【正文】 高斯信道、瑞利信道和萊斯信道參數(shù)的設(shè)置：方差均設(shè)置為 ；起始種子均設(shè)置為 67；采樣時間設(shè)置是 1e5，信噪比設(shè)置為 10。 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 23頁共 52頁 圖 Gold 序列加萊斯信道擴頻仿真原理圖 Gold 序列擴頻系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置 在上面的模型中 Bernoulli Binary Generator 即伯努力二進制發(fā)生器，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流相當于信源，其采樣時間（ sample time）設(shè)置為 1/100，及數(shù)據(jù)流的傳輸速率為 100bps。不過查閱大量資料之后，在相同的方差下，瑞利和萊斯比高斯信道下的失真程度大一些。 瑞利信道參數(shù)設(shè)置和萊斯信道參數(shù)設(shè)置與高斯信道保持一致。 圖 m 序列調(diào)制部分原理圖 將 解擴信號 與原載 序列 信號進行乘法 完成解擴，在 對信號進行 BPSK 相干解調(diào) 得到解調(diào)信號 ，解調(diào)系統(tǒng)模型如下圖 所示。有兩類 Kasami 序列 小集和大集 。并且它的取值有一定的規(guī)律性，當 n 為奇數(shù)時 Gold 碼序列族中約有一半的碼序列的互相關(guān)函數(shù)值是 1/p，而當 n 為偶數(shù)時，卻 有 75℅的碼序列的互相關(guān)函數(shù)值為 1/p。 12ptRptp?????????? ??? （ ） 式中 p=Gold 碼的碼長度，且滿足 p=21n? 。 圖 中的兩個 m 序列發(fā)生器產(chǎn)生的兩個 m 序列必須是 m序列優(yōu)選對，并且兩個 m序列發(fā)生器要同時鐘控制即碼元速率要相同。在把互相關(guān)系數(shù)與 m 序列優(yōu)選對的條件相 比較，看是否滿足進而判斷這兩個 m 序列是否是優(yōu)選對。 Gold 序列的自相關(guān)和互相關(guān)系數(shù)的計算方法和 m 序列的計算方法完全相同，在這里不做詳細說明。 Gold碼繼承了 m序列優(yōu)選對的相關(guān)特性，同樣具有三值性，且它比 m 序列優(yōu)越的是它可用的地址碼的數(shù)量比 m序列多很多。 開 始將 次 m 序 列 分 別 存 入 數(shù) 組 C 1 和 數(shù) 組 C 2C L K 上 升C 1 固 定 不 動 ， C 2 右 移 一 位計 算 | A D |計 算 | A D | / （ A + D ）輸 出 結(jié) 果YN陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 13頁共 52頁 開 始將 次 m 序 列 分 別 存 入 數(shù) 組 C 1 和 數(shù) 組 C 2C L K 上 升C 1 固 定 不 動 ， C 2 右 循 環(huán) 移 一 位計 算 | A D | / （ A + D ）輸 出 結(jié) 果NY 圖 m 序列互相關(guān)系數(shù)計算流程圖 m 序列的互相關(guān)系數(shù)存在不可預測性，基本是雜亂無章的。 m 序列的相關(guān)性分為自相關(guān)性和互相 關(guān)性。 m 序列的互相關(guān)性是指相同周期 12 ?? nP 兩個不同的 m 序列 {}na 、 {}nb 一致的程度。一個游程中包含的位數(shù)稱之為游程長度。其特征多項式可以 用式（ ）表示。 （ 3）足夠多的獨立地址數(shù)。其定義如下： （ 1）凡自相關(guān)系數(shù) a? 滿足式（ ）形式的碼，稱為狹義偽隨機碼。 ： 直擴系統(tǒng)除了一般通信系統(tǒng)所要求的同步以外，還必須完成偽隨機碼的同步，以便接受機用此同步后的偽隨機碼去對接受信號進行相關(guān)解擴。充分利用不同碼型的擴頻編碼之間的相關(guān)特性，分配給不同用戶不同的擴頻編碼，就可以區(qū)別不同的用戶的信號，眾多用戶， 只要配對使用自己的擴頻編碼，就可以互不干擾地同時使用同一頻率通信，從而實現(xiàn)了頻率復用，使擁擠的頻譜得到充分利用。它由于與偽隨機序列不相關(guān)，相乘過程相當于頻譜擴展過程，將干擾功率分散到很寬的頻帶上，譜密度降低，相乘器后接的濾波器只能讓有用信號通過，能夠進入解調(diào)器輸入端的干擾功率只能是與信號頻帶相同的那部分 [6]。這樣 39。 39。 trI 可用式 ()表示。 0( ) ( ) ( ) ( )n c d t a t c t d g t n T??? ? ?? （ ） 式中 nd —— 模 2加得到的各位數(shù)。 信源擴 頻P N 碼調(diào) 制振 蕩 器a ( t )d ( t ) s ( t )c ( t ) 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 8頁共 52頁 混 頻擴 頻 碼高 放解 擴本 振解 調(diào)同 步基 帶 信 號 恢 復 圖 直擴系統(tǒng)組成框圖 接收端，接收到信號后經(jīng)過混頻及相關(guān)解調(diào)后，得到了信息序列 a(t)的頻帶，在經(jīng)過解調(diào)，恢復出 a(t)，完成信息傳輸。 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 7頁共 52頁 2 偽隨機序列工作原理 直接序列擴頻系統(tǒng) 圖 ，信源產(chǎn)生的信號經(jīng)過第一次調(diào)制即信息調(diào)制（如信源編碼）成為一種數(shù)字信號，在進行第二次調(diào)制即擴頻調(diào)制，然后再進行第三次調(diào)制，把經(jīng)過擴頻的信號搬移到射頻上發(fā)射出去。可以直接調(diào)用 ,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù) 庫中方便自己以后調(diào)用。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型， Simulink 提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口 (GUI)，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用 戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。 DSP主要匯編程序 [15]。 然后同樣會得到一個新訪問地址 ,同樣能輸出內(nèi)存中長度為 M1的序列中的某個數(shù) ,將其輸出 。 也可以事先在外部文件中寫好需要輸出的一組數(shù)然后導入 DSP的內(nèi)存中 。 （ 2）輸入 VHDL 代碼 （ 3）將以上的設(shè)計輸入編譯成標準的 VHDL 文件，然后將文 件調(diào)入 VHDL 仿真軟件進行功能仿真，檢查邏輯功能是否正確。傳統(tǒng)的設(shè) 計思路是自下而上 ,即設(shè)計者首先將各種基本單元 ,如各種門電路以及加法器、計數(shù)器等模塊做成基本單元庫 ,然后在設(shè)計時調(diào)用這些基本單元 ,逐級向上組合 ,直到形成系統(tǒng)為止。通過對直擴系統(tǒng)的分析說明，更加明確偽隨機序列的應用及在應用中所扮演的角色，對了解研究本課題的意義有了更深刻的認識。 偽隨機序列還在密碼學中占據(jù)重要地位，設(shè)計具有良好隨機性的偽隨機序列一直是密碼學研究的中心。 在雷達信號設(shè)計中的應用：近年興起的擴展頻譜雷達所采用的信號是已調(diào)制的具有類似噪聲性質(zhì)的偽隨機序列，它具有很高的距離分辨力和速度分辨力。m 序列、 Gold 序列等線性序列多由線性移位寄存器所產(chǎn)生， 有易于實現(xiàn)、具備較好的相關(guān)特性等優(yōu)點。但是，因為具有偽隨機編碼調(diào)制和信號相關(guān)處理兩大特點而使 CDMA 通信方式具有抗干擾、抗噪音、抗多徑衰落、能在低功率譜密度下工作、有保密性、可多址復用和任意選址、可高精度測量等優(yōu)點，使 CDMA 技術(shù)成為第三代移動通信和個人通信系統(tǒng)的核心技術(shù)，以擴頻理論為基礎(chǔ)的 CDMA 技術(shù)已成為當前移動通信領(lǐng)域的研 究熱點。在工程應用中，這種簡單化的隨機序列也是很難產(chǎn)生和存儲的。結(jié)合三種不同信道環(huán)境對三種不同的偽隨機序列碼的頻譜與誤碼率進行分析，得出 Gold 序列在擴頻通信系統(tǒng)中的抗噪性能最好，高斯信道對偽隨機碼的性能影響最小。 五、 畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚應收集資料及參考文獻： 閱讀和學習關(guān)于 偽隨機序列碼 、擴頻通信 和 計算機仿真技術(shù) 方面的專業(yè)資料，參閱的外文文獻不少于 3 篇。因此，選擇對偽隨機 序列碼進行仿真研究。 指 導 教 師 系 (教 研 室 ) 系 (教研室 )主任 簽名 批準 日期 接受論文 (設(shè)計 )任務開始執(zhí)行日期 學生簽名 偽隨機序列碼的性能分析 薛康 （陜西理工學院物理與電信工程學院通信 1104 班，陜西 漢中 723000） 指導教師 :魏瑞 【摘要】 :擴頻序列的設(shè)計和選擇是擴頻通信的關(guān)鍵技術(shù)，擴頻序列性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了通信系統(tǒng)的性能。所以，對它的研究吸引著許多的工程技術(shù)工作者。自美國Qualm 公司提出在蜂窩移動通信系統(tǒng)中應用碼分多址 (Code Division Multiple Access，簡稱CDMA)技術(shù)的系統(tǒng)實現(xiàn)方案至今， CDMA 通信系統(tǒng)相對于其它無線通信系統(tǒng)在客戶容量和高質(zhì)量的優(yōu)勢越來越顯現(xiàn)出來。作為 CDMA 的基礎(chǔ)技術(shù)之一的 PN 碼的選擇和產(chǎn)生也是倍受業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的，如何找到易生成且相關(guān)特性好的 PN 碼成為研究人員追求的目標之一。 CDMA 系統(tǒng)中的眾多用戶都工作在同一時間同一頻段內(nèi)，系統(tǒng)給各個用戶分配 不同 的擴頻碼來進行頻譜的擴展，在發(fā)送和接收時，系統(tǒng)更是利用各個擴頻碼之間低的互相關(guān) 系數(shù) 來區(qū)分不同的用戶。其次，它在一定的信噪比時，能夠達到很好的測量精度，保證測量的單值性，比單脈沖雷達具有更高的距離分辨力和速度分辨力。結(jié)合三種不同信道環(huán)境對比三種不同的偽隨機序列碼進行擴頻的直接序列擴頻系統(tǒng)的頻譜特點與誤碼率情況，并對仿真結(jié)果進行分析。 1 研究思路 研究目標 (1)設(shè)計一個具體的直 接序列擴頻系統(tǒng)； 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 3頁共 52頁 (2)該系統(tǒng)針對三種偽隨機碼在擴頻系統(tǒng)中進行調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真； (3)該系統(tǒng)在上步基礎(chǔ)上通過三種信道情況下的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真； (4)觀測調(diào)制解調(diào)過程中觀察各個環(huán)節(jié)的波形； (5)對仿真結(jié)果的頻譜特點與誤碼率情況進行分析。然后用綜合優(yōu)化工具生成具體門電路的網(wǎng)表，其對應的物理實現(xiàn)級可以是印刷電路或?qū)Ｓ眉呻娐?。根?jù)適配后的仿真模型，可以進行適配后的時序仿真。 再次 ,把上一步已輸出數(shù)后面的每個數(shù)都向前存放一個地址 ,這樣內(nèi)存中的序列首地址不變 ,序列長度減 1。 然后進入新一輪的偽隨機陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 4頁共 52頁 數(shù)生成 ,新生成序列中的 M個數(shù)和已生成序列中的 M個數(shù)相比較順序已經(jīng)被完全打亂 。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于 Simulink。 MATLAB 可以進行 矩陣 運算、繪制 函數(shù) 和數(shù)據(jù)、實現(xiàn) 算法 、創(chuàng)建用戶界面、連接其他 編程語言 的程序等，主要應用于工程計算、控制設(shè)計、 信號處理 與 通訊、圖像處理 、 信號檢測 、 金融建模 設(shè)計與分析等 領(lǐng)域 [16]。對各種 時變系統(tǒng) ，包括通訊、控制、 信號處理 、視頻處理和 圖像處理系統(tǒng) ， Simulink 提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行設(shè)計、仿真、執(zhí)行和測試。 圖 [4]。 偽隨機序列發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機序列 c(t)，速率為 cR ， c(t)可用式（ ）表示。 ( ) ( ) ( ) ( ) ( )I I I I Jr t s t n t J t s t? ? ? ? （ ） 解擴過程和擴頻過程相同，用本地的偽隨機序列 39。 39。 39。 ()Int一般為高斯帶限白噪聲，因而用 39。 2） 隱蔽性好 因為信號在很寬的頻帶上被擴展，單位帶寬上的功率很小，即信號功率譜密度很低，信號淹 沒在白噪聲之中，別人難以發(fā)現(xiàn)信號的存在，加之不知擴頻編碼，很難拾取有用信號，而極低的功率譜密度，也很少對于其他電訊設(shè)備構(gòu)成干擾。 6） 有很強的保密性能。在數(shù)字通信中，偽隨機序列有多種， m 序列和 Gold 序列就是目前廣泛使用的兩種偽隨機序列 [7]。 其中 m 序列是由線性反饋移位寄存器產(chǎn)生的周期最長的二進制數(shù)字序列即最大長度線性反饋移位寄存器序列。當其為 0時為無反饋，為 1時有反饋。反饋系數(shù)可以通過一些參考文獻查得，而它的周期可以通過公式21nN??求得，其中 n 是線性反饋移位寄存器的級數(shù)， N 是 m 序列的周期。 一個 m 序列與其經(jīng)任意次延遲移位產(chǎn)生的序列相加，得到的仍是此 m 序列的某次延遲移位得到的序列，此為移位相加性。 0( ) ADR AD? ?? ? （ ） 式中 A—— ‘ 0’位數(shù)或相同的位數(shù)； D—— ‘ 1’位數(shù)或不相同的位數(shù)。 圖 m 序列自相關(guān)系數(shù)計算流程 m 序列的互相關(guān)性 在上文中已經(jīng)對 m 序列的互相關(guān)性做出了很清晰的說明，在本節(jié)就不做過多陳述。由兩個 m 序列復合而成的 Gold 碼具有優(yōu)越的相關(guān)性，它的地址數(shù)相對于 m 序列要