移动通信实验试题.doc

实验一 GOLD 序列特性实验一、实验目的 1 、了解伪随机序列的概念。 2、掌握 GOLD 序列的实现方法。 3 、了解 GOLD 序列的特性。二、实验内容 1、观测伪随机序列及 Gold 序列的频谱特性。 2、观测 Gold 序列的自相关特性。三、实验仪器 1 、信号源模块一块 2、 CDMA 模块一块 3 、数字调制模块一块 4、 60M 数字存储示波器一台 5 、频谱分析仪一台四、实验原理 1 、伪随机序列伪随机噪声具有类似于随机噪声的某些统筹特性,同时又能够重复产生,因此获得了日益广泛的实际应用。伪随机噪声一般都是由周期性数字序列经过滤波等处理后得出的,我们将这种周期性数字序列称为伪随机序列(又称 PN 序列)。二元 m 序列具有优良的自相关函数, 易于产生和复制, 在扩频技术中得到了广泛的应用。长度为 2 n-1 位的 m 序列可以用 n 级线性移位寄存器来产生,如下图 32- 1 所示。图 32-1 n级线性移位寄存器 m 序列的特性如下:(1) 在每一周期 p=2 n-1 内, “0”出现 2 n-1-1 次, “1”出现 2 n-1 次, “1”比“0”多出现一次。(2) 在每一周期内共有 2 n-1 个元素游程, 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 n–1 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( ??ka )的模二和仍然是 m 序列的另一位移序列( ???ka ), 即: ????????????? kkkaaa (4)m 序列的自相关函数为: ???????pp pR mod 0 1 mod 01)(???当- = 当 2 、伪随机序列的实现构造一个产生 m 序列的线性移位寄存器, 首先要确定本原多项式, 根据不可约多项式表查找本原多项式。表 32-1 中是次数 n? 7 的不可约多项式表,表中可以查到 n? 7 不可约多项式与本原多项式。表 32-1 次数n? 7 的不可约多项式级数不可约多项式 n=2 7H n=3 13F n=4 23F 37D 07 n=5 45E 75G 67H n=6 103F 127B 147H 111A 015 155E 007 n=7 211E 217E 235E 367H 277E 325G 203F 313H 345G 上表中多项式的系数写成八进制数形式,每一位数代表多项式的 3 位系数。对应关系如下: 0- 000 1- 001 2- 010 3- 011 4- 100 5- 101 6- 110 3- 111 八进制数对应的二进制序列便是对应的多项式系数,其中 x 的次数从左至右按从高至低的顺序排列。例如, 45 对应的二进制序列和本原多项式分别为 100101 , 5 2 1 x x ? ?。八进制数码后面的英文字母 A、B、C、D 表示非本原多项式,而 E、F、G、H 表示该数码对应的多项式为本原多项式。 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。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 n -1 比特时,就可得到一族( 2 n-1) 个 Gold 序列。再加上两个 m 序列,共有( 2 n+1) 个 Gold 序列。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。 4、 Gold 序列的实现产生 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。以下以 n=7 的并联型 Gold 序列为例,讲解 GOLD 序列的实现方法。查表 32-1 ,n=7 的本原多项式有 211 、 217 、 235 、 367 、 277 、 325 、 203 、 313 、