通信原理课程设计

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1、武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书1伪随机序列伪随机序列作为扩频通信系统中的一部分是十分关键的，它关系到扩频系统的性能。伪随机序列是具有某种随机特性的确定的序列。它们是由移位寄存器产生确定序列，然而他们却具有某种随机序列的随机特性。因为同样具有随机特性，无法从一个已经产生的序列的特性中判断是真随机序列还是伪随机序列，只能根据序列的产生办法来判断。伪随机序列系列具有良好的随机性和接近于白噪声的相关函数，并且有预先的可确定性和可重复性。这些特性使得伪随机序列得到了广泛的应用，特别是在CDMA系统中作为扩频码已成为CDMA技术中的关键问题。特性为序

2、列中两种元素出现的个数大致相等。伪随机序列(伪随机码)的一般定义是：如果一个序列，一方面它的结构(或形式)是可以预先确定的，并且是可以重复地产生和复制的；另一方面它又有某种随机序列的随机特性(即统计特性)，我们称这种序列为伪随机序列(伪随机码)。伪随机序列虽然只有两个电平，但却具有类似白噪声的相关特性，只是幅度概率分布不再服从高斯分布。它应具有如下特性：(l)每一周期内0和1出现的次数近似相等。(2)每一周期内，长度为n比特的游程出现的次数比长度为n+1比特游程次数多一倍(游程是指相同码元的码元串)。(3)对于狭义伪随机序列，将给定随机序列位移任

3、何一个非零数目个元素，所得的序列将和原序列有一半的元素相同，一半的元素不同。　伪随机序列作为一种信号形式，具有良好的相关特性，可作为雷达测距、同步和线性系统测量的信号。它还具有伪随机性，因而可用于加密系统和伪随机跳频等场合。这时常将序列经非线性变换，即构造前馈序列；或者用多个序列组合后输出以增加保密性。它还可用以产生伪随机数适于计算机的系统模拟和在数字系统中作为误码测试信号等。伪随机序列还可用于扩频，在多址系统中作为地址信号等。伪随机序列有多方面的应用，对它的要求也很不相同。例如用于多址信号时不但要求它通常的互相关函数要小，而且和在中间任意一位处

4、反相后的互相关函数也要小；又如用于加密系统时，不但要考虑它的分析，而且要考虑它的综合和计算复杂性。关于非线性移位寄存器序列，尚有许多问题没有完全解决。16武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书2M序列2.1M序列产生原理m序列是最长线性移位寄存器序列的简称。它是由多级移位寄存器或其他延迟元件通过线性反馈产生的最长的码序列。由于m序列容易产生、规律性强、有许多优良的性能，在扩频通信中最早获得广泛的应用。m序列码也称伪随机序列码，其主要特点是：（1）每个周期中，“1”码出现2n-1次，“0”码出现2n-1-1次，即0、1出现概率几乎相等。（2）序列中

5、连1的数目是n，连0的数目是n-1。（3）分布无规律，具有与白噪声相似的伪随机特性。由于具有这些特点，m序列码在通信、雷达、系统可靠性测试等方面获得了广泛地应用。m序列码发生器是一种反馈移位型结构的电路，它由n位移位寄存器加异或反馈网络组成，其序列长度M＝2n-1，只有一个多余状态即全0状态，所以称为最大线性序列码发生器。由于其结构已定型，且反馈函数和连接形式都有一定的规律，因此利用查表的方式就可以设计出m序列码。列出部分m序列码的反馈函数F和移存器位数n的对应关系。若给定一个序列信号长度M，则根据M＝2n-1求出n，由n查表便可以得到相应的反馈

6、函数F。m序列可由二进制线性反馈移位寄存器产生。它主要由n个串联的寄存器、移位脉冲产生器和模2加法器组成。图中第i级移存器的状态ai表示，ai=0或ai=1，i=整数。反馈线的连接状态用ci表示，ci=1表示此线接通（参加反馈），ci=0表示此线断开。由于反馈的存在，移存器的输入端受控地输入信号。不难看出，若初始状态为全“0”,则移位后得到的仍为全“0”，因此应避免出现全“0”状态，又因为n级移存器共有2n-1种可能的不同状态，除全“0”状态外，剩下2n-1种状态可用。每移位一次，就出现一种状态，在移位若干次后，一定能重复出现前某一状态，其后的过

7、程便周而复始了。反馈线位置不同将出现不同周期的不同序列，我们希望找到线性反馈的位置，能使移存器产生的序列最长，即达到周期P=2n-1。16武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书2.2M序列发生器设计原理通常产生伪随机序列的电路为一反馈移存器。它又可分为线性反馈移存器和非线性反馈移存器两类。由线性反馈移存器产生出的周期最长的二进制数字序列称为最大长度线性反馈移存器序列，通常称为m序列，即此次课设中产生的伪随机序列。其基本结构如下图所示。（以4级移存器为例）图2.1m序列的产生若其初始状态为（a3,a2,a1,a0)=(1,0,0,0),则在移位一次

8、时，由a3和a0模2相加产生新的输入a4=10=1，新的状态变为（a4，a3,a2,a1）=（1，1，0，0），这样移位15次后回到初始