移动通信 实验 解扩实验

实验四移动通信扩频调制、解调单元实验（一）QPSK调制与解调一、实验目的1．熟悉QPSK调制解调器的工作原理及电路组成2．了解QPSK调制解调器的数字实现方法二、实验仪器设备HD8670型移动通信实验箱、示波器等三、实验内容1．熟悉QPSK调制解调器的CPLD实现方法及其电路组成2．测量QPSK调制解调器的各点波形，认真理解其工作原理四、实验原理调制的目的是使所传递的信息能更好地适应于信道特性，以达到最有效和最可靠的传输。

在移动通信中，由于电波传播的条件恶劣，快衰落的影响，使接收信号幅度发生急剧的变化，衰落幅度达30dB。

因此，在移动通信必须采用抗干扰能力强的调制方式如PSK等调制方式。

本实验装置采用π/2—QPSK系统，其信号矢量图如图4-1所示，图4-2为π/2—QPSK系统原理框图，图4-3为π/2—QPSK系统调解器原理图。

Z图4-1 π/2—QPSK信号矢量图图4-2 π/2—QPSK系统调制器原理框图图4-3 π/2—QPSK系统解调器原理框图四、实验步骤1．按系统结构连接各部分电路，构成π/2—QPSK系统。

2．用示波器观测QPSK调制解调器的各点信号波形。

五、实验报告要求1．说明的QPSK调制解调器组成及工作过程。

2．说明本实验系统的组成和各模块的功能，画出各功能模块的工作波形。

（二）DS—CDMA扩频与解扩一、实验目的1．了解直接序列扩频调制器与解扩器的工作原理。

2．了解DS—CDMA的数字实现方法。

二、实验仪器设备HD8670型移动通信实验箱、示波器等三、实验内容1．测量单信道DS－CDMA通信系统发端及收端的工作波形，了解发端扩频调制及收端解扩的工作原理，了解码分多址逻辑信道形成原理。

2．观察电路结构，了解用CPLD器件实现直扩方法的原理。

四、实验原理扩频调制就是指被发射的调制信号在发射至信道之前，其频带被扩大若干倍（扩频），而在接收端，接收信号的频带则被缩小相同的倍数（解扩）。

第1篇一、实验目的1. 理解移动通信扩频技术的原理和基本概念。

2. 掌握扩频通信系统的组成和信号处理过程。

3. 通过实验验证扩频通信的抗干扰性能和频谱利用率。

4. 分析扩频通信在移动通信中的应用优势。

二、实验原理扩频通信是一种通过将信号扩展到较宽的频带上的通信技术，其基本原理是将信息数据通过一个与数据无关的扩频码进行调制，使得原始信号在频谱上扩展，从而提高信号的隐蔽性和抗干扰能力。

扩频通信的主要特点如下：1. 扩频：通过扩频码将信号扩展到较宽的频带上，提高信号的隐蔽性。

2. 抗干扰：由于信号频谱较宽，抗干扰能力强，可抵抗多径干扰、噪声等影响。

3. 频谱利用率：扩频通信采用码分复用（CDMA）技术，可充分利用频谱资源。

4. 分集：通过扩频码的不同，可实现信号的分集接收，提高通信质量。

三、实验设备1. 移动通信实验平台2. 信号发生器3. 信号分析仪4. 通信控制器5. 通信终端四、实验内容1. 扩频信号的产生（1）设置信号发生器，产生原始信号。

（2）选择合适的扩频码，进行扩频调制。

（3）观察扩频后的信号频谱，验证扩频效果。

2. 扩频信号的接收（1）设置通信控制器，模拟移动通信环境。

（2）将扩频信号发送到接收端。

（3）接收端对接收到的信号进行解扩频，恢复原始信号。

（4）观察解扩频后的信号，验证解扩频效果。

3. 抗干扰性能测试（1）在接收端加入噪声，观察信号变化。

（2）调整噪声强度，测试扩频信号的抗干扰性能。

4. 频谱利用率测试（1）设置多个扩频信号，进行码分复用。

（2）观察频谱，验证频谱利用率。

五、实验结果与分析1. 扩频信号的产生实验结果表明，通过扩频码调制，原始信号在频谱上得到了有效扩展，验证了扩频通信的基本原理。

2. 扩频信号的接收实验结果表明，接收端能够成功解扩频，恢复原始信号，验证了扩频通信的解扩频效果。

3. 抗干扰性能测试实验结果表明，扩频信号在加入噪声后，信号质量仍然较好，证明了扩频通信的抗干扰性能。

南京邮电大学实验报告实验名称__CDMA扩频与解扩_ 呼叫实验_____课程名称现代移动通信 _ _班级学号姓名开课时间 2011 /2012 学年，第二学期实验一 CDMA扩频与解扩一、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、实验设备1. 移动通信实验机箱一台2. 微型计算机一台三、实验原理1. 扩频实验原理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，反馈器如图所示。

+输出a3a2a1a0初始状态 1 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 10 1 1 11 0 1 10 1 0 11 0 1 01 1 0 10 1 1 00 0 1 11 0 0 10 1 0 00 0 1 00 0 0 1……………………………….1 0 0 02.长度为31的m 序列由5级移存器产生，反馈器如图所示。

a4a3a2a1+a03. 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。

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 ，如图2.1.4所示。

目录目录 (1)概述 (2)实验一信源与信宿基本通信实验 (4)实验二 QPSK与DQPSK调制实验 (8)实验三 QPSK与DQPSK解调实验 (35)实验四 QPSK与DQPSK系统实验 (45)实验五直接序列扩频调制实验 (48)实验六 GSM/GPRS移动通信网络 (54)概述目前移动通信的发展日新月异，在不到二十年的时间里，第二代移动通信系统得到普及，第三代移动通信系统开始建设，已经开始研究第四代移动通信系统，相关教材越来越丰富。

在这种情况下，电子、通信以及相关专业的学生、教师和科技人员迫切需要与技术发展和配套教材相适应的移动通信实验设备。

本公司根据全国统编《移动通信》教材的基本要求，参考各种教材参考书和参考资料，经过反复考虑，以全面、关键技术和系统实验为基础，在RC-YDZH-II的基础上，研究开发出RC-YDZH-III型移动通信系统实验设备，让学生真正能够接受现代通信技术综合系统的实际训练。

RC-YDZH-III型实验系统不仅用于“移动通信”课程以及现代通信技术中关键技术原理性实验教学，更能用于现代通信前沿技术系统化、整体化的学习与训练。

完整的实验系统由以下各模块组成：信源模块，信宿模块，GMSK调制发射模块，GMSK解调接收模块，DSSS调制发射模块，DSSS解调接收模块，QPSK/ DQPSK调制发射模块，QPSK/ DQPSK解调接收模块，GPRS模块，嵌入式手机模块，MSP430+对讲机模块，3G手机通信模块，无线数据传输模块（zigbee）。

各部分采用模块化独立分离设计结构，可独立进行移动通信原理的一般性实验，也可以将它们组合实现若干系统实验。

RC-YDZH-III型移动通信原理实验仪结构见图1，整体采用模块化、系统性、开放接口设计，便于教学、扩充和升级。

任意一个实验模块可以安到实验仪上的任何位置，即各个模块之间相互独立。

这种设计使得用户可以购买其中若干模块，也可购买全部模块，这为设备的研发、生产、维修提供了极大的便利。

实验三、复合地址码扩频调制及PN码解扩一、实验目的1、掌握发端复合地址码扩频调制及收端PN码解扩的基本原理。

2、掌握扩频调制及解扩的实现过程。

二、实验条件1、示波器2、移动通信实验箱三、实验原理发端BS1导频信道扩频基带信号PIL=PN1(t) （5-1）同步信道扩频基带信号SYss=SYfr⊕W8⊕PN1 （5-2）用户1由信道地址码W i单独扩频的扩频基带信号D1w=D l xs⊕W i （5-3）用户1由信道地址码W i及基站地址码PN1复合扩频的扩频基带信号D l ss=D l w⊕PN1=D l xs⊕W i⊕PN1 （5-4）则BS1总的扩频基带信号Dss=PIL+SYss+D l ss+…经BPSK调制后输出BPSK1=Dss·cosωIF t=PIL·cosωIF t+SYss·cosωIF t+D1ss·cosωIF t+… （5-5）接收端收到的中频信号f IF-RX也可用式（3-11-5）表示，则由模拟乘法器M5构成的PN码解扩器输出f IF-des=f IF-RX·PN1(t)=(PIL·cosωIF t+SYss·cosωIF t+D l ss·cosωIF t+…)·PN1(t)将式（5-1）、式（5-2）及式（5-4）代入上式，并用到⊕与乘法器等效的关系，得f IF-des=PN1(t)·PN1(t)·cosωIF t ；导频信道+SYfr·W8·PN1(t)·PN1(t)·cosωIF t ；同步信道+D l xs·Wi·PN1(t)·PN1(t)·cosωIF t；用户1业务信道+…将PN1(t)·PN1(t)=+1·+1/-1·-1=1代入上式得f IF-des=cosωIF t ；导频信道+SYfr·W8·cosωIF t ；同步信道+D l xs·W i·cosωIF t；用户1业务信道（5-6）四、实验内容与要求（一）扩频调制测量步骤1、实验箱设置：插上BS1、BS2及MS天线。

1、 m 序列产生及特性分析实验一、实验目的1、了解m 序列的特性及产生。

二、实验模块1、 主控单元模块2、 14号 CDMA 扩频模块3、 示波器三、实验原理1、14号模块的框图14号模块框图2、14号模块框图说明（m 序列）该模块提供了四路速率为512K 的m 序列，测试点分别为PN1、PN2、PN3、PN4。

其中，PN2和PN4分别由PN 序列选择开关S2、S3控制；不同的开关码值，可以设置m 序列码元的不同偏移量。

开关S6是PN 序列长度设置开关，可选127位或128位，其中127位是PN 序列原始码长，128位是在原始码元的连6个0之后增加一个0得到。

Gold 序列测试点为G1和G2，其中G1由PN1和PN2合成，G2由PN3和PN4合成。

拨码开关S1和S4是分别设置W1和W2产生不同的Walsh 序列。

实验中还可以观察不同m 序列（或Gold 序列）和Walsh127位128位序列的合成波形。

注意，每次设置拨码开关后，必须按复位键S7。

3、实验原理框图m 序列相关性实验框图为方便序列特性观察，本实验中将Walsh 序列码型设置开关S1和S4固定设置为某一种。

4、实验框图说明 m 序列的自相关函数为()R A D τ=-式中，A 为对应位码元相同的数目；D 为对应位码元不同的数目。

自相关系数为()A D A DP A Dρτ--==+ 对于m 序列，其码长为P=2n －1， 在这里P 也等于码序列中的码元数，即“0”和“1”个数的总和。

其中“0”的个数因为去掉移位寄存器的全“0”状态，所以A 值为121n A -=-“1”的个数（即不同位）D 为12n D -=m 序列的自相关系数为1 0()1 0,1,2,p τρτττ=⎧⎪=⎨-≠=⎪⎩…,p-1cT τm 序列的自相关函数四、实验步骤及实验现象记录（注：实验过程中，凡是涉及到测试连线改变或者模块及仪器仪表的更换时，都需先停止运行仿真，待连线调整完后，再开启仿真进行后续调节测试。

实验一GSM通信系统实验(全球数字移动通信系统)一、实验目的通过本实验将正交调制及解调的单元实验串起来，让学生建立起GSM通信系统的概念，了解GSM通信系统的组成及特性。

二、实验内容1、搭建GSM数据通信系统。

2、观察GSM通信系统各部分信号。

三、基本原理由于GSM是一个全数字系统，话音和不同速率数据的传输都要进行数字化处理。

为了将源数据转换为最终信号并通过无线电波发射出去，需要经过几个连续的过程。

相反，在接收端需要经过一系列的反过程来重现原始数据。

下面我们主要针对数据的传输过程进行描述。

信源端的主要工作有1、信道编码信道编码用于改善传输质量，克服各种干扰因素对信号产生的不良影响，但它是以增加比特降低信息量为代价的。

信道编码的基本原理是在原始数据上附加一些冗余比特信息，增加的这些比特是通过某种约定从圆熟数据中经计算产生的，接收端的解码过程利用这些冗余的比特来检测误码并尽可能的纠正误码。

如果收到的数据经过同样的计算所得的冗余比特同收到的不一样时，我们就可以确定传输有误。

根据传输模式不同，在无线传输中使用了不同的码型。

GSM使用的编码方式主要有块卷积码、纠错循环码、奇偶码。

块卷积码主要用于纠错，当解调器采用最大似然估计方法时，可以产生十分有效的纠错结果，纠错循环码主要用于检测和纠正成组出现的误码，通常和块卷积码混合使用，用于捕捉和纠正遗漏的组误差。

奇偶码是一种普遍使用的最简单的检测误码的方法。

2、交织在移动通信中这种变参的信道上，比特差错通常是成串发生的。

这是由于持续较长的深衰落谷点会影响到相继一串的比特。

但是，信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长差错串时才有效，为了解决这一问题，希望找到把一条消息中的相继比特分开的方法，即一条消息的相继比特以非相继的方式被发送，使突发差错信道变为离散信道。

这样，即使出现差错，也仅是单个或者很短的比特出现错误，也不会导致整个突发脉冲甚至消息块都无法被解码，这时可再用信道编码的纠错功能来纠正差错，恢复原来的消息，这种方法就是交织技术。

实验十一直接序列扩频实验一．实验目的：1、通过本实验掌握基带信号m序列扩频原理及方法，掌握扩频前后信号在时域及频域上的变化。

2、通过本实验掌握基带信号GOLD序列扩频原理及方法，掌握扩频前后信号在时域及频域上的变化。

二．实验内容：1、观察扩频前后信息码的时域变化。

2、观察扩频前后信息码的频域变化。

3、观察已调信号在扩频前后的频域变化。

三．基本原理：扩展频谱通信系统是指将待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数扩展成为宽频带信号后送入信道中传输，在接收端利用形相应手段将信号解压缩，从而获得传输信息的通信系统。

四．实验原理：1、实验模块简介（1）CDMA发送模块：本模块的主要功能：产生PN31伪随机序列，将伪随机序列或外部输入的其它数字序列扩频，扩频增益为32，扩频后输出码速率为512kbps，可输出两条不同扩频码信号。

（2）IQ调制解调模块：本模块的主要功能：产生调制及解调用的正交载波；完成射频正交调制及小功率线性放大；完成射频信号正交解调。

2、实验电路说明CDMA发送模块上产生的PN码，速率为16K，作为信源输入近模块中。

模块内部产生PN序列，速率为512K，作为扩频码，与输入信源模2加，完成扩频操作后输出，扩频增益为32。

经扩频后的码送入IQ调制模块中进行PSK调制，经放大后输出。

PSK已调信号载波为10.7MHz，是由21.4MHz本振源经2分频产生。

五．实验步骤（一） m序列扩频实验1、在实验箱上正确安装CDMA发送模块及IQ调制解调模块2、正确连线，检查无误后打开电源3、将发送模块上“GOLD1 SET”拨码开关第一位置“1”，其它位置“0”4、对比观察m序列扩频前后的信号波形、频谱a、示波器探头接发送模块上“DATA1 IN”测试点及改模块上“DS1”测试点，观察扩频前后信息码及扩频码的变化。

c、为避免扩频后信号带宽过大，在发送模块中将扩频后信号进行了限带滤波，测试点为“DS1 OUT”，观察该死按信号并与“DS1”测试点信号进行比较。

1）GOLD 序列特性实验2）GOLD 序列的捕获和跟踪实验3）扩频与解扩实验（可选）CDMA 移动通信系统实验的组成如图调制模块如图。

其中CPLD 使用EEPROM 28C64，在CPLD 中产生一组码字为10100110 1110000 的NRZ 码，经过差分编码及串/并转换，得到Ik、Qk两路数据。

直接扩频发射机实现框图如图所示两路信息码均在发射机的CPLD中产生，周期为8，分别由两个8位拨码开关“SIGN1置位”和“SIGN2置位”进行置位。

码速率1K/2K可变，由拨位开关“信码速率”控制，拨码开关拨上时码速率为2K，拨下时为1K。

两路扩频码为在CPLD中产生的127位Gold 序列，分别受两个8位开关“GOLD1置位”和“GOLD2置位”控制，可以任意改变。

码速率100K/200K可变，由拨位开关“扩频码速率”控制，拨位开关拨上时码速率为200K，拨下时为100K。

两路信息码分别与Gold1和Gold2进行扩频后，再进行PSK调制。

当拨位开关“第一路”拨上、“第二路”拨下时，发射机输出点TX输出的信号为SIGN1与GOLD1扩频调制后的信号。

另外，在发射机还可对SIGN1进行汉明编码，当拨位开关“编码”拨上时对SIGN1进行编码，拨下时不编码。

8位拨码开关“误码“的作用是对编码后的信号人为设置误码，以检验汉明编码的纠错效果。

注意各测试点的位置和信号定义。

SIGN1：当拨位开关“编码”拨下时SIGN1 第一路信息码输出点；输出8 位NRZ 码，码字与拨码开关“SIGN1 置位”的设置一致，码速率受拨位开关“信码速率”控制，拨位开关拨上时码速率为2K，拨下时为1K。

当拨位开关“编码”拨上时SIGN1 为第一路信息码经过汉明编码信号输出点，输出为第一路信息码的汉明编码并加入帧同步码（1110010）后的NRZ 码，周期为21 位，第一个7 位为巴克码（1110010），第二个7 位为第一路信号码高四位经7.4汉明码编码后的数据，第三个7 位为第一路信息码低四位经7.4 汉明码编码后的数据。

电子信息工程系实验报告课程名称：移动通信技术实验项目名称：扩频与解扩实验 实验时间：班级：通信091 姓名：Jxairy 学 号：910705131 实 验 目 的:1、掌握扩频的基本原理。

2、理解扩频增益的概念。

实 验 设 备:1、移动通信实验原理实验箱一台 2、20M 双踪示波器一台实 验 内 容: 1、观察基带信号扩频前后波形（频谱）。

2、观察扩频前后PSK 调制的波形（频谱）。

实 验 原 理：扩展频谱通信系统是指将待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数扩展成为宽频带信号后送入信道中传输，在接收端利用相应手段将信号解压缩，从而获取传输信息的通信系统。

也就是说在传输同样信息时所需的射频带宽，远比我们已熟知的各种调制方式要求的带宽要宽得多。

扩频带宽至少是信息带宽的几十倍甚至几万倍。

信息不再是决定调制信号带宽的一个重要因素，其调制信号的带宽主要由扩频函数来决定。

在本实验中我们采用的是直接序列扩频。

图1 直接序列扩频流程图直接序列扩频通信的过程是将待传送的信息码元与伪随机序列相乘，在频域上将二者的频谱卷积，将信号的频谱展宽，展宽后的频谱呈窄带高斯特性，经载波调制之后发送出去。

在接收端，一般首先恢复同步的伪随机码，将伪随机码与调制信号相乘，这样就得到经过信息码元调制的载波信号，再作载波同步，解调后得到信息码元。

直接序列扩频通信的过程是将待传送的信息码元与伪随机序列相乘，在频域上将二者的频谱卷积，将信号的频谱展宽，展宽后的频谱呈窄带高斯特性，经载波调制之后发送出去。

在接收端，一般首先恢复同步的伪随机码，将伪随机码与调制信号相乘，这样就得到经过信息码元调制的载波信号，再作载波同步，解调后得到信息码元。

我们采用“扩频增益”GP 的概念来描述扩频系统抗干扰能力的优劣，其定义为解扩接收机输出信噪比与其输入信噪比的比值，即：输入信噪比输出信噪比=P G它表示经扩频接收处理之后，使信号增强的同时抑制输入到接收机的干扰信号能力的大小，越大，则抗干扰能力愈强。