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2015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
教师签名:
年月日
实验目的:
1、了解m序列、Gold序列的特性及产生。
实验内容:
实验器材:
主控&
信号源模块、14号模块各一块
双踪示波器一台
连接线若干
实验原理:
1、m序列
⑴实验原理框图
m序列相关性实验框图
⑵实验框图说明
m序列的自相关函数为
式中,A为对应位码元相同的数目;
D为对应位码元不同的数目。
自相关系数为
对于m序列,其码长为P=2n-1,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”的个数因为去掉移位寄存器的全“0”状态,所以A值为
“1”的个数(即不同位)D为
m序列的自相关系数为
m序列的自相关函数
2、Gold序列
Gold序列相关特性实验框图
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,其主要问题是由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,结构简单,易于实现,在工程上得到了广泛的应用。
Gold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到互相关值下限(最小值)的一对m序列。
实验步骤:
⑴设置主控菜单,选择【移动通信】→【m序列产生及特性分析】。
⑵将14号模块的拨码开关S1、S2、S3、S4全拨为“0000”(设置完各个开关按下S7,使模块工作于设置功能)。
将开关S6拨至“127位”,设置PN序列长度为127位。
⑶观测测试点G1或G2,了解m序列波形。
⑷观测TH9(相关函数值)测试点,了解m序列自相关特性。
⑴设置主控菜单,选择【移动通信】→【Gold序列产生及特性分析】。
⑵将14号模块的拨码开关S1、S4全拨为“0000”。
⑶设置S2为0001,使G1输出一种Gold序列;
设置S3为0001,使G2输出Gold序列与G1相同(设置完各个开关按下S7,使模块工作于设置功能)。
⑷观测测试点G1及G2,了解GOLD序列波形;
观测TH9(相关函数值)测试点,了解GOLD序列自相关特性。
⑸设置S2为0001,使G1输出一种Gold序列。
设置S3为0010,使G2输出Gold序列与G1不相同(设置完各个开关按下S7,使模块工作于设置功能)。
⑹观测测试点G1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):
m序列,S1、S2、S3、S4变为0000,G1的观测结果
G1、G2的观测结果
相关函数值
Gold序列,S2、S3变为0001,G1、G2的观测结果
S2为0001、S3为0010,G1、G2的观测结果
实验结果及分析:
由实验发现,Gold比m序列更能抗干扰;
同时,Gold序列具有良好的自、互相关特性,Gold码码长和m序列一样。
m序列的自相关函数也有明显的峰值,也表明m序列具有一定的自相关特性优良存在。
2015年 4月16 日
扩频与解扩观测实验
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
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
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。
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
BSOUT
TH1(NRZ-CLK1)
时钟送入扩频单元
TH4(CDMA1)
模块11:
TH2(AD输入1)
送入解扩单元
TH5(CDMA2)
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。
扩频前的波形
TP8的序列1
黄色的是NRZ1、蓝色的是CDMA1,扩频前和后的输出码形变化
NRZ1和TP8序列1近似相同,即正常解扩
随意设置了S3=0111、S4=0010,波形不再近似相同,不能解扩
简述实验过程:
(1)2#模块信源:
用随机整数发生器(RandomIntegergenerator)产生二进制随机信号作为信源;
(2)14#模块PN序列生成器模块(PNSequenceGenerator):
伪随机码产生器,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,即将接收的信号用PN码进行第二次扩频处理。
(3)11#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随机码与待传信号相乘,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。
在接收端解扩时,将接收到的已扩信号,在同步电路的控制下,接收到的信号乘以相同的伪随机码,把已扩信号解扩为窄带信号。
在信道中引入的窄带干扰信号,在接收端经过扩频解调时,被扩展为宽带信号,干扰信号的密度大大的降低。
然后解扩后的信号经过窄带滤波器,滤掉有用信号的带外干扰,从而降低了干扰信号的强度,改善了信噪比,还原出原始信号。
光纤通信与通信电子线路实验室实验日期:
2015年 4月22 日
CDMA扩频通信系统实验
1、了解CDMA通信系统架构及特性。
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。
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
1、扩频实验原理框图
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
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