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中南大学《扩频通信》实验指导书(二).doc
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2015-04-28
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扩频通信的实验指导书,中南大学,最近在看
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扩频与解扩观测实验
一、实验目的
1、了解直接序列扩频的原理。
2、了解扩频前后信号在时域及频域上的变化。
二、实验器材
⒈ 主控&信号源模块、2 号、14 号、11 号模块 各一块
⒉ 双踪示波器 一台
⒊ 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
实验框图
2、实验框图说明
本实验选择【扩频与解扩观测实验】菜单。如框图所示,我们用 2 号模块作为信号源,
DoutMUX 输出 32K 数字信号,送入至 14 号模块的 NRZ1。14 号模块此时完成扩频功能,
扩频序列由 14 号模块内部产生,将开关 S1 设置为 0000,开关 S2 设置为 0111,即可设置
该路扩频序列 1 的码型(测试点为 TP8 序列 1)。扩频信号由端口 CDMA1 输出。同时,
当 14 号模块的开关 S3 设置为 0111、开关 S4 设置为 0000 且端口 NRZ2 和 NRZ-CLK2 无信
号输入时,端口 CDMA2 输出的伪随机序列与 14 号模块的扩频序列 1 相同,本实验中将该
序列“CDMA2”可作为后续的解扩序列。此时的 11 号模块完成解扩功能,其中扩频信号从
端口“AD 输入 1”输入,解扩序列从“AD 输入 2”输入,解扩信号从 11 号模块的“Dout”输出。
该实验【扩频与解扩观测实验】中扩频序列的长度可通过 PN 序列长度设置开关 S6 进
行选择 15 位或 16 位。当开关 S6 拨至“127 位”时,表示该实验的扩频为 15 位;当开关 S6 拨
至“128 位”时,表示该实验的扩频为 16 位。
注:为配合示波器调节,为了较好的对比观测扩频前和扩频后的码元,建议选择 16 位。
四、实验步骤
1、按框图所示连线。
源端口 目标端口 连线说明
模块 2:DoutMUX 模块 14:TH3(NRZ1) 数据送入扩频单元
模块 2:BSOUT 模块 14:TH1(NRZ-CLK1) 时钟送入扩频单元
模块 14:TH4(CDMA1) 模块 11:TH2(AD 输入 1) 送入解扩单元
模块 14:TH5(CDMA2) 模块 11:TH3(AD 输入 2) 提供解扩序列
2、选择主菜单【移动通信】→【扩频与解扩观测实验】,此时 2 号模块 DoutMUX 输
出速率为 32K。
3、设置 2 号模块 DoutMUX 的输出码元。可自行设置,比如将 2 号模块的 S1 设置为
10100000,S2、S3 以及 S4 都设置为 00000000。用示波器观测 DoutMUX,即扩频前的波形。
4、设置并观察扩频序列。将 14 号模块的开关 S6 拨至“128 位”档位,即选择 16 位扩频
序列。开关 S1 设置为 0000,开关 S2 设置为 0111,按复位键 S7。用示波器观测测试点“TP8
序列 1”输出波形。
5、用示波器分别接 14 号模块的 NRZ1 和 CDMA1,对比观测扩频前和扩频后的输出码
元变化。有兴趣的同学可以读出扩频信号中 1 电平扩频输出和 0 电平扩频输出的对应码元。
6、验证解扩效果。
(1)将开关 S3 设置为 0111,开关 S4 设置为 0000,按复位键 S7。此时解扩用的序列
CDMA2 与扩频序列“TP8 序列 1”相同。用示波器分别连接 14 号模块的 NRZ1 和 11 号模块
的 Dout,验证波形是否相同,即正常解扩。
(2)将开关 S3 和开关 S4 随意设置为其他码值,按复位键 S7。此时解扩用的序列
CDMA2 与扩频序列“TP8 序列 1”不相同。再用示波器分别连接 14 号模块的 NRZ1 和 11 号
模块的 Dout,验证是否还能解扩。
五、实验报告
1、分析实验电路的工作原理,简述其工作过程。
2、观测并分析实验过程中的实验现象。
综合实验
CDMA 扩频通信系统实验
一、实验目的
1、了解 CDMA 通信系统架构及特性。
二、实验器材
⒈ 主控&信号源、2、12、10、11、14、15 号模块 各一块
⒉ 双踪示波器 一台
⒊ 连接线 若干
三、实验原理
1、扩频实验原理框图
S1
Walsh
序列
Walsh序列
选择1
W1(Walsh序列)
S2
PN序列1
PN序列2
PN序列
选择1
PN2
PN1
G1(Gold序列)
序列1
NRZ-CLK1 NRZ1
CDMA1
BSOUT
S7
复位
S4
Walsh
序列
Walsh序列
选择2
G2(Gold序列)
S3
PN序列2
PN序列1
PN序列
选择2
PN3
PN4
W2(Walsh序列)
序列2
127位
128位
S6
NRZ-CLK1 NRZ2
CDMA2
起始指示
序列相乘
积分
相关函数值
14号模块框图
2、14 号模块框图说明
信号源 PN 序列经过 14 号模块扩频处理,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 14 号模块可以看到扩频码可以通过拨码开关设置为 m 序列、Gold
序列。
将“序列 1”或“序列 2”设置为 m 序列、Gold 序列的方法是:
(1)设置为 m 序列:将拨码开关 S1、S2、S3、S4 都设置成 0000,则测试点“序列 1”
与 G1、PN1 一致,测试点“序列 2”与 G2、PN3 一致,都为 m 序列输出。
(2)设置为 Gold 序列:将拨码开关 S1、S4 都设置成 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 PN1 和 PN2 合成而得,测试点“序列 2”与 G2
一致是由 PN4 和 PN3 合成而得,“序列 1”和“序列 2”此时为 GOLD 序列输出。
3、15 号模块框图
序列产生单元
512K
同步
序列
包络
检波
相关1
门限
判决
滑动控制
单元
÷32
分频
捕获支路
跟踪支路
包络
检波
相关2
包络
检波
相关3
超前
序列
滞后
序列
判决门限
调节
减 法
运 算
压控电压
压控偏置
调节
VCXO
复位
127位 128位
LED
捕获指示
接收天线
解扩输出
扩频信号输入
增益调节
PN初始状态设置 Walsh序列设置
PN序列
长度设置
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 接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
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