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1、沈阳理工大学学士学位论文摘 要本毕业设计主要研究了三种扩频码（m序列，M序列和Gold序列）特性及其发生装置，并对其进行仿真和电路实现。扩频码是实现扩频系统的扩频运算的主要方式。从理论上讲，用纯随机序列来扩展信号的频谱是最理想的，但是接收端必须复制同一个随机序列，由于随机序列的不可复制性，因此在工程中，无法使用纯的随机序列，而改为采用为随机序列。在本论文中首先简要阐述了伪随机序列的研究现状及其相关意义，接着介绍了伪随机序列的发展历史，研究方法和研究工具。然后根据课题要求分别设计出三种常用的伪随机序列发生器电路并且用Multisim进行电路仿真，最后做出实际电路，进行测试，从而完成发生器的设计。
2、关键字：扩频码；m序列；M序列；Gold序列AbstractThis graduation design is mainly studied the three kinds of spread spectrum code (m sequence, M sequence and Gold sequence) characteristics and generator, and carries on the simulation and circuit implementation. Spread spectrum code is the main way to realize spread sp
3、ectrum system spread spectrum operations. Theoretically, with pure random sequence to extend the signal spectrum is the most ideal, but the receiver must replicate the same random sequence, as a result of random sequence is replication, therefore, in the project cant use pure random sequence, and in
4、stead used in random sequence. In this thesis, first of all, briefly expounds the research status quo of pseudo-random sequence and its related meaning, then introduces the development history of pseudo-random sequence, research methods and research tools. Then according to the requirements of proje
5、ct design three kinds of commonly used respectively pseudo-random sequence generator circuit and use Multisim circuit simulation, finally make a practical circuit and test, so as to complete the design of the generator.Key words: Spread spectrum code; m sequence; M sequence; Gold sequence目 录摘 要IAbst
6、ractII1绪 论11.1课题研究意义及背景11.2国内外研究状况21.3扩频码发展历史41.4仿真工具Multisim简介52m序列伪随机码72.1伪随机码72.1.1伪随机码定义72.1.2伪随机码性质72.2m序列定义82.3m序列伪随机码的性质82.3.1平衡性92.3.2移位可加性92.3.3游程特性（游程分布的随机性）92.3.4自相关特性92.4m序列的产生方法102.5m序列仿真设计实现123M序列伪随机码143.1M序列定义143.2M序列随机码性质143.2.1M序列的随机特性143.2.2M序列相关特性153.3M序列的产生方法153.4M序列仿真设计实现184Gold
7、序列伪随机码224.1Gold序列定义224.2m序列优选对224.3Gold序列伪随机码性质224.3.1平衡性224.3.2自相关特性234.3.3互相关特性234.4Gold序列产生方法234.5Gold序列仿真设计实现245硬件调试结果26结 论29致 谢30参考文献31附录A 英文原文32附录B 中文翻译39附录C 元器件表50I1 绪 论1.1 课题研究意义及背景随着信息化社会进程的不断深入，通信在人们的生活中扮演着愈发重要的角色，对通信技术的要求也随之越来越高。在无线通信的应用方面，信道在传播过程中存在不同形式的干扰且无孔不入，这便使得信道具备开放性的特点，而这些例如工业、大气、
8、人为，乃至其他通信设备等中的干扰会使无线通信的传播更为困难。在无线通信应用于军事的过程中，对立双方只有在信息和电磁的争夺中处于优势地位才会获得电子战争的胜利，那么无线通信的干扰环境无疑会变得更加恶劣。然而随着人们对无线通信要求的进一步加深以及技术手段方面的不断成熟，现代化抗干扰技术显得更加完善，主要包括：扩频技术、自适应技术、猝发通信技术、分集技术、自适应滤波技术等，而在其中应用最为广泛且最为实用的便是扩频技术。扩频技术作为一种抗干扰的通信方式，一方面能够有效解决无线通信系统中的多址问题，具有抗干扰能力强，保密性好的特点；另一方面，由于扩频系统中的扩频码可以将信号频谱进行扩展，导致扩频系统与扩
9、频码间的性能联系紧密。同时，军事需求在扩频技术发展上的重要意义亦不容忽视。人们在电磁技术方面干扰与抗干扰之间的斗争，被我们叫做通信电子战或通信对抗。在历次的战争中电子战和通信电子战的胜负都决定着战争的关键，是否能取得制信息权直接决定着战争的胜负。如今是信息时代，信息化战争是未来高技术战争的发展方向和必然趋势，在电磁领域敌对双方在侦查与反侦察、干扰与抗干扰、欺骗与反欺骗、摧毁与反摧毁方面的较量，是争夺制信息权的非常重要的部分。所以扩频技术的出现，不但首先被应用于军事领域，而且扩频技术的发展与成熟，为军事抗干扰通信提供了有力支撑14。扩频通信作为一门成熟的技术，在通信及其他领域有着广泛的应用。扩频
10、技术作为抗干扰通信的主要技术手段，得到了普遍的应用。扩展频谱通信是伪随机编码也就是扩频序列将待传送的信息数据调制，实现频谱扩展以后再放到信道中传输，接收端则采用与发送端完全相同的编码进行解调和相关处理，从而恢复出原始的信息数据。在这其中，伪随机码发生器是十分重要的一环，是对信息加密的核心器件。扩频技术可以把频谱很窄的基带信号变成频谱很宽的基带信号再进行传输，可以扩大很多倍，在利用相关接收的技术在接收端接到信号后，从扩展后的信号中恢复出原来的信号，以达到防止信号传输过程中被干扰的情况发生。与常规的信号传输方式相比，常用的方式通常把信号带宽变窄，并在接收端用窄带滤波的方法，以此来提升信号的信噪比，
11、并能成功滤除其他干扰提高信号质量。当传输信号的带宽加宽的同时，在传输中受到干扰的因素越多，但是，香农用他的信息论相关理论证明了事实恰恰相反，扩频通信最能抵抗干扰，是无线通信系统中多址、抗干扰、提升保密性的有效途径之一。扩频码又称为信道化码，它可以分别出属于同一地方的不同传输连接用于区分来自同一小区的不同传输连接，我们分别从上行和下行讨论扩频码，可以看出，在下行扩频码区别了不同的链路连接，在上行扩频码区别了同终端的不同物理连接。1.2 国内外研究状况扩频技术的研究开始是基于军事领域的应用，一开始就是十分神秘的。最早有谁提出扩频的概念已经很难考证，但其发展经历了一个漫长的过程，从开始进行研究到成熟
12、应用，大约的时间段为20世纪初至20世纪60年代。直至目前，扩频技术仍处于不断发展的过程中。早在20世纪20年代中期诞生的RADAR9(Radio Detection And Ranging)，一个利用回波证实电离层存在的系统，发射的频率宽度大于用于收听回波的声音频谱宽度，就具备了今天我们所说的扩频系统的基本特征。到第二次世界大战结束时，德国研制的线性调频脉冲压缩系统（即Kugelschale）和脉冲-脉冲频率跳变系统(Reisslaus)均应用了频谱扩展技术，类似的系统在20世纪40年代中后期才在美国出现。20世纪40年代中期，由Van及Vleck和Middleton等人提出的利用匹配滤波器
13、实现最大信噪比的脉冲检测公式，表明在白噪声条件下，最佳信号检测性能仅取决于信号能量与白噪声功率谱密度之比，这使得满足其他要求的设计准则（如LPI和AJ等），仅通过选择波形就可以达到。在20世纪40年代，好莱坞女演员赫蒂（Hedy K.Markey）第一个提出利用跳频扩谱技术来实现抗干扰通信系统的构想。20世纪50年代，伍德华特（P.M.Woodward）发现：在雷达测距和测速中，采用白噪声信号，其测量误差最小，这为扩频技术的应用开辟了道路。在20世纪50年代，美国麻省理工学院研究成功的NOMAC系统（Noise Modulation and Correlation System），成为扩频通信
14、研究发展的开端，从此，军事通信部门对军事通信、空间探测、卫星侦查、导弹制导等方面广泛应用扩频通信方式的研究就十分活跃了。在20世纪60年代初，美国开始将扩频通信应用于军事卫星，大约在20世纪60年代中期，Magnavox公司研制成功频谱展宽话音调制解调器MX-170C，用于VRC-12型超短波电台，其频率为3076MHz。该电台装置了这个扩频终端后，大大提高了抗干扰能力，这个电台可在敌方干扰比传输的伪噪声信号比传输信号高20倍的情况下进行通信。从国内来看，近十多年来，出于民用通信特别是陆地移动通信的迅速发展，扩频通信的研究也在不断深入。各大高校及一些科研机构都在进行这方面的工作，如清华大学、天
15、津大学、北京邮电大学、西安电子科技大学、南京邮电大学等都在积极地开展扩频通信系统的研究。目前研究的次最优多用户检测器主要可分为两大类：线性检测器和反馈检测器。前者包括解相关检测器、最小均方误差序列检测器等；后者则包括多级检测器、判决反馈检测器、顺序干扰撤销和并行干扰撤销检测器等。考虑信道编码的多用户接收机又可以分为非迭代接收机和迭代接收机。这些检测器的实现都需要知道预期用户的扩频码、定时信息以及信道冲击响应，有时还需要知道多用户干扰。这些信息可以通过发送扩频序列获得，但使用扩序列就降低了系统的频谱利用效率，因此不使用扩频序列的多用户检测方法，又称为盲多用户检测器也得到深入研究。迄今为止，人们获得的伪随机序列仍主要是PC（相控）序列，移位寄存器序列（m和M序列），Gold序列，GMW序列，级联GMW序列，Kasami序列，Bent序列，No序列15。其中m序列是最有名和最简单的,也是研究的最透彻的序列。m序列还是研究其它序列的基础。它序列平衡，有最好的自相关特性，但互相关满足一定条件的族序列数很少(对于本原多项式的阶数小于等于13的m序列，互为优选对的序列数不多于6)，且线性复杂度很小。M序列族序列数极其巨大（当寄存器级数等于6时，有226个序列）。但其生成困难，且其互相关特性目前知之甚少，一般很少用。Go
