移动通信原理 实验报告
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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。
a3a2a1a0+输出
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
2.长度为31的m序列由5级移存器产生，反馈器如图所示。
a4a3a2a1+a0
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。
两个m序列发生器的级数相同，即nnn21。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12n个不同相位，所以通过模二加后可得到12n个Gold码序列，这些码序列的周期均为12n，如图2.1.4所示。
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 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 1m
2m
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。
2．解扩实验原理
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。
四、实验内容及步骤
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。
5. 选择“解扩”实验；
6. 设定解扩码相位，比较相位同步、不同步时解扩的结果。
7. 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。
五、实验结果与分析
1． 扩频序列为15 m序列
1）解扩码相位为0
2）解扩码相位为3
3）解扩码相位为15（30）
实验分析：①红色曲线表示原始信号，绿色曲线表示扩频信号，蓝色曲线表示解扩信号。我们可以发现，扩频后，频谱展宽。
②当解扩码相位为0或15（30）时，能解扩围原来的信号，由此可知，只要是15的整倍数都可解扩；而为其他解扩码相位时，都不能解扩成原信号。
2.扩频序列为31 gold序列
1）解扩码相位为0
2）解扩码相位为4
3）解扩码相位为31（62）
实验分析：①红色曲线表示原始信号，绿色曲线表示扩频信号，蓝色曲线表示解扩信号。我们可以发现，扩频后，频谱展宽。
②结果与15 m序列相似，当解扩码相位为0或31（62）时，能解扩围原来的信号，由此可知，只要是31的整倍数都可解扩；而为其他解扩码相位时，都不能解扩成原信号。
六、思考题
1.试说明扩频码在移动通信中的应用。
答：扩频可以用来减小干扰对接收性能的影响，实现抑制窄带干扰的目的，扩频越宽，窄带干扰的抑制能力就越强。
2.扩频码的种类有哪些？有何特点？如何产生
答：扩频码的种类有：m序列，Gold码，Walsh码。OVSF码。
具有异域产生，具有随机性，周期长的特点。
m序列由线性反馈移存器产生，Gold码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。Walsh码是完全正交的码集合，在同步情况下，任何两个不同序列号的Walsh码的相关性为零，由Walsh函数产生。
3.扩频后信号频谱发生怎样的变化？
答：频谱展宽。
4. 试说明解扩的基本原理；
答：用一系列的本地伪随机码来提取扩频信号中的原始信号，该随机码要求与发送端的码字相同且严格同步。
5. 为什么接收机中的扩频码需要准确同步？
答：接收端需要产生一个与发送端相同的本地伪随机码用于解扩，它们不仅要求码字相同，还要求严格的同步。
