基于Matlab产生m序列说明书

洗手目录洗手前言1洗手第一章设计任务2洗手12设计内容2洗手12设计要求2洗手13系统框图2洗手第二章M序列的分析4洗手21序列的含义4洗手22序列产生的原理5洗手22序列的性质6洗手23自相关特性7洗手第三章M序列的设计8洗手31特征多项式确定8洗手32本原多项式的确定9洗手33序列的发生10洗手第四章程序调试及结果分析11洗手41M序列的仿真结果及分析12洗手42该设计的序列相关性仿真结果及分析13洗手结论14洗手参考文献15洗手附录BEEF程序代码16洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手1前言洗手洗手扩频通信因其具有抗干扰、BEEF抗多径衰落、BEEF抗侦察等优点在通信领域中得到广泛应用。洗手扩频序列的设计和选择是扩频通信的关键技术，吃饭扩频序列性能的优劣在很大程度上决定了通信系统的多址干扰和符号间干扰的大小，吃饭从而直接影响到系统的性能。洗手因此，吃饭深入研究扩频序列的性质，吃饭构造设计具有良好相关性的扩频序列，吃饭来满足扩频系统的要求，吃饭是直接序列扩频系统的核心课题。洗手白噪声是一种随机过程，吃饭它有极其优良的相关特性。洗手但至今无法实现白噪声的放大、BEEF调制、BEEF检测、BEEF同步及控制等，吃饭而只能用类似于白噪声统计特性的伪随机序列来逼近它，吃饭并作为扩频系统的扩频码。洗手洗手常见的伪随机序列有M序列、BEEFGOLD序列、BEEFM序列、BEEFWALSH序列等。洗手M序列是目前研究最为彻底的伪随机序列，吃饭M序列容易产生，吃饭有优良的自相关和互相关特性。洗手序列是伪随机序列的一种情况。洗手他可以在很多领域中都有重要应用。洗手由N级移位寄存器所能产生的周期最长的序列。洗手这种序列必须由非线性移位寄存器产生,并且周期为2N（N为移位寄存器的级数）。洗手洗手通过对伪随机码中常用的M序列的结构和性质进行了分析，吃饭本文给出了基于MATLAB平台的M序列生成算法及代码伪随机序列分析。洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手2洗手第一章设计任务洗手洗手12设计内容洗手掌握PN序列的相关知识，吃饭掌握M序列的产生原理及其在MATLAB中的产生方法，吃饭对特定长度的M序列，吃饭分析其性质，吃饭及其用来构造其它序列的方法；BEEF研究伪随机序列在跳频通信中的应用方法。洗手洗手12设计要求洗手M序列的本原多项式为BEEF，吃饭移位寄存器结构如图11洗手521AX洗手洗手图11移位寄存器结构洗手洗手各寄存器初值分别为，吃饭参照该移位寄存器的结构图，吃饭用MATLAB501R语言编写程序，吃饭生成M序列。洗手洗手13系统框图洗手产生M序列的框图如下洗手洗手洗手初始化寄存器01NAM序列的长度NL移位寄存器01NC寄存器前移1位OD2NIAC输出M序列M序列IAILNNYI1洗手图12系统框图洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手3洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手第二章序列的分析洗手M21序列的含义洗手M序列是最长线性移位寄存器的简称。洗手顾名思义，吃饭M序列是由多级移位寄存器中，吃饭若N为移位寄存器的级数，吃饭N级移位寄存器共有个状态，吃饭除去全0状态2N外还剩下不种状态，吃饭因此它能产生的最大长度的码序列为位。洗手产生21N1NM序列的线性反馈移们寄存器称作最长线性移位寄存器。洗手洗手产生M序列的移位寄存器的电路结构，吃饭其反馈线连接不是随意的，吃饭M序列的周期P也不能取任意值，吃饭而必须满足，吃饭式中，吃饭N是移位寄存器的级数。洗手洗手21NPM序列码发生器是一种反馈移位型结构的电路，吃饭它由N位移位寄存器加异或反馈网络组成，吃饭其序列长度，吃饭只有一个多余状态即全0状态，吃饭所以称为NM最大线性序列码发生器。洗手由于其结构已定型，吃饭且反馈函数和连接形式都有一定的规律，吃饭因此利用查表的方式就设计出M序列码。洗手列出部分M序列码的反馈函数F和移存器位数N的对应关系。洗手如果给定一个序列信号长度M，吃饭则根据求出N，吃饭由N查表21便可以得到相应的反馈函数F。洗手洗手12N表21反馈函数FN12NM反馈函数F3731Q,32415445315352,663617127737,Q482558381,Q951194101023107112047212409512541洗手22序列产生的原理洗手M移位寄存器的后续状态可以用当前状态及特定矩阵来表示，吃饭这个矩阵是阶N矩阵，吃饭称为A矩阵，吃饭A矩阵的第R行对应移位寄存器第R级反馈输入状态。洗手对于一个N级移位寄存器序列产生器，吃饭其A矩阵的第一个元素必定为1，吃饭否则，吃饭1NA该序列发生器就必然退化为级数小于N的移位寄存器序列发生器。洗手一个N级简单线性移位寄存器序列发生器，吃饭其A矩阵有如下形式洗手洗手1231001NNCCA在给定移位寄存器的初始状态后，吃饭可由A矩阵求出后续状态，吃饭即洗手洗手洗手1111222212NNNNNXJXJXJAAXJAXJJJJ因此，吃饭，吃饭且洗手1NIRAKXJAJ当单位矩阵时，吃饭有，吃饭即移位寄存器中的内容在第个状态KAIJK和第个状态是相同的，吃饭即序列发生器从第个状态开始，吃饭经过次状态转移JJK后，吃饭又回到了第个状态，吃饭产生的序列长度就为。洗手因此，吃饭对于最大长度线性移JK位寄存器序列发生器，吃饭必然有洗手（21）洗手21NNAI对于阶矩阵A，吃饭若X为其特征值，吃饭则有，吃饭由于在二进制系统中，吃饭0AXI，吃饭，吃饭整理化简得洗手1XI（22）洗手1231NNNNXCC5定义特征方程和特征多项式分别为洗手（23）洗手0NRRFXC（24）洗手F其中。洗手洗手01,NC22序列的性质洗手M扩展频谱通信要求扩频序列应具有较好的随机特性，吃饭而序列既具有一定的随M机特性，吃饭又具有一定的周期性，吃饭因而它是一种伪随机序列，吃饭序列应具有移位相加特性、BEEF平衡特性和游程特性。洗手洗手1移位相加特性线性叠加性洗手一个M序列与其经任意次延迟移位后产生的另一个不同序列模NAKNA2相加，吃饭得到是仍是该M序列的延迟移位序列。洗手例如1110100与向右移3位后的序列1001110逐位模2相加后的序列为0111010，吃饭相当于原序列向右移1位后的序列，吃饭仍是M序列。洗手洗手2平衡特性洗手在M序列的每个周期中，吃饭“1”码元出现的数目为次，吃饭“0”码元出现21N12N的数目为次，吃饭即“0”的个数比“1”的个数少一个。洗手洗手伪随机序列的平衡性是指序列中“1”的数目只比“0”的数目多L。洗手码的平衡性由码序列中的直流分量决定。洗手平衡性好，吃饭则载波抑制度大，吃饭从而有利扩频通信的抗干扰能力以及保密和抗侦破能力。洗手其物理意义是不平衡码会使扩频后的信号中出现一些稳定的信号，吃饭从而易于被检测而导致保密能力的降低。洗手洗手3游程特性洗手游程是指在一个序列周期中连续排列的取值相同的码元的合称，吃饭所谓的游程长度就是一个游程中码元的个数。洗手而M序列的分布特性为洗手M序列的一个周期中，吃饭游程总数为；BEEF洗手12NM12N6当,且1游程长度KN2,长度为K的游程占游程总数的，吃饭其中0游程2NK21和1游程各占一半；BEEF洗手长度为的游程只有一个，吃饭是0游程；BEEF洗手N长度为的游程只有一个，吃饭是1有游程。洗手洗手23自相关特性洗手周期为P的M序列的自相关函数为BEEF洗手（25）ADR其中BEEF洗手A该序列与其J次移位序列一个周期中对应元素相同数目洗手D该序列与其J次移位序列一个周期中对应元素不同数目洗手P序列周期洗手上式可改写为BEEF洗手（26）洗手01IIIIAARP的数目的数目由移位相加特性和均衡特性，吃饭可知M序列的自相关函数为BEEF洗手（27）洗手10P对于一个周期为的M序列（取值1或0），吃饭其自相关函数如图121NNA5所示。洗手由图可见，吃饭当时，吃饭M序列的自相关函数出现峰值1；BEEF当偏离R0时，吃饭相关函数曲线很快下降；BEEF当，吃饭相关函数值为；BEEF当时，PP吃饭又出现峰值；BEEF如此周而复始。洗手当周期P很大时，吃饭M序列的自相关函数与白噪声类似。洗手这一特性很重要，吃饭相关检测就是利用这一特性，吃饭在有或无信号相关函数值的基础上识别信号，吃饭检测自相关函数值为1的码序列。洗手洗手从M序列的自相关系数可以看出,M序列是一个狭义伪随机码。洗手知当M序列的移位值为其周期的整数倍时，吃饭其自相关值取得最大值为1，吃饭移位值取其他值时，吃饭其自相关值恒为。洗手其自相关函数如图21所示。洗手洗手1P7P11R0111RP1P1T/洗手图21M序列的自相关函数洗手第三章序列的设计洗手31特征多项式确定洗手N级线性移位寄存器的如图31所示BEEF洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手图31N级线性移位寄存器洗手图中表示反馈线的两种可能连接方式，吃饭1表示连线接通，吃饭第NI级输出加ICIC入反馈中；BEEF0表示连接线断开，吃饭第NI级输出未参加反馈。洗手洗手I因此，吃饭一般形式的线性反馈逻辑表达式为BEEF洗手（31）洗手1201MOD2NNNIAAA将上式左面的移至右面，吃饭并将代入上式，吃饭则上式可改写为洗手01NCA（32）洗手10NIIC定义一个与上式相对应的多项式洗手（33）洗手0NIIFX根据上式可以确定M序列的特征多项式BEEF洗手（34）洗手010NIIFCCX的次数N表示移存器的级数。洗手CI取值1或0确定反馈线连接状态。洗手线性移X位寄存器的相继状态具有周期性，吃饭周期。洗手用多项式FX来描述线性反馈21NPAN11AN22A1N1A0C1C2CN1CN1C01N输出AK8移位寄存器的反馈连接状态。洗手洗手其中X的幂次表示元素的相应位置。洗手上式称为线性反馈移位寄存器的特征多项式。洗手洗手32本原多项式的确定洗手特征多项式与输出序列的周期有密切关系。洗手当满足下列三个条件时，吃饭就一FX定能产生M序列BEEF洗手1是不可约的，吃饭即不能再分解多项式；BEEF洗手FX2可整除,这里；BEEF洗手1PX21N3不能整除，吃饭这里。洗手洗手FQP满足上述3个条件的多项式称为本原多项式。洗手一个本原多项式对应一个最大长度移位M序列，吃饭只要知道或找到了本原多项式，吃饭就能由它构造M序列发生器，吃饭这样产生M序列的充要条件就变成了如何寻找本原多项式。洗手寻找本原多项式是一件繁琐的工作，吃饭计算的到的结果已列表。洗手洗手表31本原多项式系数N本原多项式的八进制系数表达式代数式2712X31334234X54512561036X7211378435148XX91021991020111310X114005212101234612XX洗手表31给出其中部分结果，吃饭每个N只给出一个本原多项式为了使序列发生器尽量简单，吃饭常用的只有3项的本原多项式表中列出的本原多项式都是项数最少的，吃饭为了简便起见，吃饭用八进制数字记载本原多项式的系数。洗手由系数写出本原多项式非洗手常方便。洗手本文探讨时，吃饭本多项式系数的八进制表示为45，吃饭将45写为二进5N制码100101，吃饭从右向左第一个1对应于，吃饭按系数可写出。洗手0C531FX从左向右的第一个1对应于，吃饭按系数可写出对应的寄存器函数0。洗手洗手12345CC33序列的发生洗手M根据M序列的特征方程BEEF洗手（35）洗手2010NIIFXCXCX可知本原多项式为的5阶移位寄存器为521F，吃饭移位寄存器结构为洗手1234CC图32移位寄存器结构图洗手初始化寄存器为，吃饭寄存器首先左移位可5432101DD知0，吃饭这时依据图32可得知反馈。洗手由于为5阶寄存器，吃饭码长0M35C1D23D45D0CC5CM序列10。洗手故要循环31次，吃饭得到所需的M序列。洗手洗手5213N用MATLAB仿真程序如下BEEF洗手FUNCTIONMSEQM_SEQUENCEFBCONNECTIONBEEF洗手NLENGTHFBCONNECTIONBEEF洗手N2N1BEEFM序列的长度洗手REGISTERZEROS1,N11BEEF定义移位寄存器的初始状态洗手MSEQ1REGISTERNBEEFM序列的第一个输出码元洗手FORI2N洗手NEWREGISTER1MODSUMFBCONNECTIONREGISTER,2BEEF洗手寄存器与反馈的模2和洗手FORJ2N洗手NEWREGISTERJREGISTERJ1BEEF洗手ENDBEEF洗手REGISTERNEWREGISTERBEEF移位后的寄存器洗手MSEQIREGISTERNBEEF新的寄存器输出洗手END洗手将以上代码命名为M_SEQUENCEM洗手以上可根据阶位不同而做出不同的M序列洗手生成自相关函数程序BEEF洗手CLEAR洗手A1101010001110111110010011000010BEEF洗手B0110101000111011111001001100001BEEF洗手LLENGTHBBEEF洗手N120BEEF洗手11X1NBEEF洗手FORK1N洗手CXORA,BBEEF洗手DSUMCBEEF洗手ALDBEEF洗手RKAD/ADBEEF洗手BBL,B1L1BEEF洗手PLOTK,RKBEEF洗手HOLDON洗手END洗手PLOTX,RBEEF洗手GRID洗手洗手洗手洗手洗手第四章程序调试及结果分析洗手洗手41序列的仿真结果及分析洗手M洗手在MATLAB的COMMANDWINDOW里输入洗手CLEARBEEF洗手FBCONNECTION01001BEEF洗手M_SEQUENCEM_SEQUENCEFBCONNECTIONBEEF洗手12STAIRSM_SEQUENCE；BEEF对M序列绘图洗手AXIS0350212BEEF洗手GRIDONBEEF洗手得到图41所示BEEF洗手洗手图41运行结果洗手通过运行结果可以看出是由0、BEEF1组成的阶梯形图形，吃饭STAIRS函数功能是画阶梯形，吃饭生成一系列的M序列，吃饭成功实现了要求。洗手洗手由于M序列全为01的集合，吃饭直接的STAIRS绘制使得01的位置不清楚，吃饭使用STEMM_SEQUENCE重新运行得到图42。洗手洗手这样就明显看到M序列的位置。洗手洗手洗手或者使用AXISXMINXMAXYMINYMAX；BEEF调整图形在面板中的位置。洗手洗手洗手洗手图42新运行图形洗手得到M序列返回值为BEEF洗手M_SEQUENCE洗手COLUMNS1THROUGH10洗手1000010101洗手COLUMNS11THROUGH20洗手1101100011洗手COLUMNS21THROUGH31洗手11100110100洗手13洗手由以上仿真结果可以看出BEEF对于不同的初始状态，吃饭输出序列的初始位置就不同。洗手移位寄存器的反馈逻辑决定是否产生M序列。洗手起始状态仅仅决定序列的起始点，吃饭而不同的反馈系数产生不同的码序列。洗手洗手42该设计的序列相关性仿真结果及分析洗手所得自相关函数图形如图43洗手洗手洗手洗手图43自相关函数洗手洗手由以上仿真结果可以看出BEEFM序列的自相关系数出现在处出现尖峰，吃饭并以0P为周期重复出现。洗手尖峰底宽为。洗手越小，吃饭相关峰越尖锐。洗手周期P越大，吃饭2CT就越小。洗手在这种情况下，吃饭M序列的自相关性就越好。洗手两个长度周期相同，吃饭1由不同反馈系数产生的M序列，吃饭其互相关与自相性相比没有尖锐的二值特性，吃饭是多值的。洗手作为地址码而言，吃饭希望选择的互相关函数越小越好，吃饭这样便于区分不同的用户，吃饭或者说，吃饭抗干扰能力强。洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手14洗手洗手洗手洗手洗手洗手结论洗手本文设计的题目是M序列发生器的设计，吃饭文中介绍的扩频伪随机码M序列的MATLAB生成源程序是基于线性反馈移位寄存器结构而编写的，吃饭更清楚的描述了M序列的生成过程中的数字逻辑。洗手本方法应用移位寄存器理论，吃饭从M序列的本原多项式出发，吃饭其算法核心是找到M序列本原多项式与线性M序列移位寄存器反馈逻辑式之间的关系。洗手洗手M序列是目前应用最广泛的伪随机序列，吃饭本文通过利用MATLAB工具对M序列进行了生成及相关性分析，吃饭仿真结果表明，吃饭该方法是可行的。洗手分析得出M序列具有良好的相关特性，吃饭符合伪随机序列的基本性质，吃饭用M序列可以构造出合适的扩频序列，吃饭在军事通信等领域具有广泛应用前景。洗手洗手M序列可以软件实现，吃饭也可以硬件实现，吃饭但是通过本次设计可以看到软件设计的许多优点。洗手在课程设计的过程中，吃饭查询了大量的资料，吃饭通过相关资料的查阅，吃饭还掌握了通信领域的有关知识，吃饭扩大了知识面。洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手15洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手参考文献洗手1查光明熊贤祚扩频通信M西安BEEF西安电子科技大学出版社1990洗手2田日才扩频通信M北京BEEF清华大学出版社2007洗手3孙屹，吃饭李妍MATLAB通信仿真开发手册M北京国防工业出版社，吃饭20065洗手4王哲伪随机序列的MATLAB实现与分析J科技创新导报200823洗手5樊昌信，吃饭张甫翊，吃饭吴成柯现代通信M北京高等教育出版社，吃饭2001洗手166王会华,李宝平M序列发生器的设计与实现J北