擴(kuò)頻通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 擴(kuò)頻通信實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告 專 業(yè) 通信工程 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 2015年4月16與22日 擴(kuò)頻通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)室名稱：光纖通信與通信電子線路實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)日期：2015年4 月 16日學(xué) 院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)、班級(jí) 姓 名 實(shí)驗(yàn)名稱M序列、Gold序列產(chǎn)生及特性分析實(shí)驗(yàn)指 導(dǎo)教 師 教師評(píng)語(yǔ)教師簽名： 年 月 日實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 了解m序列、Gold序列的特性及產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)器材：主控&信號(hào)源模塊、14號(hào)模塊 各一塊雙蹤示波器 一臺(tái)連接線 若干實(shí)驗(yàn)原理：1、m序列 實(shí)驗(yàn)原理框圖m序列相關(guān)性實(shí)驗(yàn)框圖 實(shí)驗(yàn)框圖說(shuō)明m序列的自相關(guān)函數(shù)為式中，A為對(duì)應(yīng)位碼元相同的數(shù)目；D為對(duì)

2、應(yīng)位碼元不同的數(shù)目。自相關(guān)系數(shù)為對(duì)于m序列，其碼長(zhǎng)為P=2n1，在這里P也等于碼序列中的碼元數(shù)，即“0”和“1”個(gè)數(shù)的總和。其中“0”的個(gè)數(shù)因?yàn)槿サ粢莆患拇嫫鞯娜?”狀態(tài)，所以A值為 “1”的個(gè)數(shù)（即不同位）D為m序列的自相關(guān)系數(shù)為m序列的自相關(guān)函數(shù)2、Gold序列 實(shí)驗(yàn)原理框圖Gold序列相關(guān)特性實(shí)驗(yàn)框圖 實(shí)驗(yàn)框圖說(shuō)明雖然m序列有優(yōu)良的自相關(guān)特性，但是使用m序列作CDMA（碼分多址）通信的地址碼時(shí)，其主要問(wèn)題是由m序列組成的互相關(guān)特性好的互為優(yōu)選的序列集很少，對(duì)于多址應(yīng)用來(lái)說(shuō)，可用的地址數(shù)太少了。而Gold序列具有良好的自、互相關(guān)特性，且地址數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于m序列的地址數(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，在

3、工程上得到了廣泛的應(yīng)用。Gold序列是m序列的復(fù)合碼，它是由兩個(gè)碼長(zhǎng)相等、碼時(shí)鐘速率相同的m序列優(yōu)選對(duì)模二加構(gòu)成的。其中m序列優(yōu)選對(duì)是指在m序列集中，其互相關(guān)函數(shù)最大值的絕對(duì)值最接近或達(dá)到互相關(guān)值下限（最小值）的一對(duì)m序列。實(shí)驗(yàn)步驟：1、m序列 設(shè)置主控菜單，選擇【移動(dòng)通信】【m序列產(chǎn)生及特性分析】。 將14號(hào)模塊的撥碼開(kāi)關(guān)S1、S2、S3、S4全撥為“0000” (設(shè)置完各個(gè)開(kāi)關(guān)按下S7,使模塊工作于設(shè)置功能)。將開(kāi)關(guān)S6撥至“127位”，設(shè)置PN序列長(zhǎng)度為127位。 觀測(cè)測(cè)試點(diǎn)G1或G2，了解m序列波形。 觀測(cè)TH9（相關(guān)函數(shù)值）測(cè)試點(diǎn)，了解m序列自相關(guān)特性。2、Gold序列 設(shè)置主控菜單

4、，選擇【移動(dòng)通信】【Gold序列產(chǎn)生及特性分析】。 將14號(hào)模塊的撥碼開(kāi)關(guān)S1、S4全撥為“0000”。將開(kāi)關(guān)S6撥至“127位”，設(shè)置PN序列長(zhǎng)度為127位。 設(shè)置S2為0001，使G1輸出一種Gold序列；設(shè)置S3為0001，使G2輸出Gold序列與G1相同(設(shè)置完各個(gè)開(kāi)關(guān)按下S7,使模塊工作于設(shè)置功能)。 觀測(cè)測(cè)試點(diǎn)G1及G2，了解GOLD序列波形；觀測(cè)TH9（相關(guān)函數(shù)值）測(cè)試點(diǎn)，了解GOLD序列自相關(guān)特性。 設(shè)置S2為0001，使G1輸出一種Gold序列。設(shè)置S3為0010，使G2輸出Gold序列與G1不相同(設(shè)置完各個(gè)開(kāi)關(guān)按下S7,使模塊工作于設(shè)置功能)。 觀測(cè)測(cè)試點(diǎn)G1及G2，了解

5、GOLD序列波形；觀測(cè)TH9（相關(guān)函數(shù)值）測(cè)試點(diǎn)，了解GOLD序列互相關(guān)特性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）：m序列，S1、S2、S3、S4變?yōu)?000，G1的觀測(cè)結(jié)果G1、G2的觀測(cè)結(jié)果相關(guān)函數(shù)值Gold序列，S2、S3變?yōu)?001，G1、G2的觀測(cè)結(jié)果相關(guān)函數(shù)值S2為0001、S3為0010，G1、G2的觀測(cè)結(jié)果相關(guān)函數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：由實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Gold比m序列更能抗干擾；同時(shí)，Gold序列具有良好的自、互相關(guān)特性，Gold碼碼長(zhǎng)和m序列一樣。m序列的自相關(guān)函數(shù)也有明顯的峰值，也表明m序列具有一定的自相關(guān)特性優(yōu)良存在。擴(kuò)頻通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)室名稱：光纖通信與通信電子線路實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)

6、日期：2015年4 月16日學(xué) 院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)、班級(jí) 姓 名 實(shí)驗(yàn)名稱擴(kuò)頻與解擴(kuò)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)指 導(dǎo)教 師 教師評(píng)語(yǔ)教師簽名： 年 月 日實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解直接序列擴(kuò)頻的原理。2、了解擴(kuò)頻前后信號(hào)在時(shí)域及頻域上的變化。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：二進(jìn)制隨機(jī)信號(hào)+PN碼擴(kuò)頻+加性高斯白噪聲信道+解擴(kuò)+誤碼率測(cè)試+信宿實(shí)驗(yàn)器材： 主控&信號(hào)源模塊、2號(hào)、14號(hào)、11號(hào)模塊 各一塊 雙蹤示波器 一臺(tái) 連接線 若干實(shí)驗(yàn)原理：1、實(shí)驗(yàn)原理框圖實(shí)驗(yàn)框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)選擇【擴(kuò)頻與解擴(kuò)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)】菜單。如框圖所示，我們用2號(hào)模塊作為信號(hào)源，DoutMUX輸出32K數(shù)字信號(hào)，送入至14號(hào)模塊的NRZ1。14號(hào)模

7、塊此時(shí)完成擴(kuò)頻功能，擴(kuò)頻序列由14號(hào)模塊內(nèi)部產(chǎn)生，將開(kāi)關(guān)S1設(shè)置為0000，開(kāi)關(guān)S2設(shè)置為0111，即可設(shè)置該路擴(kuò)頻序列1的碼型（測(cè)試點(diǎn)為T(mén)P8序列1）。擴(kuò)頻信號(hào)由端口CDMA1輸出。同時(shí)，當(dāng)14號(hào)模塊的開(kāi)關(guān)S3設(shè)置為0111、開(kāi)關(guān)S4設(shè)置為0000且端口NRZ2和NRZ-CLK2無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，端口CDMA2輸出的偽隨機(jī)序列與14號(hào)模塊的擴(kuò)頻序列1相同，本實(shí)驗(yàn)中將該序列“CDMA2”可作為后續(xù)的解擴(kuò)序列。此時(shí)的11號(hào)模塊完成解擴(kuò)功能，其中擴(kuò)頻信號(hào)從端口“AD輸入1”輸入，解擴(kuò)序列從“AD輸入2”輸入，解擴(kuò)信號(hào)從11號(hào)模塊的“Dout”輸出。該實(shí)驗(yàn)【擴(kuò)頻與解擴(kuò)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)】中擴(kuò)頻序列的長(zhǎng)度可通過(guò)PN

8、序列長(zhǎng)度設(shè)置開(kāi)關(guān)S6進(jìn)行選擇15位或16位。當(dāng)開(kāi)關(guān)S6撥至“127位”時(shí)，表示該實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)頻為15位；當(dāng)開(kāi)關(guān)S6撥至“128位”時(shí)，表示該實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)頻為16位。注：為配合示波器調(diào)節(jié)，為了較好的對(duì)比觀測(cè)擴(kuò)頻前和擴(kuò)頻后的碼元，建議選擇16位。實(shí)驗(yàn)步驟：1、按框圖所示連線。源端口目標(biāo)端口連線說(shuō)明模塊2：DoutMUX模塊14：TH3(NRZ1)數(shù)據(jù)送入擴(kuò)頻單元模塊2：BSOUT模塊14：TH1(NRZ-CLK1)時(shí)鐘送入擴(kuò)頻單元模塊14：TH4(CDMA1)模塊11：TH2(AD輸入1)送入解擴(kuò)單元模塊14：TH5(CDMA2)模塊11：TH3(AD輸入2)提供解擴(kuò)序列2、選擇主菜單【移動(dòng)通信】【擴(kuò)頻與

9、解擴(kuò)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)】，此時(shí)2號(hào)模塊DoutMUX輸出速率為32K。3、設(shè)置2號(hào)模塊DoutMUX的輸出碼元?？勺孕性O(shè)置，比如將2號(hào)模塊的S1設(shè)置為10100000，S2、S3以及S4都設(shè)置為00000000。用示波器觀測(cè)DoutMUX，即擴(kuò)頻前的波形。4、設(shè)置并觀察擴(kuò)頻序列。將14號(hào)模塊的開(kāi)關(guān)S6撥至“128位”檔位，即選擇16位擴(kuò)頻序列。開(kāi)關(guān)S1設(shè)置為0000，開(kāi)關(guān)S2設(shè)置為0111，按復(fù)位鍵S7。用示波器觀測(cè)測(cè)試點(diǎn)“TP8序列1”輸出波形。5、用示波器分別接14號(hào)模塊的NRZ1 和CDMA1，對(duì)比觀測(cè)擴(kuò)頻前和擴(kuò)頻后的輸出碼元變化。有興趣的同學(xué)可以讀出擴(kuò)頻信號(hào)中1電平擴(kuò)頻輸出和0電平擴(kuò)頻輸出的對(duì)應(yīng)

10、碼元。6、驗(yàn)證解擴(kuò)效果。（1）將開(kāi)關(guān)S3設(shè)置為0111，開(kāi)關(guān)S4設(shè)置為0000，按復(fù)位鍵S7。此時(shí)解擴(kuò)用的序列CDMA2與擴(kuò)頻序列“TP8序列1”相同。用示波器分別連接14號(hào)模塊的NRZ1 和11號(hào)模塊的Dout，驗(yàn)證波形是否相同，即正常解擴(kuò)。（2）將開(kāi)關(guān)S3和開(kāi)關(guān)S4隨意設(shè)置為其他碼值，按復(fù)位鍵S7。此時(shí)解擴(kuò)用的序列CDMA2與擴(kuò)頻序列“TP8序列1”不相同。再用示波器分別連接14號(hào)模塊的NRZ1 和11號(hào)模塊的Dout，驗(yàn)證是否還能解擴(kuò)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）：擴(kuò)頻前的波形TP8的序列1黃色的是NRZ1、藍(lán)色的是CDMA1，擴(kuò)頻前和后的輸出碼形變化NRZ1和TP8序列1近似

11、相同，即正常解擴(kuò)隨意設(shè)置了S3=0111、S4=0010，波形不再近似相同，不能解擴(kuò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)過(guò)程：（1）2模塊 信源：用隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器（Random Integer generator）產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)信號(hào)作為信源；（2）14模塊 PN序列生成器模塊（PN Sequence Generator）：偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器，擴(kuò)頻過(guò)程通過(guò)信息碼與PN碼進(jìn)行雙極性變換后相乘加以實(shí)現(xiàn)。解擴(kuò)過(guò)程與擴(kuò)頻過(guò)程相同，即將接收的信號(hào)用PN碼進(jìn)行第二次擴(kuò)頻處理。（3）11模塊 擴(kuò)頻調(diào)制/擴(kuò)頻解擴(kuò)：擴(kuò)頻調(diào)制的過(guò)程就是使用一個(gè)高速率的偽隨機(jī)碼與待傳信號(hào)相乘，待傳信號(hào)的頻譜被大大的展寬，信號(hào)的能量幾乎均勻地分散在帶

12、寬的頻帶內(nèi)，使得功率譜密度大大減小。在接收端解擴(kuò)時(shí)，將接收到的已擴(kuò)信號(hào)，在同步電路的控制下，接收到的信號(hào)乘以相同的偽隨機(jī)碼，把已擴(kuò)信號(hào)解擴(kuò)為窄帶信號(hào)。在信道中引入的窄帶干擾信號(hào)，在接收端經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻解調(diào)時(shí)，被擴(kuò)展為寬帶信號(hào)，干擾信號(hào)的密度大大的降低。然后解擴(kuò)后的信號(hào)經(jīng)過(guò)窄帶濾波器，濾掉有用信號(hào)的帶外干擾，從而降低了干擾信號(hào)的強(qiáng)度，改善了信噪比，還原出原始信號(hào)。擴(kuò)頻通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)室名稱：光纖通信與通信電子線路實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)日期：2015年4 月22日學(xué) 院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)、班級(jí)姓 名 實(shí)驗(yàn)名稱CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指 導(dǎo)教 師 教師評(píng)語(yǔ)教師簽名： 年 月 日實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解CDMA通信系統(tǒng)

13、架構(gòu)及特性。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、搭建CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。 2、觀察CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)各部分信號(hào)。實(shí)驗(yàn)器材： 主控&信號(hào)源、2、12、10、11、14、15號(hào)模塊 各一塊 雙蹤示波器 一臺(tái) 連接線 若干實(shí)驗(yàn)原理：1、擴(kuò)頻實(shí)驗(yàn)原理框圖14號(hào)模塊框圖2、14號(hào)模塊框圖說(shuō)明信號(hào)源PN序列經(jīng)過(guò)14號(hào)模塊擴(kuò)頻處理，再加到10號(hào)模塊的調(diào)制端，形成擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)發(fā)送出去。其中，從14號(hào)模塊可以看到擴(kuò)頻碼可以通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置為m序列、Gold序列。將“序列1”或“序列2”設(shè)置為m序列、Gold序列的方法是：（1）設(shè)置為m序列：將撥碼開(kāi)關(guān)S1、S2、S3、S4都設(shè)置成0000，則測(cè)試點(diǎn)“序列1”與G

14、1、PN1一致，測(cè)試點(diǎn)“序列2”與G2、PN3一致，都為m序列輸出。（2）設(shè)置為Gold序列：將撥碼開(kāi)關(guān)S1、S4都設(shè)置成0000，將撥碼開(kāi)關(guān)S2、S3撥為非全0即可，則測(cè)試點(diǎn)“序列1”與G1一致是由PN1和PN2合成而得，測(cè)試點(diǎn)“序列2”與G2一致是由PN4和PN3合成而得，“序列1”和“序列2”此時(shí)為GOLD序列輸出。3、15號(hào)模塊框圖15號(hào)模塊框圖4、解擴(kuò)實(shí)驗(yàn)框圖說(shuō)明CDMA接收模塊用于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的接收端。處于接收部分的最前端，其解擴(kuò)的信號(hào)會(huì)送到解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)。CDMA接收模塊主要是解決兩個(gè)問(wèn)題。第一是序列的同步問(wèn)題，由于擴(kuò)頻序列的自相關(guān)性，當(dāng)序列在非同步情況下是無(wú)法獲取有用信息的。

15、第二是時(shí)鐘同步問(wèn)題，由于接收端產(chǎn)生解擴(kuò)序列的時(shí)鐘與發(fā)送端是非同步的。因此，當(dāng)序列同步，如果時(shí)鐘不同步，序列會(huì)逐漸產(chǎn)生偏差，最終失步。只有序列和時(shí)鐘都達(dá)到同步，才能完成解擴(kuò)。模塊包含如下4大功能：（1）捕獲支路：用來(lái)捕獲擴(kuò)頻序列，達(dá)到序列同步的狀態(tài)。（2）跟蹤支路：用來(lái)進(jìn)行時(shí)鐘同步。（3）序列產(chǎn)生單元：產(chǎn)生解擴(kuò)序列，序列產(chǎn)生可受滑動(dòng)控制單元控制，是序列相位滑動(dòng)。（4）滑動(dòng)控制單元：產(chǎn)生序列的滑動(dòng)控制脈沖信號(hào)。該脈沖信號(hào)由前面的門(mén)限判決信號(hào)控制，當(dāng)門(mén)限判決輸出為高時(shí)，說(shuō)明序列已經(jīng)捕獲，滑動(dòng)控制單元停止產(chǎn)生滑動(dòng)控制脈沖信號(hào)；當(dāng)門(mén)限判決輸出為低時(shí)，說(shuō)明序列未捕獲，滑動(dòng)控制單元產(chǎn)生滑動(dòng)控制脈沖信號(hào)。模塊

16、端口名稱、可調(diào)參數(shù)及說(shuō)明如下所述：模塊端口名稱端口說(shuō)明捕獲支路同步序列輸出解擴(kuò)序列解擴(kuò)輸出輸出解擴(kuò)信號(hào)，是BSPK的數(shù)字調(diào)制信號(hào)相關(guān)1同步序列與擴(kuò)頻信號(hào)相關(guān)計(jì)算輸出512K解擴(kuò)序列的時(shí)鐘信號(hào)跟蹤支路接收天線解擴(kuò)天線接收端口擴(kuò)頻信號(hào)輸入解擴(kuò)同軸電纜輸入端口超前序列與同步序列相比相位超前1/2碼元滯后序列與同步序列相比相位滯后1/2碼元相關(guān)2超前序列與擴(kuò)頻信號(hào)相關(guān)計(jì)算輸出相關(guān)3滯后序列與擴(kuò)頻信號(hào)相關(guān)計(jì)算輸出壓控電壓控制壓控晶振頻率變化的信號(hào)（1）增益調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)天線接收小信號(hào)放大的增益。（2）判決門(mén)限調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)相關(guān)峰的判決門(mén)限（由于接收信號(hào)幅度不同，相關(guān)峰的幅值也有所不同）。（3）壓控偏置調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)

17、壓控晶振的中心頻率。（4）PN序列長(zhǎng)度設(shè)置：設(shè)置PN序列長(zhǎng)度為127或128位。（5）PN初始狀態(tài)設(shè)置：設(shè)置PN序列初始狀態(tài)。5、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖CDMA發(fā)射系統(tǒng)框圖CDMA接收系統(tǒng)框圖注：CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，接收端根據(jù)不同擴(kuò)頻序列，來(lái)捕獲跟蹤不同碼道上的信息。6、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖說(shuō)明我們擴(kuò)頻通信的實(shí)現(xiàn)機(jī)理為：CDMA擴(kuò)頻通信發(fā)送端是將模擬音頻源先通過(guò)12號(hào)模塊壓縮成數(shù)字信號(hào)，再將數(shù)字信源與高速率擴(kuò)頻碼（比如Gold序列或m序列）相乘，經(jīng)過(guò)調(diào)制電路將擴(kuò)頻后的信號(hào)搬移到一個(gè)適當(dāng)?shù)念l段進(jìn)行傳輸，然后功放電路無(wú)線發(fā)射出去；CDMA擴(kuò)頻通信接收端是將天線接收的信號(hào)先經(jīng)過(guò)小信號(hào)放大處理，再通過(guò)捕獲、跟蹤擴(kuò)頻

18、碼來(lái)進(jìn)行同步解擴(kuò)，并提取解調(diào)所需同步載波，最后經(jīng)過(guò)解調(diào)以及碼元再生電路，還原輸出原始信源的數(shù)字碼型，最后通過(guò)12號(hào)模塊的語(yǔ)音解壓縮功能還原出原始的模擬信號(hào)。對(duì)于數(shù)字信源的傳輸，則CDMA接收系統(tǒng)框圖中略去發(fā)送前端的語(yǔ)音壓縮和接收后端的語(yǔ)音解壓縮即可。這里，我們以傳輸模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩路信號(hào)為例，搭建擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)步驟：概述：該項(xiàng)目主要是通過(guò)自行搭建CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，認(rèn)識(shí)和掌握CDMA通信系統(tǒng)的框架以及相關(guān)原理知識(shí)點(diǎn)。（一）搭建CDMA發(fā)射系統(tǒng)。該系統(tǒng)中有兩路信號(hào)源，一路是主控信號(hào)源模塊提供的PN數(shù)字序列，另一路是12號(hào)模塊的麥克輸入的音頻模擬信號(hào)。音頻信號(hào)經(jīng)12號(hào)模塊的編碼壓縮處理后

19、輸出8K數(shù)字信號(hào)。PN序列此時(shí)的速率也是8K。1、關(guān)電，按表格所示，完成CDMA通信系統(tǒng)發(fā)送端的連線。先將話筒接入到12號(hào)模塊的話筒接口，作為模擬源。源端口目的端口連線說(shuō)明模塊12：TH6(編碼時(shí)鐘)模塊14：TH1(NRZ-CLK1)提供第一路時(shí)鐘模塊12：TH5(編碼輸出)模塊14：TH3(NRZ1)提供第一路數(shù)據(jù)信號(hào)源：CLK模塊14：TH6(NRZ-CLK2)提供第二路時(shí)鐘信號(hào)源：PN模塊14：TH2(NRZ2)提供第二路數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模塊14：TH4(CDMA1)模塊10：TH3(DIN1)送入DBPSK成形濾波模塊14：TH5(CDMA2)模塊10：TH2(DIN2)送入DBPSK成形濾

20、波模塊10：TH7(I-OUT)模塊10：TH6(I-IN)I路成形信號(hào)送入調(diào)制模塊10：TH9(Q-OUT)模塊10：TH8(Q-IN)Q路成形信號(hào)送入調(diào)制2、設(shè)置14號(hào)模塊上兩路信號(hào)的不同擴(kuò)頻碼序列：撥碼開(kāi)關(guān)S2為0001，撥碼開(kāi)關(guān)S3為0010，撥碼開(kāi)關(guān)S1和S4全置為0，序列長(zhǎng)度設(shè)置開(kāi)關(guān)設(shè)置為127位。此時(shí)第一路擴(kuò)頻信號(hào)CDMA1則對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)S1為0001的擴(kuò)頻碼序列，第二路擴(kuò)頻信號(hào)CDMA2則對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)S2為0010的擴(kuò)頻碼序列。（注：待系統(tǒng)開(kāi)電后需按復(fù)位鍵S7，以便系統(tǒng)加載14號(hào)模塊的撥碼開(kāi)關(guān)的對(duì)應(yīng)碼值功能。）注：有興趣的同學(xué)可以設(shè)置14號(hào)CDMA發(fā)送模塊上兩路不同擴(kuò)頻序列，保證二者不

21、同即可，同時(shí)在后面的接收端也應(yīng)注意接收不同碼道信息而對(duì)應(yīng)設(shè)置不同的擴(kuò)頻碼。此時(shí)CDMA發(fā)射系統(tǒng)的信號(hào)輸出端口為：10號(hào)模塊的P1（調(diào)制輸出），以及經(jīng)過(guò)功放后的P2（發(fā)射天線）。（二）搭建CDMA接收系統(tǒng)并聯(lián)調(diào)。本實(shí)驗(yàn)中可根據(jù)所需接收的信號(hào)搭建接收系統(tǒng)。用于接收PN序列的系統(tǒng)和用于接收麥克音頻信號(hào)的系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)連線上有些許聯(lián)系和區(qū)別。（注：為方便系統(tǒng)的調(diào)試，建議先搭建用于接收PN序列的CDMA接收系統(tǒng)。）1、搭建用于接收PN序列的接收系統(tǒng)并聯(lián)調(diào)。（1）按下面表格所示，完成用于接收PN數(shù)字信號(hào)的CDMA接收系統(tǒng)的連線。根據(jù)發(fā)送端的撥碼情況，設(shè)置接收端15號(hào)CDMA接收模塊中撥碼開(kāi)關(guān)S1=0010，撥

22、碼開(kāi)關(guān)S4=0000。（注：待系統(tǒng)開(kāi)電后需按復(fù)位鍵S2，以便系統(tǒng)加載15號(hào)模塊的撥碼開(kāi)關(guān)的對(duì)應(yīng)碼值功能。）源端口目的端口連線說(shuō)明模塊10：P1(調(diào)制輸出)模塊15：J4(擴(kuò)頻信號(hào)輸入)將擴(kuò)頻信號(hào)送入解擴(kuò)單元模塊15：J3(解擴(kuò)輸出)模塊11：P1(解調(diào)輸入)送入解調(diào)單元（2）開(kāi)電，設(shè)置主控菜單，選擇【移動(dòng)通信】【CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)】。按14號(hào)模塊和15號(hào)模塊的復(fù)位開(kāi)關(guān)。此時(shí)信號(hào)源的PN序列和12號(hào)模塊的編碼輸出都為8K數(shù)字信號(hào)，作為擴(kuò)頻前的信號(hào)源。系統(tǒng)接收端用于恢復(fù)PN序列。（3）聯(lián)調(diào)系統(tǒng)，直至11號(hào)模塊的Dout與信號(hào)源PN的碼型一致。聯(lián)調(diào)操作說(shuō)明：用示波器探頭分別接信號(hào)源PN和11號(hào)

23、模塊的Dout，并以連接PN序列的探頭作為觸發(fā)源。聯(lián)調(diào)過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)比觀測(cè)Dout和PN的碼元。先慢慢調(diào)節(jié)15號(hào)模塊的判決門(mén)限調(diào)節(jié)旋鈕W2，注意捕獲指示燈LED1的變化，捕獲指示燈應(yīng)從滅、到閃、然后保持長(zhǎng)亮即可。（有興趣的同學(xué)此時(shí)可以觀察一下測(cè)試點(diǎn)“相關(guān)1”的變化情況。當(dāng)指示燈滅時(shí)，“相關(guān)1”有相關(guān)峰出現(xiàn)，表明此時(shí)解擴(kuò)碼的碼型與擴(kuò)頻碼相同但是相對(duì)滑動(dòng)的，相對(duì)滑動(dòng)的序列無(wú)法用于后續(xù)解擴(kuò)。當(dāng)繼續(xù)調(diào)節(jié)W2至指示燈長(zhǎng)亮?xí)r，“相關(guān)1”的相關(guān)峰消失，表明此時(shí)解擴(kuò)碼與擴(kuò)頻碼同步了，此時(shí)對(duì)于碼型相同且同步的解擴(kuò)碼則可用于后續(xù)解擴(kuò)。）然后緩慢調(diào)節(jié)11號(hào)模塊的W1，W1主要用于相干解調(diào)時(shí)所需載波的相位調(diào)整，微調(diào)W

24、1時(shí)應(yīng)關(guān)注Dout輸出碼元的變化，并和PN序列比較；調(diào)節(jié)過(guò)程中可配合按一下復(fù)位開(kāi)關(guān)S3讓系統(tǒng)重新識(shí)別載波相位。最后直到11號(hào)模塊的Dout與信號(hào)源PN的碼型一致。2、搭建用于接收音頻信號(hào)的接收系統(tǒng)并聯(lián)調(diào)。在用于接收PN序列的接收系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加若干連線，即可搭建成用于接收音頻信號(hào)的接收系統(tǒng)。并按下表所示增加的實(shí)驗(yàn)連線：（1）根據(jù)發(fā)送端的撥碼情況，先設(shè)置接收端15號(hào)CDMA接收模塊中撥碼開(kāi)關(guān)S1=0001，撥碼開(kāi)關(guān)S4=0000。（注：待系統(tǒng)開(kāi)電后需按復(fù)位鍵S2，以便系統(tǒng)加載15號(hào)模塊的撥碼開(kāi)關(guān)的對(duì)應(yīng)碼值功能。）并按下表所示，增加實(shí)驗(yàn)連線：源端口目的端口連線說(shuō)明模塊11：TH5(BS-out)模

25、塊12：TH4(譯碼時(shí)鐘)提供譯碼時(shí)鐘信號(hào)模塊11：TH4(Dout)模塊12：TH3(譯碼輸入)送入信源譯碼單元將耳機(jī)插入接收端的12號(hào)模塊的耳機(jī)接口。（2）參考用于接收PN序列的接收系統(tǒng)的操作步驟和聯(lián)調(diào)方法，完成音頻信號(hào)傳輸，用耳機(jī)感受話音效果。注意，12號(hào)模塊的復(fù)位鍵S1用于處理語(yǔ)音壓縮編碼和譯碼時(shí)序，在系統(tǒng)開(kāi)電聯(lián)調(diào)過(guò)程中需按一下復(fù)位鍵S1。建議：可先用PN序列作為信源，將本路擴(kuò)頻與解擴(kuò)系統(tǒng)調(diào)通，再用12號(hào)模塊的編碼輸出信號(hào)替換數(shù)字信號(hào)。（三）搭建無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)。（選做）步驟（一）（二）完成的是CDMA有線通信系統(tǒng)。若想搭建CDMA無(wú)線通信系統(tǒng)，只需做如下調(diào)整。（1）除去以下連線：源端口目

26、的端口連線說(shuō)明模塊10：P1(調(diào)制輸出)模塊15：J4(擴(kuò)頻信號(hào)輸入)將擴(kuò)頻信號(hào)送入解擴(kuò)單元（2）分別將10號(hào)模塊的P2(發(fā)射天線)和15號(hào)模塊的J2(接收天線)接拉桿天線。注：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時(shí)，建議先以有線通信系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)，再轉(zhuǎn)為無(wú)線收發(fā)。適當(dāng)順時(shí)針調(diào)節(jié)15號(hào)模塊的增益調(diào)節(jié)旋鈕W1（用于接收信號(hào)的前級(jí)放大），再參考步驟（一）（二）中操作說(shuō)明和聯(lián)調(diào)方法，嘗試調(diào)通整個(gè)無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)。注：本實(shí)驗(yàn)中雖沒(méi)有涉及2號(hào)模塊的連線，但應(yīng)將2號(hào)模塊也開(kāi)電。2號(hào)模塊的DoutMUX和BSOUT也可作為擴(kuò)頻輸入端的數(shù)字信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，替代PN序列或替代12號(hào)模塊的編碼輸出。實(shí)驗(yàn)過(guò)程原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）：調(diào)節(jié)11

27、號(hào)模塊的W1，直到11號(hào)模塊的Dout與信號(hào)源PN的碼型一致實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：一開(kāi)始進(jìn)行聯(lián)調(diào)：先以信號(hào)源PN為參考信號(hào)，調(diào)節(jié)示波器的菜單按鈕上方的旋鈕，使其波形穩(wěn)定不動(dòng)；接著調(diào)節(jié)11模塊的W2旋鈕，使其波形穩(wěn)定后，兩個(gè)序列達(dá)到同步狀態(tài)；此時(shí)連上耳機(jī)即可聽(tīng)到麥克風(fēng)的聲音。只有采用完全相同的PN碼序列且時(shí)間同步才能正確的接收對(duì)方的語(yǔ)音信號(hào)。碼分多址信號(hào)存在自身固有的干擾，從而造成語(yǔ)音接收會(huì)有較大的噪聲。擴(kuò)頻通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)室名稱：光纖通信與通信電子線路實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)日期：2015年4 月22日學(xué) 院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)、班級(jí) 姓 名 實(shí)驗(yàn)名稱FH-CDMA(跳頻碼分多址)通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指 導(dǎo)教 師 教

28、師評(píng)語(yǔ)教師簽名： 年 月 日實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解跳頻（FH）通信系統(tǒng)架構(gòu)及特性。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、測(cè)量FH-CDMA移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)射端及接收端鎖相頻率合成器跳變信號(hào)，了解收發(fā)兩端頻率是否按同一跳頻序列同步跳變（同地址FH-CDMA）或按不同跳頻序列跳變（不同地址FH-CDMA）。2、測(cè)量同地址與不同地址FH-CDMA發(fā)射端及接收端的有關(guān)信號(hào)與數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)器材： 1、主控&信號(hào)源、12、10、11、16號(hào)模塊 各一塊 2、雙蹤示波器 一臺(tái) 3、連接線 若干實(shí)驗(yàn)原理：1、實(shí)驗(yàn)原理框圖跳頻通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說(shuō)明跳頻通信系統(tǒng)發(fā)送端是將模擬信號(hào)源經(jīng)過(guò)12號(hào)模塊語(yǔ)音壓縮轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然

29、后通過(guò)10號(hào)模塊的調(diào)制功能，將信號(hào)搬移到高頻上進(jìn)行傳輸，再與跳頻信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)進(jìn)行混頻，形成跳頻信號(hào)輸出；跳頻的方法是把一個(gè)寬頻段分成若干個(gè)頻率間隔（稱為頻道或頻隙），發(fā)信機(jī)在某一特定的事件間隔中，用哪一個(gè)頻道發(fā)信號(hào)，是由一個(gè)偽隨機(jī)序列控制的。跳頻通信系統(tǒng)接收端是將跳頻信號(hào)送入解跳頻單元，收信機(jī)的本地振蕩信號(hào)頻率如果能與輸入信號(hào)的頻率按同一規(guī)律同步地跳變，那么，經(jīng)過(guò)變頻以后，得到的中頻信號(hào)將把原來(lái)的頻率跳變解除，也稱解跳或去跳。解調(diào)后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)11號(hào)模塊的解調(diào)功能，完成數(shù)字信號(hào)的解調(diào)輸出，最后通過(guò)12號(hào)模塊的語(yǔ)音解壓縮功能，將原始模擬信號(hào)還原出來(lái)。3、模塊原理框圖跳頻模塊原理框圖4、模塊框

30、圖說(shuō)明模塊中按鍵開(kāi)關(guān)S2可以切換設(shè)置跳頻序列，不同的跳頻序列表示不同的頻點(diǎn)變化情況；開(kāi)關(guān)K1可以選擇頻點(diǎn)的跳變速度，可分為10跳/S和1跳/S兩種。跳頻模塊發(fā)射部分：10.7M已調(diào)信號(hào)，送入跳頻模塊中與跳頻載波進(jìn)行混頻，由帶通濾波器選出跳頻信號(hào)，放大后輸出。跳頻模塊接收部分：跳頻信號(hào)送入跳頻模塊中與跳頻載波進(jìn)行混頻，由帶通濾波器選出10.7M固定頻率已調(diào)信號(hào)，放大后輸出，完成解跳頻。跳頻本振源部分：由單片機(jī)控制PLL（鎖相環(huán)電路）的分頻器，由PLL電路輸出跳頻載波。可輸出7個(gè)頻率點(diǎn)，頻率分別為：21.3231M、21.3692M、21.4154M、21.4615M、21.5077M、21.55

31、38M、21.6000M。由按鍵S2控制頻點(diǎn)跳變順序。中心頻率為10.7M的已調(diào)信號(hào)與跳頻本振源混頻后，選出差頻信號(hào)，中心頻率分別為：10.6231M、10.6692M、10.7154M、10.7615M、10.8077M、10.8538M、10.9000M，對(duì)應(yīng)信道號(hào)分別為1-7，信道間隔約為46KHz。5、跳頻相關(guān)知識(shí)擴(kuò)頻信號(hào)是一種經(jīng)過(guò)偽隨機(jī)碼序列調(diào)制的寬帶信號(hào)，其帶寬通常比原始信號(hào)的帶寬高幾個(gè)量級(jí)。常用的擴(kuò)頻信號(hào)有兩類(lèi)：跳頻信號(hào)和直接序列擴(kuò)頻信號(hào)（簡(jiǎn)稱直擴(kuò)信號(hào)）。跳頻的方法是把一個(gè)寬頻段分成若干個(gè)頻率間隔（稱為頻道或頻隙），發(fā)信機(jī)在某一特定的事件間隔中，用哪一個(gè)頻道發(fā)信號(hào)，是由一個(gè)偽隨機(jī)

32、序列控制的。收信機(jī)的本地振蕩信號(hào)頻率如果能與輸入信號(hào)的頻率按同一規(guī)律同步地跳變，那么，經(jīng)過(guò)變頻以后，得到的中頻信號(hào)將把原來(lái)的頻率跳變解除，也稱解跳或去跳。下圖是跳頻通信系統(tǒng)的原理框圖。圖（a）為跳頻發(fā)射系統(tǒng)，圖（b）為跳頻接收系統(tǒng)。跳頻系統(tǒng)原理框圖跳頻系統(tǒng)主要是由碼產(chǎn)生器和頻率合成器兩部分組成?？焖夙憫?yīng)的頻率合成器是跳頻系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。跳頻系統(tǒng)有慢跳和快跳兩種，簡(jiǎn)述如下：假設(shè)數(shù)據(jù)調(diào)制采用頻移鍵控調(diào)制，是一個(gè)信息比特寬度，每秒數(shù)據(jù)調(diào)制器輸出頻率中的一個(gè)。每隔秒跳頻調(diào)制器把數(shù)據(jù)調(diào)制器輸出的頻率變換到一個(gè)新的頻率。若，則此跳頻系統(tǒng)稱為慢跳系統(tǒng)。在慢跳頻系統(tǒng)中，跳頻速度比數(shù)據(jù)調(diào)制器輸出符號(hào)變化速度慢。

33、如果在每個(gè)符號(hào)中頻率跳變多次，這樣的跳頻系統(tǒng)稱為快跳系統(tǒng)。在跳頻系統(tǒng)中，頻率跳變數(shù)和跳變率主要決定下列三個(gè)因素：（1）欲傳送的信息類(lèi)型及信息率。（2）要求的冗余度。（3）同最近的潛在干擾器的距離。跳頻系統(tǒng)可用多個(gè)頻率解決傳輸信息的誤碼率。為了減小誤碼率可用多個(gè)頻率傳送一個(gè)比特的信息，收信機(jī)根據(jù)參數(shù)原則進(jìn)行判決，例如“5中擇3”判決。用5個(gè)頻率傳輸一個(gè)比特的信息，只要收到3個(gè)正確頻率就認(rèn)為接收的是正確信息，而不管另兩個(gè)頻率是否正確。這增加了冗余度，但比起簡(jiǎn)單跳頻系統(tǒng)抗干擾性能提高了三個(gè)量級(jí)，而跳變頻率要提高3倍。從減小誤碼率出發(fā)，要每比特信息送出的頻率數(shù)越多越好，但這要受到頻率合成器帶寬和頻率容

34、量的限制。影響跳頻速率選擇的另一個(gè)因素是不同方向的同頻信號(hào)的干擾。這樣的信號(hào)可能來(lái)自多路徑或應(yīng)答式干擾。在大多數(shù)情況下，到達(dá)收信機(jī)的多路徑信號(hào)遠(yuǎn)小于有用信號(hào)，因此，對(duì)多路徑信號(hào)一般可不考慮。應(yīng)答式干擾機(jī)在收到跳頻信號(hào)后，對(duì)它先放大再用噪聲調(diào)制，或者在干擾者知道跳變編碼時(shí)發(fā)射補(bǔ)碼信號(hào)，這都會(huì)引起嚴(yán)重干擾。為了對(duì)付這一威脅，頻率跳變率必須大于1/(TTd)，這里T是從跳頻發(fā)信機(jī)到干擾機(jī)，再?gòu)母蓴_機(jī)到接收機(jī)的總傳輸時(shí)間，Td是直達(dá)信道傳輸時(shí)間。在這種情況下，就可以保證當(dāng)干擾信號(hào)到達(dá)收信機(jī)時(shí)，有用信號(hào)已跳到另一個(gè)新頻率。概括起來(lái)說(shuō)，跳變頻率具有如下特點(diǎn)：（1）從干擾機(jī)理來(lái)說(shuō)，跳頻系統(tǒng)不同于擴(kuò)頻系統(tǒng)。擴(kuò)頻系統(tǒng)是將干擾能量均勻地分配在被擴(kuò)展的頻帶上從而降低干擾的功率譜密度，而有用信號(hào)經(jīng)解擴(kuò)處理后能量集中于信息帶寬內(nèi)。跳頻系統(tǒng)只有當(dāng)干擾頻率正處于跳頻頻道上時(shí)才能起到干擾作用。因此，瞄準(zhǔn)式干擾對(duì)跳頻系統(tǒng)作用不大，而對(duì)擴(kuò)頻系統(tǒng)系統(tǒng)有嚴(yán)重威脅。（2）易于解決鄰近強(qiáng)電臺(tái)的干擾，即所謂遠(yuǎn)近效應(yīng)。（3）具有多址和高的頻帶利用率。（4）易于和其它擴(kuò)頻系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成混合擴(kuò)頻系統(tǒng)。（5）信息調(diào)制方式靈活，易于和現(xiàn)有常規(guī)通信體制兼容。（6）由于用很多很多頻率輻射，可以提高頻率分集的效果。實(shí)驗(yàn)步驟：概述：該項(xiàng)目主要是通過(guò)自行搭建跳頻通信