1.3.3 双工器部分
天线 座机双工器 1RX_BSRX ANT_BS3 ANTDUP1 5TXTX_BS
接收
发射
RELAY1
1RX RX_HSRELAY2
ANT_FS3 ANTDUP2
5TX_HSTX 手机双工器
控制
ANTGNDGNDGNDGND图1.3-3 无绳电话系统双工器部分原理框图
该部分各测试点的位置如图1.3-3所示，在图中标明及未标明的测试点分别表示： ANT_BS：座机双工器天线测试端 RX_BS：座机双工器接收端 TX_BS：座机双工器发射端
ANT_FS：手机双工器天线测试端 RX_FS：手机双工器接收端
TX_FS：手机双工器发射端
1.4CDMA系统
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。
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4242CDMA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PN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。 1.4.1 发射机的实现
其发射机实现框图如图1.4-1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1.4-1 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/200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。
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其中，发射机信息码和扩频码的产生、扩频均在CPLD中实现，CPLD使用EPM7128（U301）；PSK调制使用模拟乘法器MC1496（U303、U304）；加法器使用运算放大器AD8055（U305）；功放采用UPC1676（U306）。
该部分各测试点的位置如图1.4-1所示，在图中标明及未标明的测试点分别表示： 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。
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”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和SIGN2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”拨下时输出为空。
S1-CODE：当拨位开关“编码”拨上时为SIGN1汉明编码信号输出点，输出为SIGN1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SIGN1高四位经7.4汉明码编码后的数据，第三个7位为SIGN1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”拨下时输出与“SIGN1”一致。
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。 1.4.2 接收机的实现
接收机实现框图如图1.4-2所示：
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载波提取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汉明解码门限判决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1.4-2 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。
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1.4-2中的TX（同相）支路和CPLD（U402）构成滑动相关捕获电路，如图1.4-3所示。
解调 解扩BPF门限判决 包络检波 时钟 PN码发生器 扣码
图1.4-3 滑动相关捕获电路
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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。
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1.4-2中的CQ（超前）支路、ZH（滞后）支路、VCO和CPLD（U402）构成延迟锁定环，如图1.4-4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1.4-4 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。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”。
其中，接收机扣码电路、GOLD序列发生器及超前、滞后电路均在CPLD中实现，CPLD使用EPM7128（U402）；高放使用单片集成中频放大器MC1350（U401）；乘法器使用模拟乘法器MC1496（U403、U406、U407）；带通滤波器使用10.7M的晶体滤波器（CFT400、CFT401、CFT402），通带为10.7M±3.75KHz；包络检波用检波二极管1N60（D401、D402、D403）完成；减法器由运算放大器TLE2084（U404）构成；VCO使用晶体压控振荡器（CRY400）。
该部分各测试点的位置如图1.4-1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。
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