扩频与解扩实验
移动通信 实验 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
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
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。
移动通信扩频实验报告(3篇)
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。
CDMA扩频通信系统实验报告
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。
扩频与解扩
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。
第三章 扩频通信系统的解调和解扩 (2)
每增加一级混频-分频基本单元，输出信号的频率间隔就减 少为前一级频率间隔的1/N0
一种实现混频-分频基本单元的门电路
“和频”－“分频”式频率合成器能够提供的频率总数 与参考频率的数目及混频次数有关，如果有M个混频-分频基 本单元级联，参考信号的频率数为k，则最后输出的频率总 数为kM。 最小输出频率间隔： F f M 1 K
三. OQPSK( Offset QPSK，偏移四相相移 键控 )调制
d 2 (t )c2 (t ) 支路相对于 d1 (t )c1 (t )支路延迟半个码元宽度， d 这样当 d1 (t )c1 (t )符号发生变化时， 2 (t )c2 (t )符号不变。因此，
OQPSK调制信号的相位改变只能是0o、±90o，没有 180o。 OQPSK调制信号具有比QPSK信号更好的频谱特性。
应用场合： 频率转换时间在毫秒量级，适合于中、 慢速跳频。
3.直接数字频率合成
直接数字合成(Direct Digital Synthesizer，DDS)
发明人及时间：美国学者J.Tierney等人， 1971年。 特点：频率转换速率快、频率分辨率高、 相位噪声低、输出相位连续、可产生宽 带正交信号、可编程及全数字化等，是 传统频率合成技术难以获得的。
平方环的原理
平方环的缺点在于，环路工作在载波的 二倍频上，工作频率更高，环路的设计 制造难度大，稳定性差。
三. Costas环解调器 Costas环解调器也是用来解调抑制载波信号的。
Costas环的优缺点
Costas环在噪声性能上与平方环完全等效。 Costas环与平方环一样可以解调抑制载波的信 号，而且环路的工作频率与载波频率完全相同， 这一点优于平方环。 在Costas环中，I支路和Q支路的不对称会引起 第三个相乘器输出产生偏移，可能对载波的跟 踪产生不良影响。因此要求两路的对称性要好。
移动通信原理 实验报告
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。
无线通信扩频仿真实验报告材料
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。
扩频通信第5章扩频信号的解扩与解调
设计良好的相关器（例如乘积检波器）,可以允许在输入信 噪比低达 -50 ~ -20dB的条件下，从强干扰噪声中检测出微弱 信号。因此大多数扩频信号的解扩都使用相关检测器，也有 一些简单的扩频通信系统使用非相关检测器。
2
引言
➢ 扩频信号解调需要两步来完成 （1）对扩频信号进行解扩/跳; （2）对解扩/跳后的载有信息的信号进行解调。
上述结果对 1 都能成立。注意到伪随机码的自相关特性,在 时， 合1 成信号的功率谱密度函数退化为伪随机码的功率谱密度
函数，在 =0时，合成信号的功率谱全部都成为直流分量。
20
5.2.1 码元同步偏移对相关器输出的影响
➢ 码元同步偏移的影响分析
令
N ( f
)
2
N 12
N
sin(πf Tc πf Tc
若两个电信号具有相同振荡频率,相同电矢量振动方向，且有固 定的相位差，则这两个信号就是相干的。即使是相干信号，它 的某些参数也可能是随机的。
在实际振荡器中,无论相位如何稳定，都会有随机成分。只要
随机成分占的比例很小，可以忽略，或影响可分析和控制，那
么工程上仍可认为是相干信号或部分相干信号。
4
5.1.1 相干通信的基本概念
由于输出叉指电极对之间的间隔对声表面波的传输延迟正好等于一个码元宽度t所以输出脉冲是彼此相连接的并且各脉冲的相位载波f的相位取决于相应的叉指电极的极性即取决于电极连接到汇流条的方式最后的输出可以看成是与输入伪随机码每一码元相对应的叉指电极对输出的叠加图529所示输出端叉指电极的极性等效的码元为32位长的m序列1100110相关信号振幅输出如图530所示
➢ 目标
有必要研究码元同步状态发生偏移对相关器输出的影响。
DS FH混合扩频接收机解扩及同步技术的FPGA实现.doc
DS FH混合扩频接收机解扩及同步技术的FPGA实现
解扩模块是混合扩频接收机的核心。
该模块实现对接收信号的解扩处理，主要包括数字下变频器、数控制荡器（NCO）、码发生器、相关累加器和伪码移相电路等，通常各模块采用专用芯片。
利用FPGA 将这些功能集成在一块芯片中，大大缩小了接收机的体积，便于实现系统的小型化和集成化。
下面分别介绍该模块各局部的FPGA实现结构。
1.1 数控振荡器（NCO）
数控振荡器是解扩模块中的重要组成局部，主要用于为码发生器提供精确的时钟信号，从而实现对接收信号的捕获和跟踪。
码发生器由相位累加器和查找表构成。
假设使用字长为40位宽的累加器，对于某一频率控制字A，输出频率fout与输入频率控制字A的关系为：
fout=fclkA/2 40
其中，fclk为系统时钟。
只要改变控制字A的大小，就可以控制输出频率fout。
Fout变化的最小步长Δf由累加器的数据宽度决定。
假设数据宽度取40位，那么：
Δf=fclk/2 40
out[5..0]=31×cos(360×(phase 0.5)/256)° 32。
第5章 扩频信号的解扩与解调-讲义-6页格式
2012/4/25
24
图5-7 摘自J.K.霍姆斯《相干扩展频谱系统》 1991 P450-462
哈尔滨工业大学通信技术研究所
4
5.2.1 码元同步偏移对相关器输出的影响
码元同步偏移的影响分析：
Pc (t, ) 的自相关函数为：
后果：干扰信号没有参与相关运算就直接到达解扩器输出端， 失去了解扩过程中所获得的处理增益。
注意：直接式相关解扩的抗干扰能力较低，仅用在一些对抗 干扰能力要求不高的系统中。
11
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哈尔滨工业大学通信技术研究所
2
5.1.2 外差式相关解扩器
5.1.2 外差式相关解扩器 频谱特性：
特点：
, ,
); );
Rpq
(
,
);
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RPc
(
,
)
SPc ( f , )
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5.2.1 码元同步偏移对相关器输出的影响
(1) 当0 1 / 2时的 Rp ( , )
Rp ( , ) (1 2 ) ( ) ( kTc )
Tc
k
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5.2.1 码元同步偏移对相关器输出的影响
方法：通过求解自相关函数来获得信号的功率谱密度。
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5.2.1 码元同步偏移对相关器输出的影响
码元同步偏移的影响分析： Pc (t, ) 可分解为*：
Pc (t, ) c(t)c(t Tc ) p(t, ) q(t, )
式中: p(t, ) 是二进制周期函数； q(t, ) 是三电平伪随机函数,原始序列的移位序列。
直接序列解扩实验
直接序列解扩实验一：实验目的1、了解直接序列解扩原理和方法。
2、观察解扩时本地扩频码与扩频时扩频码的捕获、同步情况。
二：实验模块1、主控单元模块2、10号软件无线电调制模块3、14号 CDMA扩频模块4、15号 CDMA解扩模块5、11号软件无线电解调模块6、示波器三：实验原理1、扩频原理说明可参考直接序列扩频实验中的相关内容。
2、15号模块框图15号模块框图4、解扩实验框图说明CDMA接收模块用于扩频通信系统的接收端。
处于接收部分的最前端，其解扩的信号会送到解调模块进行解调。
CDMA就收模块主要是解决两个问题。
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，由于接收端产生解扩序列的时钟与发送端是非同步的。
因此，当序列同步，如果时钟不同步，序列会逐渐产生偏差，最终失步。
只有序列和时钟都达到同步，才能完成解扩。
模块包含如下4大功能：（1）捕获支路：用来捕获扩频序列，达到序列同步的状态。
（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，说明序列已经捕获，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：5、直接序列解扩实验原理框图（1）增益调节：调节天线接收小信号放大的增益。
（2）判决门限调节：调节相关峰的判决门限（由于接收信号幅度不同，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）PN序列长度设置：设置PN序列长度为127或128位。
（5）PN初始状态设置：设置PN序列初始状态。
15# 模块直接序列解扩实验原理框图四：实验步骤（注：实验过程中，凡是涉及到测试连线改变或者模块及仪器仪表的更换时，都需先停止运行仿真，待连线调整完后，再开启仿真进行后续调节测试。
扩展频谱信号的解扩和解调
将耗用大量的硬件资源
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扩谱通信
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如何恢复出基带信号
一般方式（非整周期扩频）
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扩谱通信
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如何恢复出基带信号
一般方式（整周期扩频）
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扩谱通信
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如何恢复出基带信号
优点：克服了高频干扰信号的泄漏，且使解扩在较低 频率上实现，性能可靠，实现比较容易
在实际中大都采用中频相关的方法，特别是DS相关器 中频相关器，通常采用相关检测法，即相乘再积分的
方法 也可以采用匹配滤波器（如SAW和数字匹配滤波器），
但一般不用DMF，因要求很高的采样率，同时相当耗资 源
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位延时 相干信号－来自同一信源，通过不同的
延时路径
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扩谱通信
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相关检测
▪ 具有相干性的信号可以采用相关检测法来获得信号
▪ 设信号为 s(t) ，噪声为 n(t) ，信号与噪声的混合
波形为：
r(t) s(t) n(t)
▪ 相关检测是通过互相关运算实现的 ，互相关运算
就是用一个与发射信号s(t) 有密切相干关系的本 地参考信号sr (t) 与r (t ) 相乘后积分，即
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扩谱通信
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直接式相关器解扩过程
相关器接收到发射端送来的相移键控信号为 f (c)g(m)
这个信号在接收端同与发射端调制码相同的本地参
考码 g(m) 相乘
▪ 其效果与发射调制互补：每当伪码序列发生0-1或1-0跃变时，输入 载波反相
如果发射机的码与本地码相同且在时间上同步，每 当发射信号相移时，接收机中的本地码再把它相移 一次，这样两个互补的相移结合，就相互抵消了扩 展频谱的调制，达到解扩的目的
扩频解扩
太原理工大学现代科技学院移动通信技术课程实验报告专业班级学号姓名指导教师实验名称 扩频解扩 同组人 专业班级 学号 姓名 成绩一 实验目的1、通过本实验掌握基带信号m 序列扩频原理及方法，掌握扩频前后信号在时域及 频域上的变化 。
2、通过本实验掌握基带信号Gold 序列扩频原理及方法，掌握扩频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。
3、观察已调信号在扩频前后的频域变化。
三 实验原理 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。
PN 码序列的同步是CDMA 扩频通信的关键技术。
CDMA 系统中的PN 码同步过程分为PN 码捕获和PN 码跟踪两部分。
接收信号经宽带滤波器后，在乘积器中与本地PN 码进行相关运算。
……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………图12-1 同步系统捕获与跟踪原理图1、PN序列的捕获图12-2（a）为滑动相关器的方框图。
图12-2（b）为滑动相关器的流程图。
由于滑动相关器对两个PN 码序列是顺序比较相关的，图12-2 滑动相关器的原理2 PN 码序列跟踪 常用的跟踪锁相环有以下几种 ①延迟图3 延迟锁相环框图由于提供给DLL 是2种相位不同的PN 码序列 如图12-4（c ）所示的相关特性曲线称为S 曲线，Ｅ-code 与Ｌ-code 的相位差为T c ，有时为2 T c ，S 曲线形状随基带波形不同而异。
(a)m 序列的自相关函数(c)S 曲线①②(b)①与L-code 的相关函数②与E-code 的相关函数②抖动锁相环：同m序列的解扩一样，Gold序列的解扩也存在着捕获和跟踪的过程，其捕获和跟踪的原理以及解扩的原理可以参考m序列解扩实验。
1、实验模块简介本实验需用到CDMA发送模块及IQ调制解调模块。
扩频通信基础实验
移动通信实验报告15电信2班梁欣欣17号王灿尚28号郑钊鑫37号实验三、扩频通信基础实验一、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. 熟悉通过DSP完成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）、实验原理直接序列扩频是将要发送的信息用伪随机序列(PN)扩展到一个很宽的频带上去，在接收端用与发送端相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行处理，恢复出原来的信息。
干扰信号由于和伪随机序列不相关，在接收端被扩展，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，达到抗干扰的目的。
1．直接序列(DS)扩频系统的组成图3-8-1为直扩系统的组成原理框图。
图3-8-1 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，然后再用扩频序列去调制载波，这样就得到了已扩频调制的射频信号。
在接收端，接收到的扩频信号，经高放和混频后，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3-8-2为相应的信号波形。
信源扩频调制PN 码本地PN 码信宿11111110000000图3-8-2 直扩的信号扩频和解扩波形（扩频和解扩采用异或运算）2．直扩系统的实现在实验中用TMS320VC5509的DSP 来完成数据的直扩扩频和解扩。
原始数据和伪随机序异或，产生相应的扩频数据。
通过DSP 的MCBSP 通道发送，再经过D/A 转换为模拟信号，经射频发送模块传输。
射频接收模块接收到扩频信号后，经下变频，恢复为基带信号，经A/D 变换后，由DSP 的MCBSP 口接收。
CDMA扩频与解扩
一、实验目的1、了解CDMA通信系统架构及特性。
二、实验模块主控单元模块2号数据终端模块4号信道编码模块5号信道译码模块10号软件无线电调制模块11号软件无线电解调模块14号CDMA扩频模块15号CDMA解扩模块示波器三、实验原理CDMA扩频通信系统框图2、实验框图说明我们扩频通信的实现机理为：在CDMA扩频通信发送端，14号模块提供两路扩频码道，每个码道的输入序列为16K，可由信号源模块提供，如框图中2号模块提供的数字源；另外，输入序列也可以是8K的数字信号经4号模块的卷积编码得到，如框图中主控模块提供的数字信号。
两路输入数据与14号模块上的不同的512K高速率扩频码进行扩频处理，再经过10号模块的调制单元搬移到一个适当的频段进行传输。
在CDMA扩频通信接收端，接收信号由15号CDMA解扩模块完成扩频码的捕获跟踪及同步过程；只有当解扩码与扩频码一致时，解扩单元才能根据序列的相关特性来进行同步解扩。
解扩后的信号送至11号模块，由11号模块完成码元恢复工作以及解调过程中所需的载波同步工作。
若输入序列为框图中的数字源，解扩码与扩频码2一致，则当系统联调后11号模块恢复输出的序列即为原始数字源；若输入序列为框图中的数字信号，解扩码与扩频码1一致，则当系统联调后11号模块恢复输出的序列，再经过5号模块的信道译码处理得到原始数字信号。
实验时需注意输入序列的速率要求、扩频码和解扩码是否一致等。
四、实验步骤1、登录e-Labsim仿真系统，创建实验文件，选择实验所需模块和示波器。
2、按表格所示，完成CDMA通信系统发送端的连线。
源端口目的端口连线说明信号源：CLK 模块4：TH2(编码输入-时钟)将信号送入信道编码单元信号源：PN 模块4：TH1(编码输入-数据)提供信道编码时钟模块4：TH5(编码输出-时钟)模块14：TH1(NRZ-CLK1)提供第一路时钟模块4：TH4(编码输出-编码数模块14：TH3(NRZ1)提供第一路数据源端口目的端口连线说明据)模块2：TH1(DoutMUX)模块14：TH6(NRZ-CLK2)提供第二路时钟模块2：TH9(BSOUT)模块14：TH2(NRZ2)提供第二路数字数据模块14：TH4(CDMA1)模块10：TH3(DIN1)第一路进行成形滤波模块14：TH5(CDMA2)模块10：TH2(DIN2)第二路进行成形滤波模块10：TH7(I-OUT)模块10：TH6(I-IN)第一路成形信号送入调制模块10：TH9(Q-Out)模块10：TH8(Q-In)第二路成形信号送入调制将14号模块上两路信号设置不同的扩频码序列：拨码开关S2为0001，拨码开关S3为0010，拨码开关S1和S4全置为0，序列长度设置开关设置为127位。
第5章 扩频信号的解扩与解调-2014春
5.2 各类噪声对相关器输出的影响
噪声对相关器输出的影响因素： 码元同步偏移的影响；
5.2.1 码元同步偏移对相关器输出的影响 码元同步发生偏移产生原因：
实际系统，由于收发两端振荡器频率和初始相位的微小差别， 或由于收发信机间电波传播中受到干扰和传输延迟而产生差 别，使接收扩频码与发射扩频码间码元同步发生偏移。
2014-04-09 3
本章内容：
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7
扩频信号的相关解扩 各类噪声对相关输出的影响 基带解调与载波同步 频率跳变信号的解跳和解调 采用声表面波器件解跳器 基带信号的同步 扩频接收机灵敏度与自动增益控制
5.1 扩频信号的相关解扩
5.1.1 相干通信的基本概念
第五章
扩频信号 解扩和解调
接收信号功率：10-12~10-15W（-90dBm~-120dBm）； 大气噪声在扩频通带内功率：10-13W（-100dBm）；其它干扰 信号功率更大。有用信号被干扰和噪声所淹没。扩频接收机 一般要在输入端信噪比为-30~0dB条件下进行信号处理。 相关器具有很强的微弱信号检测能力 设计良好的相关器（例如乘积检波器），可允许在输入信噪 比低达 -50 ~ -20dB条件下，从强干扰噪声中检测出微弱信 号。因此大多数扩频信号的解扩都使用相关检测器。
也就是说只有当残留载波的功率远远小于有用信号的功率哈尔滨工业大学通信技术研究所1551扩频信号的相关解扩52各类噪声对相关输出的影响53基带解调与载波同步54频率跳变信号的解跳和解调55采用声表面波器件解跳器56基带信号的同步57扩频接收机灵敏度与自动增益控制本章内容
引言：
扩频通信系统接收信号一般很微弱
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电子信息工程系实验报告
课程名称：移动通信技术
实验项目名称：扩频与解扩实验 实验时间：
班级：通信091 姓名：Jxairy 学 号：910705131 实 验 目 的:
1、掌握扩频的基本原理。
2、理解扩频增益的概念。
实 验 设 备:
1、移动通信实验原理实验箱
一台 2、20M 双踪示波器
一台
实 验 内 容: 1、观察基带信号扩频前后波形（频谱）。
2、观察扩频前后PSK 调制的波形（频谱）。
实 验 原 理：
扩展频谱通信系统是指将待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数扩展成为宽频带信号后送入信道
中传输，在接收端利用相应手段将信号解压缩，从而获取传输信息的通信系统。
也就是说在传输同样信息
时所需的射频带宽，远比我们已熟知的各种调制方式要求的带宽要宽得多。
扩频带宽至少是信息带宽的几
十倍甚至几万倍。
信息不再是决定调制信号带宽的一个重要因素，其调制信号的带宽主要由扩频函数来决
定。
在本实验中我们采用的是直接序列扩频。
图1 直接序列扩频流程图
直接序列扩频通信的过程是将待传送的信息码元与伪随机序列相乘，在频域上将二者的频谱卷积，将
信号的频谱展宽，展宽后的频谱呈窄带高斯特性，经载波调制之后发送出去。
在接收端，一般首先恢复同
步的伪随机码，将伪随机码与调制信号相乘，这样就得到经过信息码元调制的载波信号，再作载波同步，
解调后得到信息码元。
直接序列扩频通信的过程是将待传送的信息码元与伪随机序列相乘，在频域上将二者的频谱卷积，将
信号的频谱展宽，展宽后的频谱呈窄带高斯特性，经载波调制之后发送出去。
在接收端，一般首先恢复同
步的伪随机码，将伪随机码与调制信号相乘，这样就得到经过信息码元调制的载波信号，再作载波同步，
解调后得到信息码元。
我们采用“扩频增益”GP 的概念来描述扩频系统抗干扰能力的优劣，其定义为解扩接收机输出信噪比
与其输入信噪比的比值，即：
输入信噪比输出信噪比
=P G
它表示经扩频接收处理之后，使信号增强的同时抑制输入到接收机的干扰信号能力的大小，越大，则抗干扰能力愈强。
在直接序列扩频通信系统中，扩频增益GP 为：
⎪⎭⎫ ⎝⎛=信息码速率扩频码速率lg 10G P
从上式中可以看到，提高扩频码速率或者降低信息码速率都可以提高扩频增益。
实 验 步 骤 及 结 果：
1. 安装好发射天线和接收天线。
2. 插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下开关POWER301、POWER302、POWER401和POWER402，
对应的发光二极管LED301、LED302、LED401和LED402发光，CDMA 系统的发射机和接收机均开始工作。
3. 发射机拨位开关“信码速率”、“扩频码速率”、“扩频”、“编码”均拨下，接收机拨位开关“信码速率”、
“扩频码速率”、“跟踪”、“解码”均拨下。
此时系统的信码速率为1Kbit/s ，扩频码速率为100Kbit/s 。
4. 观察基带信号扩频前后波形（频谱）变化的实验
① 将“SIGN1置位”设置成不为全0或全1的码字，这里设置为10010000，设置“GOLD1置位”。
用示波器分别观察“SIGN1”和“S1-KP ”的波形，并作对比。
图2 “SIGN1”和“S1-KP ”的波形
5. 解扩实验
① 将拨位开关恢复到实验步骤3要求的设置，按“发射机复位”键。
② 将拨位开关“第一路”连接，拨位开关“第二路”断开，此时发射机输出GOLD1为扩频码的第一
路扩频信号。
③ 将拨位开关“GOLD3置位”拨为与“GOLD1置位”一致，按“接收机复位”键。
④ 顺时针将“捕获”电位器旋到底，“捕获指示”灯亮。
用示波器双踪分别观察“G1-BS ”和“G3-BS ”
处的波形，调节“跟踪”电位器，使两者波形相对移动尽可能缓慢或静止。
图3 “G1-BS ”和“G3-BS ”处的波形图
⑤逆时针将“捕获”电位器旋到底，再顺时针缓慢旋转，直到“捕获指示”灯刚好变亮，按下“接
收机复位”键时“捕获指示”灯灭，松开“接收机复位”键时“捕获指示”灯亮，则“捕获”电位器调节正确。
⑥用双踪示波器分别观察“G1-BS”和“G3-BS”处的波形，调节“跟踪”旋钮，直到二个波形完全
一致，没有相差为止。
此时表明接收机的Gold序列和发射机的Gold序列在相位与码速率上都一致。
图3波形一致的G1-BS和G3-BS
⑦用示波器双踪分别观察“GOLD1”和“GD-TX”处的波形，二者的波形应完全一致。
此时“TX2”
处输出即为解扩后的PSK信号。
图4 GOLD1和GD-TX
⑧用示波器双踪分别观察“SIGN1”和“TX2”处的波形。
图5 SIGN1波形图6 TX2波形
实验心得：
通过本次实验，各检测点的波形图分析中，进一步熟悉了扩频的基本原理及其实现方式之一—直接序列扩频CDMA（DS-CDMA）。