实验三 移动通信信息码与扩频码的产生实验（m、gold序列）.doc

实验三 移动通信信息码与扩频码的产生实验（M、Gold序列） （一）M序列产生实验 一、实验目的 1．了解M序列的性质和特点 2．熟悉M序列的产生方法 3．了解M序列的CPLD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M序列的产生方法 2．测试M序列的波形 四、实验原理 M序列是最长线性反馈移存器序列的简称。它是由带线性反馈的移存器产生的周期最长的一种序列。 M序列在一定的周期内具有自相关特性。它的自相关特性和白噪声的自相关特性相似。虽然它是预先可知的，但性质上和那些随机序列具有相同的性质。比如：具有相同数目的0和1码，系列的不同部分具有很小的相关性，任何两串序列具有很小的相关性等。 1、M序列的产生 M序列是由带线性反馈的移存器产生的。现在，我们先给出一个M序列的例子。在图3-1中示出一个4级反馈移存器。若其初始状态为（a3,a2 ,a1 ,a0 ）=（1，0，0，0），则在移位一次时，由a3和a0模2相加产生新的输入a4==1新的状态变为（a4,a3,a2 ,a1 ）=(1,1,0,0)这样移位15次后又回到初始状态（1，0，0，0），不难看出，若初始状态为全“0”，即“0，0，0，0”，则移位后得到的仍为全“0”状态。这就意味着在这种反馈移存器中应避免出现全“0”状态。不然移存器的状态将不会改变。因为4级移存器共有24=16种可能的不同状态。除全 我们常常希望用尽可能小的级数产生尽可能长的序列。由上例可见，一般说来，一个n级反馈移存器可能产生的最长周期等于（2n –1）。我们将这种最长的序列称为最长线性反馈移存器序列，简称M序列。 图3-1 M序列的产生 2、M序列的CPLD实现 an-1an-2a1 an-1 an-2 a1 a0 C1 C2 cn-1 输出 Cn =1 C0 =1 图3-3是实验系统用CPLD器件EPM7064S产生M序列的外部引脚功能图。 图3-2 线性反馈移位寄存器 CLK CLK 甲方CPLD M序列产生器 U103 CLK TP 乙方CPLD M序列产生器 U203 TP TP M序列 图3-3 用CPLD实现的M序列产生器 五、实验步骤 1、熟悉M序列的性质、特点与产生方法 2、测试CPLD器件产生的M序列波形 六、实验报告要求 1、说明什么是M序列，它有何特点 2、画出产生M序列的原理电路 3、说明M序列的自相关与互相关特性是怎样的 （二）Gold码产生实验 一、实验目的 1.了解Gold码的性质和特点 2.熟悉Gold码的产生方法 3.了解Gold码的CPLD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Gold码的产生方法 2.测试Gold码的波形 四、实验原理 1967年，R．Gold提出和讨论了一种新的序列，即Gold码序列。 1．Gold码是m序列的组合码，由同步时钟控制的两个m序列逐位模2加得到，其原理如图3-4所示。这两个码发生器的周期相同，速率也相同，因而两者保持一定的相位关系，这样产生的组合码与这两个子码序列的周期也相同。当改变两个m序列的相对位移时，会得到一个新的Gold码。Gold码虽然是m序列模2加得到的，但它已不再是m序列，不过仍具有与m序列近似的优良特性，各个码组之间的互相关特性与原来两个m序列之间的互相关特性一样，最大的互相关值不会超过原来两个m序列间最大互相关值。Gold码最大的优点是具有比m序列多得多的独立码组。 2．在多用户CDMA系统中可以采用直扩(DS)方式，跳频（FH）方式、跳时（TH）方式和宽带线性调频方式等几种扩频技术，其中直扩方式与其它方式相比，实现频谱扩展更方便。目前采用扩频技术的通信系统大多采用直扩方式工作。 Gold Gold码 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 图3-4 Gold码发生器 直接序列扩频（DS-SS）把用户信号进行惟一编码并扩展调制到一个宽带频谱上发射出去。当两个码序列的相关系数为0时，则它们是正交序列。彼此正交的伪随机码（PN）序列被用来编码用户信号，这些PN序列可通过Gold码产生器生成。Gold码在CDMA系统中用于生成具有良好相关特性的码序列。 Gold码周期N=2n-1，序列数为N+2，最大自相关旁瓣和最大互相关值θa=θc=t（n）。由于Gold序列良好的相关特性并能提供大量的码字，因此在扩频多址系统中得到了广泛的应用。 本实验中，Gold码发生器的基本功能单元为线性反馈移位寄存器LFSR（Linear Fdddback Bhift Register）。 一个m序列是一个正交有限长的二进制序列。理想情况下，一个m码序列能够与该序列的任意位移序列正交。m序列在DS—SS系统