2023年扩频通信实验报告.pdf
《2023年扩频通信实验报告.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2023年扩频通信实验报告.pdf(33页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、4而 大 罂CEN TRAL SOUTH U N IVERSITY扩频通信实验设计报告专 业_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 通信工程_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _班 级_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _学 号_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _姓 名_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
2、_ _ _ _指导教师_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2 0 2 3年4月16与2 2日 扩频通信实验报告实验室名称:光纤通信与通信电子线路实验室。实验日期:2 0 23年 4月 16 日学 院信息科学与工程学院专业、班级姓名实验名称M 序列、Gold序列产生及特性分析实验指 导教 师教师评语教师署名:年 月 日实验目的:1、了解m序列、G o 1 d序列的特性及产生。实验内容:实验器材:主控&信号源模块、1 4号模块波器连接线4各一块A双踪示一Ao若干实验原理:1、m序列实验原理框图
3、m 序列相关性实验框图实验框图说明m 序列的自相关函数为R(t)=A-D式中,A 为相应位码元相同的数目;D 为相应位码元不同的数目。自相关系数为0 )=A-D A-DP A+D对于m序列,其码长为P=2-l,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”的个数由于去掉移位寄存器的全“0”状态,所以月值为o A =2 J“1”的个数(即不同位)D 为0 =2 m序列的自相关系数为m序列的自相关函数2、G o Id序列实验原理框图Gold序 _G 1列产生I -I 序列相乘 相关函数值必-积分-*oG”d 序_c_ f.列产生|32 序前2Gold序列相关特性实验框图
4、实验框图说明虽然m序列有优良的自相关特性,但是使用m序列作CDMA(码分多址)通信的地址码时,其重要问题是由m序列组成的互相关特性好的互为优选的序列集很少,对于多址应用来说,可用的地址数太少了。而Gold序列具有良好的自、互相关特性,且地址数远远大于m序列的地址数,结构简朴,易于实现,在工程上得到了广泛的应用。G old序列是m序列的复合码,它是由两个码长相等、码时钟速率相同的m序列优选对模二加构成的。其中m序列优选对是指在m序列集中,其互相关函数最大值的绝对值最接近或达成互相关值下限(最小值)的一对m序列。实验环节:1、m序列设立主控菜单,选 择【移动通信】f【m序列产生及特性分析】。将14
5、号模块的拨码开关S I、S 2、S 3、S4全拨为“00 0 0”(设立完各个开关按下S 7,使模块工作于设立功能)。将开关S 6拨 至“127位”,设立PN序列长度为127位。观测测试点G 1或G2,了解m序列波形。(4)观测TH 9(相关函数值)测试点,了解m序列自相关特性。2,Gold序列 设立主控菜单,选 择【移动通信】一【Gold序列产生及特性分析】。将1 4号模块的拨码开关S 1、S 4全拨为“0000”。将开关S6拨至“127位”,设立PN序列长度为127位。(3)设立S 2为0 001,使G 1输出一种Gol d序列;设立S 3为。00 1,使G 2输出G o 1 d序列与G
6、1相同(设立完各个开关按下S 7,使模块工作于设立功能)。(4)观测测试点G 1及G2,了解GOLD序列波形;观测TH9(相关函数值)测试点,了解G 0L D序列自相关特性。(5)设立S 2为0001,使G 1输出一种Gold序列。设立S 3为001 0,使G 2输出Gol d序列与G 1不相同(设立完各个开关按下S7,使模块工作于设立功能)。(6)观测测试点G 1及G2,了解GOLD序列波形;观测TH9(相关函数值)测试点,了解GOLD序列互相关特性。实验过程原始记录(数据、图表、波形等):nSTEK 0.000Sstope _n CH2m序列,S 1、S2、S 3、S 4变 为0000,G
7、 1的观测结果G l、G2的观测结果 s.eeems stop*_n,CH2 1TFI、.L.J.J.X JK.限制|f|llll|lll|llll+|a ry n J K 、1 v .r:,关 I,二 一 电 压 叫那M酒%W M H A坤IJ.;.;_;底部 OE2S0MU CD 25ms OCHI EDGE JDC f 1U O扩频前的波形Stop:t 产L Di$pgy 类 型,:,:1 .:2 n 昌美 -)-T-j 又、f kl*i4 I r,3 -!-I_I二*_pffl lJICLLlulaQ-Dn*_“”;!;:二二,urH-,1-;小,:山THn=-;4:不二:,二;:.一
8、rIF;二工:朋 I 1J-8sBs舞 城 漆 坛 豁TP8的序列1I黄色的是NRZ1、蓝色的是CDMA1,扩频前和后的输出码形变化DismayNRZ 1和TP8序列1近似相同,即正常解扩GinSTEK-232.BusGIASTEK*二、可波形更新:类 型矢 量tewJ*V M HHWM.MJ关 EDGE随意设立了 S3=0 1 1 1、S4 =0 0 1 0,波形不再近似相同,不能解扩4JUUJ1对 比+一聚+实验结果及分析:简述实验过程:(1)2#模块 信源:用整数发生器(Ra nd o m I nt e g e r g e n e r a t o r)产生二进制信号作为信源;(2)1 4
9、祥 模 块P N序列生成器模块(PN Se q u e nc e G e n e r a t o r):伪码产生器,扩频过程通过信息码与PN码进行双极性变换后相乘加以实现。解扩过程与扩频过程相同,即将接受的信号用P N码进行第二次扩频解决。(3)1 1#模块 扩频调制/扩频解扩:扩频调制的过程就是使用一个高速率的伪码与待传信号相乘,待传信号的频谱被大大的展宽,信号的能量几乎均匀地分散在带宽的频带内,使得功率谱密度大大减小。在接受端解扩时,将接受到的已扩信号,在同步电路的控制下,接受到的信号乘以相同的伪码,把己扩信号解扩为窄带信号。在信道中引入的窄带干扰信号,在接受端通过扩频解调时,被扩展为宽带
10、信号,干扰信号的密度大大的减少。然后解扩后的信号通过窄带滤波器,滤掉有用信号的带外干扰,从而减少了干扰信号的强度,改善了信噪比,还原出原始信号。扩频通信实验报告实验室名称:光纤通信与通信电子线路实验室 实验日期:2 0 2 3年。4 月2 2日学 院信息科学与工程学院专业、班级姓 名实验名称CDMA扩频通信系统实验指 导教师教师评语教师署名:年 月 日实 验 目 的:1、了 解 CDMA通 信 系 统 架 构 及 特 性。A实 验 内 容:1、搭 建 CDMA扩 频 通 信 系 统。2、观 测 CDMA扩 频 通 信 系 统 各 部 分 信 号。实 验 器 材:1.主 控&信 号 源、2、1
11、2、10、1 1、1 4、1 5 号模块 各一块2.双踪示波器 一台A3.连接线若干A实验原理:A 1、扩频实验原理框图NRZ-CLK1 NRZ214号模块框图2、14号模块框图说明信号源P N序列通过1 4号模块扩频解决,再加到10号模块的调制端,形成扩频调制信号发送出去。其中,从1 4号模块可以看到扩频码可以通过拨码开关设立为m序列、Gold序列。将“序列1 ”或“序列2”设立为m序列、G o ld序列的方法是:(1)设立为m序列:将拨码开关S 1、S2、S3、S4都设立成0000,则测试点“序 列1”与G l、PN 1 一致,测试点“序列2”与G2、PN3 一致,都为m序列输出。(2)设
12、立为Gold序列:将拨码开关S I、S4都设立成0000,将拨码开关S2、S3拨为非全0即可,则测试点“序列1 ”与G1 一致是由PN 1和PN 2合成而得,测试点“序列2”与G2 一致是由PN 4和PN 3合成而得,“序列1”和“序列2”此时为GOLD序列输出。3、1 5号模块框图1 5号模块框图4、解扩实验框图说明CDM A接受模块用于扩频通信系统的接受端。处在接受部分的最前端,其解扩的信号会送到解调模块进行解调。CDMA接受模块重要是解决两个问题。第一是序列的同步问题,由于扩频序列的自相关性,当序列在非同步情况下是无法获取有用信息的。第二是时钟同步问题,由于接受端产生解扩序列的时钟与发送
13、端是非同步的。因此,当序列同步,假如时钟不同步,序列会逐渐产生偏差,最终失步。只有序列和时钟都达成同步,才干完毕解扩。模块包含如下4大功能:(1 )捕获支路:用来捕获扩频序列,达成序列同步的状态。(2)跟踪支路:用来进行时钟同步。(3)序列产生单元:产生解扩序列,序列产生可受滑动控制单元控制,是序列相位滑动。(4)滑动控制单元:产生序列的滑动控制脉冲信号。该脉冲信号由前面的门限判决信号控制,当门限判决输出为高时,说明序列己经捕获,滑动控制单元停止产生滑动控制脉冲信号;当门限判决输出为低时,说明序列未捕获,滑动控制单元产生滑动控制脉冲信号。模块端口名称、可调参数及说明如下所述:模块端口名称端口说
14、明捕获支路同步序列输出解扩序列解扩输出输出解扩信号,是BSPK的数字调制信号相 关1同步序列与扩频信号相关计算输出5 1 2K解扩序列的时钟信号跟踪支路接受天线解扩天线接受端口扩频信号输入解扩同轴电缆输入端口超前序列与同步序列相比相位超前1/2码元滞后序列与同步序列相比相位滞后1/2码元相关2超前序列与扩频信号相关计算输出相关3滞后序列与扩频信号相关计算输出压控电压控制压控晶振频率变化的信号(1)增益调节:调节天线接受小信号放大的增益。(2)判决门限调节:调节相关峰的判决门限(由于接受信号幅度不同,相关峰的幅值也有所不同)。(3)压控偏置调节:调节压控晶振的中心频率。(4)P N 序列长度设立
15、:设立PN序列长度为127或 1 2 8 位。(5)PN初始状态设立:设立P N 序列初始状态。5、实验系统框图模拟源数字源12#模块 14#模块 10#模块路道频多码扩CDMA发射系统框图V解扩扩频码捕获及同步15#模块 11#模块 12#模块CDMA接受系统框图注:CDMA扩频通信系统中,接受端根据不同扩频序列,来捕获跟踪不同码道上的信息。6、实验系统框图说明我们扩频通信的实现机理为:CDMA扩频通信发送端是将模拟音频源先通过1 2号模块压缩成数字信号,再将数字信源与高速率扩频码(比如G。1 d 序列或m序列)相乘,通过调制电路将扩频后的信号搬移到一个适当的频段进行传输,然后功放电路无线发
16、射出去;CDMA扩频通信接受端是将天线接受的信号先通过小信号放大解决,再通过捕获、跟踪扩频码来进行同步解扩,并提取解调所需同步载波,最后通过解调以及码元再生电路,还原输出原始信源的数字码型,最后通过12 号模块的语音解压缩功能还原出原始的模拟信号。对于数字信源的传输,则CDMA接受系统框图中略去发送前端的语音压缩和接受后端的语音解压缩即可。这里,我们以传输模拟信号和数字信号两路信号为例,搭建扩频通信系统。实 验 环 节:概述:该项目重要是通过自行搭建CDM A扩频通信系统,结识和掌握CDMA通信系统的框架以及相关原理知识点。(-)搭建CDMA发射系统。该系统中有两路信号源,一路是主控信号源模块
17、提供的PN 数字序列,另一路是12号模块的麦克输入的音频模拟信号。音频信号经1 2 号模块的编码压缩解决后输出8 K 数字信号。P N 序列此时的速率也是8K。1、关电,按表格所示,完毕CDMA通信系统发送端的连线。先将话筒接入到12号模块的话筒接口,作为模拟源。源端口目的端口连线说明模 块 12:TH 6(编码时钟)模块 14:TH1(NRZ-CLK1)提供第一路时钟模 块 12:TH5(编码输出)模块 1 4:TH3(NRZ1)提供第一路数据信号源:CLK模块 1 4:TH6(N R Z-CLK2)提供第二路时钟信号源:PN模块 14:TH2(NRZ2)提供第二路数字数据模块 14:T H
18、 4(CDMA 1)模块 1 0:TH3(DIN1)送入DBPSK成形滤波模块 14:TH5(CDMA2)模块 10:TH2(DIN2)送 入 DBPS K 成形滤波模块 10:TH7(I-OUT)模块 1 0:TH6(I-I N)I 路成形信号送入调制模块 1 0:TH9(Q-OUT)模块 10:TH8(Q-1 N)Q 路成形信号送入调制2、设 立 14号模块上两路信号的不同扩频码序列:拨码开关S2为 0 00 1 ,拨码开关S3 为 0 0 1 0,拨码开关S1和 S4全置为0,序列长度设立开关设立为12 7 位。此时第一路扩频信号CDMA1则相应开关S 1 为 0001的扩频码序列,第二
19、路扩频信号CDMA2则相应开关S2为。0 1 0 的扩频码序列。(注:待系统开电后需按复位键S 7,以便系统加载1 4号模块的拨码开关的相应码值功能。)注:有爱好的同学可以设立1 4号CDMA发送模块上两路不同扩频序列,保证两者不同即可,同时在后面的接受端也应注意接受不同码道信息而相应设立不同的扩频码。此时CDMA发射系统的信号输出端口为:10号模块的P1(调制输出),以及通过功放后的P2(发射天线)。(-)搭建CDMA接受系统并联调。本实验中可根据所需接受的信号搭建接受系统。用于接受PN 序列的系统和用于接受麦克音频信号的系统在实验连线上有些许联系和区别。(注:为方便系统的调试,建议先搭建用
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2023 年扩频 通信 实验 报告
限制150内