移动通信原理与应用实验(4)

输入MSK信号I-OUTI-INI乘法器（MC1496）COS低通滤波整形抽样判决BS二分频输入载波位同步恢复延迟SINNRZ反相二分频乘法器（MC1496）低通滤波Q-OUTQ-IN并/串变换差分译码IQ解调 整形抽样判决Q码元再生 图4-8 MSK

解调实验框图

MSK解调实验框图如图4-8所示。MSK已调信号送入IQ调制解调模块中的IQ解调电路分别进行DSB相干解调，相干载波由调制端的本振源经正交分频产生。解调输出的IQ两路模拟基带信号送入码元再生模块进行整形及抽样判决，转换为数字信元后再进行并串转换，经差分译码后输出。抽样判决前IQ信号需经整形变为二值信号，并且需恢复位同步信号。位同步信号恢复由码元再生模块中的数字锁相环完成。IQ两路抽样判决的位同步信号相差半个码元。

IQ解调电路的载波也可由PSK载波恢复模块上的本振源提供，此时解调变为非相干解调，从解调输出的模拟基带信号可以看出信号失真很大，无法进行码元再生。

五、实验步骤

1、 在实验箱上正确安装基带成形模块（以下简称基带模块）、IQ调制解调模块（以下简称IQ模块）、

码元再生模块（以下简称再生模块）和PSK载波恢复模块。 2、 MSK调制实验。

a、关闭实验箱总电源，用台阶插座线完成如下连接：

源端口 基带模块：PN31 基带模块：I-OUT 基带模块：Q-OUT 目的端口 基带模块：NRZ IN IQ模块：I-IN IQ模块：Q-IN 连线说明 提供PN31伪随机序列 将基带成型后的I路信号进行调制 将基带成型后的Q路信号进行调制 * 检查连线是否正确，检查无误后打开电源。

b、按基带成形模块上“选择”键，选择MSK模式（MSK指示灯亮）。 c、用示波器对比观察“NRZ IN”和“NRZ OUT”信号，写出差分编码规则。

d、用示波器观察基带模块上“NRZ-I”及“NRZ-Q”测试点，并分别与“NRZ OUT”测试点的信号进行对比，观察串并转换情况。

e、用示波器观测基带模块上“I-OUT”和“Q-OUT”点信号，并分别与“NRZ-I”、“NRZ-Q”对比，

说明MSK信号的成形规则。

f、用频谱分析仪观测调制后MSK信号频谱（可用数字示波器上FFT功能替代观测），观测点为IQ模块调制单元的“输出”端（TP4） 3、 MSK相干解调实验。

a、关闭实验箱总电源，保持步骤2中的连线不变，用同轴视频线完成如下连接：

源端口 IQ模块（IQ调制单元）：输出（J2） IQ模块(载波单元)：输出（J5） * 检查连线是否正确，检查无误后打开电源。

b、示波器探头分别接IQ解调单元上的“I-OUT”及“Q-OUT”端，观察解调后的波形。 c、对比解调前后I路信号

示波器探头分别接IQ模块的“I-OUT”端及“I-IN”端，注意观察两者是否一致。(若一致表示解调正确，若不一致则可能是载波相位不对，可按IQ模块复位键S1复位或重新开关该模块电源复位。)

d、对比观测解调前后Q路信号

示波器探头分别接IQ模块的“Q-OUT”端及“Q-IN”端，注意观察两者是否一致。（若一致表示解调正确，若不一致则可能是载波相位不对，可将按IQ模块复位键S1复位或重新开关该模块电源复位。） 4、 MSK再生信号观察

a、关闭实验箱总电源，保持步骤2、3中的连线不变，用台阶插座线完成如下连接：

源端口 IQ模块：I-OUT IQ模块：Q-OUT 目的端口 再生模块：I-IN 再生模块：Q-IN 连线说明 将解调后的I路信号进行抽样判决 将解调后的Q路信号进行抽样判决 目的端口 IQ模块（IQ解调单元）：输入（J3） IQ模块(载波单元)：输入（J4） * 检查连线是否正确，检查无误后打开电源。

b、按再生模块上“选择”键，选择MSK模式（MSK指示灯亮）。 c、对比观测原始NRZ信号与再生后的NRZ信号

示波器探头分别接再生模块上“NRZ”端和基带模块上“NRZ IN”端，观察两路码元是否一致。若一致表示解调正确，若不一致可回到步骤2重新实验。 5、 观测载波非相干时信号波形

断开IQ模块上载波“输出”端与该模块上载波“输入”视频线，将IQ模块上载波“输入”端与PSK载波恢复模块上“VCO-OUT”端连接起来，此时载波不同步。从步骤2开始再次观察各信号。

六、思考题

MSK及OQPSK基带信号有什么区别？这些区别产生了什么结果？

实验三 m序列产生及其特性实验

一、实验目的

通过本实验掌握m序列的特性、产生方法及应用。

二、实验内容

1、观察m序列，识别其特征。 2、观察m序列的自相关特性。

三、基本原理

m序列是有n级线性移位寄存器产生的周期为2n?1的码序列，是最长线性移位寄存器序列的简称。码分多址系统主要采用两种长度的m序列：一种是周期为215?1的m序列，又称短PN序列；另一种是周期为242?1的m序列，又称为长PN码序列。m序列主要有两个功能：①扩展调制信号的带宽到更大的传输带宽，

即所谓的扩展频谱；②区分通过多址接入方式使用同一传输频带的不同用户的信号。 1、产生原理

图10-1示出的是由n级移位寄存器构成的码序列发生器。寄存器的状态决定于时钟控制下输入的信息（“0”或“1”），例如第I级移位寄存器状态决定于前一时钟脉冲后的第i－1级移位寄存器的状态。

图中C0，C1，?，Cn均为反馈线，其中C0＝Cn＝1，表示反馈连接。因为m序列是由循环序列发生器产生的，因此C0和Cn肯定为1，即参与反馈。而反馈系数C1，C2，?，Cn－1若为1，参与反馈；若为0，则表示断开反馈线，即开路，无反馈连线。

C0=1D1C1D2C2D3Cn-1DnCn=1输出图10-1 n

级循环序列发生器的模型

一个线性反馈移动寄存器能否产生m序列，决定于它的反馈系数ci(i?0,1,2,?,n)，下表中列出了部分m序列的反馈系数ci，按照下表中的系数来构造移位寄存器，就能产生相应的m序列。

表10-1 部分m序列的反馈系数表

级数n 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 周期P 7 15 31 63 127 255 511 1023 2047 4095 8191 16383 32765 13 23 45，67，75 反馈系数Ci（采用八进制） 103，147，155 203，211，217，235，277，313，325，345，367 435，453，537，543，545，551，703，747 1021，1055，1131，1157，1167，1175 2011，2033，2157，2443，2745，3471 4005，4445，5023，5263，6211，7363 10123，11417，12515，13505，14127，15053 20033，23261，24633，30741，32535，37505 42103，51761，55753，60153，71147，67401 100003，110013，120265，133663，142305 根据表10-1中的八进制的反馈系数，可以确定m序列发生器的结构。以7级m序列反馈系数Ci?(211)8为例，首先将八进制的系数转化为二进制的系数即Ci?(010001001)2，由此我们可以得到各级反馈系数分别为：C0?1、C1?0、C3?0、C4?1、C5?0、C6?0、C7?1，由此就很容易地构造出相应的m序列发生器。根据反馈系数，其他级数的m序列的构造原理与上述方法相同。

需要说明的是，表10-1中列出的是部分m序列的反馈系数，将表中的反馈系数进行比特反转，即进行镜像，即可得到相应的m序列。例如，取C4?(23)8?(10011)2，进行比特反转之后为(10011)2?(31)8，所以4级的m序列共有2个。其他级数m序列的反馈系数也具有相同的特性。理论分析指出，n级移位寄存器可以产生的m序列个数由下式决定：

Ns??(2n?1)/n

其中，?(x)为欧拉函数，其值小于等于x，并与x互质的正整数的个数（包括1在内）。例如对于4级移位寄存器，则小于24?1?15并与15互质的数为1、2、4、7、8、11、13、14，共8个，所以?(15)?8,Ns?8/4?2，所以4级移位寄存器最多能产生的m序列数为2。

总之，移位寄存器的反馈系数决定是否产生m序列，起始状态决定序列的起始点，不同的反馈系数产生不同的码序列。 2、m序列的自相关函数 m序列的自相关函数为

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