移动通信实验报告剖析Word下载.docx
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打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。
若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。
3．拨码器4SW02设置“00000”，用示波器测试4P01、4P02测试点。
读出输出M序列的速率和码型，记录其波形。
（M序列为15位，速率为2KHz/S）
4．拨码器4SW02设置“00001”，用示波器测试4P01、4P02测试点。
读出输出的速M序列的速率和码型，记录其波形。
（M序列为15位，速率为32KHz/S）
5.关机拆线：
实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。
六、实验结果
步骤3测试点波形图如下：
步骤4测试点波形图如下：
实验2WALSH码产生及特性分析实验
一．实验目的
1．了解Walsh码的性质和特点；
2．熟悉Walsh码的产生方法。
二．实验内容
1．熟悉Walsh码的产生方法；
2．测试Walsh码的波形。
三．实验原理
1．Walsh码的基本概念
Walsh码是正交的扩频码，是根据Walsh函数集而产生。
Walsh函数的取值为＋1或者-1。
图1-2-1展示了一个典型的8阶Walsh函数的波形W1。
n阶Walsh函数表明在Walsh函数的周期T内，由n段Walsh函数组成。
n阶的Walsh函数集有n个不同的Walsh函数，根据过零的次数，记为W0、W1、W2等等。
图1-2-1Walsh函数
Walsh函数集的特点是正交和归一化，正交是同阶不同的Walsh函数相乘，在指定的区间积分，其结果为0；
归一化是两个相同的Walsh函数相乘，在指定的区间上积分，其平均值为1。
可以将-1和＋1转换为二进制的0和1，这样一个n阶Walsh函数在周期T内取值就转换为由n个码元表示的序列。
8阶Walsh序列内容如表1-2-1所示。
表1-2-18阶Walsh序列
编号
Walsh函数表示
Walsh码序列表示
－1－1－1－1，－1－1－1－1
0000，0000
1
－11－11，－11－11
0101，0101
2
－1－111，－1－111
0011，0011
3
－111－1，－111－1
0110，0110
4
－1－1－1－1，1111
0000，1111
5
－11－11，1－11－1
0101，1010
6
－1－111，11－1－1
0011，1100
7
－111－1，1－1－11
0110，1001
Walsh函数的自相关特性并不理想，但是互相关特性很好，为了改善自相关特性，实际系统中，序列经Walsh函数调制后，再用自相关特性好的PN序列进行扩频。
由于Walsh函数之间的正交性，可以使用不同的Walsh码对不同的信道进行调制，在接收端再用相同的Walsh码提取信号，从而接收到所发送的信息。
用这种方法，我们可以使多个信道在同一频率上发送而不会相互干扰，这也正是码分多址得以实现的基础。
2．Walsh码序列的产生
生成Walsh序列有很多种方法，通常是通过哈达码矩阵来产生Walsh序列。
利用哈达码矩阵产生Walsh序列的过程是采用迭代的方法。
迭代过程如下：
将上式矩阵中的第j行用二进制序列{HN,j}表示，可以得到相应的Walsh码序列。
四、Walsh序列产生框图
图1-2-2周期为8的Walsh序列产生框图
测量点说明：
TP01：
WALSH序列1。
TP02：
WALSH序列2。
TP06：
WALSH序列码元时钟。
在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”，插到底板“G”号的位置插座上,将“移动码分复用解复用模块”，插到底板“I”号的位置插座上。
2．打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。
3．“功能选择”SW02拨码器设置“0000”，用示波器测试TP01、TP02测试点。
读出输出WALSH序列码型，记录其波形。
4.测量WALSH序列码元时钟TP06，读出其输出频率，得出WALSH码元速率。
5.用示波器双通道同时测量TP01、TP02，看两波形是否存在正交关系。
6实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。
实验波形图如下：
实验3直接序列扩频（DS）编解码实验
一、实验目的
1.了解直扩扩频和解扩的原理和系统组成；
2.熟悉直扩扩频解扩和数据传输的过程。
二、实验内容
1．熟悉直扩扩频和解扩的过程；
2．测试直扩扩频和解扩的工作波形，认真理解其工作原理。
三、实验原理
所谓直接序列（DS-DirectScquency）扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。
而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。
它是一种数字调制方法，具体说，就是将信源与一定的PN码（伪随机码）进行摸二加。
例如说在发射端将"
1"
用11000100110，而将"
0"
用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"
是00110010110就恢复成"
，这就是解扩。
这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10dB以上，从而有效地提高了整机倍噪比。
直接序列扩频的优点：
抗干扰性强、
隐蔽性好、
易于实现码分多址（CDMA）、抗多径干扰。
1．直接序列（DS）扩频系统的组成
图1-3-1为直扩系统的组成原理框图。
图1-3-1直扩系统的组成框图
信源输出的信息流与伪随机码产生器产生的伪随机码相乘（或者模二相加即异或），产生一个速率与伪随机码速率相同的扩频序列，在接收端，接收到的扩频信号后，用与发送端同步的伪随机序列对扩频信号进行解扩，经信号的频带滤波器滤波，便得到所传输的信息。
干扰信号由于和伪随机序列不相关，在接收端频谱被扩展，使落入信号频带内的干扰信号功率大大降低，从而提高了系统的输出信噪比。
图1-3-2为相应的信号波形。
图1-3-2直扩的信号扩频和解扩波形（扩频和解扩采用异或运算）
伪随机序列。
TP04：
信源，码速为64KHz/S，由地址开关SW01选择输出。
TP05：
信源的码元时钟，频率为64KHz。
伪随机序列码元时钟，频率为512KHz。
P01：
扩频序列输出，由信源和伪随机序列异或得到。
P04：
解扩序列输入。
TP03：
解扩输出，即信源输出。
四、实验步骤
3．“功能选择”拨码器SW02设置“0000”，“8bit基带数据”拨码器SW01，选择“00000000”，连接P01和P04。
4.示波器测量TP01/TP04/P01的波形，仔细观测扩频后的数据，分析它是怎样得到的。
5.“8bit基带数据”拨码器SW01，选择“11111111”，重复步骤4。
6.“8bit基带数据”拨码器SW01，选择其他数据重复步骤4。
7.测量伪随机序列码元时钟TP06，和信源时钟TP05，读出它们的输出频率。
8.示波器同时观测TP03和TP04，分析它们之间的关系。
9实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。
五、实验结果
实验接线如下图所示：
实验结果波形图如下：
实验4DS-CDMA码分多址实验
了解DS-CDMA（直扩码分多址）移动通信原理。
1．测量单信道DS-CDMA通信系统发端及收端波形，了解发端扩频调制及收端相关检测原理，初步了解码分多址逻辑信道形成原理。
2．测量2信道DS-CDMA通信系统发端及收端波形，进一步了解发端扩频调制、收端相关检测及码分多址逻辑信道形成原理。
三、基本原理
图1-4-1为直扩码分多址DS-CDMA（DirectSequenceSpreadSpectrum-CodeDivisionMultipleAccess）通信系统原理框图。
DS-CDMA利用高速率的正交码序列ci（互相关函数值为0或很小的码序列）作为地址码，与用户信息数据di相乘（或模2加）得到信息数据的直接序列扩频信号，经过相应的信道传输后，在接收端与本地产生的地址码进行相关检测，从中将地址码与本地地址码一致的用户数据选出，把不一致的用户数据除掉。
码分多址通信系统可完成时域、频域及空间上混叠的多个用户直扩数据的同时传输，或者说，利用正交地址码序列在同一载频上形成了多路逻辑信道，可动态地分配给用户使用。
其工作原理如下：
1．正交码序列
（1）定义
设ci（t）,i=1,2,…,N是序列周期为T（一序列周期内子码元数为p，子码周期为TP=T/p）的一组码序列。
若它们的互相关函数为0，即：
（1-1）
则称为正交码序列组，可作为DS-CDMA系统的地址码。
为便于收端实现地址码的同步，它们应具有尖锐的自相关峰，即满足：
（1-2）
（2）常用正交码序列
常用正交码序列有以下三种：
①Walsh（沃尔什）序列：
在指定时刻（τ=0）正交，自相关特性不好（不属于PN序列）。
②m序列：
准正交，自相关特性很好（属于PN序列）。
③Gold序列：
2．DS-CDMA移动通信系统
图1-4-1为DS-CDMA移动通信系统原理框图。
系统中采用包含N个码序列的正交码组C1，C2，…，CN作为地址码，分别与信码d1,d2,…,dN模2加或相乘实现扩频调制。
信码速率Rb（单位：
b/s，比特/秒）、周期Tb=1/Rb；
地址码速率Rp（单位：
c/s，码片/秒或子码/秒）、周期Tp=1/Rp，地址码序列每周期包含p个子码元，序列周期
。
通常设置
（1-3）
即：
（1-4）
式（1-3）、（1-4）表明，地址码速率Rp是信息速率Rb的p整数倍，1个信码周期Tb对应一个地址码序列周期T。
信息码与地址码相乘后占据的频谱宽度扩展了p倍。
由N个正交地址码在一对双工载频上构成N个逻辑信道，可供N对用户同时通信。
图中画出发端的N个用户及收端第1个用户。
DS-CDMA系统的载波调制方式可采用调频或调相，以调相方式应用最广。
以2PSK调制为例，发端用户1发射的信号为：
（1-5a）
上式中，d1（t）.c1（t）是（-1，+1）域二元数据，则S1（t）是0/π调相的2PSK信号。
故载波调制器就是模拟乘法器。
式（1-5a）可写成如下形式：
（1-5b）
或
（1-5c）
上式表明，发端的DS-CDMA射频信号，可通过先扩频调制再载波调制（式（1-5b））或先载波调制再扩频调制（式（1-5c））得到，二者是等效的。
与此对应，收端也有二种等效的解调方案。
本实验系统采用的方案是：
发端先扩频调制再载波调制，收端先载波解调再扩频解调。
发端N个用户发射在空中的信号在时域、频域完全混叠在一起，收端每一个用户都可收到。
收端第1个用户天线收到的信号：
（1-6）
解调后的信号：
（1-7）
经过与本地地址码c1（t）相关检测后输出信号：
上式中，T为地址码序问周期，等干信码周期Tb，故积分号中信码di（t）是常数可提出，得：
代入式（1-1）地址码的正交性关系可得：
（1-8）
上式中
为c1（t）的自相关函数峰值。
经采样后得到方波形式的信码d1（t）。
收端用户1从发端N个用户发射在空中，在时域及频域完全混叠的DS-CDMA信号中，接收到发端用户1的信码。
3．实验系统原理
本实验平台省去中间的调制解调的环节，扩频输出后通过信道（导线连接）送到解扩端，实际DS-CDMA实验系统框图如图1-4-2所示。
发端采用二个正交地址码m1及m2，通过异或门分别对两路信码D1及D2实现扩频调制，得到两路信码各自的扩频（调制）基带
信号Dm1、Dm2，它们线性叠加为两路信码的扩频基带信号DmulX。
收端通过信道传输，收到扩频基带信号DmulR。
通过切换本地地址码mi为m1/m2，再经过相关检测得到信码D1/D2。
实验系统采用二个正交地址码，在同一载频上形成二个DS-CDMA逻揖信道。
接收端地址码同步及时钟同步电路都认为是理想的，不作为本实验的研究内容，收端地址码mi及时钟CLK实际上与发端D1、D2、m1、m2一起由同一CPLD产生。
实验系统有如下几种子工作方式
（1）单信道DS-CDMA通信
①发端发D1（m1），收端地址码为m1，收到发端D1（m1），收不到发端D2（m2）。
②发端发D2（m2），收端地址码为m2，收到发端D2（m2），收不到发端D1（m1）。
（2）双信道DS-CDMA通信
①发端发D1（m1）+D2（m2），收端收D1（m1）和D2（m2）。
地址码m1。
TP01：
地址码m2，地址码m1和地址码m2正交。
信源D1，码速为64KHz/S，由地址开关SW01选择输出。
P06：
信源D2，码速为64KHz/S，来自PCM编码。
信源的码元时钟，频率为64KHz
地址码的码元时钟，频率为512KHz。
扩频序列DM1输出。
P02：
扩频序列DM2输出。
P03：
两路扩频序列DM1+DM2输出。
收端的解扩序列输入。
解扩输出，信源输出m1。
P05：
解扩输出，信源输出m2。
P07：
模拟信号输入。
P08：
PCM编码输出。
P09：
PCM译码输入。
P10：
模拟信号输出。
（一）单信道DS-CDMA通信
2．打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。
3．“功能选择”拨码器SW02设置“0000”，“8bit基带数据”拨码器SW01，选择“00110011”，连接P01和P04，即将发端D1（m1）扩频后的数据DM1（第一路数据），送到收端。
4.此时在收端的第一路TP03可收到正确的数据，第二路P05收不到数据，或收到错误的数据；
示波器同时测量TP04和TP03的波形，观测对比两波形，注意观测两波形的时序；
示波器同时测量TP04和P05的波形，观测对比两波形。
5.“8bit基带数据”拨码器SW01，选择其他数据重复步骤4。
6.连接P02和P04，即将发端D2（m2）扩频后的数据DM2（第二路数据），送到收端。
7.连接底板上的P04和“移动码分复用解复用模块”上的P07，连接“移动码分复用解复用模块”上的P08和P06。
8.此时在收端的第二路P05可收到正确的数据，第二路TP03收不到数据，或收到错误的数据；
示波器同时测量P06和P05的波形，观测对比两波形，注意观测两波形的时序；
示波器同时测量P06和TP03的波形，观测对比两波形。
9.连接P05和P09，此时在P10可观测到正弦信号，其波形同P07。
（二）双信道DS-CDMA通信
3．“功能选择”拨码器SW02设置“0000”，“8bit基带数据”拨码器SW01，选择“00110011”，连接P03和P04，即将发端D1（m1）+D2（m2）扩频后的数据，送到收端。
4.连接底板上的P04和“移动码分复用解复用模块”上的P07，连接“移动码分复用解复用模块”上的P08和P06，P05和P09。
5.此时在收端的两路TP03和P05可收到正确的数据，示波器同时测量TP04和TP03的波形，观测对比两波形，注意观测两波形的时序；
示波器同时测量P06和P05的波形，观测对比两波形；
在P10可观测到正弦信号，其波形同P07。
五、实验结果
波形图如下：
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