【文章內(nèi)容簡介】 變 ,序列長度 再減 1,把模數(shù) M也再減 1。 按照剛才闡述的操作步驟重復(fù)進(jìn)行 ,直至模數(shù)被減為 1,就會(huì)輸出一個(gè)符合要求的長度為的偽隨機(jī)序列 。 此時(shí)的序列就是 任意長度的偽隨機(jī)序列。最后 ,如果內(nèi)存中的數(shù)都被輸出完 ,重新導(dǎo)入長 度為 M的序列 ,并更換種子 ,乘數(shù)和加數(shù)可以更換也可以不更換 。 然后進(jìn)入新一輪的偽隨機(jī)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4頁共 52頁 數(shù)生成 ,新生成序列中的 M個(gè)數(shù)和已生成序列中的 M個(gè)數(shù)相比較順序已經(jīng)被完全打亂 。 這樣一直重復(fù)操作下去 ,每輸出 M個(gè)數(shù)更換一次種子 ,就可以生成含有 M個(gè)元素的長度為 nM(n 為正整數(shù) )的偽隨機(jī)序列 。 操作流程 ,如圖 。 DSP主要匯編程序 [15]。 程序中以 j19寄存器中所放值為基地值 、 長度為 M(M為任意值 )的一組數(shù)就是得到的長度為 M(M為任意值 )的偽隨機(jī)序列 ,想要得到含有 M個(gè)元素的長度為 nM(n 為正整數(shù) )的偽隨機(jī)序列 ,只要每隔 M個(gè)數(shù)更換種子重新運(yùn)行程序就可以得到 。在 D S P 內(nèi) 存 放 入 一 個(gè) 長 度 M 的 已 知 序 列賦 值 種 子賦 值 乘 數(shù) 、 加 數(shù) 和 模 數(shù)是 否 已 輸 出 過 內(nèi)存 中 的 任 意 一 個(gè) 數(shù)根 據(jù) 線 性 同 余 公 式 進(jìn) 行 計(jì)算 ， 得 到 余 數(shù)輸 出 已 知 序 列 中 的 一 個(gè) 數(shù)將 D S P 內(nèi) 存 中 已 輸 出 數(shù) 后 面 的 每 一 個(gè) 數(shù) 向前 放 一 個(gè) 地 址內(nèi) 存 中 已 知 序 列是 否 全 部 輸 出 完已 知 序 列 可 以 是 從 外 部 文 件 導(dǎo) 入 內(nèi) 存 的 ，也 可 以 是 D S P 生 成 后 放 入 內(nèi) 存 的乘 數(shù) 和 加 數(shù) 可 以 每 次 循 環(huán)都 更 換 ， 也 可 以 不 更 換做 求 余 運(yùn) 算 時(shí) 要調(diào) 用 m o d e 子 程 序重 新 導(dǎo) 入 已 知 序 列賦 值 乘 數(shù) ， 加 數(shù) ， 模 數(shù)余 數(shù) 作 為 偏 移 地 址 加 上 基 地 址 就得 到 內(nèi) 存 中 已 知 序 列 中 某 數(shù) 的 地址YNNY因 為 生 成 序 列 每 輸 出 M 個(gè) 數(shù) 就 會(huì) 開 始 循環(huán) ，所 以 每 輸 出 M 個(gè) 數(shù) 就 換 一 個(gè) 種 子 圖 DSP程序流程 基于 MATLAB 的方案設(shè)計(jì) 根據(jù)選題的設(shè)計(jì)要求，我們選用三組偽隨機(jī)碼，首先在發(fā)送端將三組偽隨機(jī)碼分別進(jìn)行調(diào)制，然后再將已調(diào)信號(hào)輸入三種不同的信道中，在接收端，將從信道送出的信號(hào)進(jìn)行解 調(diào)；最后，通過濾波器濾波后用示波器觀察輸出還原后的信號(hào)，將還原信號(hào)和原始信號(hào)進(jìn)行比較，用誤碼計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)誤碼個(gè)數(shù)，對(duì)比誤碼率。方框圖如圖 所示。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5頁共 52頁 圖 仿真系統(tǒng)框圖 方案分析與選擇 在三種方案中， MATLAB 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn) Simulink 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于 Simulink。 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具，是一種基于 MATLAB 的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink 可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型， Simulink 提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口 (GUI)，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)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。因此我選擇利用MATLAB 軟件來完成本次設(shè)計(jì) [10]。 軟件介紹 MATLAB簡介 MATLAB 是由美國 mathworks 公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式 程序設(shè)計(jì) 的高科技計(jì)算環(huán)境。 MATLAB 和 Mathematica、 Maple、 MathCAD 并稱為四大 數(shù)學(xué) 軟件。它在 數(shù)學(xué) 類科技應(yīng)用軟件中在 數(shù)值計(jì)算 方面首屈一指。 MATLAB 可以進(jìn)行 矩陣 運(yùn)算、繪制 函數(shù) 和數(shù)據(jù)、實(shí)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(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、 信號(hào)處理 與 通訊、圖像處理 、 信號(hào)檢測(cè) 、 金融建模 設(shè)計(jì)與分析等 領(lǐng)域 [16]。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是 矩陣 ，它的指令 表達(dá)式 與 數(shù)學(xué) 、 工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB 來解算問題要比用 C， FORTRAN 等語言完成相同的事情簡捷得多，并且 MATLAB 也吸收了像Maple 等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使 MATLAB 成為一個(gè)強(qiáng)大的 數(shù)學(xué)軟件 。在新的版本中也加入了對(duì) C，F(xiàn)ORTRAN， C++， JAVA 的支持。可以直接調(diào)用 ,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù) 庫中方便自己以后調(diào)用。 SIMULINK簡介 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具， 是一種基于 MATLAB 的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 建模、仿真和分析的一個(gè) 軟件包 ，被廣泛應(yīng)用于 線性系統(tǒng) 、非線性系統(tǒng)、 數(shù)字控制 及 數(shù)字信號(hào)處理 的建模和仿真中。 Simulink 可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散 采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建 動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 模型， Simulink 提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形 用戶接口 (GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)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 [13]。 序列11111輸入 序列22 擴(kuò)頻 擴(kuò)頻 BPSK 調(diào)制 BPSK 調(diào)制 相 加 信道 BPSK 解制 解擴(kuò) 濾波 輸出 計(jì)數(shù) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6頁共 52頁 Simulink 是用于 動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 和 嵌入式系統(tǒng) 的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對(duì)各種 時(shí)變系統(tǒng) ，包括通訊、控制、 信號(hào)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(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。 . 構(gòu)架在 Simulink 基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了 Simulink 多領(lǐng)域建模功 能，也提供了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。 Simulink 與 MATLAB 緊密集成，可以直接訪問 MATLAB 大量的工具來進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、 批處理 腳本 的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7頁共 52頁 2 偽隨機(jī)序列工作原理 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng) 圖 ，信源產(chǎn)生的信號(hào)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(hào)，在進(jìn)行第二次調(diào)制即擴(kuò)頻調(diào)制，然后再進(jìn)行第三次調(diào)制，把經(jīng)過擴(kuò)頻的信號(hào)搬移到射頻上發(fā)射出去。接收端，接收到信號(hào)后先經(jīng)過混頻，得到一中頻信號(hào)，再用本地?cái)U(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)，恢復(fù)成窄帶信號(hào)，在進(jìn)行解調(diào)，將數(shù)字信號(hào)還原出來。接收端的本地?cái)U(kuò)頻碼與發(fā)射端用得擴(kuò)頻碼完全同步 [3]。 信源擴(kuò) 頻擴(kuò) 頻 碼信 息 調(diào) 制調(diào) 制振 蕩 器放 大 混 頻擴(kuò) 頻 碼高 放 解 擴(kuò)本 振B P F解 調(diào)同 步基 帶 信 號(hào) 恢 復(fù) 圖 擴(kuò)頻系統(tǒng)的物理模型 直接序列擴(kuò)頻又被稱為為噪聲系統(tǒng)，簡稱直擴(kuò)系統(tǒng)，目前應(yīng)用很廣泛。直擴(kuò)系統(tǒng)是將要發(fā)送的信息用偽隨機(jī)序列擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上去，接收時(shí)，用與發(fā)射端相同的偽隨機(jī)序列對(duì)接收到的擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，恢復(fù)出原始信號(hào)。 圖 [4]。有信源輸出的信號(hào) a(t)是碼元持續(xù)時(shí)間為 aT 的信息流，偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器產(chǎn)生偽隨機(jī)序列 c(t)，每一偽隨機(jī)碼碼元寬度為 cT 。將信碼 a(t)與偽隨機(jī)碼 c(t)進(jìn)行 模 2加，產(chǎn)生擴(kuò)頻序列，在調(diào)制到載頻上，發(fā)射出去。 信源擴(kuò) 頻P N 碼調(diào) 制振 蕩 器a ( t )d ( t ) s ( t )c ( t ) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8頁共 52頁 混 頻擴(kuò) 頻 碼高 放解 擴(kuò)本 振解 調(diào)同 步基 帶 信 號(hào) 恢 復(fù) 圖 直擴(kuò)系統(tǒng)組成框圖 接收端，接收到信號(hào)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(fù)出 a(t)，完成信息傳輸。對(duì)于干擾信號(hào)和噪聲，由于它們與偽隨機(jī)序列不相關(guān)，在相關(guān)解擴(kuò)器的作用下，相當(dāng)于進(jìn)行了一次擴(kuò)頻。干擾信號(hào)和噪聲頻譜被擴(kuò)展后，其譜密度降低，降低了進(jìn)入信號(hào)通頻帶內(nèi)的干擾功率，提高輸出信號(hào) 的信噪比，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。 直擴(kuò)系統(tǒng)抗干擾原理分析 信源產(chǎn)生信號(hào) a(t)，碼元速率為 aR ，碼元寬度為 aT ， a(t)可用式（ ）表示。 0( ) ( )nana t a g t n T????? （ ） 式中 na —— 信息碼； g(t)—— 門函數(shù)。 偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列 c(t)，速率為 cR ， c(t)可用式（ ）表示。 10( ) ( )Nn c c t c g t n T????? （ ） 擴(kuò)頻實(shí)質(zhì)上是信息流 a(t)與偽隨機(jī)序列 c(t)的模 2加的過程。擴(kuò)展序列如式（ ）所示。 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)。 用此序列去調(diào)制載波，將信號(hào)搬到載頻上去。調(diào)制后的信號(hào) 可用式（ ）表示。 00( ) ( ) c os ( ) ( ) c oss t d t t a t c t t???? （ ） 式中 0? —— 載波頻率。 接收天線上感應(yīng)的信號(hào)經(jīng)過高放的選擇放大和混頻后，得到包括以下幾部分信號(hào)：有用信號(hào)()Ist、信道噪聲 ()Int、干擾信號(hào) ()IJt和其他網(wǎng)的擴(kuò)頻信號(hào) ()Jst等，即接收到的信號(hào) 如式（ ）所示。 ( ) ( ) ( ) ( ) ( )I I I I Jr t s t n t J t s t? ? ? ? （ ） 解擴(kuò)過程和擴(kuò)頻過程相同，用本地的偽隨機(jī)序列 39。()ct 與 接收機(jī)收到的信號(hào)相乘，相乘后為)(39。 trI ， )(39。 trI 可用式 ()表示。 39。39。39。 39。 39。 39。39。 39。 39。 39。( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )III I I JI I I Jr t r t c ts t c t n t c t J t c t s t c ts t n t J t s t?? ? ? ?? ? ? ? （ ） 首先對(duì) 39。()Ist進(jìn)行分析 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9頁共 52頁 39。 39。 39。 0( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) c o sIIs t s t c t a t c t c t t??? （ ） 若 c‘ (t)和 c(t)同步時(shí)，它們相等，那么它們相乘為 1。這樣 39。()Ist可用式（ ）表示。 39。 ( ) ( ) co sIIs t a t w t? （ ） 后面所接濾波器正好能讓信號(hào)通過，進(jìn)入解調(diào)器，將有用信號(hào)解調(diào)出來。 對(duì)噪聲分量 ()Int、干擾分量 ()IJt和不同網(wǎng)干擾 ()Jst，解擴(kuò)處理后，被大大削弱。 ()Int一般為高斯帶限白噪聲，因而用 39。()ct處理后，譜密度基本不變，但相對(duì)帶寬改變，噪聲功率降低。()IJt分量是人為干擾引起的。它由于與偽隨機(jī)序列不相關(guān)，相乘過程相當(dāng)于頻譜擴(kuò)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(hào)通過，能夠進(jìn)入解調(diào)器輸入端的干擾功率只能是與信號(hào)頻帶相同的那部分 [6]。至于不同網(wǎng)信號(hào) ()Jst，由于不同網(wǎng)所用的擴(kuò)頻序列也不同，這樣對(duì)于不同網(wǎng)擴(kuò)頻信號(hào)而言，相當(dāng)于再次擴(kuò)展，從而，降低了不同網(wǎng)際干擾。 直序擴(kuò)頻系統(tǒng)的特點(diǎn) 1） 抗干擾性強(qiáng) 抗干擾是擴(kuò)頻通信主要特性之一，比 如信號(hào)擴(kuò)頻寬度為 100倍，窄帶干擾基本上不起作用，而寬帶干擾的強(qiáng)度降低了 100倍，如要保持原干擾強(qiáng)度，則需加大 100倍總功率，這實(shí)質(zhì)上是難以實(shí)現(xiàn)的。因信號(hào)接收需要擴(kuò)頻編碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)處理才能得到，所以即使以同類型信號(hào)進(jìn)行干擾，在