CDMA移动通信原理实验指导书V1.1

目 录

第一章 实验系统介绍 ··································································· - 1 -

1.1系统组成 ························································································································· - 1 - 1.2系统实现 ························································································································· - 1 -

第二章 CDMA实验 ··································································· - 10 -

实验一 GOLD序列特性实验 ····························································································· - 10 - 实验二 GOLD序列的捕获与跟踪实验 ·············································································· - 15 - 实验三 扩频与解扩实验 ····································································································· - 20 - 实验四 载波提取实验 ········································································································ - 25 - 实验五 PSK调制与解调实验 ····························································································· - 29 - 实验六 位同步提取实验 ····································································································· - 36 - 实验七 帧同步提取实验 ····································································································· - 42 - 实验八 纠错编码实验 ········································································································ - 50 - 实验九 CDMA移动通信系统实验 ···················································································· - 54 -

参考书目 ······················································································· - 61 -

CDMA移动通信原理实验指导书 第一章 实验系统介绍

1.1系统组成

本实验系统主要用于高校“移动通信”、“扩频通信”等课程的实验教学，可进行移动通信各种一般性原理的实验，覆盖移动通信课程的主要知识点，同时具有较强的系统性，能够模拟直扩码分多址（DS-CDMA）移动通信系统。

本实验系统的主要参考教材为西安电子科技大学出版社出版，郭梯云、邬国扬、李建东编著的《移动通信》（修订版）和西安电子科技大学出版社出版，查光明、熊贤祚编著的《扩频通信》。这两本教材被很多高校所采用，具有较强的权威性。

其中，DS-CDMA系统的设计我们紧密结合《扩频通信》一书，着重突出教材的重点：PN码的特性、扩频和解扩、同步和捕获等知识点，使用户通过实验进一步理解CDMA的精髓。同时，该系统还包含码分多址、伪随机序列的捕获和跟踪、数字调制与解调、位同步、帧同步提取、载波恢复、纠错编解码等众多功能，可以构成一个完整的移动通信系统。

具体实验内容有：

1） GOLD序列特性实验

2） GOLD序列的捕获和跟踪实验 3） 扩频与解扩实验 4） 载波提取实验

5） PSK调制与解调实验 6） 位同步提取实验 7） 帧同步提取实验 8） 纠错编码实验

9） CDMA移动通信系统实验

1.2系统实现

现代通信技术取得的突出成就之一就是CDMA（Code Division Multiple Access 码分多址）技术。由于CDMA技术可以处理多媒体数据业务的异步特性，可以提供比传统多址技术（如：TDMA（Time Division Multiple Access 时分多址）、FDMA （Frequency Division Multiple Access 频分多址））更高的容量，并且能够抵抗信道的频率选择性衰落，可以提供方便的多用户接入，所以公认它将作为第三代移动通信的主要技术。

CDMA系统按照扩张频谱方式的不同可分为： 1、直接序列扩频CDMA（DS-CDMA）：用待传信息信号与高速率的伪随机码序列相乘后，去控制射频信号的某个参量而扩展频谱。

2、跳频扩频CDMA（FH-CDMA）：数字信息与二进制伪随机码序列模二相加后，去离散地控制射频载波振荡器的输出频率，使发射信号的频率随伪随机码的变化而跳变。

3、跳时扩频CDMA（TH-CDMA）：跳时是用伪随机码序列来启闭信号的发射时刻和持续时间。发射信号的“有”、“无”同伪随机序列一样是伪随机的。

4、混合式：由以上三种基本扩频方式中的两种或多种结合起来，便构成了一些混合扩频

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CDMA移动通信原理实验指导书 体制，如FH/DS，DS/TH，FH/TH等。

其中，DS-CDMA系统是目前应用最广泛的一种扩频CDMA系统，被CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA等第三代移动通信系统采用，我们的实验系统就设计了一个完整的DS-CDMA系统，重点放在伪随机码的特性、扩频和解扩、同步和捕获等知识点上，同时也具备码分多址、位同步、帧同步提取、载波恢复、纠错编解码等众多功能。

1.2.1 发射机的实现

其发射机实现框图如图1.2-1所示：

SIGN1S1-KPPSK1 SIGN1信号PSK扩频1发生器1调制器1第一路 置位 GOLD1 TXGOLD1GOLD序列TX-CW功放加法器置位发生器1(10.7M)

S2-KPPSK2SIGN2SIGN2信号PSK扩频2 置位发生器2调制器2第二路

GOLD2

GOLD2GOLD序列 置位发生器2

图1.2-1 CDMA系统发射机实现框图

两路信息码均在发射机的CPLD中产生，周期为8，分别由两个8位拨码开关“SIGN1置位”和“SIGN2置位”进行置位。码速率1K/2K可变，由拨位开关“信码速率”控制，拨码开关拨上时码速率为2K，拨下时为1K。两路扩频码为在CPLD中产生的127位Gold序列，分别受两个8位开关“GOLD1置位”和“GOLD2置位”控制，可以任意改变。码速率100K/200K可变，由拨位开关“扩频码速率”控制，拨位开关拨上时码速率为200K，拨下时为100K。

两路信息码分别与Gold1和Gold2进行扩频后，再进行PSK调制。当拨位开关“第一路”拨上、“第二路”拨下时，发射机输出点TX输出的信号为SIGN1与GOLD1扩频调制后的信号。当拨位开关“第一路”拨下、“第二路”拨上时，发射机输出点TX输出的信号为SIGN2与GOLD2扩频调制后的信号。当两个拨位开关均拨上时，发射机输出点TX输出的信号为两路信号的叠加。拨位开关“扩频”可对是否扩频进行选择，当拨码开关拨上时表示不对信息码进行扩频，拨下时扩频，这样便于对比观察是否扩频的PSK信号的频谱。

另外，在发射机还可对SIGN1进行汉明编码，当拨位开关“编码”拨上时对SIGN1进行编码，拨下时不编码。8位拨码开关“误码“的作用是对编码后的信号人为设置误码，以检验汉明编码的纠错效果。

该部分各测试点的位置如图1.2-1所示，在图中标明及未标明的测试点分别表示：

SIGN1：当拨位开关“编码”拨下时SIGN1第一路信息码输出点；输出8位NRZ码，码字与拨码开关“SIGN1置位”的设置一致，码速率受拨位开关“信码速率”控制，拨位开关拨上时码速率为2K，拨下时为1K。当拨位开关“编码”拨上时SIGN1为第一路信息码经

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CDMA移动通信原理实验指导书 过汉明编码信号输出点，输出为第一路信息码的汉明编码并加入帧同步码（1110010）后的NRZ码，周期为21位，第一个7位为巴克码（1110010），第二个7位为第一路信号码高四位经7.4汉明码编码后的数据，第三个7位为第一路信息码低四位经7.4汉明码编码后的数据。同时，后两个7位的数据还受拨码开关“误码”的控制，当“误码”开关的2～8位中的某一位置高时，后两个7位的数据相应位取反。码速率同样受拨位开关“信码速率”控制，拨位开关拨上时码速率为2K，拨下时为1K。

SIGN2：第二路信息码输出点；输出8位NRZ码，码字与拨码开关“SIGN2置位”的设置一致，码速率受拨位开关“信码速率”控制，拨位开关拨上时码速率为2K，拨下时为1K。

GOLD1：第一路扩频码输出点；输出127位的GOLD序列，码型为NRZ码，码速率受拨位开关“扩频码速率”控制，拨位开关拨上时码速率为200K，拨下时为100K。

GOLD2：第二路扩频码输出点；输出127位的GOLD序列，码型为NRZ码，码速率受拨位开关“扩频码速率”控制，拨位开关拨上时码速率为200K，拨下时为100K。

S1-KP：当拨位开关“扩频”拨下时为SIGN1与GOLD1扩频后的输出点，输出NRZ码，码速率由扩频码速率决定，拨位开关“扩频码速率”拨上时码速率为200K，拨下时为100K；当拨位开关“扩频”拨上时为SIGN1信号输出点（不扩频），输出与“SIGN1”或者同“差分编码”（当“编码”拨上时）一致。

S2-KP：当拨位开关“扩频”拨下时为SIGN2与GOLD2扩频后的输出点，输出NRZ码，码速率由扩频码速率决定，拨位开关“扩频码速率”拨上时码速率为200K，拨下时为100K。当拨位开关“扩频”拨上时为SIGN2信号输出点（不扩频），输出与“SIGN2”一致。

TX-CW：发射机10.7M载波信号输出点；输出10.7MHz的正弦波，峰峰值超过1V。 PSK1：“S1-KP”信号经过PSK调制后的输出点；输出载波为10.7M的PSK信号。 PSK2：“S2-KP”信号经过PSK调制后的输出点；输出载波为10.7M的PSK信号。 TX：发射机发射信号输出点；当拨位开关“第一路”拨上、“第二路”拨下时，输出经过功率放大后的PSK1信号；当拨位开关“第一路”拨下、“第二路”拨上时，输出经过功率放大后的PSK2信号；两个拨位开关同时拨上时，输出为PSK1和PSK2叠加、放大后的信号；两个拨位开关同时拨下时，输出为空。

S1-BS：SIGN1和SIGN2位同步信号输出点；输出为方波，频率受拨位开关“信码速率”控制，拨位开关拨上时频率为2KHz，拨下时为1KHz。

S1-FS：当拨位开关“编码”拨上时为SIGN1帧同步信号输出点，输出为脉冲波，频率受拨位开关“信码速率”控制，拨位开关拨上时频率为2/21KHz，拨下时为1/21KHz；当拨位开关“编码”拨下时输出为零。

差分编码：当拨位开关“编码”拨下时，差分编码输出点的波形同“SIGN1”一致；当拨位开关“编码”拨上时，差分编码输出点的波形为“SIGN1”（第一路信息码汉明编码后的信号）差分编码波形。

G1-BS：GOLD1和GOLD2位同步信号输出点；输出为方波，频率受拨位开关“扩频码速率”控制，拨位开关拨上时频率为200K，拨下时为100K。

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CDMA移动通信原理实验指导书 1.2.2 接收机的实现

接收机实现框图如图1.2-2所示：

载波提取汉明解码PSK解调高放RX乘法器1GD-TX乘法器2超前1/2位GD-CQZH1ZH2CQ1BPF2CQ2包络检波2CQ3TX1BPF1包络检波1TX3差分译码门限判决TX2减法器BPF3包络检波3ZH3VCO-C乘法器3滞后1/2位GD-ZHVCOGOLD序列发生器3扣码电路判断是否停止扣码GOLD3置位图1.2-2 CDMA系统接收机实现框图

接收机按电路实现的功能可分为四部分：扩频码的捕获和跟踪、载波提取、PSK解调和差分译码、汉明解码。

1、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，使其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，使已建立的同步保持下去，通常称这一步为跟踪。

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。本接收机也是采用滑动相关法，由图1.2-2中的TX（同相）支路和CPLD构成滑动相关捕获电路，如图1.2-3所示。

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CDMA移动通信原理实验指导书 解扩BPF

PN码发生器 解调 包络检波 时钟 扣码门限判决图1.2-3 滑动相关捕获电路

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与某一门限值比较，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。

实现跟踪也是利用伪随机间的相关特性实现的。一般采用延迟锁定环来实现。本接收机用图1.2-2中的CQ（超前）支路、ZH（滞后）支路、VCO和CPLD构成延迟锁定环，如图1.2-4所示。

??(t)

BPF包络检波＋

∑??(t)

－BPF包络检波

环路滤波

PN码压控 发生器 时钟图1.2-4 延迟锁定环跟踪电路

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。

为了方便实验，我们在捕获电路的门限判决处加了一个旋转电位器“捕获”，用于改变比较的门限值，以捕捉有用信号，同时用发光二极管“捕获指示”的亮灭来判断是否已捕捉到有用信号。同时，在跟踪电路VCO处加了一个旋转电位器“跟踪”，用来调节VCO的压控信号的直流电平，增大接收机的时钟调节范围，使锁相更容易。

接收机的扩频码GOLD3受8位拨码开关“GOLD3置位”控制。因此，当“GOLD3置位”与“GOLD1置位”一致而与“GOLD2置位”不一致时，解调出信息码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。拨位开关“信码速率”、“扩频码速率”、“解码”分别对应发射机的拨位开关“信码速率”、“扩频码速率”、“编码”。

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CDMA移动通信原理实验指导书 该部分各测试点的位置如图1.2-2所示，在图中标明及未标明的测试点分别表示： RX：接收机接收到的经过滤波放大后的信号。

GD-TX：接收机同相支路同相GOLD序列输出点；当接收机完成捕获和跟踪后，该点输出的GOLD序列应与发射机的GOLD序列同频同相。

TX1：接收机同相支路解扩后、滤波前信号输出点；当接收机完成捕获和跟踪后，该点输出为解扩后的PSK信号。

TX2：接收机同相支路滤波后、检波前信号输出点。

TX3：接收机同相支路检波后信号输出点；当接收机捕获前输出GOLD序列的相关峰。 GD-CQ：接收机超前支路超前GOLD序列输出点；输出与GD-TX频率、码字一致，相位超前半个码元的GOLD序列。

CQ1：接收机超前支路解扩后、滤波前信号输出点。 CQ2：接收机超前支路滤波后、检波前信号输出点。

CQ3：接收机超前支路检波后信号输出点；当接收机捕获前输出GOLD序列的相关峰，相位比TX3超前半个码元。

GD-ZH：接收机滞后支路超前GOLD序列输出点；输出与GD-TX频率、码字一致，相位滞后半个码元的GOLD序列。

ZH1：接收机滞后支路解扩后、滤波前信号输出点。 ZH2：接收机滞后支路滤波后、检波前信号输出点。

ZH3：接收机滞后支路检波后信号输出点；当接收机捕获前输出GOLD序列的相关峰，相位比TX3滞后半个码元。

VCO-C：延迟锁定环中VCO控制信号输出点；当接收机捕获前输出延迟锁定环的鉴相特性。

G3-BS：GOLD3位同步信号输出点；输出为方波，频率受拨位开关“扩频码速率”控制，拨位开关拨上时频率为200K，拨下时为100K。

2、载波提取

当接收机采用同步解调或相干检测时，接收机需要提供一个与发射机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提取，或称为载波同步。本接收机载波提取使用科斯塔斯环法，科斯塔斯环又称同相正交环，其原理框图如图1.2-5所示：

乘法器1 V3V5低通1 V1 输入已调信号V7输出压控环路乘法器3振荡器滤波器 90о相移 V2 V4V6 低通2

乘法器2图1.2-5 科斯塔斯环原理框图

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CDMA移动通信原理实验指导书 在科斯塔斯环环路中，误差信号V7是由低通滤波器及两路相乘提供的。压控振荡器输出信号直接供给一路相乘器，供给另一路的则是压控振荡器输出经90o移相后的信号。两路相乘器的输出V3 、V4均包含有调制信号，两者相乘以后可以消除调制信号的影响，经环路滤波器得到仅与压控振荡器输出和理想载波之间相位差有关的控制电压，从而准确地对压控振荡器进行调整，恢复出原始的载波信号。

接收机载波提取电路的实现如图1.2-6所示：

乘法器1 相乘1TX2低通1

调制信号 输入

VCOCOSCOS相乘3环路10.7M压控乘法器3 滤波器滤波器振荡器 90о相移

相乘2 低通2 乘法器2图1.2-6 接收机载波提取电路实现框图

收机接收到的扩频PSK信号经过解扩后，在TX1处得到PSK信号，经过带通滤波器到TX2，再送入载波提取电路得到相干载波COS。

在实验过程中，由于科斯塔斯环频率锁定范围较小，因此需要调节电位器 “频率调节”，使压控振荡器的自由振荡频率接近10.7MHz。同时，为观察PSK信号载波提取中易出现的“相位模糊（又称倒π）”现象，我们在科斯塔斯环输入处加入了一个拨位开关“调制信号输入”，反复断开-连接该开关，可以观察到提取的载波会出现0和π两种初始相位。

该部分各测试点的位置如图1.2-6所示，在图中标明及未标明的测试点分别表示： 相乘1：“COS”信号与PSK信号相乘、滤波后输出点；当环路锁定后该点输出为PSK信号中包含的基带信号。

相乘2：“SIN”信号与PSK信号相乘、滤波后输出点；当环路锁定后该点输出为零。 相乘3：“相乘1”信号与“相乘2”信号相乘后输出点；当环路锁定后该点输出为零。 VCO：环路中压控振荡器的控制信号；当环路锁定后该点输出为零。

COS：环路中压控振荡器输出信号滤波后的输出点；输出为正弦波，当环路锁定后该点输出频率与PSK的载波频率、相位一致。

3、PSK解调

接收机PSK解调使用相干解调方法，PSK相干解调的原理如图1.2-7所示：

调制信号解调信号带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器 输入输出 本地载波位同步信号

图1.2-7 PSK解调实现框图

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CDMA移动通信原理实验指导书 PSK调制信号先经过带通滤波器，然后调制信号经过乘法器与载波信号相乘后，去掉了调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，对此信号进行抽样判决，就可以得到基带信号了。

接收机PSK解调电路实现框图如图1.2-8所示： U300

整形前整形后TX2判决后低通抽样 TX1(已调信号)带通乘法器整形滤波器滤波器判决

BS 整形COS电平(相干载波)位同步

提取

图1.2-8 接收机PSK解调电路实现框图

其中，乘法器和低通滤波器与载波提取电路的科斯塔斯环中的乘法器1和低通1为同一电路，整形（比较）电平可通过旋转电位器“整形”改变。

该部分各测试点的位置如图1.2-8所示，在图中标明及未标明的测试点分别表示： TX1：同捕获和跟踪电路中的“TX1”。 TX2：同捕获和跟踪电路中的“TX2”。 COS：同载波提取电路中的“COS”。 整形前：同载波提取电路中的“相乘1”。

整形电平：对“整形前”信号进行整形（判决）的直流电平。

整形后：对“整形前”信号进行整形（判决）后得到的信号，应与发射机“SIGN1”（接收第一路信号时）一致（当干扰较大时，会有一定误码存在）。

BS：接收机提取位同步信号输出点；输出为方波，频率应与发射机位同步信号（S1-BS）频率一致（当干扰较大时，位同步信号频率会有一定的跳变）。

判决后：对 “整形后”信号利用接收机提取的位同步信号进行抽样判决后得到的信号，应与发射机“SIGN1”（接收第一路信号时）一致（当干扰较大时，会有一定误码存在，但误码率较“整形后”的误码率小）。

注：当发射端的“编码”拨上时，“整型后”、“判决后”的波形应与发射机“差分编码”一致。

4、汉明解码

接收机汉明解码电路实现框图如图1.2-9所示“

DECODE逆差分汉明

解码

FS

帧同步提取

图1.2-9 接收机汉明解码电路实现框图

其中帧同步提取、汉明解码分别由单片机AT89C2051（U211、U212）完成。 该部分各测试点的位置如图1.2-9所示，在图中标明及未标明的测试点分别表示： 逆差分：同发射机的第一路信息码的汉明编码“SIGN1”。

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CDMA移动通信原理实验指导书 FS：接收机提取帧同步信号输出点；输出为窄脉冲，频率应与发射机帧同步信号（S1-FS）频率一致。

假识别：接收机提取帧同步时假识别信号输出点；输出为窄脉冲，当判决后的信号一个周期（21位）只包含一个帧同步码（1110010）时，输出与“FS”一致，当判决后的信号一个周期包含两个帧同步码时，其频率是“FS”信号频率的两倍。

DECODE：接收机对SING1汉明编码后的解码信号输出点；码字应与发射机拨码开关“SIGN1置位”的设置一致。

注意，由于我们仅对发射机的第一路信号进行了汉明编码，因此接收机也仅能对第一路信号进行汉明解码。

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CDMA移动通信原理实验指导书 由于干扰的影响会引起同步码组中的一些码元发生错误，从而使识别器漏识别已发出的同步码组。出现这种情况的概率就称为漏同步概率P1。例如图2.7-2识别器的判决门限电平为＋6，若由于干扰，七位巴克码有一位错误，这时相加输出为＋5，小于判决门限，识别器漏识别了帧同步码组；若在这种情况下，将判决门限电平降为＋4，识别器就不会漏识别，这时判决器容许七位同步码组中有一个错误码元。现在就来计算漏同步概率。

设p为码元错误概率，n为同步码组的码元数，m为判决器容许码组中的错误码元最大数，则同步码组码元n中所有不超过m个错误码元的码组都能被识别器识别，因而，未漏概率为

?Cr?0mrnp(1?p)rn?r

故得漏同步概率为

rP1?1??Cnp(1?p)rr?0mn?r （2.7-3）

2、假同步概率P2

在消息码元中，也可能出现与所要识别的同步码组相同的码组，这时会被识别器误认为是同步码组而实现假同步。出现这种情况的可能性就称为假同步概率P2。

因此，计算假同步概率P2就是计算信息码元中能被判为同步码组的组合数与所有可能的码组数之比。设二进制信息码元出现“0”和“1”的概率相等，都为1/2，则由该二进制码元组成n位码组的所有可能码组数为2n个，而其中能被判为同步码组的组合数显然也与m有关。若m＝0，只有一个（C0n）码组能被识别；若m＝1，即与原同步码组差一位的码组都能被识别，共有C1n个码组。依此类推，就可求出信息码元中可被判为同步码组的组合数

?Cr?0mrn，因

而可得假同步概率为

P2?2?n?Cr?0mrn

（2.7-4）

比较式（2.7-3）和式（2.7-4）可见，m增大，即判决门限电平降低时，P1减小，但P2增大，所以这两项指标是有矛盾的，判决门限的选取要兼顾两者。

在分析判决门限电平对P1和P2的影响时，讲到两者是有矛盾的。我们希望在同步建立时要可靠，也就是假同步概率P2要小；而在同步建立以后，就要具有一定的抗干扰性能，也就是漏同步概率P1要小。为了满足以上要求以及改善同步系统性能，帧同步电路应加有保护措施。最常用的保护措施是将帧同步的工作划分为两种状态——捕捉态和维持态。

终端接收机由非同步工作状态转入同步工作的过程，称为“捕捉态”，终端机进入同步工作后则称为“维持态”。可把捕捉过程分成两步进行，先在信码中找到与该时刻本地帧同步码型相同的信码码位。当找到和帧同步码型一致的信码码位后，再进行第二步，即逐帧比较下去，也就是在该时隙上按本地同步码的周期进行比较。在比较过程中，一旦发现在收端本地

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CDMA移动通信原理实验指导书 同步码的相位与信码码型不同时，则重新移一个码元相位，重新从第一步开始找帧同步码位，以上两步交替进行，即可建立真正的同步。

分散式插入法也称为“间隔式插入法”，它并不是将帧同步码组集中插入数据码流中，而是常以1比特帧同步码按一定的排布规律分散地插在数据流中。在本实验中，帧同步码是采用集中插入法集中插入到NRZ码的1～7位的。帧同步码识别电路所能识别的帧同步码的码型设置为1110010，并且在输入的NRZ码的码速率为1KHz、2KHz时，才能正常提取帧同步码。

在发射机产生的NRZ码中，帧同步码是集中插入到每帧信号的1～7位的，因此只要帧同步码识别电路在码流中能识别到与设置的帧同步码相同的码组，就会输出一个一致脉冲。在本实验中采用的是滑动窗口来检测帧同步码的，如图2.7-4所示。

1001011010111001001110101010(a)1001011010111001001110101010(b)

图2.7-4 帧同步码滑动窗口识别示意图

图2.7-4中虚线框就是由单片机U211（AT89C2051）控制的一个7位的滑动窗口，这个窗口是固定不动的，但输入的NRZ码在位同步提取电路提取出来的位同步信号的控制下，逐位向前移动，如图2.7-4（a）所示，该时刻移入滑动窗口的7位码与帧同步码不同，所以帧同步码识别电路没有输出，而当该序列再右移一位（如图2.7-4（b）所示）之后，移入滑动窗口的7位码与帧同步码完全相同，此时帧同步码识别电路才会有一致脉冲输出。

不难看出，若信息数据中含有与帧同步码完全相同的码元序列，则系统将进入错误的同步维持状态，由于在这里是连续传输以21位为周期的周期信号，所以此状态将维持下去。但在实际的信息传输中不会连续传输这种周期信号，因此连续几帧都输出假识别信号的概率极小，所以这种错误的同步维持状态存在的时间是短暂的。

在本实验中，帧同步识别器第一次识别到的与帧同步码相同的码元序列被认为一定就是正确的帧同步码而不会是与帧同步码完全相同的数据（因为当各模块上电复位后NRZ码是从第一位开始输入帧同步识别电路的，而帧同步集中插入在NRZ码的第一位至第七位，所以帧同步识别电路第一次识别到的与帧同步码相同的码元序列一定就是正确的帧同步码）。此后只要识别器输出一致脉冲信号，就将该信号延迟14位以后再与第一次识别到的帧同步信号比较，若相位相同，则输出正确的帧同步信号，若相位不同，则判断为假识别信号，给予滤除。

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CDMA移动通信原理实验指导书 整个程序流程图如图2.7-5所示。

开始串口初始化初始化中断开中断同步捕捉滑动一位帧同步到来吗？Y同步保护N输出帧同步 图2.7-5 帧同步提取程序流程图

其中，同步保护又分为假同步保护和漏同步保护，其程序流程图如图2.7-6和2.7-7所示。

开始相位超前？Y输出帧同步N返回同步捕捉

图2.7-6 假同步保护程序流程图

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开始CDMA移动通信原理实验指导书 是同步码？Y输出帧同步N连续三次都不是？NY返回同步捕捉

图2.7-7 漏同步保护程序流程图

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”均拨下，“编码”拨上，接收机拨位开关“信码速率”、“扩频码速率”、“跟踪”均拨下，“调制信号输入”和“解码”拨上。此时系统的信码速率为1Kbit/s，并且经过了汉明编码，扩频码速率为100Kbit/s。将“第一路”连接，“第二路”断开，这时发射机发射的是第一路信号。将拨码开关“GOLD3置位”拨为与“GOLD1置位”一致。

4、根据实验二中步骤8～11的方法，调节“捕获”和“跟踪”旋钮，使接收机与发送机GOLD码完全一致。

5、根据实验四中步骤6～7的方法，调节“频率调节”旋钮，恢复出相干载波。 6、根据实验五中步骤5-⑥的方法，调节“整形”旋钮，解调出第一路信息码。

7、用示波器观察接收机“FS”信号，该点即为接收机恢复出的帧同步信号，将其与发射机的“S1-FS”进行比较。

8、用示波器双踪同时观察接收机测试点“FS”与“假识别”的波形，比较两个波形的异同。

9、将发射机“SIGN1置位”设置为“10000010”（此时SIGN1编码后信号为1110010 1000111 0010101，包含两个巴克码）。按“发射机复位”和“接收机复位”键，用示波器双踪同时观察接收机测试点“FS”与“假识别”的波形，比较两个波形的异同。

七、实验思考题

1、实验步骤8和9的实验现象如何？为什么会出现这样的现象？

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CDMA移动通信原理实验指导书 2、假识别保护电路是如何使假识别信号不形成假同步信号的？

3、假识别保护电路是如何保护识别器避免假识别正确的帧同步信号的？

八、实验报告要求

1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。

2、根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图。 3、对实验思考题加以分析，并画出原理图与工作波形图。

4、分析电路输出假识别信号的原因及假同步保护电路消除假识别的机理。 5、分析电路假识别正确的帧同步信号的原因和假同步保护电路的工作原理。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ssd2.html