扩频与解扩实验

实验十二解扩实验一．实验目的：1、通过本实验掌握载波已调信号m序列解扩原理及方法，掌握解扩前后信号在时域及频域上的变化。

2、通过本实验掌握载波已调信号GOLD序列解扩原理及方法，掌握解扩前后信号在时域及频域上的变化。

二．实验内容：1、观察解扩时本地扩频码与扩频时扩频码的同步情况。

2、观察已调信号在解扩前后的频域变化。

三．基本原理：m序列解扩的是在接收到的RF信号上进行的，其实解扩的原理很简单，即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，两个m序列的相位必须一致，即接收端产生的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。

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）CDMA接收模块：本模块的主要功能：完成10.7MHz射频信号的选频放大，当本地扩频码设置为与发送端扩频码相同时，可完成扩频码的捕获及跟踪，进而完成射频信号的解扩。

（3）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、扩频后的PSK已调信号分为三路送入CDMA接收模块中，分别与结婚搜模块中产生的m序列的超前、同相、滞后序列相乘。

在扩频码没有捕获到时，同相支路的捕获输出为低电平，扣码电路工作，每周期扣掉1/4个码元，使发送端和接收端的两个PN序列产生相对滑动，当滑动到两个序列的相位差小于一个码元时，电平，扣码电路停止工作，系统进入跟踪状态。

此时超前-滞后支路产生的复合相关特性出现，经低通滤波后控制VCO，使收发端PN序列完全同步，此后跟踪过程一直存在，维持PN序列的同步。

PN码同相支路的相乘信号经带通滤波后即为解扩后的信号。

该信号时一个基带信元的PSK调制信号，扩频码调制部分已经被去除。

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）。

CDMA扩频通信系统实验一、实验目的通过本实验将扩频解扩的单元实验串起来，让学生建立起CDMA通信系统的概念，了解CDMA 通信系统的组成及特性。

二、实验内容1．搭建CDMA扩频通信系统。

2．观察CDMA扩频通信系统各部分信号。

3．观察两路信号码分多址及其选址。

三、实验步骤1．关闭实验箱总电源，按如下要求搭建CDMA通信系统a．在发射用实验箱上正确安装CDMA发送模块、IQ调制解调模块及信源编译码模块。

b．在接收用实验箱1上正确安装CDMA接收模块、IQ调制解调模块、PSK载波恢复模块及码元再生模块。

c．在接收用实验箱2上正确安装CDMA接收模块、IQ调制解调模块、PSK载波恢复模块、码元再生模块及信源编译码模块。

d．发送实验箱上连线：用台阶插座线完成如下连线用同轴视频线完成如下连接e．接收实验箱1上连线：f．接收实验箱2上连线：用台阶插座线完成如下连线用同轴视频线完成如下连接2．发射实验箱上天线开关置于“发射”，即按下。

接收用两台实验箱上天线开关置于“接收”，即弹起，将发射及接收天线直立并拉至最长。

3．观测发射输出实验箱的输出信号a．将发送模块上“GOLD1 SET”拨码开关第1位拨为1，表示将输入的基带信号进行差分编码；第2-8位拨为任意非全0二进制数，（扩频码为Gold序列）。

b．将发送模块上“GOLD2 SET”拨码开关第1位拨为1，表示将输入的基带信号进行差分编码；第2-8位拨为不同于GOLD1 SET的任意非全0二进制数。

c．示波器探头接IQ模块上调制单元的“输出”测试点，调节该模块上电位器“W1”使该点信号电压峰峰值为1V左右。

4．观测接收实验箱1的接收信号（数据传输）a．示波器探头接接收模块“输出2”测试点，调整“幅度”电位器使该点信号电压峰峰值为1.6V左右。

b．将接收模块上“GOLD SET”拨码开关拨为与发送模块“GOLD1 SET”相同，按复位键完成设置。

c．按实验十三中方法调整CDMA接收模块，使扩频码同步。

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。

实验七、CDMA 扩频通信系统实验一、实验目的通过本实验将扩频解扩的单元实验串起来，让学生建立起CDMA 通信系统的概念，了解CDMA 通信系统的组成及特性。

二、实验内容1、搭建CDMA 扩频通信系统。

2、观察CDMA 扩频通信系统各部分信号。

3、观察两路信号码分多址及其选址。

三、基本原理扩频通信的理论基础是香农于1948年发表的《A Mathematical Theory of Communication 》一文，即著名的信息论。

香农信息论中有关信道的理论容量公式为： 2log 1S C W N ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ (20-1) 式（20-1）也被 称为香农定理，其中C 为信道容量，单位为bps ；W 为信道带宽（也被称为系统带宽）；/S N 为信噪比（dB ）。

式（20-1）给出了在给定信噪比/S N 和没有误码的情况下信道的理论容量C 与该信道带宽W 的关系。

从这个公式还可以得出也重要的结论：对于给定的信息传输速率，可以用不同的带宽和信噪比的组合来传输。

换言之，信噪比和信道带宽可以互换。

扩频通信系统正是利用这一理论，将信道带宽扩展许多倍以换取信噪比上的好处，增强了系统的抗干扰能力。

图20-1 典型的扩频通信系统模型一个典型的扩频通信系统框图如图20-1所示。

由图20-1可以看出，扩频通信系统主要由原始信息、信源编译码、信道编译码（差错控制）、载波调制与解调、扩频调制与解扩和信道六大部分组成。

信源编码的目的是减小信息的冗余度，提高信道的传输效率。

信道编码（差错控制）的目的是增加信息在信道传输轴格的冗余度，使其具有检错或纠错能力，提高信道传输质量。

调制部分的目的是使经过信道编码后的符号能在适当的频段传输，通常使用的数字信号调制方式为振幅键控、移频键控、移相键控，在码分多址移动通信中使用QPSK 和OQPSK都是PSK的改进型。

扩频通信和解扩是为了提高系统的抗干扰能力而进行的信号频谱展宽和还原。

可见，与传统通信系统相比较，该系统模型中多了扩频和解扩两个部分，经过解扩，在信道中传输的是一个宽带的低谱密度的信号。

玉溪师范学院信息技术工程学院通信系统应用设计报告题目：扩频与解扩系统姓名：王XX学号：2009XXXXX专业：通信工程班级：09级通信XX指导教师:XXXX时间: 2012年12月17日－2012年12月 25日目录一、课题内容 (3)二、设计目的 (3)三、设计要求 (3)四、实验条件 (3)五、系统设计 (3)六、详细设计与编码 (4)1. 设计方案 (4)2. 编程工具的选择 (6)3. 设计步骤 (6)4. 运行结果及分析 (7)七、设计心得 (8)八、参考文献 (9)九、附件 (10)一、课题内容扩频与解扩系统二进制随机信号+PN码扩频+加性高斯白噪声信道+解扩+误码率测试+信宿二、设计目的1.综合应用《Matlab编程与系统仿真》、《信号与系统》、《现代通信原理》等多门课程知识，使学生建立通信系统的整体概念；2.培养学生系统设计与系统开发的思想；3.培养学生利用软件进行通信仿真的能力；4.培养学生独立动手完成课题设计项目的能力；5.培养学生查找相关资料的能力。

三、设计要求1.个人独立完成该课题；2.对通信系统有整体的较深入的理解，深入理解自己仿真部分的原理的基础，画出对应的通信子系统的原理框图；3.提出仿真方案；4.完成仿真软件的编制；5.仿真软件的演示；6.认真完成并提交详细的设计报告。

四、实验条件计算机、Matlab7.0版软件、相关资料、网络五、系统设计1、扩频（1）概念：利用与信息无关的PN伪随机码，以调制方法将已调制信号的频谱宽度扩展得比原调制信号的带宽宽很多的过程。

例如：跳频、混合扩频、直接序列扩频，英文表示为frequency spread。

（2）扩频原理：2、解扩（1）概念：采用扩频技术，在天线之前发射链路的某处简单的引入相应的扩频码，这个过程称为扩频处理，结果将信息扩散到一个更宽的频带内。

在接收链路中数据恢复之前移去扩频码，称为解扩。

解扩是在信号的原始带宽上重新构建信息。

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。

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。

两组数据为： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 00 1 0 0 0 0 1 0 0 00 0 1 0 0 0 0 1 0 01 0 0 1 0 0 0 0 1 0m 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 2m0 1 0 0 1 0 0 0 0 11 0 1 0 0 1 1 1 0 11 1 0 1 0 1 0 0 1 10 1 1 0 1 1 0 1 0 00 0 1 1 0 0 1 0 1 01 0 0 1 1 0 0 1 0 11 1 0 0 1 1 1 1 1 11 1 1 0 0 1 0 0 1 01 1 1 1 0 0 1 0 0 11 1 1 1 1 1 1 0 0 10 1 1 1 1 1 0 0 0 10 0 1 1 1 1 0 1 0 10 0 0 1 1 1 0 1 1 11 0 0 0 1 1 0 1 1 01 1 0 0 0 0 1 0 1 10 1 1 0 0 1 1 0 0 01 0 1 1 0 0 1 1 0 01 1 0 1 1 0 0 1 1 01 1 1 0 1 0 0 0 1 10 1 1 1 0 1 1 1 0 01 0 1 1 1 0 1 1 1 00 1 0 1 10 0 1 1 11 0 1 0 1 1 1 1 1 00 1 0 1 0 0 1 1 1 10 0 1 0 1 1 1 0 1 00 0 0 1 0 0 1 1 0 10 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。

Xx大学信息科学与工程学院综合性设计性实验报告专业：学号：姓名：实验所属课程：移动通信原理与应用实验室(中心)：软件与通信实验中心指导教师：2013年3月一、题目扩频通信系统仿真实验二、仿真要求扩频通信系统的多用户数据传输①传输的数据随机产生，要求采用频带传输（BPSK调制）；②扩频码要求采用周期为31的m序列；③仿真从基站发送数据到三个不同的用户，各不同用户分别进行数据接收；④设计三种不同的功率延迟分布，从基站到达三个不同的用户分别经过多径衰落（路径数分别为2，3，4）；⑤三个用户接收端分别解出各自的数据并与发送前的数据进行差错比较。

三、仿真方案详细设计仿真方案详细设计扩频技术：扩频技术实质是在发送端将欲发送的数据信息的频带展宽到一个比原信号带宽宽的多的频带上去，接收端通过相关接收方法，再将其恢复到原来信息带宽的一种技术。

扩频通信的信号带宽与信息带宽之比则高达100～1000，属于宽带通信。

扩展频谱技术的理论基础是Shannon公式⎛S⎫式中，C为信道容量，意指单位时间信道中无差错传输的最大信息量，其单位为b/s；B为信号频带宽度，单位为Hz；S为信号功率，单位为W；N为噪声功率，单位为W；S/N为输入功率与噪声功率之比，称为信噪功率比。

扩频系统组成：扩频系统主要由3部分组成，即发射机，信道，接收机发射机：信源→将随机产生的0,1数据比特流对应变成-1,1，提供要传输的信息,即原始数据a(t)。

扩频→发射机的核心部分，利用扩频码M序列（c(t)）将a(t)信号带宽拓的非常宽，得到扩频信号d(t)=a(t)*c(t)。

调制→为了使信号在信道中进行传输，将信号进行调制处理，s(t)=a(t)*c(t)*cos(2πf0t )。

对扩频码的要求：自相关特性(良好的自相关特性，便于扩频码的同步)互相关特性(良好的互相关特性，便于区分不同的用户)扩频码包括m序列Walsh码，Gold码，M序列，Hadama矩阵，本实验采用M序列。