湖南文理学院课程设计报告
课程名称： 专业综合课程设计 系 部： 电气与信息工程学院 专业班级： 通信09103班 学 号： 200916020309 学生姓名： 雷云腾 指导教师： 侯清莲 完成时间： 2012-12-18 报告成绩：
评阅意见： 评阅教师 日期
1
目录
摘要 ........................................................................ 3 ABSTRACT .................................................................... 4 第一章 前言 ................................................................. 5
1.1设计的提出 ........................................................... 5 1.2 伪随机序列的应用及其意义 ............................................ 5 1.3 伪随机序列研究现状 .................................................. 6 1.4设计内容 ............................................................. 6 第二章 伪随机序列与仿真工具的简介 ........................................... 7
2.1 伪随机序列理论的发展历史 ............................................ 7 2.2 伪随机序列的构造方法 ................................................ 8 2.3 MATLAB简介 .......................................................... 9 第三章 m序列 .............................................................. 11
3.1 m序列的定义 ........................................................ 11 3.2 m序列的产生 ........................................................ 11 3.3 m序列的性质 ........................................................ 14 3.4 m序列的计数 ........................................................ 18 第四章 Gold序列 ........................................................... 19
4.1 Gold序列的定义 ..................................................... 19 4.2 m序列优选对 ........................................................ 19 4.3 Gold序列的产生结构 ................................................. 23 4.4 Gold码的性质 ....................................................... 24 4.5 平衡Gold码 ........................................................ 26 第五章 序列的仿真及其仿真比较 .............................................. 28
5.1 m序列的仿真 ........................................................ 28 5.2 Gold序列的仿真 ..................................................... 30 5.3 MATLAB环境中伪随机序列相关函数的实现及特性 ......................... 33 5.4 两种相关函数间的相关特性比较 ....................................... 34 第六章 心得体会 ............................................................ 35 参考文献： ................................................................. 36
2
摘要
本次设计主要介绍了PN序列中两种常用的反馈移位寄存器序列（m序列和Gold序列）的特性，并对其进行仿真研究。
伪随机序列良好的随机性和接近于白噪声的相关函数，使其易于从信号或干扰中分离出来。伪随机序列的可确定性和可重复性，使其易于实现相关接收或匹配接收，因此有良好的抗干扰性能。伪随机序列的这些特性使得它在伪码测距、导航、遥控遥测、扩频通信、多址通信、分离多径、数据加扰、信号同步、误码测试、线性系统、各种噪声源等方面得到了广泛的应用，特别是作为扩频码在CDMA系统中的应用已成为其中的关键问题。
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。然后分别对m序列和Gold序列这两种常用的伪随机序列的生成过程、随机特性以及相关特性进行了详细的研究，并分析它们的优点以及存在的问题。最后在理论证明的基础上应用MATLAB仿真验证它们的随机特性，并用仿真做出m序列和Gold序列相关特性图形并加以比较。
关键词:PN序列(伪随机序列)；m序列；Gold序列；相关；
3
ABSTRACT
Matlab software has been used extensively in many engineering fields due to its strong operation fanction. To expanding or compressing the signal spectrum in spread spectrum system,the signal is generally multipled by a spread Spectrum sequence. The character of spread spectrum sequence significantly affects the communication quality. In all PN sequences, m-sequence and Gold-sequence are often used asspread spectrum sequence. In this paper, the brief introduction of the theory, property and constructing means of the two sequences are given first, and the generation and analysis of them by programming with M language in MATLAB are given later. The simulation results show the correctness and feasibility of this method.The simple and intuitive method is convenient for the engineering personnel.
KEYWORDS:PN sequence; Sequence; Spread spectrum sequence
4
第一章 前言
1.1设计的提出
PN序列（Pseudo-noise Sequence）伪噪声序列 这类序列具有类似随机噪声的一些统计特性，但和真正的随机信号不同，它可以重复产生和处理，故称作伪随机噪声序列。PN序列有多种，其中最基本常用的一种是最长线形反馈移位寄存器序列，也称作m序列，通常由反馈移位寄存器产生。PN序列一般用于扩展信号频谱
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。
1.2 伪随机序列的应用及其意义
(1) 在通信加密中的应用 m序列自相关性较好，容易产生和复制，而且具有伪随机性，利用m序列加密数字信号使加密后的信号在携带原始信息的同时具有伪噪声的特点，以达到在信号传输的过程中隐藏信息的目的；在信号接收端，再次利用m序列加以解密，恢复出原始信号。
(2) 在雷达信号设计中的应用 近年兴起的扩展频谱雷达所采用的信号是已调制的具有类似噪声性质的伪随机序列，它具有很高的距离分辨力和速度分辨力。这种雷达的接收机采用相关解调的方式工作，能够在低信噪比的条件下工作，同时具有很强的抗干扰能力。该型雷达实质上是一种连续波雷达，具有低截获概率性，是一种体制新、性能高、适应现代高技术战争需要的雷达。采用伪随机序列作为发射信号的雷达系统具有许多突出的优点。首先，它是一种连续波雷达，可以较好地利用发射机的功率。其次，它在一定的信噪比时，能够达到很好的测量精度，保证测量的单值性，比单脉冲雷达具有更高的距离分辨力和速度分辨力。最后，它具有较强的抗干扰能力，敌方要干扰这种宽带雷达信号，将比干扰普通的雷达信号困难得多。
(3) 在通信系统中的应用 伪随机序列是一种貌似随机，实际上是有规律的周期性二进制序列，具有类似噪声序列的性质，在CDMA中，地址码都是从伪随机序列中选取的，在CDMA中使用一种最易实现的伪随机序列：m序列，利用m序列不同相位来区分不同用户；为了数据安全，在CDMA的寻呼信道和正向业务信道中使用了数据掩码（即数据扰乱）技术，其方法是用长度为2的42次方减1的m序列用于对业务信道进行扰码（注意不是扩频），它在分组
5