CDMA、 扩频通信、分集接收技术_百度文库
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CDMA、 扩频通信、分集接收技术
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POWER401和POWER402，对应的发光二；3、发射机拨位开关“信码速率”、“扩频码速率”、；4、观察Gold序列；①拨动拨码开关“GOLD1置位”，设置GOLD1；②用示波器观察测试点“GOLD1”处的波形；③（选做）用带FFT功能的数字或虚拟示波器观察“；④（选做）将拨码开关“SIGN1置位”设置为全1；说明1：将“SIGN1置位”设置为全1时，“
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Gold序列①拨动拨码开关“GOLD1置位”，设置GOLD1序列的初始相位，按“发射机复位”键。②用示波器观察测试点“GOLD1”处的波形。改变拨位开关“扩频码速率”的设置，按“发射机复位”键，再观察“GOLD1”处的波形。③（选做）用带FFT功能的数字或虚拟示波器观察“GOLD1”处的频谱。改变拨位开关“扩频码速率”的设置，按“发射机复位”键，再观察“GOLD1”处的频谱。④（选做）将拨码开关“SIGN1置位”设置为全1，用频谱仪（或带FFT功能的数字或虚拟示波器）观察“PSK1”处的频谱。将拨位开关“扩频码速率”拨下，改变拨位开关“扩频码速率”的设置，按“发射机复位”键，再观察“PSK1”处的频谱。说明1：将“SIGN1置位”设置为全1时，“S1-KP”处输出的信号即为GOLD1，则“PSK1”处的频谱即为GOLD1进行PSK调制后的频谱，它与GOLD1的频谱形状一致，只是频谱向上搬移了10.7M（PSK载波频率）。由于一般的频谱仪无法观察频率较低的信号，为观察完整的GOLD1的波形，须将其搬移到较高的频段。如果使用带FFT的功能的数字或虚拟示波器则可直接观察“GOLD1”处的频谱。说明2：用频谱仪观察“PSK1”处的频谱，应将频谱仪的中心频率设置为10.7M，扫描带宽设置为1M。5、观察Gold序列的自相关和互相关特性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。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。将拨码开关“GOLD3置位”拨为与“GOLD1置位”一致，按“接收机复位”键。逆时针将“捕获”电位器旋到底，“捕获指示”灯灭。用示波器测“TX3”处波形，该波形即为Gold序列的自相关特性。将“GOLD3置位”拨为与“GOLD1置位”不同，按“接收机复位”键。用示波器测“TX3”处波形，该波形即为Gold序列的互相关特性。说明3：用示波器观察Gold序列的自相关波形时，为观察到稳定的信号，应以Gold序列自相关特性波形的上半部分触发，如下图所示：触发电平另外，由于该波形频率很低，在示波器上观察可能存在闪烁，此为正常现象。七、实验思考题1、扩频通信利用了Gold序列的自相关和互相关性的什么特点？2、（选做）实验步骤4-④可以观察到什么现象，这种现象说明了什么问题？3、扩频通信中除了m序列和GOLD序列外，还有哪些伪随机序列？八、实验报告要求1、分析m序列和GOLD序列的产生方法，找出二者的关系。2、根据实验记录，画出GOLD序列的自相关和互相关特性曲线，并做具体分析。3、对实验思考题加以分析，并给出相应答案。实验二GOLD序列的捕获与跟踪实验一、实验目的1、了解滑动相关捕获的原理。2、了解延迟锁定同步法的原理。3、了解扩频码的捕获和跟踪的原理。二、实验内容1、观察滑动相关电路各点的波形（频谱），理解滑动相关电路的工作原理。2、观察延迟锁定电路各点的波形（频谱），理解延迟锁定电路的工作原理。3、观察扩频码的捕获和跟踪过程。三、预备知识1、同步的基本概念。2、滑动相关的基本原理。3、延迟锁定的基本原理。四、实验器材1、移动通信原理实验箱2、20M双踪示波器一台一台五、实验原理1、同步的基本概念同步是通信系统中一个重要的实际问题。当采用同步解调或相干解调时，接收端需要一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。这个相干载波的获取就称为载波同步。数字通信中，除了有载波同步的问题外，还有位同步的问题。因为信息是一串相继的信号码元的序列，解调时常需知道每个码元的起止时刻。抽样判决的时刻应位于码元的终止时刻。因此接收端必须产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，它和接收码元的终止时刻应对齐。我们把在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步或位同步。数字通信中的信息数字流总是用若干码元组成一个“字”，又用若干个“字”组成一“句”。因此，在接收这些数字流时，同样也必须知道这些“字”、“句”的起止时刻。在接收端产生与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，称为“字”同步和“句”同步，统称为群同步或帧同步。同步系统性能的降低，会直接导致通信系统性能的降低，甚至使通信系统不能工作。在扩展频谱通信系统中，接收端一般有两类不确定的因素，就是码相位和载波频率的不确定性，扩频接收机要能够正常工作，这两个问题都必须解决。码相位的分辨力必须远小于1bit；载波中心频率的分辨能力必须使解扩后的信号落在相关滤波器的频率范围内，并且本地载波频率需始终对准输入信号载波频率，以便使解调器能正常工作。若发射机和接收机中均使用精确的频率源，可以消除大部分码时钟相位和载波频率的不确定性，但不能完全克服由于多普勒频率引起的载波和码速率的偏移。收发信机相对移动时，也会引起相对码相位的变化。固定位置的收发信机也会由于电波传播中的多径效应而引起码相位、载波中心频率相位的延迟造成同步的不确定性。同时，由于一般通信系统中的频率源并不像我们所希望的那样稳定，频率源的不稳定对接收系统正常工作的影响亦不可忽略。在扩展频谱系统中频率源不稳定引起时钟速率的偏移要积累在码相位偏移上。对于码速率为1Mb/s的码发生器，当时钟稳定度为10-5时，将产生10bit/s的累积码元偏差，一小时就会引起码元漂移36000bit。2、扩频码的捕获和跟踪在扩展频谱系统中，为了使接收端能够正确恢复信码，必须使接收端产生的解扩用的伪随机码和发送端的伪随机码同步。伪随机码的同步一般分两步进行。第一步是搜索和捕获伪随机码的初始相位，使与发端的码相位误差小于1bit，这就可保证解扩后的信号通过相关器后面的窄带中频滤波器，通常称这一步为初始同步或捕获；第二步是在初始同步的基础上，使码相位误差进一步减小，使所建立的同步保持下去，通常称这一步为跟踪。2.1捕获常用的捕获方法有滑动相关法、前置同步码法、发射参考信号法、突发同步法和匹配滤波器同步法。在CDMA系统接收端，捕获的实现大多采用滑动相关法。若使接收端伪随机序列发生器以不同于发送端的码速率工作，这就相当于两个码组间相对滑动，一旦发现两个码组相位符合（即同步）时，立即使滑动停止。在实际系统中，两码组间的相对滑动并不是使两码组的码速率不同而获得，而是通过使接收机时钟周期性地移动一个相位增量而实现的。对于伪随机码组，由于它具有良好的相关性能，当相对滑动的结果使两码组的相位符合时，相关器的输出有尖峰值出现。此时就判断捕获完成。滑动相关法的原理见图4.2-1。图4.2-1滑动相关捕获原理接收到的信号与本地伪随机码相乘后再积分，即求出它们的互相关值，然后与门限检测器中的某一门限值比较，以判断是否已捕获到有用信号。这里是利用伪随机码的相关特性，当两个相同的码序列相位上一致时，其相关值有最大的输出。一旦确认捕获完成，则捕获指示信号的同步脉冲控制搜索控制钟，调整伪随机码发生器产生的伪随机码的重复频率和相位，使之与收到的信号保持同步。2.2跟踪实现跟踪也是利用伪随机码的相关特性实现的。一般采用延迟锁相环来实现。当接收到的信号和本地的PN序列达到同步以后，我们就说时间参考已经建立。延迟锁定环是通过一非线性的反馈环路来实现输出信号对输入信号的跟踪和同步作用。延迟锁定技术是使本地PN序列发生器跟踪或锁定于外来的PN序列。两个PN序列在时延上的差别需要通过相关运算来监视：如果两个PN序列的相位相同，则有最大的相关输出；反之如果相位不同，则输出很小。图4.2-2PN码的跟踪原理由图4.2-2可见，输入信号与本地PN序列的超前和滞后序列作互相关运算，然后分别进行带通滤波，包络检波，最后相减，得到误差函数。误差电压经过环路滤波，送到压控振荡器控制时钟频率的变化。这个时钟再推动本地PN序列发生器，产生本地PN序列的超前和滞后序列。本地PN序列发生器的级数和反馈逻辑与发射方相同。延时锁定环路的鉴相特性曲线，如图4.2-3所示。图4.2-3延迟锁相环的鉴相特性六、实验步骤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、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。5、将拨码开关“GOLD3置位”拨为与“GOLD1置位”一致，按“发射机复位”键和“接收机复位”键。6、逆时针将“捕获”电位器旋到底，“捕获指示”灯灭。7、顺时针将“跟踪”电位器旋到底，用示波器测“VCO-C”处波形，该波形即为延迟锁相环的鉴相特性曲线。说明1：用示波器观察“VCO-C”处的波形时，为观察到稳定的信号，应将示波器的触发电平设置在波形的上半部分或下半部分触发，如下图所示：触发电平或另外，由于该波形频率很低，在示波器上观察可能存在闪烁，此为正常现象。8、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”包含各类专业文献、外语学习资料、行业资料、应用写作文书、专业论文、中学教育、36移动通信原理实验指导书(完全版)等内容。　
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78移动通信原理实验指导书-20
图4.1-1线性移位寄存器；m序列的特性如下；n－－（1）在每一周期p=2-1内，“0”出现2；出现一次；－（2）在每一周期内共有2n1个元属游程，其中“；半；的游程和“1”的游程各占一半；为n的游程也只有一个，为“1”的游程；（3）m序列（ak）与其位移序列（ak??）的模；即：；?ak???ak?????ak????；（4）m序列的自相关函数为：；当?＝
线性移位寄存器 m序列的特性如下n－－（1） 在每一周期p= 2-1内，“0”出现2n1-1次，“1”出现2n1次，“1”比“0”多出现一次。－（2） 在每一周期内共有2n1个元属游程，其中“0”的游程和“1”的游程数目各占一半。并且，对n&2，当1≤k≤n-1时，长为k的游程占游程总数的1/ 2 k，其中“0”的游程和“1”的游程各占一半。长为nC1的游程只有一个，为“0”的游程；长为n的游程也只有一个，为“1”的游程。（3） m序列（a k）与其位移序列（ak??）的模二和仍然是m序列的另一位移序列（ak???），即：?ak???ak?????ak????（4） m序列的自相关函数为：当?＝0?1?1R(?)???当??0??pmodpmodp
（4.1-2）3、Gold序列虽然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序列优选对模二和构成的。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。这里我们定义优选对为：设A是对应于n级本原多项式f（x）所产生的m序列，B是对应于n级本原多项式g（x）所产生的m序列，当他们的互相关函数满足：?1?n2?n为奇数 Ra,b(k)??2n?2?12??2?1n为偶数，n不是4的整数倍数（4.1-3）则f（x）和g（x）产生的m序列A和B构成一对优选对。n在Gold序列的构造中，每改变两个m序列相对位移就可得到一个新的Gold序列。当相对位移2－1比特时，就可得到一族（2－1）个Gold序列。再加上两个m序列，共有（2＋1）n个Gold序列。由优选对模二和产生的Gold族2－1个序列已不再是m序列，也不具有m序列的游程特性。但Gold码族中任意两序列之间互相关函数都满足（4.1-3）式。由于Gold码的这一特性，使得码族中任一码序列都可作为地址码，其地址数大大超过了用m序列作地址码的数量。所以Gold序列在多址技术中得到了广泛的应用。产生Gold序列的结构形式有两种，一种是串联成级数为2n级的线性移位寄存器；另一种是两个n级并联而成。图4.1-2和图4.1-3分别为n＝6级的串联型和并联型结构图。其本原多项式分别为：f?x??x?x?1,g?x??x?x?x?x?1。这两种结构是完全等效的，它们6652nn产生Gold序列的周期都是p?2?1。n 图4.1-2
串联型Gold序列发生器 图4.1-3
并联型Gold序列发生器 Gold序列的自相关特性见图4.1-4。 图4.1-4
Gold序列的自相关特性 4、实验系统在本实验系统中使用Gold序列作为实现扩频的伪随机码，在发送端将信息序列与Gold序列相乘。在实验箱中有三个8位拨码开关“GOLD1置位”、“GOLD2置位”和“GOLD3置位”，他们分别用来设置发送和接收端产生的Gold序列是同一个Gold序列族中的哪一个。上面已经提到Gold序列是由两个互为优选对的m序列相异或产生的，8位拨码开关用于设定其中一个m序列的相位，通过拨动开关设定m序列的不同相位，两个m序列相异或所产生的Gold序列将不同。因此，当“GOLD3置位”与“GOLD1置位”一致而与“GOLD2置位”不一致时，解调出的信息码SIGN1；当“GOLD3置位”与“GOLD2置位”一致而与“GOLD1置位”不一致时，解调出的信息码SIGN2。由此同学可以体会码分多址通信是如何实现的。六、实验步骤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Gold序列① 拨动拨码开关“GOLD1置位”，设置GOLD1序列的初始相位，按“发射机复位”键。② 用示波器观察测试点“GOLD1”处的波形。改变拨位开关“扩频码速率”的设置，按“发射机复位”键，再观察“GOLD1”处的波形。③ （选做）用带FFT功能的数字或虚拟示波器观察“GOLD1”处的频谱。改变拨位开关“扩频码速率”的设置，按“发射机复位”键，再观察“GOLD1”处的频谱。④ （选做）将拨码开关“SIGN1置位”设置为全1，用频谱仪（或带FFT功能的数字或虚拟示波器）观察“PSK1”处的频谱。将拨位开关“扩频码速率”拨下，改变拨位开关“扩频码速率”的设置，按“发射机复位”键，再观察“PSK1”处的频谱。说明1：将“SIGN1置位”设置为全1时，“S1-KP”处输出的信号即为GOLD1，则“PSK1”处的频谱即为GOLD1进行PSK调制后的频谱，它与GOLD1的频谱形状一致，只是频谱向上搬移了10.7M（PSK载波频率）。由于一般的频谱仪无法观察频率较低的信号，为观察完整的GOLD1的波形，须将其搬移到较高的频段。如果使用带FFT的功能的数字或虚拟示波器则 可直接观察“GOLD1”处的频谱。说明2：用频谱仪观察“PSK1”处的频谱，应将频谱仪的中心频率设置为10.7M，扫描带宽设置为1M。5、 观察Gold序列的自相关和互相关特性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 将拨码开关“GOLD3置位”拨为与“GOLD1置位”一致，按“接收机复位”键。 ④ 逆时针将“捕获”电位器旋到底，“捕获指示”灯灭。⑤ 用示波器测“TX3”处波形，该波形即为Gold序列的自相关特性。⑥ 将“GOLD3置位”拨为与“GOLD1置位”不同，按“接收机复位”键。⑦ 用示波器测“TX3”处波形，该波形即为Gold序列的互相关特性。说明3：用示波器观察Gold序列的自相关波形时，为观察到稳定的信号，应以Gold序列自相关特性波形的上半部分触发，如下图所示： 触发电平 另外，由于该波形频率很低，在示波器上观察可能存在闪烁，此为正常现象。七、实验思考题1、扩频通信利用了Gold序列的自相关和互相关性的什么特点？2、（选做）实验步骤4-④可以观察到什么现象，这种现象说明了什么问题？3、扩频通信中除了m序列和GOLD序列外，还有哪些伪随机序列？八、实验报告要求1、分析m序列和GOLD序列的产生方法，找出二者的关系。2、根据实验记录，画出GOLD序列的自相关和互相关特性曲线，并做具体分析。3、对实验思考题加以分析，并给出相应答案。 实验二 GOLD序列的捕获与跟踪实验一、实验目的1、了解滑动相关捕获的原理。2、了解延迟锁定同步法的原理。3、了解扩频码的捕获和跟踪的原理。二、实验内容1、观察滑动相关电路各点的波形（频谱），理解滑动相关电路的工作原理。2、观察延迟锁定电路各点的波形（频谱），理解延迟锁定电路的工作原理。3、观察扩频码的捕获和跟踪过程。三、预备知识1、同步的基本概念。2、滑动相关的基本原理。3、延迟锁定的基本原理。四、实验器材1、移动通信原理实验箱2、20M双踪示波器
一台 一台五、实验原理1、同步的基本概念同步是通信系统中一个重要的实际问题。当采用同步解调或相干解调时，接收端需要一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。这个相干载波的获取就称为载波同步。数字通信中，除了有载波同步的问题外，还有位同步的问题。因为信息是一串相继的信号码元的序列，解调时常需知道每个码元的起止时刻。抽样判决的时刻应位于码元的终止时刻。因此接收端必须产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，它和接收码元的终止时刻应对齐。我们把在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步或位同步。数字通信中的信息数字流总是用若干码元组成一个“字”，又用若干个“字”组成一“句”。因此，在接收这些数字流时，同样也必须知道这些“字”、“句”的起止时刻。在接收端产生与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，称为“字”同步和“句”同步，统称为群同步或帧同步。同步系统性能的降低，会直接导致通信系统性能的降低，甚至使通信系统不能工作。 在扩展频谱通信系统中，接收端一般有两类不确定的因素，就是码相位和载波频率的不确定性，扩频接收机要能够正常工作，这两个问题都必须解决。码相位的分辨力必须远小于包含各类专业文献、应用写作文书、文学作品欣赏、生活休闲娱乐、中学教育、行业资料、幼儿教育、小学教育、高等教育、78移动通信原理实验指导书等内容。　
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说明3：用示波器观察Gold序列的自相关波形时，为观察到稳定的信号，应以Gold序列自相关特性波形的上半部分触发，如下图所示：
触发电平另外，由于该波形频率很低，在示波器上观察可能存在闪烁，此为正常现象。七、实验思考题1．扩频通信利用了Gold序列的自相关和互相关性的什么特点？2．（选做）实验步骤4-④可以观察到什么现象，这种现象说明了什么问题？ 3．扩频通信中除了m序列和GOLD序列外，还有哪些伪随机序列？八、实验报告要求1． 分析m序列和GOLD序列的产生方法，找出二者的关系。2． 根据实验记录，画出GOLD序列的自相关和互相关特性曲线，并做具体分析。 3． 对实验思考题加以分析，并给出相应答案。实验二 GOLD序列的捕获与跟踪实验一、实验目的1． 了解滑动相关捕获的原理。 2． 了解延迟锁定同步法的原理。 3． 了解扩频码的捕获和跟踪原理。二、实验内容1．观察滑动相关电路各点波形（频谱），理解滑动相关电路的工作原理。 2．观察延迟锁定电路各点波形（频谱），理解延迟锁定电路的工作原理。 3．观察扩频码的捕获和跟踪过程。三、预备知识1．同步的基本概念。 2．滑动相关的基本原理。 3．延迟锁定的基本原理。四、实验器材1．CDMA移动通信原理实验箱
2．20M双踪示波器 一台 一台五、实验原理1．同步的基本概念同步是通信系统中一个重要的实际问题。当采用同步解调或相干解调时，接收端需要一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。这个相干载波的获取就称为载波同步。数字通信中，除了有载波同步的问题外，还有位同步的问题。因为信息是一串相继的信号码元的序列，解调时常需知道每个码元的起止时刻。抽样判决的时刻应位于码元的终止时刻。因此接收端必须产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，它和接收码元的终止时刻应对齐。我们把在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步或位同步。数字通信中的信息数字流总是用若干码元组成一个“字”，又用若干个“字”组成一“句”。因此，在接收这些数字流时，同样也必须知道这些“字”、“句”的起止时刻。在接收端产生与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，称为“字”同步和“句”同步，统称为群同步或帧同步。同步系统性能的降低，会直接导致通信系统性能的降低，甚至使通信系统不能工作。 在扩展频谱通信系统中，接收端一般有两类不确定的因素，就是码相位和载波频率的不确定性，扩频接收机要能够正常工作，这两个问题都必须解决。码相位的分辨力必须远小于1bit；载波中心频率的分辨能力必须使解扩后的信号落在相关滤波器频率范围内，并且本地载波频率始终对准输入信号载波频率，以便使解调器能正常工作。若发射机和接收机中均使用精确的频率源，可以消除大部分码时钟相位和载波频率的不确定性，但不能完全克服由于多普勒频率引起的载波和码速率的偏移。收发信机作相对移动时，也会引起相对码相位的变化。固定位置的收发信机也会由于电波传播中的多径效应而引起码相位、载波中心频率相位的延迟造成同步的不确定性。同时，由于一般通信系统中的频率源并不像我们所希望的那样稳定，频率源的不稳定对接收系统正常工作的影响亦不可忽略。在扩展频谱系统中频率源不稳定引起时钟速率的偏移要积累在码相位偏移上。对于码速率为1Mb/s的码发生器，当时钟稳定度为10-5时，将产生10bit/s的累积码元偏差，一小时就会引起码元漂移36000bit。 2．扩频码的捕获和跟踪
在扩展频谱系统中，为了使接收端能够正确恢复信码，必须使接收端产生的解扩用的伪随机码和发送端的伪随机码同步。伪随机码的同步一般分两步进行。第一步是搜索和捕获伪随机码的初始相位，使与发端的码相位误差小于1bit，这就可保证解扩后的信号通过相关器后面的窄带中频滤波器，通常称这一步为初始同步或捕获；第二步是在初始同步的基础上，使码相位误差进一步减小，使所建立的同步保持下去，通常称这一步为跟踪。 2.1 捕获常用的捕获方法有滑动相关法、前置同步码法、发射参考信号法、突发同步法和匹配滤波器同步法。在CDMA系统接收端，捕获的实现大多采用滑动相关法。若使接收端伪随机序列发生器以不同于发送端的码速率工作，这就相当于两个码组间相对滑动，一旦发现两个码组相位符合（即同步）时，立即使滑动停止。在实际系统中，两码组间的相对滑动并不是使两码组的码速率不同而获得，而是通过使接收机时钟周期性地移动一个相位增量而实现的。对于伪随机码组，由于它具有良好的相关性能，当相对滑动的结果使两码组的相位符合时，相关器的输出有尖峰值出现。此时就判断捕获完成。滑动相关法的原理见图2.2-1。 图2.2-1
滑动相关捕获原理 接收到的信号与本地伪随机码相乘后再积分，即求出它们的互相关值，然后在门限检测器中某一门限值比较，以判断是否已捕获到有用信号。这里是利用伪随机码的相关特性，当两个相同的码序列相位上一致时，其相关值有最大的输出。一旦确认捕获完成，则捕获指示信号的同步脉冲控制搜索控制钟，调整伪随机码发生器产生的伪随机码的重复频率和相位，使之与收到的信号保持同步。 2.2 跟踪实现跟踪也是利用伪随机码的相关特性实现的。一般采用延迟锁定环来实现。当接收到的信号和本地的PN序列达到同步以后，我们就说时间参考已经建立。延迟锁定环是通过一非线性的反馈环路来实现输出信号对输入信号的跟踪和同步作用。延迟锁定技术是使本地PN序列发生器跟踪或锁定于外来的PN序列。两个PN序列在时延上的差别需要通过相关运算来监视：如果两个PN序列的相位相同，则有最大的相关输出，反之如果相位不同，则输出很小。 图2.2-2 PN码的跟踪原理 由图2.2-2可见，输入信号与本地PN序列的超前和滞后序列作互相关运算，然后分别进行带通滤波，包络检波，最后相减，得到误差函数。误差电压经过环路滤波，送到压控振荡器控制时钟频率的变化。这个时钟再推动本地PN序列发生器，产生本地PN序列的超前和滞后序列。本地PN序列发生器的级数和反馈逻辑与发射方相同。延时锁定环路的鉴相特性曲线，如图2.2-3所示。 图2.2-3 延迟锁相环的鉴相特性六、实验步骤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POWER100、POWER101、POWER200和POWER201，对应的发光二极管LED100、LED101、LED200和LED201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.
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。5.
将拨码开关“GOLD3置位”拨为与“GOLD1置位”一致，按“发射机复位”键和“接收机复位”键。6.
逆时针将“捕获”电位器旋到底，“捕获指示”灯灭。7.
顺时针将“跟踪”电位器旋到底，用示波器测“VCO-C”处波形，该波形即为延迟锁相环的鉴相特性曲线。说明1：用示波器观察“VCO-C”处的波形时，为观察到稳定的信号，应将示波器的触发电平设置在波形的上半部分或下半部分触发，如下图所示：触发电平 或另外，由于该波形频率很低，在示波器上观察可能存在闪烁，此为正常现象。 8.
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。 9.
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。10.
用示波器双踪分别观察“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。11.
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。说明2：由于本系统的Gold序列频率较高，且周期很长，模拟双踪示波器应在“断续（CHOP）”模式下比较“GOLD1”和“GD-TX”处的波形，如果在“交替（ALT）”模式下即使两者输出波形一致，观察结果也可能不一致。数字示波器则不存在该问题。七、实验思考题1．延迟锁相环在扩频通信中的主要作用是什么？2．捕获与跟踪各自的作用是什么？它们有先后顺序吗？捕获与跟踪的具体步骤是什么？ 3．在接收机尚未完成捕获和跟踪时，观察“ZH3”和“CQ3”处的波形，并结合图1-2分析延迟锁相环的鉴相特性是如何产生的？八、实验报告要求1． 分析捕获与跟踪的工作原理，画出各自的实现框图。2． 根据实验测试记录，画出相关峰和延迟锁相环鉴相特性的波形图。 3． 对实验思考题加以分析，给出相应答案。包含各类专业文献、应用写作文书、中学教育、文学作品欣赏、幼儿教育、小学教育、各类资格考试、行业资料、71CDMA移动通信原理实验指导书V1.0等内容。　
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