白噪声 y=intdump(rx,nsamp); %相关 y=qamdemod(y,M); %16QAM解调 decmsg=graycode(y+1); %Gray逆映射 err,ber(indx)=biterr(msg,decmsg,log2(M);%16QAM信号误比特率end pb_3wayrayleigh=ber; %误比特率返回值实验五 GOLD序列一、实验目的1.了解PN序列的相关知识2.掌握GOLD序列的产生原理及特点；二、实验内容1、 结合理论课讲解基于Matlab产生任意长度的GOLD序列；2、 绘制特定GOLD序列

38、自相关、互相关特性曲线； 3、 用简要的文字描述实验感受。三、实验原理及过程1、伪随机序列工程上常用二元0，1序列来产生伪噪声码。它具有如下特点：每一周期内“0”和“1”出现的次数近似相等。每一周期内，长度为n比特的游程出现的次数比长度为n+1比特的游程出现的次数多一倍。（游程是指相同码元的码元串）序列具有双值自相关函数，即： （4.1-1）在（4.1-1）式中，p为二元序列周期，又称码长，k为小于p的整数，为码元延时。2、m序列二元m序列是一种基本的伪随机序列，有优良的自相关函数，易于产生和复制，在扩频技术中得到了广泛的应用。长度为2n-1位的m序列可以用n级线性移位寄存器来产生。如图4.1

39、-1所示：m序列的特性如下（1） 在每一周期p= 2n-1内，“0”出现2n1-1次，“1”出现2n1次，“1”比“0”多出现一次。（2） 在每一周期内共有2n1个元属游程，其中“0”的游程和“1”的游程数目各占一半。并且，对n>2，当1kn-1时，长为k的游程占游程总数的1/ 2 k，其中“0”的游程和“1”的游程各占一半。长为n1的游程只有一个，为“0”的游程；长为n的游程也只有一个，为“1”的游程。（3） m序列（a k）与其位移序列（）的模二和仍然是m序列的另一位移序列（），即：（4） m序列的自相关函数为：（4.1-2）3、Gold序列虽然m序列有优良的自相关特性，但是使用m序

40、列作CDMA（码分多址）通信的地址码时，其主要问题是由m序列组成的互相关特性好的互为优选的序列集很少，对于多址应用来说，可用的地址数太少了。而Gold序列具有良好的自、互相关特性，且地址数远远大于m序列的地址数，结构简单，易于实现，在工程上得到了广泛的应用。Gold序列是m序列的复合码，它是由两个码长相等、码时钟速率相同的m序列优选对模二和构成的。其中m序列优选对是指在m序列集中，其互相关函数最大值的绝对值最接近或达到互相关值下限（最小值）的一对m序列。这里我们定义优选对为：设A是对应于n级本原多项式f（x）所产生的m序列，B是对应于n级本原多项式g（x）所产生的m序列，当他们的互相关函数满足

41、：（4.1-3）则f（x）和g（x）产生的m序列A和B构成一对优选对。在Gold序列的构造中，每改变两个m序列相对位移就可得到一个新的Gold序列。当相对位移2n1比特时，就可得到一族（2n1）个Gold序列。再加上两个m序列，共有（2n1）个Gold序列。由优选对模二和产生的Gold族2n1个序列已不再是m序列，也不具有m序列的游程特性。但Gold码族中任意两序列之间互相关函数都满足（4.1-3）式。由于Gold码的这一特性，使得码族中任一码序列都可作为地址码，其地址数大大超过了用m序列作地址码的数量。所以Gold序列在多址技术中得到了广泛的应用。产生Gold序列的结构形式有两种，一种是串联

42、成级数为2n级的线性移位寄存器；另一种是两个n级并联而成。图4.1-2和图4.1-3分别为n6级的串联型和并联型结构图。其本原多项式分别为：。这两种结构是完全等效的，它们产生Gold序列的周期都是。 图4.1-2 串联型Gold序列发生器图4.1-3 并联型Gold序列发生器Gold序列的自相关特性见图4.1-4。图4.1-4 Gold序列的自相关特性4、 实验结果及分析1、 m序列的自、互相关性2、gold序列的自、互相关性3、gold序列的相关性五、实验总结这次设计使我能很好的综合运用自己所学的知识解决一些问题，在面对自己不懂的问题时能逐步分析并最后解决这些问题，对我以后的学习起到了抛砖引

43、玉的作用，促使以后能不断的进步。附录：源程序代码clear;fb1 = input('请输入第一个本原多项式所对应的反馈连接形式: ');fb2 = input('请输入第二个本原多项式所对应的反馈连接形式: ');mseq = m_senquence(fb1);mseq1 = mseq;mseq = m_senquence(fb2);mseq2 = mseq;N = 2length(fb1)-1;for shift_amount=0:N-1 shift_mseq2 = mseq2(shift_amount+1:N) mseq2(1:shift_amount);

44、 goldsequence(shift_amount+1,:)=mod(mseq1+shift_mseq2,2);end;goldsequencestairs(goldsequence(1,:);axis(0 35 -0.5 1.5);实验六 基于GOLD序列的DSSS仿真一、实验目的1、 了解香农定理三要素特点；2、 掌握DSSS原理与特点；3、 掌握GOLD序列的特点；4、 了解基于GOLD序列的DSSS抗干扰性优势；二、 实验内容1、 结合理论课讲解基于Matlab产生GOLD序列；2、 基于Matlab仿真DSSS，绘制GOLD序列自相关、互相关特性曲线；绘制DSSS信号时域、频域曲线

45、；3、 分析不同信道条件下DSSS系统的误码率性能；4、 用简要的文字描述实验感受。三、 实验原理及过程1、Gold序列m 序列序列的长度N 越大，其自相关特性越接近白噪声的自相关特性(函数) ，即接近于零，这样，序列和其自身的时间偏移就很容易区分，这对扩频通信是十分有利的。m序列的性能非常接近理想的伪随机序列，有很好的自相关特性，且产 生m 序列的方法简单易行，受到人们的重视和应用。但在CDMA 通信系统中，伪随机序列的互相关特性与自相关特性同样重要。理想情况的互相关特性是各用户的伪随机序列相互正交(互相关为零)，如果同周期的不同m序列之 间存在较大的互相关峰值，如果直接用不同的m序列作为扩

46、频地址码来区分用户，则会产生很大的多址干扰，无法保证系统的通信质量。Gold序列在m序列基础上提出并分析的一种特性较好的伪随机序列，它是由两个码长相等、码时钟速率相同的m序列优选对通过模2相加而构成的。其产生的电路示意图如下图所示:   通过设置m序列发生器B的不同初始状态，可以得到不同的Gold序列，由于总共有m-1个不同的相对移位(Q为m序列的级数)，加上原有的两个m序列，可以产生共m+1个Gold序列。Gold码序列是一种基于m序列的码序列，具有较优良的自相关和互相关特性，产生的序列数多。Gold 序列具有优良的互相关特性，Gold 码互相关值不超过优选对互

47、相关值，具有三值互相关函数。2、直接序列扩频直接序列扩频就是直接用具有高码率的扩频码序列在发送端去扩展信号的频谱。而在接收端, 用相同的扩频码序列去进行解扩, 将展宽的扩频信号还原成原始的信息。直扩通信系统原理如图1 所示：在发送端输入的信息先经信息调制形成调频或调相数字信号, 然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱, 再将展宽后的宽带信号调制到射频发送出去。在接收端, 接收机接收到宽带射频信号后, 首先将其变频至中频, 然后通过同步电路捕捉发送来的扩频码的准确相位, 由此产生与

48、发送来的伪随机码相位完全一致的接收用的伪随机码, 作为扩频解调用的本地扩频码序列, 最后经信息解调, 恢复成原始信息输出。由此可见, 直扩通信系统要进行三次调制和相应的解调, 分别为信息调制、扩频调制和射频调制, 以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较, 扩频通信就是多了扩频调制和解扩部分。四、 实验结果及分析 误码率五、 实验总结本次实验我进行了基于GOLD序列序列直接扩频系统的仿真工作，不仅完成了基本的DSSS仿真，还在其基础上增加了在Gold码和正交Gold码仿真，并仿真出GOLD序列的自相关函数以及互

49、相关函数，调制解调，解扩。实验结果：1、 GOLD序列的自相关函数近似于函数；2、 实验包括扩频-调制-解调-解扩-判决；3、 数字信号传输特点在于误码率低，本实验原号得以完全的复原，仅有少许延时。通过实验，我更详细地了解了直接序列扩频系统的工作原理。由于我移动通信课程开的比较仓促，通信原理书上对于直扩系统讲得也不是很详细，很多地方我只好自己探索，自己查资料，慢慢编程。尤其是在后来的Gold码方面，书上几乎一带而过，我只好查阅了许多文献来确定优选对的寻找方法。而且matlab仿真中，由于没有任何经验，我遇到过许多问题和错误，有时不得不全部重来。总体来看，本次课设既更深入学习了直扩系统，Gold

50、码，自相关等知识点，并通过matlab将知识点化为图像，更加直观地掌握了所学内容，还让我更加熟练地使用了matlab，收获颇丰。附录：源程序代码clc;clear;Fs=614400; %码片速率Nsam=8; %每码片采样点数;N=128; %扩频因子;FrameLength=100;%帧长;Data_I=randsrc(1,FrameLength,-1,1);Data_Q=randsrc(1,FrameLength,-1,1);%每符号128×8个样点Data_sam=1;for i=1:length(Data_I) temp=; for j=1:N*Nsam temp(j)=D

51、ata_I(i); end; Data_sam=Data_sam temp;end;I_sam=Data_sam(2:length(Data_sam);Data_sam=1;for i=1:length(Data_Q) temp=; for j=1:N*Nsam temp(j)=Data_Q(i); end; Data_sam=Data_sam temp;end;Q_sam=Data_sam(2:length(Data_sam);stuff = zeros(1,Nsam-1);for i=1:N M_sam8(i-1)*Nsam+1) = 2*PN(i)-1; M_sam8 = M_sam8

52、stuff;end;R=1.0; %滚降系数为1n_T=-4 4; %截短符号数为8;rate=Nsam; %每符号采样点数为4;T=1;b=rcosfir(R,n_T,rate,T,'sqrt'); %平方根升余弦滤波器；M_temp=M_sam8;for i=1:FrameLength-1 M_temp=M_temp M_sam8;end;I_spread=I_sam.*M_temp;Q_spread=Q_sam.*M_temp;IS_filter=filter2(b,I_spread,'same');QS_filter=filter2(b,Q_spread

53、,'same');实验七 OFDM系统仿真一、实验目的1.了解OFDM技术的原理与特点；2.掌握基于Matlab的OFDM仿真及性能分析；二、实验内容1.结合理论课讲解基于Matlab仿真OFDM信号，绘制OFDM符号星座图，时域、频域曲线；2.绘制发送端、接收端低通滤波器的幅频特性；3.分析不同信道条件下OFDM系统的误码率性能；4.用简要的文字描述实验感受。二、实验原理及过程 1、OFDM调制基本原理 正交频分复用(OFDM)是多载波调制(MCM)技术的一种。MCM的基本思想是把数据流串并变换为N路速率较低的子数据流，用它们分别去调制N路子载波后再并行传输。因子数据流的速率是原来的1/N，即符号周期扩大为原来的N倍，远大于信道的最大延迟扩展，这样MCM