3.CDMA扩频与解扩 - 移动通信实验报告
计算机与信息工程学院验证性实验报告
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。
4.了解CDMA解扩的基本概念；
5.掌握解扩的基本方法；
6.掌握解扩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。
4. 扩频的基本原理；
5. 扩频过程中信号频谱的变化；
6. 解扩过程中信号频谱的变化。
三、实验仪器
2、移动通信实验箱一台；
2、台式计算机一台；
四、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，反馈电路如图4.
2.14所示。
初始状态 1 0 0 0
1 1 0 0
1 1 1 0
1 1 1 1
0 1 1 1
1 0 1 1
0 1 0 1
1 0 1 0
1 1 0 1
0 1 1 0
0 0 1 1
1 0 0 1
0 1 0 0
0 0 1 0
0 0 0 1
……………………………….
1 0 0 0
图 4.2.14 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，反馈电路如图4.2.15所示。
图 4.2.15 长度为31的m序列的生成
需要说明的是：反馈电路如何连接由m序列生成多项式确定，生成多项式不同，反馈电路的连接方式也不同。图4.2.15仅为可产生长度为31的m序列的反馈电路连接方式之一。
3. 长度为31的Gold 序列:
图4.2.16 Gold 码发生器
Gold 序列是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4.2.16所示。
两个m 序列发生器的级数相同，即n n n ==21。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12-n 个不同相位，所以通过
模二加后可得到12-n 个Gold 码序列，这些码序列的周期均为12-n 。以长度为31的Gold 序列为例，其生成器如图4.2.17所示，其中1()g p 和2()g p 为m 序列的生成多项式。
图4.2.17 长度为31的Gold 序列生成器
产生的两组m 序列为：
1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 1 0 0 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
Gold 码 21m m ⊕
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 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}
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，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。
五、实验步骤
1. 在主界面上选择实验“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。
5. 在主界面上选择“解扩”实验；
6. 选择“手动输入”或“随机生成”产生原始数据；
7. 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”;
8. 设定解扩码相位，比较相位同步、不同步时解扩的结果。
9. 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。
年月日