基于matlab的伪随机序列性能分析毕业论文(编辑修改稿)

基于matlab的伪随机序列性能分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

图 22 是扩频系统的物理模 型，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。 []sS  信道 1[]sS  s(t) = n(t) ()ft 39。 39。 ( ) ( ) ( )s t n t J t 区间 [ , ]abff 基于 MATLAB 的伪随机序列 性能分析 6 信源扩 频扩 频 码信 息 调 制 调 制振 荡 器放 大 a） 发射端 混 频扩 频 码高 放 解 扩本 振B P F解 调同 步基 带 信 号 恢 复 b） 接收端 图 22 扩频系统的物理模型 直接序列扩频 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 [5]。 直扩系统简介 图 23 是直扩系统的 组成原理图 [13]。 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 ) a） 发射端 基于 MATLAB 的伪随机序列 性能分析 7 混 频扩 频 码高 放 解 扩本 振解 调同 步基 带 信 号 恢 复 b） 接收端 图 23 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（ 26）表示。 0( ) ( )nana t a g t n T （ 26） 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（ 27）表示。 10( ) ( )Nn c c t c g t n T （ 27） 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。 扩展序列为 0( ) ( ) ( ) ( )n c d t a t c t d g t n T   （ 28） 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。 调制后的信号为 00( ) ( ) c os ( ) ( ) c oss t d t t a t c t t （ 29） 式中 0 —— 载波频率。 基于 MATLAB 的伪随机序列 性能分析 8 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，即接收到的信号为 ( ) ( ) ( ) ( ) ( )I I I I Jr t s t n t J t s t    （ 210） 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。 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       （ 211） 首先对 39。 ()Ist进行分析 39。 39。 39。 0( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) c o sIIs t s t c t a t c t c t t （ 212） 若 39。 ()ct和 c(t)同步时，它们相等，那么它们相乘为 1。 这样 39。 ()Ist为 39。 ( ) ( ) co sIIs t a t w t （ 213） 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 [6]。 ()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。 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。 基于 MATLAB 的伪随机序列 性能分析 9 第三章 伪随机序列原理 伪随机 序列又称伪随机码，也称伪噪声序列或伪噪声码。 它有类似于随机序列的统计特性，同时它便于重复产生和处理，在数字通信中有较广泛的应用。 现在，广泛使用的伪随机序列大部分都是通过数字电路的合理搭配产生的。 在数字通信中，伪随机序列有多种， m序列和 Gold 序列就是目前广泛使用的两种伪随机序列 [12]。 伪随机序列不具备正态分布形式。 但当码足够长时根据中心极限定理，它趋于正态分布。 其定义如下： （ 1）凡自相关系数 a 满足式（ 31） 形式的码，称为狭义伪随机码。 120101 10() 110Niia Ni i jiajNja a jNN      （ 31） （ 2）凡自相关系数 a 满足式（ ） 形式的码，称为第一类广义伪随机码。 120101 10() 110Niia Ni i jiajNja a c jN      （ 32） （ 3）凡互相关系数 a 满足式（ 33）形式的码，称为第 二类广义伪随机码凡自相关系数 a 满足以上条件都称为伪随机序列。 ( ) 0ab j  （ 33） 目前的数字通信中，采用二进制伪随机序列，就是说序列中只有“ 0”和“ 1”两种状态。 m序列和 Gold 序列都是二进制伪随机序列。 其中 m序列是由线性反馈移位寄存器产生的周期最长的二进制数字序列即最大长度线性反馈移位寄存器序列 [14]。 现代 工程应用对伪随机序列有以下几点要求： （ 1） 必须有尖锐的自相关函数，几乎为零的互相关函数。 （ 2） 足够长的码周期。 基于 MATLAB 的伪随机序列 性能分析 10 （ 3） 足够多的独立地址数。 （ 4） 工程上易于实现 ，加工和控制。 m 序列 m序列是使用最广泛的伪随机序列之一，同时它也是产生 M 序列和 Gold 序列的基础。 因此， m序列在本 文 中扮演着重要的角色。 m 序列的产 生 m序列的产生原理图 如 图 31 所示： „1na  2na  3na  ( 1 )nra nra +0c 1c 2c 3c 1rc  rc输 出 图 31 m序列发生器原理方框图 图中 nia 为移位寄存器中每位寄存器的状态， ic 为第 i 位寄存器的反馈系数。 当其 为 0 时为无反馈，为 1 时有反馈。 在此系统中，第 0 位和第 r 位反馈系数必须为 1。 这里需要说明 nia 不可以全部设置为 0，否则系统输出就为 0，不能正常输出 m 序列。 其特征多项式可以写成 0()r iiif x c x （ 34） 序列多项式 ()Gx可以 通过 式 （ 35）计算。 通过序列多项式可以得到我们要计算的序列。 1() ()Gx fx （ 35） 一个线性反馈移位寄存器的反馈函数一旦确定，它产生的 m 序列就被确定，如果移位寄存器的初始状态不同，产生的序列的相位不同。 反馈移位寄存器的级数不同，它的反馈系数亦不相同，产生的 m序列的周期也不相同。 反馈系数可以通过一些参考文献查得，而它的 周期可以通过公式 21nN求得，其中 n 是线性反馈移位寄存器的级数， N 是 m序列的周期 [7]。 基于 MATLAB 的伪随机序列 性能分析 11 m 序列的性质 m 序列在一个周期内“ 0”和“ 1”的个数基本相等，具体讲，“ 1”的个数比“ 0”的个数多一个 ，这种性质叫做均衡性 [13]。 所谓游程就是伪随机序列中取值相同的一段码位。 一个游程中包含的位数称之为游程长度。 游程中的码位是“ 0”的称之为“ 0”游程。 相反若码位全为“ 1”的游程称之为“ 1”游程。 m 序列的一个周期中，游程总数为“ 0”游程的数目和“ 1”游程的数目相同。 理论上来讲，长度为 k 的游程占游程总数的 k2 ,长度为 n1 的游程只有一个是“ 0”游程 [8]，此性质为游程分布性。 一个 m 序列与其经任意次延迟移位产生的序列相加，得到的仍是此 m 序列的某次延迟移位得到的序列 ，此为移位相加性。 对于 m序列的自相关性，它可以用公式（ 36）来说明。 N 是 m序列的周期。 m序列的互相关性 是指相同周期 12  nP 两个不同的 m序列 {}na 、 {}nb 一致的程度。 1 20101 10() 110Niia Ni i jiajNja a jNN      （ 36） 其互相关值越接近于 0，说明这两个 m序列差别越大，即互相关性越弱；反之，说明这两个 m序列差别较小，即互相关性较强。