实验三_CDMA扩频调制实验

实验三CDMA扩频调制实验学院光电学院专业网络工程姓名陈炯烁学号106052011218一、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；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。a3a2a1a0+输出初始状态100011001110111101111011010110101101011000111001010000100001……………………………….1000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。a4a3a2a1+a0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4.2.16Gold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nnn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，m序列发生器n级m序列发生器n级初态设置时钟Gold码21mm1m2m其生成器如图4.2.17所示，其中1()gp和2()gp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：1000010000010000100000100001001001000010010010000110100111011101010011011011010000110010101001100101110011111111100100101111001001111111100101111100010011110101000111011110001101101100001011011001100010110011001101100110111010001101110111001011101110010110011110101111100101001111001011101000010011010000111011……………………………………………………………………………….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}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。六、实验图1．第一组15m序列31Gold序列2．第二组15m序列31Gold序列3．第三组15m序列31Gold序列七、问答题1.试说明扩频码在移动通信中的应用；对于移动通信系统而言，带宽是有限的资源。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，从而有效的提高了带宽的利用率采用扩频技术，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；而在接收端，接收信号与发送端相同的码字进行互相关，频带则被缩小相同倍数。并且如果通信信道不存在窄带干扰，并且扩频和解扩的带宽相同，那么解扩之后，接收信号将完全等同于扩频之前的被发射信号。2.扩频码的种类有哪些？有何特点？如何产生？m序列：利用它的不同相位来区分不同用户Walsh函数：在CDMA系统中，每个前向码分信道用1.2288Mbit/s比特率的64阶Walsh函数进行扩频，以使各前向码分信道间相互正交。OVSF码：正交可变扩谱因子(OVSF)编码是短扩谱码,用于确保具有不同扩谱因子和扩谱率的信道之间的正交性。3.扩频后信号频谱发生怎样的变化？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。