【文章內(nèi)容簡介】 m 序列產(chǎn)生器，由線形反饋移位寄存器構(gòu)成，式中 為 1 表示連接，為 0 表示斷ic開，加法器用的是模 2 加法。線形反饋邏輯式為： ()???????riinnrnn aaca121?反饋移位寄存器原理框圖如圖 所示。1na?2na? nra?1z1z?... 1z1c2crc......na圖 反饋移位寄存器原理框圖序列生成多項式表示為: ()1200() iiGxaxax??????將線形反饋邏輯代入后,選擇初始狀態(tài)為 ()121rraa????????得到 ()0()riiGzFxc??????其中, 是關(guān)于 的多形式。式 ()為移位寄存器序列生成器的特征多項式。()Fxic通過選擇不同的生成多項式，可以找出相關(guān)性較好的 m 序列組。一種方法：應(yīng)用偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器產(chǎn)生四級 m 序列 圖 是產(chǎn)生 m 序列的仿真模型，利用示波器觀察產(chǎn)生的 m 序列波形。圖 產(chǎn)生 m 序列的仿真模型偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器模塊的參數(shù)設(shè)置為：生成多項式為[1 0 0 1 1]；初始狀態(tài)為：[0100]；采樣時間為： s，仿真時間設(shè)置為 1 秒。m 序列時域波形如圖 ?？傻?，它是以 15 位周期的脈沖序列，在時間范圍設(shè)置為 的示波器上剛好顯示了 3 個周期的 m 序列。運(yùn)行圖 仿真模型可得 4 級 m 序列的相應(yīng)的輸出序列為：001001101011110。得 m 序列互相關(guān)函數(shù)特性如圖 所示（Matlab 程序見附錄（2））。 圖 m 序列時域波形 圖 m 序列互相關(guān)函數(shù)特性從圖 中，可得在周期點(diǎn) 15 處 m 序列有很強(qiáng)的自相關(guān)性，其余的反映了它們的互相關(guān)性，互相關(guān)性的幅度值越小越好。 Gold 碼序列一對周期和速率均相同的 m 序列優(yōu)選對模 2 加后得到 Gold 序列 [3]，有較優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，在各種衛(wèi)星系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。其自相關(guān)性不如 m 序列，互相關(guān)性比 m 序列要好。滿足下列條件的兩個 m 序列可構(gòu)成優(yōu)選對：??12n 4xyR???????為 奇 數(shù)為 偶 數(shù) 且 不 能 被 整 除 CDMA 擴(kuò)頻碼：PN 序列的擴(kuò)頻原理在 CDMA 中，不同的用戶在相同的時間用相同的頻帶，有一系列正交的波形、序列或碼字來相互分離開。當(dāng)時間離散時，它們的內(nèi)積為零，則兩個實(shí)數(shù)值的波形 x 和y 是正交的，即： ()??10ITxyiRxy??其中： ，T 表示向量的轉(zhuǎn)置，它是一個序列數(shù)值的另一種表達(dá)方式。??ITyy?21?為了將正交碼用于 CDMA 多址接入方案中，需要三個條件：（1）正交碼的每個碼元的數(shù)值必須為 1 或1。 （2）所給出的正交碼具有偽隨機(jī)特性。（3）每個碼自己的內(nèi)積被碼元的數(shù)量相除必須為 1。一套有七個碼字的三級 PN 碼序列能夠通過連續(xù)的滑動而產(chǎn)生，將每一個 0 都變?yōu)? 可以得到： ?? ?01pt?????1 112t3?? ?4pt?????51116t 可以驗(yàn)證上述這些 PN 碼都滿足 CDMA 多址接入所要求的條件，即生成多項式系數(shù)相同而相位不同的 PN 碼是相互正交的。同理四級 m 序列能通過連續(xù)的滑動，將每一個 0 都變?yōu)? 可以得到 15 個正交碼序列。使用 PN 序列進(jìn)行擴(kuò)展：用以下實(shí)例 [6]來說明 PN 碼序列被用做擴(kuò)展碼的原理，并為第五章 CDMA 系統(tǒng)仿真模型的建立提供理論基礎(chǔ)。假設(shè)有相同的三個用戶希望發(fā)送三條單獨(dú)的信息。這些信息是：=（+1 1 +1） =（+1 +1 1 ） =（1 +1 +1）1m2m3這三個用戶被分別配制了一個 PN 碼：=（+1 1 +1 +1 +1 1 1）0p=（+1 1 1 +1 1 +1 +1）3=（1 +1 +1 +1 1 1 +1）6將第 0 號 PN 碼配置給了第一條信息，將第 3 號 PN 碼配置給了第二條信息，將第6 號 PN 碼配置給了第三條信息。每一條信息由配置的 PN 碼序列擴(kuò)頻。且 PN 碼序列的碼片速率是信息比特速率的七倍，即它對處理增益的貢獻(xiàn)為 7。對于第一條信息： ??1mt?1?1? 1??1? 0pt? ? 1其中， 是第一條信息的擴(kuò)展信號。類似地，對于第二條信息為：??0t 2?1?1 mt1?1?? 3p??? ??2t對于第三條信息為： 3t11?1 ??3mt11??1??11? 6p??? t將所有的這三個擴(kuò)頻信號 、 、 進(jìn)行疊加得到合成信號??10mtp??23tp??36mtp，即：??Ct ()??102336Ctttt??結(jié)果 為：t ??31????3?11??是在 RF 頻帶內(nèi)傳輸?shù)暮铣尚盘?。假如在傳輸過程中只出現(xiàn)了可以忽略的錯Ct誤，接收機(jī)就會截獲 。為了將原來的信息 、 和 從合成信號??t ??1mt2t??3t中分離出來，接收機(jī)用原來配置給每一條信息的 PN 碼與 相乘，得：t C ??0p31???13??1? t ?? 6C13然后接收機(jī)在每一個比特周期內(nèi)將所有的值進(jìn)行積分或疊加。結(jié)果推導(dǎo)出函數(shù)、 和 ：??1Mt2t??3t 0p1???13??1? t 797? 3C1?3? ??2t 79 6p1???131? 3Mt 9 7?根據(jù)積分函數(shù) 、 和 ，有一個“判決門限”。所使用的判決規(guī)則??1t2Mt??3t為： 假如 1~?tm??0?tM 假如 ??在應(yīng)用了上述判決之后，可得： ??t11? 2~? t3上述實(shí)例說明：多址用戶發(fā)送單獨(dú)的信息分別經(jīng)相互正交的 PN 序列擴(kuò)頻后相加得到合成信號 ， 經(jīng)各自的 PN 序列解擴(kuò)后，接收機(jī)在每一個比特周期內(nèi)將所有??Ctt的值進(jìn)行積分或疊加，再通過判決規(guī)則，即可恢復(fù)各自的源信號。這就是 PN 序列作為擴(kuò)頻碼的原理。根據(jù)這一原理，設(shè)計出第五章 CDMA 系統(tǒng)仿真模型。2 SIMULINK 仿真概述本文采用的是 SIMULINK 仿真，其所有的模塊在每個時間步長上同時執(zhí)行，被稱為時間流的仿真。SIMULINK 應(yīng)用包括建模和仿真兩部分。建模即指從 SIMULINK 標(biāo)準(zhǔn)模塊子庫或 MATLAB 其它工具包模塊庫中選擇所需模塊，并拷貝到用戶的模型窗口中，經(jīng)過連線和設(shè)置模塊參數(shù)等構(gòu)成用戶自己的仿真模型的過程。通信模塊的創(chuàng)建和仿真，一般是在 SIMULINK 工作窗口內(nèi)利用 COMMLIB 庫中的通信模塊構(gòu)筑用戶設(shè)計的通信模型，然后再利用 SIMULINK 工作窗中特有的菜單選項進(jìn)行仿真。當(dāng)一個動態(tài)模型包含許多環(huán)節(jié)時，往往把系統(tǒng)按功能分塊，每一塊建立一個子系統(tǒng)。本文采用“自底向上”的設(shè)計方式，先完成每個部分的底層設(shè)計，封裝為子系統(tǒng)后，再用其搭建出一個總體框圖。3 碼分多址系統(tǒng)仿真原理框圖當(dāng)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中采用的擴(kuò)頻碼具有多址作用時，該系統(tǒng)即構(gòu)成了一個碼分多址通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)以占用比原始信號帶寬寬得多的射頻帶寬為代價，來獲得更強(qiáng)的抗干擾能力和更高的頻譜利用率。碼分多址通信系統(tǒng)原理框圖 [2]如圖 所示。信源 信道編碼偽碼生成頻帶調(diào)制 擴(kuò)頻調(diào)制高斯白噪聲信道解擴(kuò)解調(diào)信道譯碼偽碼生成抽樣判決信宿多址干擾圖 碼分多址通信系統(tǒng)原理框圖結(jié)合通信原理框圖來分析信號的處理過程。（1）發(fā)送端首先由信號源生成將要發(fā)送的數(shù)據(jù)，以比特為單位，經(jīng)過差錯控制編碼處理，增加一定的信息冗余度，便于接收端檢測接收信號是否正確。然后用其來調(diào)制載波，則信號被搬移到載頻上去，就得到調(diào)制后信號。再用一條 15 位的 m 序列與每個信息碼元進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，數(shù)據(jù)單位為切普，長度縮短為比特的 1/30，信號頻譜大大擴(kuò)展。（2）信道將擴(kuò)頻調(diào)制并加入多址干擾的合成信號發(fā)送到無線信道中。由于無線通信介質(zhì)的特性，