【正文】 r 等于 偶數(shù) (不為 4 的倍數(shù) )時(shí)，約有 75%的序列是平衡的。 17 m 序列優(yōu)選對(duì)是指在 m 序列集中，其互相關(guān)函數(shù)絕對(duì)值的最大值 (稱為峰值互相關(guān) 函數(shù) )max)(?R最接近或達(dá)到互相關(guān)值下限 (最小值 )的一對(duì) m序列。 seq1=m_seq(537)。 end plot(x,y) ylim([,])。 16 end register=newregister。 n=length(fbconnection)。為此， 提出了一種基 于 m 序列的碼序列 — Gold 碼序列。 圖 r 級(jí)線性移位寄存器 m序列的均有隨機(jī)特性，一是具有預(yù) 先不可確定性，并且 是不可重復(fù)實(shí)現(xiàn)的 ； 二是它具有某種隨機(jī)的統(tǒng)計(jì)特性，主要表現(xiàn)在 :序列中兩種不同元素 出現(xiàn)的次數(shù)大致相等 ； 序列中長(zhǎng)度為 k的 元 素游程比長(zhǎng)度為 k+1 的 元 素游程的數(shù)量多一倍 ； 序列具有類似 于 白噪聲的自相關(guān)函數(shù)，即 ? 函數(shù)。由移位寄存器構(gòu)成的 m 序列發(fā)生器如圖 所示。 一般來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)確定序列（即預(yù)先可確定的，并且可以重復(fù)實(shí)現(xiàn)的序列）具有某種隨機(jī)序列的特性，則就稱這種序列為偽隨機(jī)序列。在現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航和通信系統(tǒng)中，抗干擾、抗截獲，信息數(shù)據(jù)隱蔽和保密，抗多徑干擾和抗衰弱、實(shí)現(xiàn)同步和捕獲等都與擴(kuò)頻碼的設(shè)計(jì)密切相關(guān)。 （ a）調(diào)制信號(hào)的頻譜 （ b）偽隨機(jī)序列信號(hào)的頻譜，即偽碼調(diào)制后信號(hào)的頻譜 （ c）接收信號(hào)的頻譜 （ d）偽碼解調(diào)后信號(hào)的頻譜與干擾信號(hào)頻譜對(duì)比 （ e）帶通濾波后信號(hào)頻譜與干擾信號(hào)頻譜對(duì)比 圖 擴(kuò)頻通信中頻譜變化圖 10 第 三 章 常用的擴(kuò)頻碼 概述 在擴(kuò)頻系統(tǒng) 中，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻碼的同步包含兩個(gè)步驟，首先是捕獲，使本地參考碼和接 收碼基本一致，它們的相位小于一個(gè)碼元寬度，要求本地震蕩的中心頻率精確到使解擴(kuò)后的信號(hào)落在相關(guān)運(yùn)算后面的濾波器通帶內(nèi)，通常管這一步叫同步捕獲或粗同步，初始同步。調(diào)制方式 有 BPSK、MSK、 QPSK、 TFM等。 第四章主要介紹了直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中的偽碼捕獲方法。直到 80年代初才被 應(yīng)用于民用通信領(lǐng)域。正是因?yàn)閿U(kuò)頻系統(tǒng) 3 本身具有的特征使其性能具有一系列的優(yōu)勢(shì)：①低截獲概率；②抗干擾能力強(qiáng)；③高精度測(cè)距；④多址接入；⑤保密性強(qiáng)。并且，增加 B比增加 S/N 更有效。 關(guān)鍵詞 ： 擴(kuò)頻通信，偽隨機(jī)碼， m序列 ， gold 序列，捕獲方法 III ABSTRACT Spread spectrum technology is a kind of information transmission technology. It uses the pseudo random to spread the transmitted signals’ spectrum, so that it was large enough than the transmit information minimum bandwidth. This dissertation, based on spread spectrum munication ,firstly briefly expounds the basic theory of spread spectrum munication, secondly does some research of the direct sequence spread spectrum, analyses the features of pseudo random sequence, emphatically introduces the Gold sequence and m sequence ,thirdly the dissertation uses Matlab to simulation m sequence and Gold sequence. Finally the dissertation introduces some mon methods for capture, theoretically analysis and discusses the single integral sliding capture system, the double integral sliding capture system, K times sliding capture system. Key words: spread spectrum munication, pseudorandom code, m sequence, gold sequence, capture method 1 第一章 緒論 擴(kuò)頻通信 的 概述 擴(kuò)展頻譜通信（ 簡(jiǎn)稱擴(kuò)頻通信）是一種高技術(shù)通信傳輸方式，它是將待傳送的信息數(shù)據(jù)用偽隨機(jī)碼（ PN 碼）調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再傳輸，接收端則采用同樣的 PN 碼進(jìn)行相關(guān)處理及解調(diào)，恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。 最后論文 圍繞直接序列擴(kuò)頻碼的捕獲展開(kāi)， 介紹了一些常用 的 捕獲方法 ，并針對(duì)單積分滑動(dòng) 捕獲 系統(tǒng)，雙積分滑動(dòng)捕獲系統(tǒng)， K 次積分滑動(dòng)捕獲系統(tǒng) 進(jìn)行了一些理論分析和探討。 Shannon 公式闡述了兩個(gè)最重要的思想： （ 1）要增加信道容量，可以通過(guò) 增加傳輸信號(hào)帶寬 B，或增加信噪比 S/N 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 衡量擴(kuò)頻系統(tǒng)最重要的一個(gè)指標(biāo)就是擴(kuò)頻增益，又稱為處理增益。正是由于擴(kuò)頻通信技術(shù)具有上述優(yōu)點(diǎn)，自 50年代中期美國(guó)軍方便開(kāi)始研究，一直為軍事通信所獨(dú)占，廣泛應(yīng)用于軍事通信、電子對(duì)抗以及導(dǎo)航、測(cè)量等各個(gè)領(lǐng)域。 4 第三章主要介紹了 一些常用的 擴(kuò)頻編碼序列及其特性。 隨 機(jī)碼 速率cR 比信息流速率 aR 大得多，一般 ac RR 為整數(shù)，且 1??ac RR ，所以，擴(kuò)展后的信號(hào)速率仍為偽隨機(jī)碼速率 cR ，擴(kuò)頻后的信號(hào) )(td 為 ??? ??? 0 )()()()( n c nTtgdtctatd () 式中：??? ?????nnnnn ca cad 11 cc nTtTn ??? )1( 用 擴(kuò)頻后的信號(hào) )(td 去調(diào)制載波，將信號(hào) )(td 搬移到載波頻率上。 8 圖 擴(kuò)頻系統(tǒng)波形圖 9 擴(kuò)頻系統(tǒng)的頻譜圖如圖 。 偽隨機(jī)序列 偽 隨機(jī)序列是 用確定性方法產(chǎn)生的序列，但卻近似具有隨機(jī)產(chǎn)生序列所希望獲得的某些隨機(jī)特性。 (3) 游程特性： 在每個(gè)碼序列內(nèi)，長(zhǎng)度為 n元素的游程比長(zhǎng)為 n1元素的游程多一倍（長(zhǎng)為 n 元素的游程指相同的元素連續(xù)出現(xiàn) n 次的長(zhǎng)度），在同長(zhǎng)度的游程中， 0游程數(shù)和 1游程數(shù)大致相等。在二進(jìn)制移位寄存器碼發(fā)生器中，若移位寄存器級(jí)數(shù)為 r，則產(chǎn)生的碼序列最大長(zhǎng)度為 12?r 。假設(shè)以 GF(2)上 r 次多項(xiàng)式 ()為特征多項(xiàng)式的 r 級(jí)線性移位寄存器所產(chǎn)生的非零序列｛ ia ｝ 的周期為 12?r ，我們稱序列 ｛ ia ｝ 是 r 級(jí)最大周期 (最長(zhǎng) )線性移位寄存器序列，簡(jiǎn)稱 m序列。因?yàn)?m序列雖然自相關(guān)性能優(yōu)良，但互相關(guān)性不好， 且 相同級(jí)數(shù)的移位寄存器產(chǎn)生不同類型的 m序列的個(gè)數(shù)有限，如 r=7 時(shí)， m序列的個(gè)數(shù)才有 17個(gè)，這遠(yuǎn)小 于 12712 ??r 。 %2進(jìn)制本原多項(xiàng)式位數(shù)順序顛倒。 for j=2:n newregister(j)=register(j1)。 y(n)=m_out(t2(n))。 m序列的互相關(guān)函數(shù) dt=.1。”并由此提出了采用優(yōu)選對(duì)組合成復(fù)合序列，簡(jiǎn)稱Gold 碼 。平衡碼序列中 “ 1”碼元 目?jī)H比“ 0碼元 數(shù)目多一個(gè)，非平衡碼序列中“ 1” 碼元 和“ 0碼元 的數(shù)目之差大 于 1。另一種是兩個(gè) r級(jí)線性移位寄存器并聯(lián)而成。 20 3 0 2 0 1 0 0 10 20 3000 . 0 50 . 10 . 1 50 . 20 . 2 50 . 30 . 3 50 . 40 . 4 50 . 5Gold 序列的自相關(guān)函數(shù) 圖 Gold 碼的自相關(guān)特性 3 0 2 0 1 0 0 10 20 301 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 81Gold 序列的互相關(guān)函數(shù) 圖 Gold 碼互相關(guān)特性 21 比較圖 可以看出， m 序列有著良好的自相關(guān)性，同周期的不同 m序列之間存在較大的互相關(guān)峰值， Gold 序列的自相關(guān)性不如 m序列好，但有較優(yōu)良的互相關(guān)特性，其旁 瓣 的極大值滿足優(yōu)選對(duì)的條件。 for n=1:1:10*length(goldseq)。unbiased39。)。這些序列的自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)值都在下列集合中}12),12(,1{ 22 ???? nn ，因此，最大互相關(guān)值 12 2max ?? nR 幾乎是 Gold 序列的一半。 另一個(gè)推動(dòng)著碼捕獲技術(shù)發(fā)展的重要因素是 CDMA 通信系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展。使用陣列天線后，期望用戶信號(hào)能在更低的信干噪比條件下工作，這時(shí)傳統(tǒng)的單天線捕獲方法性能較差，在捕獲時(shí)使用陣列天線可以抑制干擾，提高接 收信號(hào)的信干噪比，從而提高碼捕 24 獲的檢測(cè)性能。捕獲一旦完成，將啟動(dòng)跟蹤環(huán)路，進(jìn)一步精確地調(diào)整本地?cái)U(kuò)頻碼序列的相位，使本地?cái)U(kuò)頻碼序列與接收信號(hào)中的擴(kuò)頻碼序列相位誤差 更小，并且在各種外來(lái)因素的干擾下能自動(dòng)地保持這種高精度的相位對(duì)齊關(guān)系。則 )()()( tntPNPtW ????? ? () 式 ()中： )c o s (2)()( 0 ?? ??? tPtntn 該信號(hào)送往 2N 個(gè)序列相關(guān)解擴(kuò)器，經(jīng)解擴(kuò)處理后，輸出為 ? ? ?????? D DT T cci dtiTtPNtndtiTtPNtPNPtV 0 0 )2()()2()()( ? () 如果 ? 為 2 )1(2 cc TiiT ???? 且相關(guān)積分器積分時(shí)間為 DT ，根據(jù)編碼序列的碼元結(jié)構(gòu)特性，應(yīng)滿足 cDc TTnT ??? 26 式中： n 是生成編碼序列的線性移位寄存器級(jí)數(shù)。 （ 2）串行捕獲方案 串行捕獲方案的基本原理如圖 所示。隨著檢測(cè)概率的降低，平均捕獲時(shí)間會(huì)迅速增大。整個(gè)系統(tǒng)的滑動(dòng)相關(guān)處理流程如圖 所示。 如果 11 ,0 FAD pT ? ，即第一個(gè)積分器不起作用，串行雙積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲系統(tǒng)退化為單積分滑動(dòng) 相關(guān)捕獲系統(tǒng)。并行雙積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲系統(tǒng)還增加了實(shí)現(xiàn)捕獲的可靠性。 若積分輸出的門(mén)限檢測(cè)的正確檢測(cè)概率均為 DP ，虛警概率均為 FAP ， 1]max[ ??? qQ時(shí)， k次積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲系統(tǒng)的平均捕捉時(shí)間為 )(22 kFPPQT D Da ?? () 式 ()中： ? ?? ?? ?? kj ji jiPFAfiDj TPPTkF 1 11 )()( ? () fiP ：第 i次積分門(mén)限檢測(cè)的虛警條件概率。擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾、保密、多址、捕獲與跟蹤等都與擴(kuò)頻碼的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，因此擴(kuò)頻碼設(shè)計(jì)與評(píng)估成為各類擴(kuò)頻系統(tǒng)的核心技術(shù)。 并 得出結(jié)論： m序列有著良好的自相關(guān)性， Gold 序列的自相關(guān)性不如 m 序列好，但有較優(yōu)良的互相關(guān)特性 ，其旁 瓣 的極大值滿足優(yōu)選對(duì)的條件。還要感謝錢老師、孫老師在生活上給予的關(guān)心