Matlab实现M序列的产生及其自相关序列Word格式文档下载.docx

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任务要求

1、利用Matlab实现M序列的产生及其自相关序列。

2、观察成形信号波形。

参考文献

1．樊昌信，曹丽娜编著，通信原理（第六版），国防工业出版社，2006

2．吴先用，邹学玉，一种m序列伪码发生器的产生方法[J].测控技术，2003，,22（9）

3．肖国镇，梁传甲，王育民.伪随机序列及其应用。

[M].长沙：

国防工业出版社，1985.

4．吕辉，何晶，王刚。

伪随机序列中本原多项式生成算法[J],计算机工程。

审查意见

指导教师签字：

教研室主任签字：

2010年12月27日

1需求分析

伪随机信号既有随机信号所具有的优良的相关性,又有随机信号所不具备的规律性.因此,伪随机信号既易于从干扰信号中被识别和分离出来,又可以方便地产生和重复,其相关函数接近白噪声的相关函数,有随机噪声的优点,又避免了随机噪声的缺点.伪随机序列具有可确定性、可重复性,易于实现相关接受或匹配接受,故有很好的抗干扰性能.因此伪随机序列在相关辩识、伪码测距、导航、遥控遥测、扩频通信、多址通信、分离多径、误码测试、线形系统测量、数据加扰、信号同步等方面均有广泛的应用.m序列是伪随机序列中最重要的一种，是最长线性移位寄存器序列，m序列易于实现，具有优良的自相关特性，在直扩通信系统中用于扩展要传递的信号。

可以通过移位寄存器,利用MATLAB编程产生m序列。

2概要设计

m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称，m序列是由带线性反馈的移位寄存器产生的.

由n级串联的移位寄存器和和反馈逻辑线路可组成动态移位寄存器，如果反馈逻辑线路只由模2和构成，则称为线性反馈移位寄存器。

带线性反馈逻辑的移位寄存器设定初始状态后，在时钟触发下，每次移位后各级寄存器会发生变化。

其中任何一级寄存器的输出，随着时钟节拍的推移都会产生一个序列，该序列称为移位寄存器序列。

n级线性移位寄存器的如图1所示：

图1n级线性移位寄存器

图中

表示反馈线的两种可能连接方式，

=1表示连线接通，第n-i级输出加入反馈中；

=0表示连接线断开，第n-i级输出未参加反馈。

因此，一般形式的线性反馈逻辑表达式为

将等式左面的

移至右面，并将

代入上式，则上式可改写为

定义一个与上式相对应的多项式

其中x的幂次表示元素的相应位置。

式称为线性反馈移位寄存器的特征多项式，特征多项式与输出序列的周期有密切关系.当F（x）满足下列三个条件时，就一定能产生m序列：

（1）F（x）是不可约的，即不能再分解多项式；

（2）F（x）可整除

这里

;

（3）F（x）不能整除

，这里q<

p.

满足上述条件的多项式称为本原多项式.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.

根据m序列的特征方程:

并根据其联接多项式编写Matlab程序.

3运行环境

硬件环境：

Windowxp

软件环境：

Matlab

4开发工具和编程语言

5详细设计

主程序：

%m序列发生器及其自相关

clearall;

closeall;

g=19;

%G=10011;

state=8;

%state=1000

L=1000;

%m序列产生

N=15;

mq=mgen（g,state,L）;

%m序列自相关

ms=conv（1-2*mq,1-2*mq（15:

-1:

1））/N;

figure

（1）

%subplot（222）

stem（ms（15:

end））;

axis（[063]）;

title（'

m序列自相关序列'

）

figure

（2）

%m序列构成的信号（矩形脉冲）

N_sample=8;

Tc=1;

dt=Tc/N_sample;

t=0:

dt:

Tc*L-dt;

gt=ones（1,N_sample）;

mt=sigexpand（1-2*mq,N_sample）;

mt=conv（mt,gt）;

%subplot（221）;

plot（t,mt（1:

length（t）））;

m序列矩形成形信号'

st=sigexpand（1-2*mq（1:

15）,N_sample）;

s=conv（st,gt）;

st=s（1:

length（st））;

rt1=conv（mt,st（end:

1））/（N*N_sample）;

figure（3）

%subplot（223）

plot（t,rt1（length（st）:

length（st）+length（t）-1））;

m序列矩形成形信号的自相关'

）;

xlabel（'

t'

t=-20:

20;

gt=sinc（t/Tc）;

st2=sigexpand（1-2*mq（1:

s2=conv（st2,gt）;

st2=s2;

rt2=conv（mt,st2（end:

figure（4）

%subplot（224）;

t1=-55+dt:

plot（t1,rt2（1:

length（t1）））;

m序列since成形信号的自相关'

调用的子程序如下：

（1）：

function[out]=mgen（g,state,N）

%输入g:

m序列生成多项式（10进制输入）

%state:

寄存器初始状态（10进制输入）

%N:

输出序列长度

%testg=11;

state=3;

gen=dec2bin（g）-48;

M=length（gen）;

curState=dec2bin（state,M-1）-48;

fork=1:

N

out（k）=curState（M-1）;

a=rem（sum（gen（2:

end）.*curState）,2）;

curState=[acurState（1:

M-2）];

end

（2）

（3）:

function[out]=sigexpand（d,M）

N=length（d）;

out=zeros（M,N）;

out（1,:

）=d;

out=reshape（out,1,M*N）;

6调试分析

在调试程序中出现过以下问题：

Undefinedfunctionorvariable'

sigexpand'

.后来查出是子程序定义和调用方面出的差错，经过修改，成功排除了错误。

m序列的输出波形在每次运行程序后不尽相同，这是由m序列特性决定的，它是一种伪随机序列。

7测试结果

图2m序列自相关序列

图3m序列矩形成形信号

图4m序列矩形成形信号的自相关

图5m序列since成形信号的自相关

8参考文献

心得体会

本次课程设计完全实现了设计要求，利用软件实现m序列的生成及成形信号，通过这次实践不但加深了我对m序列的了解，而且对MATLAB编程有了很好的掌握，在不断的程序调错中提高了自己寻错的能力。

m序列可以软件实现，也可以硬件实现，但是通过本次设计可以看到软件设计的许多优点。

在课程设计的过程中，我查询了大量的资料，通过相关资料的查阅，还掌握了通信领域的有关知识，扩大了知识面。

课程设计是一个十分有价值、有意义的实践活动，把一个课题设计好不是一步到位的，而是一个经过反复修改，不断调试的过程，其间有困难也有乐趣，使我对工程实践有了一个更加深刻的认识。