CDMA扩频、解扩实验

实验三CDMA扩频调制实验

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。

Gold 码 21m m

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 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}

二、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。

三、实验报告

1. 试说明扩频码在移动通信中的应用；

2. 扩频码的种类有哪些？有何特点？如何产生

3. 扩频后信号频谱发生怎样的变化？

实验四CDMA解扩实验

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. 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，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“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。

六、实验报告

1. 试说明解扩的基本原理；

2. 为什么接收机中的扩频码需要进行准确同步？

3. 正确解扩和不正确解扩后，信号的频谱有何变化？请画图示意。