伪随机序列码的性能分析毕业论文(编辑修改稿)

伪随机序列码的性能分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

变 ,序列长度 再减 1,把模数 M也再减 1。 按照刚才阐述的操作步骤重复进行 ,直至模数被减为 1,就会输出一个符合要求的长度为的伪随机序列。 此时的序列就是 任意长度的伪随机序列。 最后 ,如果内存中的数都被输出完 ,重新导入长 度为 M的序列 ,并更换种子 ,乘数和加数可以更换也可以不更换。 然后进入新一轮的伪随机陕西理工学院毕业设计 第 4页共 52页 数生成 ,新生成序列中的 M个数和已生成序列中的 M个数相比较顺序已经被完全打乱。 这样一直重复操作下去 ,每输出 M个数更换一次种子 ,就可以生成含有 M个元素的长度为 nM(n 为正整数 )的伪随机序列。 操作流程 ,如图。 DSP主要汇编程序 [15]。 程序中以 j19寄存器中所放值为基地值 、 长度为 M(M为任意值 )的一组数就是得到的长度为 M(M为任意值 )的伪随机序列 ,想要得到含有 M个元素的长度为 nM(n 为正整数 )的伪随机序列 ,只要每隔 M个数更换种子重新运行程序就可以得到。 在 D S P 内 存 放 入 一 个 长 度 M 的 已 知 序 列赋 值 种 子赋 值 乘 数 、 加 数 和 模 数是 否 已 输 出 过 内存 中 的 任 意 一 个 数根 据 线 性 同 余 公 式 进 行 计算 ， 得 到 余 数输 出 已 知 序 列 中 的 一 个 数将 D S P 内 存 中 已 输 出 数 后 面 的 每 一 个 数 向前 放 一 个 地 址内 存 中 已 知 序 列是 否 全 部 输 出 完已 知 序 列 可 以 是 从 外 部 文 件 导 入 内 存 的 ，也 可 以 是 D S P 生 成 后 放 入 内 存 的乘 数 和 加 数 可 以 每 次 循 环都 更 换 ， 也 可 以 不 更 换做 求 余 运 算 时 要调 用 m o d e 子 程 序重 新 导 入 已 知 序 列赋 值 乘 数 ， 加 数 ， 模 数余 数 作 为 偏 移 地 址 加 上 基 地 址 就得 到 内 存 中 已 知 序 列 中 某 数 的 地址YNNY因 为 生 成 序 列 每 输 出 M 个 数 就 会 开 始 循环 ，所 以 每 输 出 M 个 数 就 换 一 个 种 子 图 DSP程序流程 基于 MATLAB 的方案设计 根据选题的设计要求，我们选用三组伪随机码，首先在发送端将三组伪随机码分别进行调制，然后再将已调信号输入三种不同的信道中，在接收端，将从信道送出的信号进行解 调；最后，通过滤波器滤波后用示波器观察输出还原后的信号，将还原信号和原始信号进行比较，用误码计数器统计误码个数，对比误码率。 方框图如图 所示。 陕西理工学院毕业设计 第 5页共 52页 图 仿真系统框图 方案分析与选择 在三种方案中， MATLAB 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点 Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。 同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于 Simulink。 Simulink 是 MATLAB 中的一种可视化仿真工具，是一种基于 MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。 Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。 为了创建动态系统模型， Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口 (GUI)，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用 户可以立即看到系统的仿真结果。 因此我选择利用MATLAB 软件来完成本次设计 [10]。 软件介绍 MATLAB简介 MATLAB 是由美国 mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式 程序设计 的高科技计算环境。 MATLAB 和 Mathematica、 Maple、 MathCAD 并称为四大 数学 软件。 它在 数学 类科技应用软件中在 数值计算 方面首屈一指。 MATLAB 可以进行 矩阵 运算、绘制 函数 和数据、实现 算法 、创建用户界面、连接其他 编程语言 的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、 信号处理 与 通讯、图像处理 、 信号检测 、 金融建模 设计与分析等 领域 [16]。 MATLAB 的基本数据单位是 矩阵 ，它的指令 表达式 与 数学 、 工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB 来解算问题要比用 C， FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多，并且 MATLAB 也吸收了像Maple 等软件的优点，使 MATLAB 成为一个强大的 数学软件。 在新的版本中也加入了对 C，FORTRAN， C++， JAVA 的支持。 可以直接调用 ,用户也可以将自己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数 库中方便自己以后调用。 SIMULINK简介 Simulink 是 MATLAB 中的一种可视化仿真工具， 是一种基于 MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统 建模、仿真和分析的一个 软件包 ，被广泛应用于 线性系统 、非线性系统、 数字控制 及 数字信号处理 的建模和仿真中。 Simulink 可以用连续采样时间、离散 采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。 为了创建 动态系统 模型， Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形 用户接口 (GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更 快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果 [13]。 序列11111输入 序列22 扩频 扩频 BPSK 调制 BPSK 调制 相 加 信道 BPSK 解制 解扩 滤波 输出 计数 陕西理工学院毕业设计 第 6页共 52页 Simulink 是用于 动态系统 和 嵌入式系统 的多领域仿真和基于模型的设计工具。 对各种 时变系统 ，包括通讯、控制、 信号处理 、视频处理和 图像处理系统 ， Simulink 提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。 . 构架在 Simulink 基础之上的其他产品扩展了 Simulink 多领域建模功 能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。 Simulink 与 MATLAB 紧密集成，可以直接访问 MATLAB 大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、 批处理 脚本 的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。 陕西理工学院毕业设计 第 7页共 52页 2 伪随机序列工作原理 直接序列扩频系统 图 ，信源产生的信号经过第一次调制即信息调制（如信源编码）成为一种数字信号，在进行第二次调制即扩频调制，然后再进行第三次调制，把经过扩频的信号搬移到射频上发射出去。 接收端，接收到信号后先经过混频，得到一中频信号，再用本地扩频码进行相关解扩，恢复成窄带信号，在进行解调，将数字信号还原出来。 接收端的本地扩频码与发射端用得扩频码完全同步 [3]。 信源扩 频扩 频 码信 息 调 制调 制振 荡 器放 大 混 频扩 频 码高 放 解 扩本 振B P F解 调同 步基 带 信 号 恢 复 图 扩频系统的物理模型 直接序列扩频又被称为为噪声系统，简称直扩系统，目前应用很广泛。 直扩系统是将要发送的信息用伪随机序列扩展到一个很宽的频带上去，接收时，用与发射端相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出原始信号。 图 [4]。 有信源输出的信号 a(t)是码元持续时间为 aT 的信息流，伪随机码产生器产生伪随机序列 c(t)，每一伪随机码码元宽度为 cT。 将信码 a(t)与伪随机码 c(t)进行 模 2加，产生扩频序列，在调制到载频上，发射出去。 信源扩 频P N 码调 制振 荡 器a ( t )d ( t ) s ( t )c ( t ) 陕西理工学院毕业设计 第 8页共 52页 混 频扩 频 码高 放解 扩本 振解 调同 步基 带 信 号 恢 复 图 直扩系统组成框图 接收端，接收到信号后经过混频及相关解调后，得到了信息序列 a(t)的频带，在经过解调，恢复出 a(t)，完成信息传输。 对于干扰信号和噪声，由于它们与伪随机序列不相关，在相关解扩器的作用下，相当于进行了一次扩频。 干扰信号和噪声频谱被扩展后，其谱密度降低，降低了进入信号通频带内的干扰功率，提高输出信号 的信噪比，提高了系统的抗干扰能力。 直扩系统抗干扰原理分析 信源产生信号 a(t)，码元速率为 aR ，码元宽度为 aT ， a(t)可用式（ ）表示。 0( ) ( )nana t a g t n T （ ） 式中 na —— 信息码； g(t)—— 门函数。 伪随机序列发生器产生的伪随机序列 c(t)，速率为 cR ， c(t)可用式（ ）表示。 10( ) ( )Nn c c t c g t n T （ ） 扩频实质上是信息流 a(t)与伪随机序列 c(t)的模 2加的过程。 扩展序列如式（ ）所示。 0( ) ( ) ( ) ( )n c d t a t c t d g t n T   （ ） 式中 nd —— 模 2加得到的各位数。 用此序列去调制载波，将信号搬到载频上去。 调制后的信号 可用式（ ）表示。 00( ) ( ) c os ( ) ( ) c oss t d t t a t c t t （ ） 式中 0 —— 载波频率。 接收天线上感应的信号经过高放的选择放大和混频后，得到包括以下几部分信号：有用信号()Ist、信道噪声 ()Int、干扰信号 ()IJt和其他网的扩频信号 ()Jst等，即接收到的信号 如式（ ）所示。 ( ) ( ) ( ) ( ) ( )I I I I Jr t s t n t J t s t    （ ） 解扩过程和扩频过程相同，用本地的伪随机序列 39。 ()ct 与 接收机收到的信号相乘，相乘后为)(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       （ ） 首先对 39。 ()Ist进行分析 陕西理工学院毕业设计 第 9页共 52页 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)同步时，它们相等，那么它们相乘为 1。 这样 39。 ()Ist可用式（ ）表示。 39。 ( ) ( ) co sIIs t a t w t （ ） 后面所接滤波器正好能让信号通过，进入解调器，将有用信号解调出来。 对噪声分量 ()Int、干扰分量 ()IJt和不同网干扰 ()Jst，解扩处理后，被大大削弱。 ()Int一般为高斯带限白噪声，因而用 39。 ()ct处理后，谱密度基本不变，但相对带宽改变，噪声功率降低。 ()IJt分量是人为干扰引起的。 它由于与伪随机序列不相关，相乘过程相当于频谱扩展过程，将干扰功率分散到很宽的频带上，谱密度降低，相乘器后接的滤波器只能让有用信号通过，能够进入解调器输入端的干扰功率只能是与信号频带相同的那部分 [6]。 至于不同网信号 ()Jst，由于不同网所用的扩频序列也不同，这样对于不同网扩频信号而言，相当于再次扩展，从而，降低了不同网际干扰。 直序扩频系统的特点 1） 抗干扰性强 抗干扰是扩频通信主要特性之一，比 如信号扩频宽度为 100倍，窄带干扰基本上不起作用，而宽带干扰的强度降低了 100倍，如要保持原干扰强度，则需加大 100倍总功率，这实质上是难以实现的。 因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰，在。