伪随机序列发生器本科毕业论文
基于混沌的伪随机序列发生器
编号南京航空航天大学毕业论文题目基于混沌理论的伪随机序列产生器学生姓名学号学院信息科学与技术学院专业信息工程班级040620519指导教师二〇一〇年六月南京航空航天大学本科毕业设计（论文)诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文)（题目：基于混沌理论的伪随机序列产生器)是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
尽本人所知，除了毕业设计（论文)中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
作者签名：2010年6月6日（学号)：040620519基于混沌理论的伪随机序列产生器摘要混沌是确定性非线性系统中产生的一种伪随机行为，呈现初值敏感性。
随着混沌理论在通信与雷达等工程领域得到日渐广泛地应用，构建实际的混沌系统，产生混沌信号成为近来研究领域的一个热点。
混沌系统的实现为混沌理论应用奠定了重要的基础，并推动了混沌理论研究的进一步发展。
本文介绍了混沌的基本概念、经典混沌系统和经典随机序列的种类与实现，综合阐述了混沌系统的模拟实现方案和基于FPGA的数字实现方案。
以可编程逻辑器件现场可编程门阵列（FPGA）作为硬件电路的主体，基于数字电路平台，实现了混沌系统。
采用Simulink的DSP Builder工具箱对离散化的连续混沌系统进行建模，通过编译，将其转换为硬件描述语言VHDL。
然后通过Altera公司的开发工具QuartusII对电路设计进行了综合与验证，证明了FPGA硬件电路实现混沌系统的正确性与可行性。
关键词：混沌、混沌系统、伪随机序列、模拟电路、现场可编辑门阵列（FPGA）Design a Chaos-Based Generator for pseudonoisesequencesAbstractChaos is one kind of pseudo-random behaviors in deterministic nonlinear system and shows the sensitivity of solution trajectories on initial conditions. Along with the application of the chaotic theory to communication and radar, the construction of actual chaotic systems to produces signals has been received wide attention, but also impels further research on the chaotic theory.This thesis firstly introduces the basic concepts of chaos, classical chaotic system and the classical random sequence, summarizes the analog and FPGA-based digital implementations. The digital implementation by Programmable logic devise-field programmable gate array (FPGA) is used to realize the chaotic system. We use DSP Builder toolbox of Simulink to carry on the model of discretized continuous chaotic systems, after compiling, transform them into hardware description language-VHDL, and use Quartus II which is the software developed by Altera Corporation to synthesis and simulate the circuit’s design. The implementation details are given and confirm the feasibility of the digital implementation.Key Words：Chaos, chaotic system, pseudo-random sequence, analog circuit, FPGA目录摘要 (i)Abstract (ii)第一章混沌的基本概念..................................................... - 1 -1.1 混沌研究的历史..................................................... - 1 -1.2 混沌的数学定义..................................................... - 3 -1.3 混沌的主要特性..................................................... - 4 -1.4 常见的混沌系统..................................................... - 5 -1.4.1 离散混沌系统模型............................................ - 5 -1.4.2 连续混沌系统模型........................................... - 10 - 第二章经典随机序列的实现................................................ - 13 -2.1 伪随机序列发展概述................................................ - 13 -2.2 伪随机序列定义.................................................... - 14 -2.3 典型的伪随机序列发生器............................................ - 15 -2.3.1 线性同余发生器............................................. - 15 -2.3.2 基于二进制存储的伪随机发生器............................... - 15 -2.3.3 基于数论的伪随机序列发生器................................. - 16 - 第三章基于混沌的随机序列原理............................................ - 18 -3.1 熵及其在随机序列中的应用.......................................... - 18 -3.2 基于混沌系统的伪随机序列发生器的可行性............................ - 19 - 第四章软件、硬件实现结果................................................ - 22 -4.1 基于混沌的新映射.................................................. - 22 -4.2 MATLAB仿真....................................................... - 23 -4.2.1 新映射MATLAB源程序........................................ - 23 -4.2.2 MATLAB仿真结果分析........................................ - 24 -4.3 FPGA仿真......................................................... - 28 -4.3.1 软件平台介绍............................................... - 28 -4.3.2 FPGA仿真结果分析.......................................... - 29 - 第五章总结.............................................................. - 37 - 致谢................................................. 错误！未定义书签。
伪随机序列发生器
伪随机序列发生器一、实验目的：理解伪随机序列发生器的工作原理以及实现方法，掌握MATLAB\DSP BUILDER设计的基本步骤和方法。
二、实验条件：1. 安装WindowsXP系统的PC机；2. 安装QuartusII6.0 EDA软件；的序列发生器，并通⒈ ⒉ ⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐ ⒑ ⒒⒓⒔⒕⒖⒗四、实验原理：对于数字信号传输系统，传送的数字基带信号(一般是一个数字序列)，由于载有信息，在时间上往往是不平均的(比如数字化的语音信号)，对应的数字序列编码的特性，不利于数字信号的传输。
对此，可以通过对数字基带信号预先进行“随机化”(加扰)处理，使得信号频谱在通带内平均化，改善数字信号的传输；然后在接受端进行解扰操作，恢复到原来的信号。
伪随机序列广泛应用与这类加扰与解扰操作中。
我们下面用DSP BUILDER来构建一中伪随机序列发生器——m序列发生器，这是一种很常见的伪随机序列发生器，可以由线性反馈器件来产生，如下图：其特征多项式为：()∑==ni i i x C x F 0注：其中的乘法和加法运算都是模二运算，即逻辑与和逻辑或。
可以证明，对于一个n 次多项式，与其对应的随机序列的周期为。
12−n 接下来我们以为例，利用DSP BUILDER 构建这样一个伪随机序列发生器。
125++x x开Simulink 浏览器。
Simulink我们可以看到在Simulink 工作库中所安装的Altera DSP Builder 库。
2. 点击Simulink 的菜单File\New\Model 菜单项，新建一个空的模型文件。
3. 按照下图在Model编辑器的工作区中放置如下的模型：其中Logical Bit Operator模块在Gate & Control库中，把它拖到工作区中后双击打开参数设置对话框，设置成2输入异或门。
为了能够在Matlab中获得仿真结果，可以给输出再添加一个示波器Scope，这个模型在Simulink标准库的Sources库中。
基于FPGA的伪随机码序列发生器实现方案研究
一
步 ，即捕捉 。
４ 伪 随机序 列发 生器 设计 与实 现 ．
作速度 ，可以采用基于流水线 的设计方法。所 谓 流水 线 设计 实 际上是 把 规模 较 大 、层 次 较 多 的逻辑 电路分为几个级 ，在 每一级插人寄存器 组且暂存 中间数据 。很显然 ，流水线设计在提 高系统处理速度的同时也多耗了器件资源 ，但 是 ，大 多 数 Ｆ Ｇ 中 的 逻 辑 单 元 都 比较 丰 富 ， ＰＡ
‘ 或 “” 随机 等 概 这 一 性 质 及 大 数 定 理 ， １是
扩频序列编码是扩频通信系统的核 心内容
之 一 。扩 频序 列 最 基本 的要 求 是 序 列应 具 有 随
机性 。然而 ，随机信号 的产生 ，复制 ，控制难 以实现。伪随机序列具有类似 于随机信 号的一 些统计特性 ，但 又是有规律 的 ，容易产生 、复
论文通过对 ＦＧ Ｐ Ａ技 术 的研 究 ，对 在 Ｆ Ｇ 中 ＰＡ
实现伪随机码序列发生器做了有益 的研究与实 践 ，设计 中充分运用 了 自上而下 、递 阶式 、结 构化 、 模块化设计思想 。
２ Ｐ ．Ｆ ＧＡ技 术研 究
现 场 可 编 程 门 阵 列 Ｆ Ｇ （ ｉｄ Ｐｏ Ｐ Ａ Ｆｅ ｒ— ｌ
然 后 在设 计 时 调 用 这些 基 本 单 元 ，逐 级 向上 组 合 ，直到形 成 系统 为止 。基 于 Ｅ Ａ技 术 的 自上 Ｄ 而下 的设 计 方 法 正 好相 反 ，它 首 先在 系统 级 对
微控制器 ） ；二是高速并行 Ｉ 口；三是实现数 ／ Ｏ 字信号处理 （ ｓ ）功能 。针对 以上动态 ，本 ｐＰ
愈来愈受到 电子界的青睐 ，开发基 于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的 数字集成系统设计的新技术方法将逐渐成为主
基于FPGA伪随机序列发生器设计
0 0 0 … 1 cn- 1 称为线性移位寄存器的状态转移矩阵 ,显然状态转移
矩阵 T 和初始状态完全刻画了线性移位寄存器所产生的
序列[12] 。在此建立起了反馈函数 ,即 f ( x0 , x1 , …, x n- 1 ) =
n- 1
∑cn- 1- i x i , cn- 1 - i ∈ GF (2) 和状态转移矩阵 T 之间的对应
可编程器件应用
电 子 测 量 技 术 EL EC TRON IC M EASU R EM EN T TEC HNOLO GY
第 32 卷 第 5 期 2009 年 5 月
基于 FPGA 伪随机序列发生器设计 3
段颖妮1 ,2
(1. 西安文理学院机电系 西安 710065 ; 2. 咸阳师范学院数学系 咸阳 712000)
END COMPON EN T ; 实现 D 触发器 ,结合图 1 所示反馈移位寄存器的逻辑 功能图 , m 序列移位寄存器结构中前向通道采用 n 级 D 触 发器串级联接 ,反馈通道中是某几个 D 触发器输出端的异 或运算 ,异或运算的结果送给最左端 D 触发器 ,从最右端 D 触发器输出 m 序列 。 例 1 :误码测试仪中测试序列采用 m 序列 ,国际电信联 盟 ITU ( International Telegrap h Union) 建议用于数据传输 设备测量误码的 m 序列周期是 511 ,其特征多项式 (本原多 项式) 建议采用 f ( x) = x9 + x5 + 1[12213] , 本文应用移位寄 存器理论从本原多项式出发产生 m 序列 ,本原多项式是 f ( x) = x9 + x5 + 1 的 m 序列 V HDL 语言编程主要代码如 下:
基于单向函数的伪随机数发生器
基于单向函数的伪随机数发生器高树静;曲英杰;宋廷强【摘要】伪随机数发生器(pseudorandom number generator,PRNG)是重要的密码学概念.基于单向函数的伪随机数发生器起始于1982年的BMY发生器,将单向函数反复迭代,周期性地输出伪随机序列.单向函数的性质和种子长度关系到发生器的可实现性和安全性,是此类发生器的2个重要参数.在分析现有工作的基础上,改进了单向函数的随机化迭代方式,基于不可逆性证明了迭代过程的安全性.迭代方式的改进消除了单向函数的长度保持性质,采用一般的压缩规范单向函数和通用散列函数构建伪随机数发生器.输出级与BMY发生器结构类似,以迭代函数的核心断言作为伪随机序列.基于与真随机序列的不可区分性,证明了伪随机数发生器的安全性.所构建的伪随机数发生器与现有同类发生器结构类似,但放松了对单向函数性质的要求,增强了可实现性,减小了种子长度,提高了效率.【期刊名称】《计算机研究与发展》【年(卷),期】2015(052)006【总页数】6页(P1394-1399)【关键词】伪随机数发生器;单向函数;随机化迭代;核心断言;通用散列函数【作者】高树静;曲英杰;宋廷强【作者单位】青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛 266061;青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛 266061;青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛266061【正文语种】中文【中图分类】TP309伪随机序列(pseudorandom sequence)的应用非常广泛，如协议认证、信息加密等，是密码学的重要概念.在密码学中，用于产生统计特性与真随机序列尽量接近的确定性序列，减少敌手随机猜测的成功概率[1].伪随机数发生器(pseudorandom number generator, PRNG)的构造方式有多种.其中由于混沌系统具有良好的伪随机性和不可预测性，因此基于混沌理论的伪随机数发生器研究引起了广泛关注[2-3].然而由于混沌系统复杂性较高，此类发生器的硬件实现比较困难.而单向函数是比较容易获得的，且依赖单向函数的不可逆性可以构成安全性较高的伪随机数发生器.文献[4]指出：伪随机数发生器是存在的，当且仅当单向函数是存在的.基于单向函数的伪随机数发生器的安全性依赖单向函数的单向性.对此类发生器进行评价的2个主要参数为：对单向函数的性质要求和种子长度.对单向函数的性质要求越高，则PRNG的可实现性越差；种子长度越长，则PRNG的安全性越差.一般采用伪随机数发生器的种子长度m和单向函数的输入长度n的比值来衡量PRNG的安全性.文献[5]是第1个关于单向函数构建伪随机数发生器的研究，由Blum 等人在1982年提出，并由Yao[6]进行了具体实现，称BMY发生器.BMY发生器的最大优点是种子长度满足线性关系，即m=O(n)；然而BMY发生器需要单向函数满足单向和置换的特点，此类单向函数很难获得，因此难以实现.文献[7]在先前工作[8-9]的基础上，构建了HILL发生器，其思想是采用没有任何结构限制的任意单向函数来构建伪随机数发生器.与BMY发生器相比，这类发生器的最大优点是对所采用的单向函数限制最少；但其缺点是PRNG的构建过程复杂、计算很多、种子长度较长且为m=O(n8)、效率很差.对HILL发生器的改进都集中在减小种子数量上[10-12].其中文献[10]利用文献[11]提出的下一位伪熵(next-bit pseudoentropy)概念，简化了基于任意单向函数的伪随机数发生器构建方式，在文献[11]的研究基础上，将种子长度从m=O(n4)进一步降低为m=O(n3)，结果仍然不太理想.GKL[13]发生器对单向函数的限制放松为任意的规范单向函数.为了克服BMY简单迭代的安全隐患，GKL基于BMY在单向函数的2次迭代之间引入随机因素，称为随机化迭代(randomized iterate)，使得单向函数在每一次的迭代输入都具有随机性.GKL的种子长度为m=O(n3)，效率较差.此后，文献[14]采用通用单向散列函数(universal one-way Hash function， UOWHF)，将GKL发生器的种子长度进一步降低为m=O(nlog n).文献[15]基于文献[11]的研究进行了改进，种子长度相同，但是将单向函数的要求放松为规范单向函数(regular OWF).文献[16]将BMY 和GKL这2种技术结合在一起，将种子长度降低为m=O(n)，但是要求采用的单向函数和散列函数均是长度保持的函数，也就是置换函数，因此文献[16]与BMY 发生器的实质是相同的，不能获得其声称的效率.本文采用BMY构建方式，首先对GKL随机化迭代方式进行了扩展，即扩展随机化迭代；然后采用压缩规范单向函数构建了PRNG，并证明了迭代过程的安全性和PRNG的安全性.本文所设计的PRNG在单向函数的性质要求和种子长度2方面进行了改进.首先消除对单向函数的长度保持性限制，即为一般的压缩规范单向函数；其次使种子的长度与单向函数的输入长度保持线性关系O(n)，进一步提高效率和安全性.文献[6]给出了关于核心断言(hard-core predicate)的重要结论，对于任何单向函数f，都存在一个断言b(x)，使得根据f(x)猜测b(x)的难度与求f的反函数的难度相当.在PRNG的构建中，利用函数的核心断言获得伪随机序列的可预测性.定义1. 核心断言[6].称函数b:{0,1}λ→{0,1}是另外一个函数f:{0,1}λ→{0,1}λ的核心断言，如果b是高效可计算的，并且对于任何断言者(predicator)P有|Pr[x←R{0,1}λ;Y←f(x):P(Y)=b(x)]-12|≤ε，其中ε是可忽略的.换句话说，函数的核心断言是这样一个函数：敌手要猜测函数b:{0,1}λ→{0,1}原像的难度相当于猜测函数f:{0,1}λ→{0,1}λ原像的难度.文献[17]构建了一个适用于所有单向函数的通用核心断言，称为GL-核心断言.对于2个位串x(=x1‖…‖xm)和r(=r1‖…‖rm)，定义b(x,r)=x,r，是x和r的模2向量内积，即b(x,r)=x,r).假设函数f和g具有相同的值域Sm⊆{0,1}m.对于任意x∈Sm和r∈{0,1}m，定义函数为，其GL-核心断言b是z,r，其中z∈Preim(g,f(x))是函数f(x)在g下的原像.任意一个单向函数都可以通过这种方式转换为另外一个单向函数，使其具有核心断言.第1个利用单向函数迭代构建的PRNG称为BMY-发生器[5-6].如图1所示:定义2. BMY发生器.假设f:{0,1}λ→{0,1}λ是任意的单向置换，b:{0,1}λ→{0,1}是f 的核心断言.对于输入s，函数f的第k次递归迭代定义为f(k)(s)=f(f(k-1)(s)).通过对每一次迭代计算核心断言，伪随机数发生器G(s,n)构建为b(f(0)(s))‖…‖b(f(n-1)(s))，则序列G(s,n)‖f(n)(s)与(n+λ)位的随机序列是不可区分的.根据定义2，可以得到以下推论：推论1. 对于任意的多项式时间算法D，|Pr[s←R{0,1}λ:D(G(s,n)‖f(n)(s))=1]-Pr[z←R{0,1}n+λ:D(z)=1]|≤ε.其中ε是可忽略的.推论的证明在文献[5]中给出.经过验证，只有当选择的单向置换是迭代单向保持(one-way on iterate， OWI)函数时(即当反复将函数的输入加载到单向函数上时，函数将仍然保持单向性)，BMY发生器才可以达到设计目标[18].大多数已知的一般单向函数不会具备这样的特点，因为其输出的随机性变小，单纯的迭代会损失熵，甚至第2次迭代就很容易被翻转.为了消除BMY发生器对单向函数的严格要求，需要对简单的迭代方式进行改变.文献[13]使用了一种称为随机迭代(randomized iterate)技术，在每次迭代中加入随机因素，使得每次迭代的输出均匀分布，并采用规范的长度保持单向函数构建GKL发生器.然而规范的长度保持函数即是单向映射，因此GKL发生器及其改进[15]与BMY发生器的实质是相同的.本节在GKL的随机迭代技术基础上，提出了一种扩展随机化迭代方法，基于压缩规范单向函数和通用散列函数构建伪随机数发生器，对其压缩过程进行扩展，形成伪长度保持函数，并证明了这种扩展随机化迭代方法是安全的. 定义3. 扩展随机化迭代.f:{0,1}m→{0,1}n是规范单向函数，H:{0,1}m→{0,1}n是通用散列函数族，其中m>n且m是n的倍数，并假设mn=L，即f和H都是压缩函数.输入数据x∈{0,1}m被f经过L步压缩运算，每一步得到n位输出，最后一个输出是函数值.将L次压缩得到的L个m位输出作为h∈H的m位输入.同样，散列函数的L次压缩结果又作为f的输入.假设在第i次迭代中，f在第j次压缩的输出为x，长度为n位；第i次迭代结束的扩展输出为(x,…,x,…,x)，长度为L×n=m位，而f的输出为n位的第L次压缩的结果xi=x.f和H的每一次压缩相当于长度保持的函数运算.为了便于描述，定义长度保持函数:{0,1}n→{0,1}n和和.其中和分别是和的各次迭代函数.假设第k-1次迭代已经结束，得到f的扩展输出为，而f的输出为.在接下来的第k次迭代中，从通用散列函数H:{0,1}m→{0,1}n中选择的是函数hk，则上述迭代过程可以描述为.，第k次扩展随机迭代可以递归地描述为其中).如图2所示，在扩展随机化迭代中，f:{0,1}m→{0,1}n和H:{0,1}m→{0,1}n都是压缩函数，均需要L步将m位输入压缩为n位结果.在这里，我们将证明上述随机化迭代的安全性，即按照定义3，对规范压缩单向函数f进行了k次扩展随机化迭代之后，即使敌手在已知所有散列函数的情况下，最后一次迭代也很难被求逆.定理1. 假设f是规范单向函数，H是通用散列函数族，且xk是函数f根据定义3的第k次随机化迭代结果.则对于任意概率多项式时间敌手(probabilistic polynomial time adversary, PPT A)和任意的k有：<ε.证明过程见附录A.我们构造的基于扩展的随机化迭代PRNG如图3所示.其中，LFSR(linear feedback shift register)是线性反馈移位寄存器.根据扩展随机化迭代的定义，第k次迭代时，长度保持函数:{0,1}n→{0,1}n的输出为,x)，函数f的输出是的最后n位.为了描述PRNG的构成，进行如下定义:xk=fk(x,h1,…,hk)，第k次随机迭代fk:{0,1}m×Hk→Im(f)可以递归地描述为fk(x,h1,…,,其中f0(x)=f(x).我们已经证明，上述的随机化迭代方式很难被翻转.下面将按照与BMY相同的方式，采用上述的扩展随机化迭代方式，构建伪随机数发生器，即在每一次迭代之后，将函数f的核心断言逐位输出，构成伪随机数序列.定理2. 假设f:{0,1}m→{0,1}n是一个规范单向函数，H是一个通用散列函数族，设G为G(x,H,r)=(br(x0),…,br(xn),h1,…,hn,r)，其中x∈{0,1}m且h1,…,hn∈H.x0=f(x)且).br(xi)代表xi的GL-核心断言.则G为伪随机数发生器.证明. 根据伪随机性的定义，若一个序列与真随机序列是不可区分的，则为伪随机序列.而文献[18]进一步用混合论证法证明，一个序列与真随机序列是不可区分的，当且仅当在已知序列所有前缀的情况下很难预测序列的下一位，将不可区分性转换为不可预测性.因此，对于本文所构建的伪随机数发生器G，需要证明在已知G(x,H,r)=(br(xn),…,br(xi),h1,…,h k-1,r)的情况下，不可能预知序列的下一个位br(xi-1).在这里，我们利用反证法，即假设根据G(x,H,r)=(br(xn),…,br(xi),h1,…,hk-1,r)，可以预知序列的下一位br(xi-1).假设存在一个算法D，根据(br(xn),…,br(xi),h1,…,hk-1,r)成功预测br(xi-1)的概率定义为Pr[D(br(xn),…,br(xi))=br(xi-1)].设存在一个算法D′，在已知xn,…,xi的条件下预测xi-1，预测成功的概率定义为Pr[D′(xn,…,xi)=xi-1].由于br(xi-1)=xi-1,r为函数f的核心断言，因此算法D的预测建立在D′的预测基础上，因此有Pr[D′(xn,…,xi)=xi-1]>Pr[D(br(xn),…,br(xi))=br(xi-1)].在随机化迭代中已经证明，在已知xi的条件下求的概率为<ε.因此Pr[D(br(xn),…,br(xi))=br(xi-1)]<Pr[D′(xn,…,xi)=xi-1]<ε.即伪随机序列是不可预测的.在构建的PRNG中，我们采用LFSR的输出作为布尔向量r，需要种子数量为n；第1次调用单向函数f时需要输入x为m位的；迭代过程中的通用散列函数选择也采用布尔向量r进行，LFSR采用本原多项式进行构造，确保足够长的周期性.因此总共需要的PRNG种子长度为m=O(n)，获得了与BMY相当的效率.本文设计了一个基于单向函数的伪随机数发生器.我们首先将GKL的随机化迭代技术进行扩展，称为扩展随机化迭代，使得单向函数可以是非长度保持函数;然后以BMY发生器结构为基础，结合扩展随机化迭代，设计了伪随机数发生器.经过证明，所设计的伪随机数发生器的输出序列与真随机序列是不可区分的，且种子长度为O(n)，与单向函数的输入保持线性关系，进一步提高了安全性.Gao Shujing, born in 1976. Received her PhD from Shandong University. Lecturer in Qingdao University of Science and Technology. Her main research interests include information security, RFID system and application.Qu Yingjie, born in 1964. PhD and professor in Qingdao University of Science and Technology. His main research interests include information security, IC design and computer architecture.附录A. 迭代安全性证明.证明. 采用反证法.假设存在一个算法MA，给定xk=fk(x,h1,…,hk)，能够以至少为ε的概率计算出，其中ε满足ε(n)=1poly(n)，即我们的目的是采用这个算法来打破单向函数的单向性.算法MA的输入为).1) 随机地选择；2) 计算；3) 如果，则输出hk(Y)，否则结束.MA的求逆过程分为2个阶段：1) 对f求逆.设对f求逆成功的概率为P1.2) 对求逆.对k求逆成功的概率为其中).敌手A攻击成功的概率为由于P2≤1，因此有P1≥ε. 这与f的单向性冲突，因此假设不成立，即【相关文献】[1]Ishai Y, Kushilevitz E, Li X, et al. Robust Pseudorandom Generators[G]Automata, Languages, and Programming. Berlin: Springer, 2013: 576-588[2]Liu Jiandong,Yang Kai, Yu Youming. Improved coupled tent map lattices model and its characteristics analysis[J]. 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PN(伪随机码)码发生器的设计(精品文档)
通信系统专业课程设计一．课题名称：PN（伪随机码）码发生器的设计二．设计目的：1、巩固加深对电子线路的基本知识，提高综合运用专业知识的能力；2、培养学生查阅参考文献，独立思考、设计、钻研专业知识相关问题的能力；3、通过实际制作安装电子线路，学会单元电路以及整机电路的调试与分析方法；4、掌握相关电子线路工程技术规范以及常规电子元器件的性能技术指标；5、了解电气图国家标准以及电气制图国家标准，并利用电子CAD正确绘制电路图；6、培养严肃认真的工作作风与科学态度，建立严谨的工程技术观念；7、培养工程实践能力、创新能力和综合设计能力。
三．设计要求：1、通信系统的原理框图，说明系统中各主要组成部分的功能；2、根据选用的软件编好用于系统仿真的测试文件；3、拟采用的实验芯片的型号可选89c51、TSC 5402、5416、2407及ALTERA的EPM7128CPLD或EP1K30进行硬件验证；4、独立完成课程设计报告，严禁报告内容雷同；5、电路图中的图形符号必须符合国家或国际标准。
四．所用仪器设备：Altera的MAX 7000S系列芯片；方正文祥电脑。
五．设计内容：1、伪随机序列产生原理及作用：随着通信理论的发展，早在20世纪40年代，香农就曾指出，在某些情况下，为了实现最有效的通信，应采用具有白噪声的统计特性的信号。
另外，为了实现高可靠的保密通信，也希望利用随机噪声。
然而，利用随机噪声最大困难是它难以重复产生和处理。
直到60年代，伪随机噪声的出现才使这一难题得到解决。
伪随机噪声具有类似于随机噪声的一些统计特性，同时又便于重复产生和处理。
由于它具有随机噪声的优点，又避免了它的缺点，因此获得了日益广泛的应用。
目前广泛应用的伪随机序列都是由数字电路产生的周期序列得到的，我们称这种周期序列为伪随机序列。
对与伪随机序列有如下几点要求：①应具有良好的伪随机性，即应具有和随机序列类似的随机性；②应具有良好的自相关、互相关和部分相关特性，即要求自相关峰值尖锐，而互相关和部分相关值接近于零。
基于FPGA的伪随机序列发生器设计
0 引言伪随机序列现已广泛应用于密码学、扩频通讯、导航、集成电路的可测性设计、现代战争中的电子对抗技术等许多重要领域。
伪随机序列的伪随机性表现在预先的可确定性、可重复产生与处理。
伪随机序列虽然不是真正的随机序列，但是当伪随机序列周期足够长时，它便具有随机序列的良好统计特性。
在已有的序列中，m序列的应用最为成熟和广泛，为此，本文给出线性m序列和基于m序列的非线性m子序列的FPGA实现方法。
由于FPGA的内部逻辑功能是通过向内部静态存储器单元加载配置数据来实现的，其配置文件决定了逻辑单元的逻辑功能以及模块间或与I／O间的连接，故可最终决定FPGA实现的功能。
FPGA的这种结构允许多次编程，并享有快速有效地对新设计进行优化的灵活性，为此，本文选用了altera 的cvclone系列FPGA芯片EPlC12-240PQFP，该芯片内部有12060个逻辑单元、239616 bit RAM、两个锁相环(PLL)。
本文应用移位寄存器理论来产生序列，其算法的关键是找到线性m序列和非线性m子序列移位寄存器的反馈逻辑式。
1 m序列的实现1.1 基于FPGA的m序列实现利用反馈移位寄存器产生0、1序列时，其n位反馈移位寄存器的逻辑功能如图1所示。
图中，xi蕾表示寄存器所处的状态，通常用0和1来代表两个可能的状态，并且把0和1看成是有限域GF(2)的两个元素。
f(x0，x1，…，xn-1)刻划了移位寄存器反馈逻辑的功能，它可以看成一个定义在GF(2)上并且在GF(2)中取值的n元函数，当f(x0，x1…，xn-1)可以表示成一线性齐次函数时。
即，相应的反馈移位寄存器是线性的，而由线性移位寄存器产生的序列就称为线性移位寄存器序列。
m序列就是线性移位寄存器序列。
对于一个n级m序列移位寄存器来说。
它在每一时刻的内部状态都可以看做有限域GF(2)上的一个n维向量，而反馈函数就是刻划了从每一时刻的状态到下一时刻状态的转移规律，或者说反馈函数定义了n维向量空间上的一个线性变换。
伪随机序列发生器设计
伪随机序列发生器设计伪随机序列发生器（PRNG）是一种通过算法生成的看似随机的数字序列。
与真随机序列不同，伪随机序列是在一定条件下按照确定性算法生成的。
在计算机系统中，PRNG具有广泛的应用，包括密码学、模拟、游戏等领域。
本文将讨论如何设计一个伪随机序列发生器。
1.随机性的度量：在设计PRNG之前，我们需要了解随机性的度量。
一个好的伪随机序列发生器应该具有高周期性（周期长度大），均匀性（数字出现的频率相似）和不相关性（序列中的数字之间没有明显的关联）。
周期指的是序列重复之前所产生的数字数量。
均匀性可以通过观察数字出现的频率和统计分析来评估。
不相关性指的是序列中的任意两个数字之间没有明显的关联。
2.线性反馈移位寄存器（LFSR）：LFSR是一种常见的PRNG设计方法。
它由一个位寄存器和一些异或门组成。
位寄存器中的每个位都线性地与寄存器中的其他位进行异或运算，并且每次循环位寄存器向右移位。
输入位是通过将一些位与1或0常量进行异或来确定的。
3.LFSR的优化：为了改善LFSR的性能，在设计中可以考虑一些优化措施。
一种常见的优化措施是增加反馈函数的复杂性。
通过使用非线性函数，可以在相同的位数下获得更长的周期。
另一个优化措施是根据需要选取适当的位数。
位数越大，周期越长，但计算成本也增加。
4.添加非线性元素：为了进一步提高伪随机序列的质量，我们可以添加一些非线性元素。
一种方法是使用置换函数。
置换函数将输入映射到不同的输出，从而增加了数字之间的不相关性。
另一种方法是使用哈希函数。
哈希函数将输入的随机性扩展到更大的空间中，并通过混淆输入来减少数字之间的关联。
5.分析和测试：设计一个PRNG后，我们需要对其进行分析和测试。
常用的测试方法包括统计测试、重复序列测试和关联测试。
统计测试可以用于检查输出数字的频率。
重复序列测试可以用于验证序列中是否存在重复数字。
关联测试则是用于检查序列中数字之间的关联性。
总结：设计一个高质量的伪随机序列发生器需要考虑随机性度量、LFSR和优化、非线性元素的添加以及分析和测试的步骤。
伪随机序列码的能分析毕业
伪随机序列码的能分析毕业题目伪随机序列码的性能分析学生姓名薛康学号 1113024126 所在学院物理与电信工程学院专业班级通信工程专业 1104 班指导教师魏瑞 __ 完成地点物理与电信工程学院实验室2015年5月25日毕业论文﹙设计﹚任务书院(系) 物电学院专业班级通信1104班学生姓名薛康一、毕业论文﹙设计﹚题目伪随机序列码的性能分析二、毕业论文﹙设计﹚工作自__2015_年 _1 _月_ 1 _日起至_2015_年 6 月__10_日止三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 物电学院北区实验室四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：扩频序列的设计和选择是扩频通信的关键技术，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，从而直接影响到系统的性能。
因此，深入研究扩频序列的性质．构造设计具有良好相关性的扩频序列，来满足扩频系统的要求，对直接序列扩频系统就显得十分重要。
因此，选择对伪随机序列码进行仿真研究。
本次毕业设计运用仿真软件对三种不同的伪随机序列码进行性能分析。
本次毕业设计要求：1. 运用仿真软件搭建采用三种不同的伪随机序列码进行扩频的直接序列扩频系统；2. 结合三种不同信道环境对比三种不同的伪随机序列码进行扩频的直接序列扩频系统的频谱特点与误码率情况，并对仿真结果进行分析。
五、毕业论文﹙设计﹚应收集资料及参考文献：阅读和学习关于伪随机序列码、扩频通信和计算机仿真技术方面的专业资料，参阅的外文文献不少于3篇。
六、毕业论文﹙设计﹚的进度安排：1月10日─3月20日：查阅资料，完成外文翻译原文和开题报告。
3月21日——4月20日：完成直接序列扩频系统的基本仿真设计并提交中期检查报告。
4月21日——5月20日：进一步完善直接序列扩频系统的仿真设计，准备作品验收。
5月21日——6月15日：撰写、修改毕业设计论文，准备并完成答辩。
指导教师系(教研室)系(教研室)主任签名批准日期接受论文 (设计)任务开始执行日期学生签名伪随机序列码的性能分析薛康（陕西理工学院物理与电信工程学院通信1104班，陕西汉中 723000）指导教师:魏瑞【摘要】:扩频序列的设计和选择是扩频通信的关键技术，扩频序列性能的优劣在很大程度上决定了通信系统的性能。
基于FPGA的多路伪随机序列发生器的设计与实现
基于FPGA的多路伪随机序列发生器的设计与实现引言伪随机序列生成器（Pseudorandom Number Generator，PRNG）在许多计算机应用中都是必不可少的工具。
PRNG通过输入一个种子（seed），然后根据一定的算法生成一个看似随机的序列。
然而，由于PRNG本质上是基于算法的，所以生成的序列实际上是可重复的、周期性的。
本文将介绍基于FPGA的多路伪随机序列发生器的设计与实现。
设计目标本设计的目标是实现一个多路的伪随机序列发生器，该发生器具有高速性能和可扩展性。
设计需满足以下要求：1.高速性能：PRNG需要生成大量的伪随机序列，因此需要具备较高的计算速度；2.可扩展性：PRNG需要同时生成多个伪随机序列，因此需要具备可扩展性，方便根据需求扩展生成的路数；3.随机性：生成的伪随机序列需要具备较高的随机性，能够满足实际应用的需求。
设计思路本设计采用LFSR（Linear Feedback Shift Register）算法来实现PRNG。
LFSR算法是一种经典的PRNG实现方式，可以通过移位寄存器和异或门来实现。
LFSR算法的优势在于其计算速度快、硬件实现简单。
具体实现步骤如下：1.设计LFSR模块：LFSR模块是PRNG的核心模块，通过移位寄存器和异或门来实现。
LFSR模块接收一个种子作为输入，并根据一定的生成多路伪随机序列的算法生成对应的伪随机序列。
2.设计控制模块：控制模块用于控制LFSR模块的生成和输出。
控制模块根据输入的控制信号来决定生成的路数和序列长度，并将生成的伪随机序列进行输出。
3.设计顶层模块：顶层模块对上述模块进行组合，实现多路伪随机序列发生器。
顶层模块接收输入的控制信号和种子，并将控制信号传递给控制模块，种子传递给LFSR模块。
最后将生成的伪随机序列输出。
实现与验证本设计实现采用FPGA开发板进行验证。
首先，搭建基本的开发板环境，包括连接FPGA开发板、安装相应的开发软件等。
伪随机序列发生器设计
伪随机序列发生器设计
伪随机序列发生器（PRNG）是生成伪随机数字序列的算法，用于实现
一种统计分布的结果。
它与真正随机序列发生器（TRNG）有所不同，它会
生成完全随机的序列。
伪随机序列发生器（PRNG）一般用于实现加密算法、在游戏中实现随机数据，以及在模拟环境中实现随机事件等多种用途。
1）伪随机序列发生器的硬件部分：目前伪随机序列发生器均采用数
字电路来实现，一般是采用静态只读存储器（SRAM）实现，可以提供高速、稳定和可靠的性能。
2）伪随机序列发生器的算法：伪随机序列发生器需要一个有效的算
法来生成伪随机数字。
比较常用的算法有线性同余法、梅森旋转法、高斯
随机数法等。
3）伪随机序列发生器的参数：伪随机序列发生器需要选择适当的参
数来实现随机序列的变化，可以选择常数、Seed值、基量值等。
4）伪随机序列发生器的测试：需要对伪随机序列发生器进行充分的
测试，以确保它的算法是有效的，能够生成随机数字，而且经过测试不会
有规律性。
总而言之，伪随机序列发生器的设计需要考虑硬件部分、算法、参数
以及测试等多个要素，以确保它能够有效地生成伪随机数字，而且不会有
规律性。
一种基于CPLD的伪随机序列发生器
摘要：介绍了一种利用EDA技术，在Altera的MAX 7000S系列芯片上实现的伪随机序列发生器，为产生低成本的电子系统测试信号提供了一种简单易行的方法。
关键词：EDA；VHDL；CPLD；伪随机序列1引言EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）是以大规模可编程逻辑器件替代中小规模集成电路作为硬件载体，以EDA软件编程的方式对可编程器件进行电子系统设计的计算机辅助电路设计技术。
目前已经广泛应用于电子电路与系统的设计和产品的开发，逐渐取代了传统的手工硬件电路设计方式。
设计的系统具有体积小、重量轻、功耗小、速度快、价格低、可靠性高、设计周期短等优点。
一个功能完备的EDA设计软件加上一片普通功能的可编程逻辑芯片就可以构成以前需几百个集成电路才能构成的电子系统。
目前常用的可编程逻辑器件有CPLD （ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件）和FPGA（Field Programmable Gate Array，现成可编程门阵列）。
常用的EDA软件包括VHDL，Verilog HDL，ABEL等硬件描述语言。
其中，VHDL作为IEEE的工业标准硬件描述语言，又受到众多EDA工具厂家的支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。
许多主流EDA开发软件使用集成设计环境，支持多种输入方式，具有综合、适配、仿真和在系统下载等功能，界面友好，操作方便，功能强大，并与第三方EDA工具兼容良好。
伪随机信号在雷达、遥控、遥测、通信加密和无线电测量系统领域有着广泛的应用。
利用VHDL语言进行软件编程，通过EDA设计软件对程序编译、优化、综合、仿真、适配，最后将生成的网表文件配置于制定的目标芯片中，可以实现不同序列长度的伪随机信号发生器。
2伪随机序列的原理图1为4级伪随机序列产生的逻辑框图。
给寄存器赋除全零外的任何二进制序列作为初始值，当移位时钟脉冲上升沿到来时，每级寄存器的输出作为近邻寄存器的输入，实现数值的右移。
伪随机序列发生器设计
第1章 基于伪随机序列的传输处理综合设计1.1 伪随机序列伪随机序列包括m 序列、Gold 序列、M 序列和组合序列等，其中最常用到的是m 序列[5,6]。
本文根据m 序列完成了传输处理系统的综合设计。
1.1.1 m 序列的生成m 序列是线性反馈移位寄存器的最大长度序列。
它的生成可用移位寄存器序列发生器的特征多项式来确定，其特征多项式()F x 可以定义为：20120()...ni n i n i F x C x C C x C x C x ===++++∑ （2－1） 其中x 的幂次表示元素相应的位置。
根据代数理论的严格证明，当特征多项式()F x 满足以下3个条件时就一定能够产生m 序列：（1）()F x 是不可约的，即不能再分解因式； （2）()F x 可整除1p x +，这里21n p =-； （3）()F x 不能整除1q x +，这里q p <；目前广泛应用的m 序列都是由移位寄存器构成的。
如图2－1所示，m 序列发生器由n 个二元存储器和模2开关网络组成。
二元存储器通常是一种双稳态触发器，它的两种状态记为0和l ，其状态取决于时钟控制下输入的信息(0或1)，例如第i 级移位寄存器的状态取决于时钟脉冲后的第i 一1级移位寄存器的状态。
图中C i 表示为反馈线的两种可能连接状态：C i ＝1表示连接线连通，即第n －i 级输出加入到反馈中；C i ＝0表示连接线断开，即第n －i 级输出未参加到反馈中。
图2－1由于移位寄存器的初始状态是随机的，它可能是1，也可能是0。
如果各级移位寄存器的初始状态都为0时，则模2加法器的输出将始终为0，这样就不能产生任何序列。
为了防止这种情况发生，在图2－1中往往还需要增加必要的检测电路。
1.1.2 m 序列的特性分析m 序列由n 级移位寄存器产生的m 序列，其周期为21n -。
m 序列具有如下的一些特性：1) 随机性：在m 序列的一个周期中，0和1出现概率大致相同，0码只比1码多一个，且1的个数为121n --，0的个数为12n -。
伪随机序列码的性能分析毕业论文
题目伪随机序列码的性能分析毕业论文﹙设计﹚任务书院(系) 物电学院专业班级通信1104班学生薛康一、毕业论文﹙设计﹚题目伪随机序列码的性能分析二、毕业论文﹙设计﹚工作自__2015_年 _1 _月_ 1 _日起至_2015_年 6 月__10_日止三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 物电学院北区实验室四、毕业论文﹙设计﹚的容要求：扩频序列的设计和选择是扩频通信的关键技术，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，从而直接影响到系统的性能。
因此，深入研究扩频序列的性质．构造设计具有良好相关性的扩频序列，来满足扩频系统的要求，对直接序列扩频系统就显得十分重要。
因此，选择对伪随机序列码进行仿真研究。
本次毕业设计运用仿真软件对三种不同的伪随机序列码进行性能分析。
本次毕业设计要求：1.运用仿真软件搭建采用三种不同的伪随机序列码进行扩频的直接序列扩频系统；2. 结合三种不同信道环境对比三种不同的伪随机序列码进行扩频的直接序列扩频系统的频谱特点与误码率情况，并对仿真结果进行分析。
五、毕业论文﹙设计﹚应收集资料与参考文献：阅读和学习关于伪随机序列码、扩频通信和计算机仿真技术方面的专业资料，参阅的外文文献不少于3篇。
六、毕业论文﹙设计﹚的进度安排：1月10日─3月20日：查阅资料，完成外文翻译原文和开题报告。
3月21日——4月20日：完成直接序列扩频系统的基本仿真设计并提交中期检查报告。
4月21日——5月20日：进一步完善直接序列扩频系统的仿真设计，准备作品验收。
5月21日——6月15日：撰写、修改毕业设计论文，准备并完成答辩。
指导教师系(教研室)系(教研室)主任签名批准日期接受论文 (设计)任务开始执行日期学生签名伪随机序列码的性能分析薛康（理工学院物理与电信工程学院通信1104班， 723000）指导教师:瑞[摘要]:扩频序列的设计和选择是扩频通信的关键技术，扩频序列性能的优劣在很大程度上决定了通信系统的性能。
伪随机序列的性质及其应用研究
伪随机序列的性质及其应用研究伪随机序列的性质及其应用研究随机性在很多领域中都具有重要的作用，而伪随机序列的产生和应用正是为了模拟真实随机序列的行为。
伪随机序列是由计算机算法生成的一组看似随机的数字序列，它们具有一些与真实随机序列相似的性质，并在很多领域中得到广泛的应用，比如密码学、模拟实验、通信等。
本文将探讨伪随机序列的性质及其应用研究。
首先，让我们来了解一下伪随机序列。
伪随机序列是通过某种确定性的算法生成的，这意味着相同的种子（初始值）会产生相同的序列。
而真实随机序列则是由自然现象产生的，比如电子噪声、放射性衰变等，它们不可预测且不可预知。
虽然伪随机序列不是真正的随机序列，但它们具有一些与真实随机相似的性质，比如平均性、均匀性和周期性等。
伪随机序列具有平均性，即序列中的每个数字在区间[0, 1]上的出现频率是均匀的。
这意味着伪随机序列能够在整个取值范围内均匀分布，这一性质使得它们可以被广泛应用于模拟实验和统计分析等领域。
除了平均性外，伪随机序列还具有均匀性。
均匀性是指伪随机序列中的任意子序列都与整个序列的统计特性相似。
具体来说，如果从伪随机序列中任意选择一个子序列，这个子序列的统计特性（比如平均值或方差）与整个序列的统计特性应该是相似的。
这种均匀性使得伪随机序列能够在模拟实验中代表整个实验过程，从而提高实验的效率和精度。
另外，伪随机序列还具有周期性。
周期性是指伪随机序列在经过一段时间后会重复出现。
这是由于伪随机序列生成算法的固定性所导致的。
周期性的长度取决于伪随机序列生成算法中使用的种子长度，种子长度越长，周期性越大。
这种周期性的特点使得伪随机序列在一些应用场景中需要特别注意，比如密码学中的密钥生成过程，如果密钥的周期性太短，可能会导致密钥被猜测或者被破解。
现在，让我们来看一下伪随机序列的一些应用研究。
伪随机序列在密码学领域中应用广泛。
在加密算法中，伪随机序列可以用来生成密钥，保障信息的安全性。
M序列发生器的设计与实现毕业论文
1 引言本文的主要内容是移位寄存器74LS194的研究和m序列码发生器的产生原理以及基于MAX+PLUS II、Protel 99SE软件的实现。
m序列码发生器的产生原理和实现是CDMA通信中的核心，具有重要的理论价值和广阔的应用前景。
文中基于对74LS194移位寄存器的研究，对伪随机序列的特性及对m序列发生器的结构进行了分析，运用MAX+PLUS II的模拟仿真和Protel 99SE进行印刷电路板设计，验证其正确性，最终产生m序列码。
1.1 研究此课题的目的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 伪随机序列的应用和意义1.2.1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[1]。
1.2.2 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[2]。
1.2.3 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），它在分组交织器输出的调制字符上进行，通过交织器输出字符与长码PN码片的二进制模工相加而完成。
毕业设计(论文)-基于matlab的跳频扩频通信系统的研究[管理资料]
![毕业设计(论文)-基于matlab的跳频扩频通信系统的研究[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/bc1f3051284ac850ac0242cd.png)
摘要在科技的日益发展中，扩展频谱通信则是一种新型的通信方式。
跳频通信是扩展频谱通信中的一种，跳频通信和自适应通信、扩展频谱通信以及高速数字数据通信系统被称为“90年代的通信技术”。
由于扩展频谱通信、跳频通信极强的抗干扰能力和多址通信性能，使其在军事和民用上都得到越来越广泛的应用。
本文讲述了扩频通信的基本概念和跳频系统的主要特点。
跳频通信技术具有很强的抗干扰能力，所以跳频通信一直也是扩频通信技术研究中的一个重点。
在阐述跳频通信基本原理和实现方法的基础上，利用 Matlab 提供的可视化工具 Simulink 建立了跳频通信系统仿真模型，详细讲述了各模块的设计。
在给定仿真条件下，对该跳频通信系统在宽带噪声干扰工作机制下进行了仿真，得到了宽带噪声干扰下的误码率信噪比曲线。
结果表明，跳频通信系统的抗干扰能力优于传统的定频通信，在战术通信中有更高的可靠性。
【关键词】：扩展频谱通信跳频通信抗干扰误码率信噪比ABSTRACTIn the development of science and technology, the spread spectrum communication is a kind of new way to communicate. Frequency hopping communication is spread spectrum communication of frequency hopping communication and adaptive communication, spread spectrum communication and high speed digital data communication system known as "90’s communications technology". Due to the spread spectrum communication, frequency hopping communication strong anti-interference ability and multi-access communication performance, so that in the military and civilian up to get more and more widely. This paper introduced the spread spectrum communication of the basic concepts and frequency hopping system main characteristics.Frequency hopping communication technology has the very strong anti-jamming ability, so the frequency hopping communication has also spread spectrum communication technology in the study of a key. In this paper the frequency hopping communication basic principle and method, and on the basis of the use of Matlab provide visual tools Simulink established the frequency hopping communication system simulation model, the detailed design of each module in tells the story. In a given simulation conditions, the frequency hopping communication system in broadband noise under the working mechanism is simulated, and get the broadband noise ber under Signal to noise rate curve. The results show that the frequency hopping communication system of anti-interference ability is better than that of traditional fixed frequency communication in communications have higher tactics reliability.【Keywords】: spread spectrum communication; Frequency hopping communication; Anti-interference; The bit error rate; Signal to noise rate目录第一章绪论 (4)选题目的及意义 (4)跳频通信的应用和发展 (5)第二章跳频通信理论基础 (7)跳频系统的组成及数学模型 (7)跳频的主要技术指标 (9)跳频系统的关键技术 (10)跳频图案 (11)跳频信号的发送与接收 (16)跳频信号的同步 (16)第三章基于Matlab/Simulink的跳频系统仿真 (20)Simulink 仿真介绍 (20)跳频系统仿真模型 (22)跳频系统抗干扰性能分析 (32)第四章总结 (34)致谢 (35)参考文献 (36)第一章绪论第一节选题目的及意义在现代通信中常常会遇见的一个重要问题就是抗干扰问题。
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学位论文作者（签名）：年月关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。
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在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。
论文作者签名：日期：指导教师签名：日期：摘要本毕业设计主要介绍了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:伪随机序列；m序列；Gold序列；相关；ABSTRACTMatlab 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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录摘要 (1)ABSTRACT (4)第一章前言 (8)1.1 研究课题的提出 (8)1.2 伪随机序列的应用及其意义 (8)1.3 伪随机序列研究现状 (8)1.4 研究内容 (9)第二章伪随机序列与仿真工具的简介 (10)2.1 伪随机序列理论的发展历史 (10)2.2 伪随机序列的构造方法 (10)2.3 MATLAB简介 (11)第三章 m序列 (13)3.1 m序列的定义 (13)3.2 m序列的产生 (13)3.3 m序列的性质 (16)3.4 m序列的计数 (19)第四章 Gold序列 (21)4.1 Gold序列的定义 (21)4.2 m序列优选对 (21)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 (27)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 (29)5.3 MATLAB环境中伪随机序列相关函数的实现及特性 (31)参考文献： (33)致谢 ................................................................................................................. 错误!未定义书签。
附录 MATLAB 程序...................................................................................... 错误!未定义书签。
第一章前言1.1 研究课题的提出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），它在分组交织器输出的调制字符上进行，通过交织器输出字符与长码PN码片的二进制模工相加而完成。