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1、word通信工程专业专业综合课程设计题 目基于MATLAB的伪随机序列发生器的设计 学生某某学号所在院(系)专业班级指导教师完成地点 2013年 12 月 29 日专业综合课程设计任务书院(系)专业班级学生某某一、专业综合课程设计题目 基于MATLAB的伪随机序列发生器的设计 二、专业综合课程设计工作自 2013 年 12 月 20 日 起至 2014 年 1 月 17 日止三、专业综合课程设计进展地点:四、专业综合课程设计的内容要求：1、要求在MATLAB软件环境下编写程序完成九级m序列反应系数，本原多项式的求解。 2、 要求完成相应的Gold序列发生器的设计;或采用软件编程来实现。3、要求
2、设置适宜的系统参数，输出Gold序列的时域、频域波形。指 导 教 师系(教 研 室) 通 信 工 程 系 承受论文 (设计)任务开始执行日期2013年12月20日学生签名 / 基于matlab的伪随机序列发生器的设计摘要伪随机序列码越来越受到人们的重视，被广泛用于导弹、卫星、飞船轨道测量和跟踪、雷达、导航、移动通信、某某通信和通信系统性能的测量以与数字信息处理系统中。本文主是对基于matlab的伪随机序列发生器的设计，与其利用matlab软件对其进展仿真和利用simulink对其仿真性能的研究，主要阐述了扩频系统中m序列和gold序列的产生。在第一局部中介绍了课题研究的背景，第二局部中介绍了扩
3、频系统的相关知识，第三局部介绍了m序列和Gold序列产生的原理和方法，第四局部利用matlab和simulink对其进展仿真。关 键 词伪随机序列 m序列 移位存放器Design of the pseudo-random sequence generator based on matlab Abstractpseudo-random sequence code more and more get peoples attention, is widely used in missiles, satellites, spacecraft orbit measurement and tracking
4、, radar, navigation, mobile munications, and the measurement of the performance of the munication security and munication system of digital information processing system. In this paper, the main is to the design of pseudo-random sequence generator based on matlab, and the use of matlab simulation an
5、d the use of simulink software to the study of the simulation performance, mainly expounds the m sequence and gold sequence in spread spectrum system. In the first part introduces the research background, the second part introduces the related knowledge of spread spectrum system, in the third part i
6、ntroduces the m sequence and Gold sequence principle and method of the fourth part carries on the simulation using matlab and simulink.key wordspseudo random sequence m sequence shift register目录1引言442扩频通信系统简介5552.1.2 数学模型810111112121316184.1 Gold序列的产生原理184.2 Gold序列的性质18195.1 MATLAB软件介绍195.2 m序列的仿真与分
7、析19195.2.2 simulink分析215.3 Gold的仿真与分析22225.3.2 simulink分析232425附录26附录A26附录B281引言移动通信由于具有时实性、机动性、具有不受时空限制等特点，己经成为一种深受人们欢迎的通信方式，并融入了现代生活当中。自美国Qualm公司提出在蜂窝移动通信系统中应用码分多址(Code Division Multiple Access，简称CDMA)技术的系统实现方案至今，CDMA通信系统相对于其它无线通信系统在客户容量和高质量的优势越来越显现出来。在短短的二、三十年中，移动通信系统已从第一代的模拟蜂窝系统开展到第二代全球数字移动蜂窝系统(
8、2G)，目前己经开始向第三代宽带多媒体蜂窝系统(3G)开展，并且处于第二代和第三代之间的2.5G已经趋于成熟。虽然第二代移动通信系统中，GSM系统仍占有很大的市场份额。但是，因为具有伪随机编码调制和信号相关处理两大特点而使CDMA通信方式具有抗干扰、抗噪音、抗多径衰落、能在低功率谱密度下工作、有某某性、可多址复用和任意选址、可高精度测量等优点，使CDMA技术成为第三代移动通信和个人通信系统的核心技术，以扩频理论为根底的CDMA技术已成为当前移动通信领域的研究热点。在CDMA系统的众多用户都工作在同一时间同一频段内，系统给各个用户分配一个唯一的扩频码来进展频谱的扩展，在发送和接收时，系统更是利用
9、各地址码之间的互相关特性值来区分不同的用户。从理论上说，独立、均匀分布的随机序列是扩频码的理想模型，然而它由于不易产生、无法时实分发等缺陷而被认为难以在实际的CDMA系统中应用。CDMA自其理论提出到投入商业营运、直至称为第三代移动通信系统的核心技术，一直是通信领域的关注热点。因此，本文所研究的m序列和Gold序列，在扩频通信系统中发挥着重要的作用，通过Matlab仿真，对其自相关性能进展分析，能够更好的理解CDMA系统的通信原理。2扩频通信系统简介通信理论和通信技术的研究，是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个根本问题展开的，所以信息传输的有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统性能的主要指标
10、。扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力，首先在军用通信系统中得到了应用。近年来，扩展频谱通信技术的理论和应用开展非常迅速。扩频通信是扩展频谱通信的简称。我们知道，频谱是电信号的频域描述。承载各种信息(如语音、图象、数据等)的信号一般都是以时域来表示的，即表示为一个时间的函数。信号的时域表示式可以用傅立叶变换得到其频域表示式)。频域和时域的关系由(1-1)确定： 1-1函数的傅立叶变换存在的充分条件是满足狄里赫莱(Dirichlet)条件，或在区间(-，+)绝对可积，即必须为有限值。扩展频谱通信系统是指待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数与待传输的信息码无关扩展后成为宽频带信号，送入信道中传输，
11、再利用相应的手段将其压缩，从而获取传输信息的通信系统。也就是说在传输同样信息时所需要的射频带宽，远远超过被传输信息所必需的最小的带宽。扩频后射频信号的带宽至少是信息带宽的几十倍、几百倍甚至几万倍。信息已不再是决定射频信号带宽的一个重要因素，射频信号的带宽主要由扩频函数来决定。由上述可见，扩频通信系统有以下两个特点：(1) 传输信号的带宽远远大于被传输的原始信息信号的带宽；(2) 传输信号的带宽主要由扩频函数决定，此扩频函数通常是伪随机(伪噪声)编码信号。以上两个特点有时也称为判断扩频通信系统的准如此。扩频通信系统最大的特点是其具有很强的抗人为干扰、抗窄带干扰、抗多径干扰的能力。这里我们先定性地
12、说明一下扩频通信系统具有抗干扰能力的理论依据。扩频通信的根本理论根据是信息理论中的山农CEShannon信道容量公式:(1-2)式中C为信道容量(bit/s)，W为信道带宽(Hz)，S为信号功率(W)，N为噪声功率(W)。仙农公式明确了一个信道无误差地传输信息的能力同存在于信道中的信噪比以与用于传输信息的信道带宽之间的关系。令C是希望具有的信道容量，即要求的信息速率，对(1-2)式进展变换 1-3对于干扰环境中的典型情况，当时，对式(1-2)用幂级数展开，并略去高次项得 1-4或 (1-5)由式(1-4)和(1-5)可看出，对于任意给定的噪声信号功率比，只要增加用于传输信息的带宽W，理论上就可
13、以增加在信道中无误差地传输的信息率C。或者说在信道中当传输系统的信号噪声功率比下降时，可以用增加系统传输带宽W的方法来保持信道容量C不变。对于任意给定的信号噪声功率比，可以用增大系统的传输带宽来获得较低的信息过失率。扩频通信系统正是利用这一原理，用高速率的扩频码来达到扩展待传输的数字信息带宽的目的。扩频通信系统的带宽比常规通信体制大几百倍乃至几万倍，所以在一样信噪比的条件下，具有较强的抗干扰的能力。仙农指出，在高斯噪声的干扰下，在限平均功率的信道上，实现有效和可靠通信的最优信号是具有白噪声统计特性的信号。这是因为高斯白噪声信号具有理想的自相关特性，其功率谱为 - f (1-6)它的自相关函数为
14、(1-7)其中：t为时延，(1-8)白噪声的自相关函数具有函数的特点，说明它具有锋利的自相关特性。但是对于白噪声信号的产生、加工和复制，迄今为止仍存在着许多技术问题和困难。然而人们已经找到一些易于产生又便于加工和控制的伪噪声码序列，它们的统计特性逼近于高斯白噪声的统计特性。假设某种伪噪声序列的周期(长度)为N，且码元都是二元域上的元素。一个周期(长度)为N，码元为的伪噪声二元序列的归一化自相关函数为 (1-9)式中，1，2，3，。当伪噪声序列周期(长度)N取足够长或N时，式(1-9)可简化为 (1-10)比拟式(1-7)和式(1-10)，看出它们比拟接近，当序列周期(长度)足够长时，式(1-10)就逼近式(1-7)。所以伪噪声序列具有和白噪声相类似的统计特性，也就是说它逼近于高斯信道要求的最优信号形式。因此用伪噪声码扩展待传输基带信号频谱的扩频通信系统，优于常规通信体制3。2.1.2 数学模型我们以二元直接序列扩展频谱通信系统为例，来讨论扩展频谱通信系统的数学模型。假设系统的调制方式为PSK，图1-1(a)就是在这种情况下的发射机系统数学模型。发射机输出PSK信号的表达式为 (2-1)式中：为载波的中心频率；A为载波的振幅；为载波的
