【正文】 therwise {mands} End m序列仿真實現(xiàn)第三章中介紹了特征多項式，根據(jù)特征多項式就可以知道移位寄存器的結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生m序列。借助這些工具箱，各個領域和各個層次的科研人員可以直觀、方便地進行分析、計算和設計仿真，大大的提高了工作的效率。也就是說m序列具有雙值自相關函數(shù)特性。自相關特性 m序列具有非常重要的自相關特性。在一個游程中元素的個數(shù)稱為游程長度。 m序列擴頻通信要求擴頻序列具有較好的偽隨機特性，即所謂偽隨機序列或偽噪聲序列（PN序列）。，初始狀態(tài)為001，其生成序列（最大長度序列）是在模二相加器輸出看，正好是11101001110100111……，那么，該序列是周期為的最大長度序列。其特征多項式定義為： 其中, ；。1 2 3 4????????????????1100100001011010000011110001001101111110010000101001101101101101(c) 0101….(d) 000…(e) 111…(a) 000111000111…..(b) 001001…(f) 101101…. 非最大長度序列（2）如果序列、序列是由階數(shù)n的一個線性移位寄存器生成的兩個序列，那序列也是該線性移位寄存器生成的另一個序列。一個移位寄存器生成的序列叫移位寄存器序列，該序列與移位寄存器階數(shù)n、反饋函數(shù)和移位寄存器初始狀態(tài)，有關。在連續(xù)不斷的時鐘作用下，不斷進行上述的移位相加過程，從寄存器6將輸出如下的序列：100000 100001 100010 100111 101000 111001 001011 011101 100110 10101111（）這個序列長63位，到第64位又開始重復。線性反饋移位寄存器是在17世紀提出來的線性遞歸概念的基礎上，由Gilbent于1953年首先提出用于產(chǎn)生最大長度序列。在代數(shù)編碼中，m序列、Gold序列都是線性序列，已經(jīng)證明，它們的序列復雜度不高。這些編碼被稱為擴頻編碼。CDMA給每個用戶分配了一個偽隨機碼，該碼具有良好的自相關和互相關能力，偽隨機碼的速率比用戶信號速率高得多。若能使多徑信號在接收點互相獨立，即做到多射束相互間完全獨立，就可得到幾乎無衰落的接收。若傳輸速率提高到使T與接近時，上述方法也難于實現(xiàn)了。由于多徑干擾信號的頻率選擇性衰落和路徑引起的傳播時延，使信號產(chǎn)生嚴重的失真和波形展寬，并導致信息波形重疊，使通信系統(tǒng)發(fā)生嚴重的誤碼。處理增益是表明一個擴頻系統(tǒng)抗干擾能力的參數(shù)，在任何信息處理系統(tǒng)中，如果其輸入、輸出信噪比分別為和，則處理增益定義為 或10log （） 對于不同的擴頻方式還有更直觀的參數(shù)表示，處理增益也可以用較直觀的帶寬來表示，即=擴頻頻譜后的帶寬/擴展頻譜前的帶寬=擴展頻譜帶寬/信息帶寬若信息數(shù)據(jù)d(t)的碼元寬度為T，截止頻率（=1/T），頻譜帶寬為()，數(shù)據(jù)速率(),其功率譜密度主要分布在（，）的頻帶內(nèi)；擴頻碼序列的碼元寬度為,截止頻率（）,頻譜寬度為，編碼速率,其功率譜密度主要分布在（，）的頻帶內(nèi)。故偽隨機碼具有和白噪聲相類似的統(tǒng)計特性，也就是說它逼近高斯信道要求的最佳信號形式，所以用偽隨機碼擴展待傳基帶信號頻譜的擴展頻譜通信系統(tǒng)，優(yōu)于常規(guī)通信體制。擴展頻譜技術正是利用這一原理，用高速率的擴頻碼來達到擴展待傳輸?shù)臄?shù)字信息帶寬的目的。經(jīng)過這些處理，擴頻系統(tǒng)就比常規(guī)的通信系統(tǒng)具有更強的抗人為干擾、抗窄帶干擾、抗多徑干擾的能力。相關處理是將兩個信號相乘，然后求其數(shù)學期望(均值)，或求兩個信號瞬間時值相乘的積分。目前國外已有1000Mbps的超高速偽隨機碼。在頻域中觀察和分析擴展頻譜信號，將帶來一定的方便。第二章 直擴系統(tǒng)性能分析2．1 擴展頻譜通信的基本概念頻譜是電信號的頻域描述。另外，在跳頻通信系統(tǒng)中，由于用多個頻率的信號傳送同一信息，實際上起到了頻率分集的作用。碼分多址方式雖然要占用較寬的頻帶，但是平均到每個用戶占用的頻帶來計算，其頻帶利用率是很高的。因此，擴頻信號具有很低的被截獲概率，這在軍事通信上是十分有用的，可以進行隱蔽通信。特別是對抗敵人人為干擾方面，效果更是突出，這也是在軍事通信領域率先廣泛應用的主要原因。在接收端對干擾頻譜能量加以擴散，對信號頻譜能量壓縮集中，因此在輸出端就得到了信噪比的增益，這樣擴頻通信系統(tǒng)可以在很小的信噪比情況下進行通信，甚至可在信號比干擾信號強度低得多的條件下實現(xiàn)可靠的通信。擴頻通信的基本原理如圖11所示，信息數(shù)據(jù)經(jīng)擴頻調(diào)制后變成帶寬為B1的信號（B1為窄帶信號的帶寬），用擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機編碼（PN碼）去對基帶信號進行擴頻調(diào)制，形成帶寬為B2（B2B1）、功率譜密度極低的擴頻信號后再發(fā)射。擴頻通信就是用寬帶傳輸技術來換取信噪比上的好處，這就是擴頻通信的基本思想和理論依據(jù)。采用這種方式可以容納更多的用戶。 在上述幾種基本的擴頻方式的基礎上，可以組合起來，構(gòu)成各種混合擴頻方式。 因為其頻率在較寬的頻帶內(nèi)變化，信號的頻帶也被展寬了。 由于采用了窄很多的時片去發(fā)送信號，相對說來，信號的頻譜也就展寬了。 簡單的頻移鍵控如2FSK，只有兩個頻率，分別代表二進制bit“1”和“0”?；鶐Ь幋a的相關信號處理變得容易實現(xiàn)和完善，使得擴頻通信從軍用不斷向民用方面普及。此外由于擴頻信號具有類似白噪聲的寬帶特性，它對其它共享頻段的傳統(tǒng)用戶的干擾也達到最小。要實現(xiàn)PCS并考慮其長期發(fā)展，需要FCC(美國通信聯(lián)邦委員會)為其分配100～200 MHz的帶寬，而與頻譜分配相關的一個重要技術因素就是多址技術。麻省理工學院林肯實驗室開發(fā)的擴頻通信系統(tǒng)F9CA/Rake被公認為第一個成功的擴頻通信系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的研制過程中，首次提出了瑞克(RAKE)接收的概念并成功應用，該系統(tǒng)也是第一個真正實用的寬帶通信系統(tǒng)。 第一章 緒論擴展頻譜（Spread Spectrum）通信系統(tǒng)是將基帶信號的頻譜擴展至很寬的頻帶上，然后再進行傳輸?shù)囊环N系統(tǒng)，即將待傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)用偽隨機碼調(diào)制，實現(xiàn)頻譜擴展后再傳輸，接收端則采用同樣的編碼進行相關解擴的處理來恢復原始的信息數(shù)據(jù)。本次畢業(yè)設計是基于Matlab設計直擴信號發(fā)生器。涉密論文按學校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。擴頻通信是建立在香農(nóng)的信息論基礎上的一種新型的通信體制。本論文第一章為緒論部分，主要介紹了擴頻通信的概念、原理、發(fā)展和應用。擴頻通信技術最初是在軍事抗干擾通信中發(fā)展起來的，后來又在移動通信中得到廣泛的應用，因此擴頻技術的歷史經(jīng)歷了兩個發(fā)展階段，而目前它在這兩個領域仍占據(jù)重要的地位。在此后的二十多年中，擴頻通信技術得到較大的發(fā)展，但一直到80年代初期，擴頻通信都只是在軍事通信系統(tǒng)中得到應用，這種狀況到了80年代中期才得到改變，個人通信業(yè)務（PCS）的發(fā)展使擴頻技術終于迎來了另一次大發(fā)展的機遇。采取第一種方案將要遇到巨大的政治和經(jīng)濟阻礙——當時只有政府使用的一些頻段還比較寬松，因此只能是讓政府用戶換用其它頻段來為PCS騰出頻譜資源；同時換用頻段意味著已有設備的射頻部分需要改造。擴頻通信技術也在民用通信中找到更為廣闊的應用空間，而關于CDMA技術的研究熱潮也一直延續(xù)到現(xiàn)在。直接序列擴頻方式直接用偽噪聲序列對載波進行調(diào)制，要傳送的數(shù)據(jù)信息需要經(jīng)過信道編碼后，與偽噪聲序列進行模2和生成復合碼去調(diào)制載波。 為了解調(diào)跳頻信號，需要有與發(fā)端完全相同的本地擴頻碼去控制本地頻率合成器，使其輸出的跳頻信號能在混頻器中與接收信號差頻出固定的中頻信號，然后經(jīng)中頻帶通濾波器及信息解調(diào)器輸出恢復的信息。只要收發(fā)兩端在時間上嚴格同步進行，就能正確地恢復原始數(shù)據(jù)信息。 在接收端，線性調(diào)頻脈沖由匹配濾波器對其進行壓縮，把能量集中在一個很短的時間內(nèi)輸出，從而提高信噪比，獲得處理增益。但是，不同方式結(jié)合起來的優(yōu)點是有時能得到只用其中一種方式得不到的特性。 對于DS／FH／TH，它把三種擴頻方式組合在一起，在技術實現(xiàn)上肯定是很復雜的。 擴頻通信就是根據(jù)該信道容量的公式，通過擴展頻譜來拓展信道容量。顯然，當接收端不知道發(fā)送來的擴頻信號所使用的偽隨機編碼時，要進行擴頻是相當困難、甚至是不可能的，這時實現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的保密通信。例如，處理增益為30dB，則接收機可在15~20dB的信噪比下提取信號，除去內(nèi)部損耗約2dB外，接收機還能在干擾信號比有用信號強18dB的條件下，仍有不小于10dB的工作信噪比，既有10dB的余量做信號解調(diào)，進行正常通信。要保持原有的干擾強度，必須加大10倍總功率，這在實際的戰(zhàn)場條件下有時是很難實現(xiàn)的。特別是對于一些信息的通信服務，如個人通信服務，采用擴頻碼分多址方式時，理論和實踐證明，不需要分配另外的頻段即可實現(xiàn)，因而引起了廣泛的重視。長期以來，抗多徑干擾問題始終是一個難以解決的問題之一。在擴頻通信中如果擴展頻譜很寬，意味著所采用的擴頻碼速率很高，每個碼片占用的時間很短。頻域和時域的關系由下式確定。(b)是它的接收系統(tǒng)。c(u,t)復合信號對載波調(diào)制(直接序列擴頻一般用PSK調(diào)制)后，通過發(fā)射機和天線送入信道中傳輸。c(u,t) 首先，擴展頻譜技術的理論基礎可用香農(nóng)(C這是因為高斯白噪聲信號具有理想的自相關特性，其功率譜為 ()它的自相關函數(shù)為 ()其中：，為時延， ()白噪聲的自相關函數(shù)具有函數(shù)的特點，說明它具有尖銳的自相關特性。擴頻通信在理想傳輸信道的情況下，能準確解調(diào)傳送的信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。 在實際中，器件的非線性以及碼元跟蹤誤差會導致信噪比損失，且在輸入信噪比很低時存在門限效益，把實際允許的輸入干擾電平稱為“干擾門限”，而實際上輸入干擾與信號功率之比較干擾門限還要低。其中是各路徑射束間最大時延，T是信號每個碼元的持續(xù)時間(碼元寬度)。從而減輕了多徑衰落的程度。對于擴頻通信來說，提高頻帶利用率，就必須提高擴頻通信的多址能力，或者提高擴頻通信的數(shù)據(jù)傳輸能力。其他的用戶的帶寬仍是寬帶信號，因而不能接收，這樣使各用戶之間的擴頻編碼彼此互相影響極小，能在同一寬頻內(nèi)互不干擾地發(fā)送和接收信號實現(xiàn)多址傳輸。1976年L. R. Welch推導出一個序列集最大的自相關和互相關低限，是擴頻編碼設計中努力去達到的目標。非線性理論的研究和發(fā)展，造成非線性擴頻序列的問世。移位寄存器是由外部時鐘控制，來一個時鐘脈沖移位一次，同時相加反饋一次。0=0也就是說，該移位寄存器產(chǎn)生的序列是最大長度序列；否則，是非最大長度序列。(a)的移位寄存器反饋系數(shù)，；(b)的移位寄存器反饋系數(shù)。對移位寄存器序列，其中，表示0時刻的序列值，表示1時刻的序列值……，一直到無窮。如果n階移位寄存器的特征多項式 ，即特征多項式可分解成部分多項式相乘的多項式，那么，總可以利用部分因式分解，得出： 其中，是階的；是階的，有。其中“+1”的游程和“1”的游程數(shù)目相同。m序列的一個周期(p=2n1)中，游程總數(shù)為2n1。記作 （）當采用二進制數(shù)字 0 和 1 代表碼元的可能取值時 （） （）由移位相加特性可知，新序列仍是m序列， 所以上式分子就等于m序列中一個周期中 0 的數(shù)目與 1 的數(shù)目之差。例如n=5，表上給出了[2,5]、[2,3,4,5]、[1,2,4,5]，其中，[2,5]：；[2,3,4,5]：；[1,2,4,5]：。2基于向量、數(shù)組和矩陣的高級程序設計語言。 %周期a=[1 0 1 0 0]。 a(1)=temp。)。 end figure plot(corr1)。temp2=xor(a(2),temp1)temp=xor(temp2,a(1))。 end end T=length(ll)。 end figure(3)。plot(1:length(corr1),corr1,39。第三章介紹了m序列游程分布的隨機性，一般說來，在q元n級m序列的一個周期p中，游程總數(shù)為。由數(shù)字“1”和“0”構(gòu)成的二進制序列的互相關函數(shù)就可以改寫為 （）式中，A表示兩個序列在一個周期中對應元素相同的個數(shù)，或兩序列模二加后0的個數(shù)；D表示兩序列在一個周期中對應元素不同的個數(shù)，或兩序列模二加后為1的個數(shù)；p表示一個序列中元素的總數(shù)，即序列長度，p=A+D。 m=length(a)。 end end n=length(s)。 end signal=[signal sig]。 q=signal(1:length(ss)).*ss。第四章詳細說明了在Matlab環(huán)境中對m序列和直序擴頻信號的仿真及對m序列相關特性進行的分析，給出了源程序和仿真結(jié)果。 % 初始狀態(tài)m=length(a)。 end end n=length(s)。axis([0 T1 ])。title(39。 a(5)=a(4)