【正文】 ulink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?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用。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，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡(jiǎn)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。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。 軟件介紹 MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB是由美國(guó)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。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。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。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) 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)。程序中以j19寄存器中所放值為基地值、長(zhǎng)度為M(M為任意值)的一組數(shù)就是得到的長(zhǎng)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(zhǎng)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。操作流程,。然后進(jìn)入新一輪的偽隨機(jī)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。此時(shí)的序列就是 任意長(zhǎng)度的偽隨機(jī)序列。隨后,把上一步已輸出數(shù)后面的每個(gè)數(shù)再都向前存放一個(gè)地址,這樣內(nèi)存中的序列首地址還不變,序列長(zhǎng)度再減1,把模數(shù)M也再減1。再調(diào)用求余子程序,根據(jù)線性同余算法公式進(jìn)行運(yùn)算,得到又一個(gè)余數(shù)。再次,把上一步已輸出數(shù)后面的每個(gè)數(shù)都向前存放一個(gè)地址,這樣內(nèi)存中的序列首地址不變,序列長(zhǎng)度減1。用得到的余數(shù)作為偏移地址,加上已放入內(nèi)存中序列的首地址也就是基地值,就得到了一個(gè)訪問地址。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合,放入內(nèi)存的這組數(shù)可以是0～M1,也可以是沒有任何規(guī)律排列的任意M個(gè)數(shù)。 基于DSP的方案設(shè)計(jì)首先,用DSP程序生成一組特定長(zhǎng)度為M的數(shù)然后放入內(nèi)存中,這里的M可以等于2n也可以是任意值。根據(jù)適配后的仿真模型，可以進(jìn)行適配后的時(shí)序仿真。利用適配器將綜合后的網(wǎng)表文件針對(duì)某一具體的目標(biāo)器件進(jìn)行邏輯映射操作，包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優(yōu)化和布局布線。（4）利用綜合器對(duì)源代碼進(jìn)行綜合優(yōu)化處理，生成門級(jí)描述的網(wǎng)表文件，即將源文件調(diào)入邏輯綜合軟件進(jìn)行邏輯分析處理。（1）按照“自頂向下”的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)劃分。然后用綜合優(yōu)化工具生成具體門電路的網(wǎng)表，其對(duì)應(yīng)的物理實(shí)現(xiàn)級(jí)可以是印刷電路或?qū)Ｓ眉呻娐贰Ｋ^流水線設(shè)計(jì)實(shí)際上是把規(guī)模較大、層次較多的邏輯電路分為幾個(gè)級(jí),在每一級(jí)插人寄存器組且暫存中間數(shù)據(jù)。基于EDA技術(shù)的自上而下的設(shè)計(jì)方法正好相反,它首先在系統(tǒng)級(jí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),并進(jìn)行功能模塊的劃分與定義,然后在功能級(jí)對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行描述,并進(jìn)行仿真,以預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)的正確性。另外,FPGA采用自上而下的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。 1 研究思路 研究目標(biāo)(1)設(shè)計(jì)一個(gè)具體的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)； (2)該系統(tǒng)針對(duì)三種偽隨機(jī)碼在擴(kuò)頻系統(tǒng)中進(jìn)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(cè)調(diào)制解調(diào)過程中觀察各個(gè)環(huán)節(jié)的波形；(5)對(duì)仿真結(jié)果的頻譜特點(diǎn)與誤碼率情況進(jìn)行分析。第三章用MATLAB對(duì)偽隨機(jī)序列發(fā)生器進(jìn)行建模設(shè)計(jì)并仿真，搭建擴(kuò)頻系統(tǒng)得到三種不同偽隨機(jī)序列在三種不同信道下的頻譜圖和誤碼率，把仿真的結(jié)果和理論值相比較，得到圖像和數(shù)據(jù)后，對(duì)幾種偽隨機(jī)序列的抗噪性能進(jìn)行比較和評(píng)價(jià)。后半部分對(duì)三種不同偽隨機(jī)序列碼進(jìn)行理論介紹。第二章前半部分主要對(duì)擴(kuò)頻通信的直擴(kuò)系統(tǒng)進(jìn)行介紹。結(jié)合三種不同信道環(huán)境對(duì)比三種不同的偽隨機(jī)序列碼進(jìn)行擴(kuò)頻的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的頻譜特點(diǎn)與誤碼率情況，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。論文內(nèi)容概述偽隨機(jī)序列種類很多，本課題主要討論m序列、Gold序列和Kasami序列。不同的應(yīng)用背景下對(duì)偽隨機(jī)序列的要求也是不同的，通常在測(cè)距、導(dǎo)航和一般通信系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)重點(diǎn)考慮的是它的自相關(guān)性質(zhì)，而在保密通信系統(tǒng)和密碼學(xué)上則需要重點(diǎn)考察它的線性復(fù)雜度及變化情況。在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用：偽隨機(jī)序列是一種貌似隨機(jī)，實(shí)際上是有規(guī)律的周期性二進(jìn)制序列，具有類似噪聲序列的性質(zhì)，在CDMA中，地址碼都是從偽隨機(jī)序列中選取的，在CDMA中使用一種最易實(shí)現(xiàn)的偽隨機(jī)序列：m序列，利用m序列不同相位來區(qū)分不同用戶；為了數(shù)據(jù)安全，在CDMA的尋呼信道和正向業(yè)務(wù)信道中使用了數(shù)據(jù)掩碼（即數(shù)據(jù)擾亂）技術(shù)，其方法是用長(zhǎng)度為2的42次方減1的m序列用于對(duì)業(yè)務(wù)信道進(jìn)行擾碼（注意不是擴(kuò)頻），它在分組交織器輸出的調(diào)制字符上進(jìn)行，通過交織器輸出字符與長(zhǎng)碼PN碼片的二進(jìn)制模工相加而完成。其次，它在一定的信噪比時(shí)，能夠達(dá)到很好的測(cè)量精度，保證測(cè)量的單值性，比單脈沖雷達(dá)具有更高的距離分辨力和速度分辨力。采用偽隨機(jī)序列作為發(fā)射信號(hào)的雷達(dá)系統(tǒng)具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)。這種雷達(dá)的接收機(jī)采用相關(guān)解調(diào)的方式工作，能夠在低信噪比的條件下工作，同時(shí)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。在通信加密中的應(yīng)用：m序列自相關(guān)性較好，容易產(chǎn)生和復(fù)制，而且具有偽隨機(jī)性，利用m序列加密數(shù)字信號(hào)使加密后的信號(hào)在攜帶原始信息的同時(shí)具有偽噪聲的特點(diǎn)，以達(dá)到在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中隱藏信息的目的；在信號(hào)接收端，再次利用m序列加以解密，恢復(fù)出原始信號(hào)。CDMA系統(tǒng)中的眾多用戶都工作在同一時(shí)間同一頻段內(nèi)，系統(tǒng)給各個(gè)用戶分配不同的擴(kuò)頻碼來進(jìn)行頻譜的擴(kuò)展，在發(fā)送和接收時(shí)，系統(tǒng)更是利用各個(gè)擴(kuò)頻碼之間低的互相關(guān)系數(shù)來區(qū)分不同的用戶。自移動(dòng)通信技術(shù)誕生以來，移動(dòng)通信系統(tǒng)已從第一代的模擬蜂窩系統(tǒng)發(fā)展到了第二代全球數(shù)字移動(dòng)電話蜂窩系統(tǒng)，目前正在向第三代寬帶多媒體蜂窩系統(tǒng)發(fā)展。實(shí)際應(yīng)用CDMA通信系統(tǒng)采用復(fù)合擴(kuò)頻技術(shù)，即用正交碼(Walsh函數(shù)序列，OVSF碼族)作為信道化碼來區(qū)分小區(qū)、用Gold序列或M序列作為擾碼來區(qū)分用戶。迄今為止，世界各國(guó)的學(xué)者在偽隨機(jī)序列的設(shè)計(jì)與選擇方面己做了大量的工作，例如，由m序列優(yōu)選對(duì)生成的Gold序列己被用作第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中WCDMA的擴(kuò)頻碼；以及通過對(duì)m序列添加一個(gè)全“0”狀態(tài)得到的M序列和m序列也已被用作第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中CDMA2000的擴(kuò)頻碼。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(biāo)之一。從理論上說，獨(dú)立、均勻分布的隨機(jī)序列是擴(kuò)頻碼的理想模型，然而它由于不易產(chǎn)生、無法時(shí)實(shí)分發(fā)等缺陷而被認(rèn)為難以在實(shí)際的CDMA系統(tǒng)中應(yīng)用[2]。在CDMA系統(tǒng)的眾多用戶都工作在同一時(shí)間同一頻段內(nèi)，系統(tǒng)給各個(gè)用戶分配一個(gè)唯一的擴(kuò)頻碼來進(jìn)行頻譜的擴(kuò)展，在發(fā)送和接收時(shí)，系統(tǒng)更是利用各地址碼之間的互相關(guān)特性值來區(qū)分不同的用戶。雖然第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，GSM系統(tǒng)仍占有很大的市場(chǎng)份額。自美國(guó)Qualm公司提出在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中應(yīng)用碼分多址(Code Division Multiple Access，簡(jiǎn)稱CDMA)技術(shù)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案至今，CDMA通信系統(tǒng)相對(duì)于其它無線通信系統(tǒng)在客戶容量和高質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)越來越顯現(xiàn)出來。這些特性使得偽隨機(jī)序列得到了廣泛的應(yīng)用。因而，迫切的需要找到一種可以近似代替隨機(jī)序列來滿足工程上的需求，這就是偽隨機(jī)序列。一個(gè)獨(dú)立的二進(jìn)制隨機(jī)序列在概率論中叫做貝努力序列，工程上也稱作“投幣”序列，“0”和“1”分別代表投幣試驗(yàn)中硬幣的正反面的結(jié)果。所以，對(duì)它的研究吸引著許多的工程技術(shù)工作者。 bined with three different channel environment on the three different pseudorandom code sequence spectrum and bit error rate analysis that gold sequence in spread spectrum munication system anti noise performance of the best, Gaussian channel performance of the pseudorandom code of the smallest. Key words: Pseudorandom sequence code, spread spectrum systems, matlab, simulink simulation. 目錄引言 11 研究思路 3 研究目標(biāo) 3 3 基于FPGA的方案設(shè)計(jì) 3 基于DSP的方案設(shè)計(jì) 3 基于MATLAB的方案設(shè)計(jì) 4 方案分析與選擇 5 軟件介紹 5 MATLAB簡(jiǎn)介 5 SIMULINK簡(jiǎn)介 52 偽隨機(jī)序列工作原理 7 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng) 7 8 直序擴(kuò)頻系統(tǒng)的特點(diǎn) 9 m序列 10 m序列的產(chǎn)生 10 m序列的性質(zhì) 11 m序列的相關(guān)性 11 m序列的自相關(guān)性 12 m序列的互相關(guān)性 12 Gold序列 13 Gold序列概述 13 Gold序列發(fā)生器 13 m序列優(yōu)選對(duì)的選取 14 Gold碼的產(chǎn)生 14 Gold碼的性質(zhì) 14 Kasami碼的特性 153 仿真分析 16 m序列的仿真 16 m序列加高斯信道擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真 16 m序列加瑞利信道擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真 17 m序列加萊斯信道擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真 17 m序列擴(kuò)頻系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置 18 三種信道下運(yùn)行結(jié)果顯示 18 Gold序列的仿真 21 Gold序列加高斯信道擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真 21 Gold序列加瑞利信道擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真 22 Gold序列加萊斯信道擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真 22 Gold序列擴(kuò)頻系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置 23 三種信道下運(yùn)行結(jié)果顯示 23 Kasami序列的仿真 26 Kasami序列加高斯信道擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真 27 kasami序列加瑞利信道擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真 27 kasami序列加瑞利信道擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真 28 Kasami序列擴(kuò)頻系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置 28 三種信道下運(yùn)行結(jié)果顯示 284 結(jié)束語 32致 謝 33參考文獻(xiàn) 34附錄 科技文獻(xiàn) 35 II陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)引言一個(gè)序列一方面它可以預(yù)先確定并可以重復(fù)地生產(chǎn)和復(fù)制，另一方面它又具有某種隨機(jī)序列的統(tǒng)計(jì)特性，便稱這種序列為偽隨機(jī)序列。【關(guān)鍵詞】:偽隨機(jī)序列碼、擴(kuò)頻系統(tǒng)、matlab、simulink仿真。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用matlab仿真軟件在simulink環(huán)境下采用三種不同的偽隨機(jī)序列碼搭建直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)。 指 導(dǎo) 教 師 系(教 研 室) 系(教研室)主任簽名 批準(zhǔn)日期 接受論文 (設(shè)計(jì))任務(wù)開始執(zhí)行日期 學(xué)生簽名 偽隨機(jī)序列碼的性能分析薛康（陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院通信1104班，陜西 漢中 723000）指導(dǎo)教師:魏瑞【摘要】:擴(kuò)頻序列的設(shè)計(jì)和選擇是擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵技術(shù)，擴(kuò)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。 4月21日——5月20日：進(jìn)一步完善直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備作品驗(yàn)收。 六、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚的進(jìn)度安排： 1月10日─3月20日：查閱資料，完成外文翻譯原文和開題報(bào)告。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求： 1. 運(yùn)用仿真軟件搭建采用三種不同的偽隨機(jī)序列碼進(jìn)行擴(kuò)頻的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)； 2. 結(jié)合三種不同信道環(huán)境對(duì)比三種不同的偽隨機(jī)序列碼進(jìn)行擴(kuò)頻的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的頻譜特點(diǎn)與誤碼率情況，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。因此，選擇對(duì)偽隨機(jī)序列碼進(jìn)行仿真研究。題 目 偽 隨 機(jī) 序 列 碼 的 性 能 分 析