南京邮电大学移动通信实验报告

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。

+

输出

a3a2a1a0

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 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。

a4a3a2a1+

a0

图 2.1.2 长度为31的m 序列的生成

3. 长度为31的gold 序列:

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2.1.3

Gold 码发生器

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

m 序列发生器

n 级

m 序列发生器 n 级 初态设置

时钟

Gold 码 21m m ⊕

1m

2m

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 ，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 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}

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。

+

输出

a3a2a1a0

Walsh码特点：Walsh码是一种同步正交码，即在同步传输情况下，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W ALSH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. 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。

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的cdma扩频解扩：

b．解扩码相位为5的cdma扩频解扩：

d.解扩码相位为15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。

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。

答：15的倍数才能正确解扩，其他不可以。正确解扩频谱图如图1，不正确解扩频谱如图2

图1 图2