m序列实验报告

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移动通信课程设计实验报告-利用matlab进行m序列直接扩频仿真

目录一、背景 (4)二、基本要求 (4)三、设计概述 (4)四、Matlab设计流程图 (5)五、Matlab程序及仿真结果图 (6)1、生成m序列及m序列性质 (6)2、生成50位随机待发送二进制比特序列，并进行扩频编码 (7)3、对扩频前后信号进行BPSK调制，观察其时域波形 (9)4、计算并观察扩频前后BPSK调制信号的频谱 (10)5、仿真经awgn信道传输后，扩频前后信号时域及频域的变化 (11)6、对比经信道前后两种信号的频谱变化 (12)7、接收机与本地恢复载波相乘，观察仿真时域波形 (14)8、与恢复载波相乘后，观察其频谱变化 (15)9、仿真观察信号经凯萨尔窗低通滤波后的频谱 (16)10、观察经过低通滤波器后无扩频与扩频系统的时域波形 (17)11、对扩频系统进行解扩，观察其时域频域 (18)12、比较扩频系统解扩前后信号带宽 (19)13、比较解扩前后信号功率谱密度 (20)14、对解扩信号进行采样、判决 (21)15、在信道中加入2040~2050Hz窄带强干扰并乘以恢复载波 (24)16、对加窄带干扰的信号进行低通滤波并解扩 (25)17、比较解扩后信号与窄带强干扰的功率谱 (27)六、误码率simulink仿真 (28)1、直接扩频系统信道模型 (28)2、加窄带干扰的直扩系统建模 (29)3、用示波器观察发送码字及解扩后码字 (30)4、直接扩频系统与无扩频系统的误码率比较 (31)5、不同扩频序列长度下的误码率比较 (32)6、扩频序列长度N=7时，不同强度窄带干扰下的误码率比较 (33)七、利用Walsh码实现码分多址技术 (34)1、产生改善的walsh码 (35)2、产生两路不同的信息序列 (36)3、用两个沃尔什码分别调制两路信号 (38)4、两路信号相加，并进行BPSK调制 (39)5、观察调制信号频谱，并经awgn信道加高斯白噪和窄带强干扰 (40)6、接收机信号乘以恢复载波，观察时域和频域 (42)7、信号经凯萨尔窗低通滤波器 (43)8、对滤波后信号分别用m1和m2进行解扩 (44)9、对两路信号分别采样，判决 (45)八、产生随机序列Gold码和正交Gold码 (47)1、产生Gold码并仿真其自相关函数 (48)2、产生正交Gold码并仿真其互相关函数 (50)九、实验心得体会 (51)直接序列扩频系统仿真一、背景直接序列扩频通信系统(DSSS)是目前应用最为广泛的系统。

M序列的产生和性能分析

M序列的产生和性能分析本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.MarchM序列的产生和性能分析摘要在扩频函数中，伪随机信号不但要求具有尖锐的互相关函数，互相关函数应接近于零，而且具有足够长的码周期，以确保抗侦破、抗干扰的要求；由足够多的独立地址数，以实现码分多址的要求。

M序列是伪随机序列的一种，可由m序列添加全0状态而得到。

m序列与M序列对比得出在同级移位寄存器下M序列的数量远远大于m序列数量，其可供选择序列数多，在作跳频和加密码具有极强的抗侦破能力。

本文在matlab中的Simulink下用移位寄存器建立了4级、5级、6级M序列的仿真模型，进行了仿真，画出其时域图、频谱图、互相关性图。

通过时域图和频域图可看出，经过扩频后的信号频带明显的被扩展；由M 序列互相关性图，得出M序列有较小的互相关性，较强的自相关性，但相关性略差于m序列。

最后，本文又将M序列应用于CDMA扩频通信仿真系统中，得到下列结论：当使用与扩频时相同的M序列做解扩操作与用其他序列做解扩的输出有巨大的差别。

使用相同的序列进行解扩时系统输出值很大，而使用其他序列解扩时输出值在零附近变化。

这就是扩频通信的基础。

关键词：伪随机编码, 扩频通信自相关函数，互相关函数M SEQUENCE GENERATION AND PERFORMANCE ANALYSISABSTRACTIn spread-spectrum communication, pseudo-random sequence must have high autocorrelation value, low cross correlation, long code period and lots of dependent address to satisfy code division mul tipleaccess(CDMA). M sequence is one kind of the pseudo-random sequences. It can be may obtained through adding entire 0 states to m sequence. The number of M sequence is greater than the m-sequence under the same level shift register. It may supply the more choice. The M-sequence is often applied to the frequency hopping and adds the password to have greatly strengthened anti- solves the ability.At first, M sequences which has n=4、5、7 levels of shift registers are produced under Simulink of Matlab. The t ime domain chart, the spectrograph, the mutual correlation chart are plotted. Through the time domain chart and the spectrograph, we could see how the bandwidth of the information signal is expanded. The pseudo-random symbol speed rate higher noise signal frequency spectrum is proliferated widely, the output power spectrum scope is lower. This can explain the spread-spectrum communication system principle from the frequency range. Through the M sequence’s auto correlation chart we can see that the auto correlation of M-sequence is quite good but is inferior to the m sequence. Finally, the M sequence is applied to the code division multiple access (CDMA) communication system. This is the spread-spectrum communication foundation.KEY WORDS：Pseudo-random code, auto-correlation, cross-correlation目录前言 ......................................................... 错误!未定义书签。

实验三 m序列的仿真验证

实验三 m 序列的仿真验证一、实验目的：利用matlab 验证m 序列的产生方法及其自相关特性。

二、实验要求：设m 序列的生成多项式为431)(x x x g ++=，求（1）m 序列的输出及其自相关序列；（2）设脉冲成形为P （t ）=s T t <<⎩⎨⎧010其他画出其m 序列信号的自相关函数；（3）设脉冲波形为升余弦成形（a=0），画出其m 序列信号的自相关函数。

三、实验原理：M 序列即为maximal length linear feedback shift register sequence 它具有类似与随机噪声的某些统计特性，有时可以重复产生的。

四、实验源码%m 序列发生器及其自相关 mseq.mclear all;close all;g=19;%G=10011;state=8;%state=1000L=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([0 63 -0.3 1.2]);title('m 序列自相关序列')%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);figure(1)subplot(221);plot(t,mt(1:length(t)));axis([0 63 -0.3 1.2]);title('m序列矩形成型信号')st=sigexpand(1-2*mq(1:15),N_sample);s=conv(st,gt);st=s(1:length(st));rt1=conv(mt,st(end:-1:1))/(N*N_sample);subplot(223)plot(t,rt1(length(st):length(st)+length(t)-1));axis([0 63 -0.3 1.2]);title('m序列矩形成型信号的自相关'); xlabel('t');Tc=1;dt = Tc/N_sample;t=-20:dt:20;gt=sinc(t/Tc);mt = sigexpand(1-2*mq, N_sample);mt = conv(mt,gt);st2=sigexpand(1-2*mq(1:15),N_sample);s2=conv(st2,gt);st2=s2;rt2=conv(mt,st2(end:-1:1))/(N*N_sample);subplot(224);t1=-55+dt:dt:Tc*L-dt;%plot(t,mt(1:length(t)));plot(t1,rt2(1:length(t1)));axis([0 63 -0.5 1.2]);title('m序列since成形信号的自相关'); xlabel('t');。

实验八M序列发生及眼图观测实验

实验八 M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
1、M序列
移位时钟节拍
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
表1 m序列发生器状态转移流程图
第1级 a n1
0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1
第2级
an2
0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0
二、实验预习要求
认真预习《通信原理》中关于M序列及眼图有关章节的内容。
通信工程专业实验室
实验八 M序列发生及眼图观测实验
三、实验仪器仪表
1、70MHz双踪数字存储示波器一台 2、实验模块：
数字编码模块——M序列输出数字时钟信号源模块眼图观测及白噪声输出模块
通信工程专业实验室
实验八 M序列发生及眼图观测实验
通信工程专业实验室
实验八 M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
2、眼图
所谓“眼图”，就是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形。干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。因为对于二进制信号波形，它很像一只人的眼睛。
眼图是指利用实验的方法估计和改善（通
实验八 M序列发生及眼图观测实验
实验八 M序列发生及眼图观测实验
【实验性质】：验证性实验
通信工程专业实验室
实验八 M序列发生及眼图观测实验
一、实验目的
1、掌握M序列等伪随机码的发生原理。 2、了解伪随机码在通信电路中的作用。 3、掌握眼图的观测。
通信工程专业实验室
实验八 M序列发生及眼图观测实验
t

南昌大学M序列信号发生器实验报告

南昌大学信息工程学院M序列信号发生器课程设计班级：姓名：学号：基于MULTISIM的序列信号发生器实验目的实验要求实验元件实验原理MLTISIM知识简介MLTISIM中仿真仪器实验设计仿真分析仿真电路示波器显示输出波形实验结果实验结论实验感想一、实验目的：1、掌握M序列信号产生的基本方法2、利用MULTISIM产生M序列信号，设计电路做成M序列信号发生器3、掌握M序列 0 状态消除的基本手段二、实验要求：在MULTISIM中采用移存器自启动电路设计仿真M=31序列信号发生器电路，采用虚拟逻辑分析仪观察波形输出。

要求自制时钟脉冲信号，并能清楚地观察到M序列稳定的波形。

采用EDA进行图形仿真，硬件电路来实现。

三、实验元件函数发生器，双端输入示波器，74LS30，74LS164,74LS005V直流电源四、实验原理1、MULTISIM 软件的简介在众多的 EDA 设计和仿真软件中，MULTISIM 软件以其强大的仿真设计应用功能，在各高校电信类专业电子电路的仿真和设计中得到了较广泛的应用。

软件及其相关库包的应用对提高学生的仿真设计能力，MULTISIM更新设计理念有较大的好处。

MULTISIM（电子工作平台）软件，最突出的特点是用户界面好，各类器件和集成芯片丰富，尤其是其直观的虚拟仪表是 MULTISIM 软件的一大特色。

它采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。

MULTISIM 软件所包含的虚拟仪表有：示波器，万用表，函数发生器，波特图图示仪，失真度分析仪，频谱分析仪，逻辑分析仪，网络分析仪等。

这些仪器的使用使仿真分析的操作更符合平时实验的习惯。

电子设计自动化（EDA）技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。

是在计算机辅助设计EDA（CAD）技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统。

试验八：M序列产生及特性分析实验

试验八：m序列产生及特性分析实验一实验目的1．了解m序列的性质和特点；2．熟悉m序列的产生方法；3．了解m序列的DSP或CPLD实现方法。

二实验内容1．熟悉m序列的产生方法；2．测试m序列的波形；3*．用DSP或CPLD编程产生m序列。

三实验原理m序列是最长线性反馈移存器序列的简称,是伪随机序列的一种。

它是由带线性反馈的移存器产生的周期最长的一种序列。

m序列在一定的周期内具有自相关特性。

它的自相关特性和白噪声的自相关特性相似。

虽然它是预先可知的，但性质上和随机序列具有相同的性质。

比如：序列中“0”码与“1”码等抵及具有单峰自相关函数特性等。

1．m序列的产生m序列是由带线性反馈的移存器产生的。

结构如图：图1-1-1 反馈移位寄存器的结构其中an-i为移位寄存器中每位寄存器的状态，C i为第i位寄存器的反馈系数。

C i＝1表示有反馈，C i＝0表示无反馈。

我们先给出一个m序列的例子。

在图1-1-1中示出一个4级反馈移存器。

若其初始状态为（a3, a2, a1, a）=（1，0，0，0），则在移位一次时，由a3和a模2相加产生新的输入a4=1⊕0=1新的状态变为（a4, a3, a2, a1）=( 1, 1, 0, 0)这样移位15次后又回到初始状态（1，0，0，0），不难看出，若初始状态为全“0”，即“0，0，0，0”，则移位后得到的仍为全“0”状态。

这就意味着在这种反馈移存器中应避免出现全“0”状态。

不然移存器的状态将不会改变。

因为4级移存器共有24=16种可能的不同状态。

除全“0”状态外，只剩15种状态可用。

即由任何4级反馈移存器产生的序列的周期最长为15。

我们常常希望用尽可能小的级数产生尽可能长的序列。

由上例可见，一般说来，一个n 级反馈移存器可能产生的最长周期等于（2n –1）。

我们将这种最长的序列称为最长线性反馈1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 00 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 00 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 00 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1移存器序列，简称m 序列。

m序列产生及其特性实验

3G移动通信实验报告实验名称：扩频码仿真学生姓名：学生学号：学生班级:所学专业：实验日期:1.实验目的1.掌握m序列的特性、产生方法及应用。

2.. 掌握Gold序列的特性、产生方法及应用。

3. 掌握Gold序列与m序列的区别。

4. 掌握Walsh码的产生原理及特性。

5. 了解它们在3G系统中的应用。

2.实验内容找一个127长度的m序列，验证其特性自相关性之+互相关性质m+m=goldwalsh 128位长度求 2个互相关自相关m+walsh 互相关自相关3.实验代码clear all;A1=[0 0 0 0 0 1 1];A1=A1';D1=[0 0 0 0 0 0 1];Dm1=zeros(1,127);A2=[0 0 0 1 0 0 1];A2=A2';D2=[0 0 0 0 0 0 1];Dm2=zeros(1,127);for i=1:127;Dm1(1,i)=D1(1,7);Dm2(1,i)=D2(1,7);Dr1=mod(D1*A1,2);Dr2=mod(D2*A2,2);for n=7:-1:2D1(1,n)=D1(1,n-1);D2(1,n)=D2(1,n-1);endD1(1,1)=Dr1;D2(1,1)=Dr2;end%m序列自相关特性验证Dm11=zeros(1,127)Dm12=zeros(1,127)Dm1n=[Dm1,Dm1,Dm1];p1=zeros(1,253);Dm11=Dm1n(1,128:254);for i=-126:1:126n1=i+128;Dm12=Dm1n(1,n1:1:(n1+126));Dm1s=mod(Dm11+Dm12,2);sum0=0;sum1=0;for i1=1:127if Dm1s(1,i1)==0 sum0=sum0+1; else sum1=sum1+1;endendp1(1,i+127)=(sum0-sum1)/127;endsubplot(4,2,1);plot(-126:1:126,p1);title('m序列自相关特性');%m序列互相关特性验证Dm21=zeros(1,127)Dm22=zeros(1,127)Dm2n=[Dm2,Dm2,Dm2];p2=zeros(1,253);pmax=0;pmax_n1=0;pmin=0;pmin_n1=0;Dm21=Dm2n(1,128:254);for i=-126:1:126n1=i+128;Dm22=Dm1n(1,n1:1:(n1+126));Dm2s=mod(Dm21+Dm22,2);sum0=0;sum1=0;for i1=1:127if Dm2s(1,i1)==0 sum0=sum0+1; else sum1=sum1+1;endendp=(sum0-sum1)/127;if p>pmaxpmax=p;pmax_n1=n1;endif p>pminpmin=p;pmin_n1=n1;endp2(1,i+127)=p;endsubplot(4,2,2);plot(-126:1:126,p2);title('m序列互相关特性');%gold序列的自相关特性Dmg11=Dm21;Dmg12=Dm1n(1,pmax_n1:1:(pmax_n1+126)); Dmg1=mod(Dmg11+Dmg12,2);Dmg1n=[Dmg1,Dmg1,Dmg1];pg1=zeros(1,253);Dmg11=Dmg1n(1,128:254);for i=-126:1:126n1=i+128;Dmg12=Dmg1n(1,n1:1:(n1+126));Dmg1s=mod(Dmg11+Dmg12,2);sum0=0;sum1=0;for i1=1:127if Dmg1s(1,i1)==0 sum0=sum0+1; else sum1=sum1+1;endendpg1(1,i+127)=(sum0-sum1)/127;endsubplot(4,2,3);plot(-126:1:126,pg1);title('gold序列自相关特性');%gold序列的互相关特性Dmg21=Dm21;Dmg22=Dm1n(1,pmin_n1:1:(pmin_n1+126)); Dmg2=mod(Dmg21+Dmg22,2);Dmg2n=[Dmg2,Dmg2,Dmg2];pg2=zeros(1,253);for i=-126:1:126n1=i+128;Dmg22=Dmg2n(1,n1:1:(n1+126));Dmg2s=mod(Dmg1+Dmg22,2);sum0=0;sum1=0;for i1=1:127if Dmg2s(1,i1)==0 sum0=sum0+1; else sum1=sum1+1;endendpg2(1,i+127)=(sum0-sum1)/127;;endsubplot(4,2,4);plot(-126:1:126,pg2);title('gold序列自相关特性');%walsh序列产生H1=0;H2=[H1,H1;H1,H1*(-1)+1];H4=[H2,H2;H2,H2*(-1)+1];H8=[H4,H4;H4,H4*(-1)+1];H16=[H8,H8;H8,H8*(-1)+1];H32=[H16,H16;H16,H16*(-1)+1];H64=[H32,H32;H32,H32*(-1)+1];H128=[H64,H64;H64,H64*(-1)+1];%walsh序列的自相关特性W11=H128(2,1:128);W1n=[W11,W11,W11]pw1=zeros(1,253);for i=-126:1:126n1=i+128;W12=W1n(1,n1:1:(n1+127));W1s=mod(W11+W12,2);sum0=0;sum1=0;for i1=1:128if W1s(1,i1)==0 sum0=sum0+1; else sum1=sum1+1;endendpw1(1,i+127)=(sum0-sum1)/128;endsubplot(4,2,5);plot(-126:1:126,pw1);title('walsh序列自相关特性');%walsh序列的互相关特性W21=W11;W22=H128(8,1:128);W2n=[W22,W22,W22];pw2=zeros(1,253);for i=-126:1:126n1=i+128;W22=W1n(1,n1:1:(n1+127));W2s=mod(W21+W22,2);sum0=0;sum1=0;for i1=1:128if W2s(1,i1)==0 sum0=sum0+1; else sum1=sum1+1;endendpw2(1,i+127)=(sum0-sum1)/128;endsubplot(4,2,6);plot(-126:1:126,pw2);title('walsh序列互相关特性');%m+walsh序列产生mw1=mod([Dm1,0]+H128(2,1:128),2);mw2=mod([Dm2,0]+H128(8,1:128),2);%mw序列的自相关特性mwa1=mw1;mwan=[mwa1,mwa1,mwa1];pmwa=zeros(1,253);for i=-126:1:126n1=i+128;mwa2=mwan(1,n1:1:(n1+127));mwas=mod(mwa1+mwa2,2);sum0=0;sum1=0;for i1=1:128if mwas(1,i1)==0 sum0=sum0+1; else sum1=sum1+1;endendpmwa(1,i+127)=(sum0-sum1)/128; endsubplot(4,2,7);plot(-126:1:126,pmwa);title('m+walsh序列自相关特性');%mw序列的互相关特性mwb1=mw1;mwb2=mw2;mwbn=[mwb2,mwb2,mwb2];pmwb=zeros(1,253);for i=-126:1:126n1=i+128;mwb2=mwbn(1,n1:1:(n1+127));mwbs=mod(mwb1+mwb2,2);sum0=0;sum1=0;for i1=1:128if mwbs(1,i1)==0 sum0=sum0+1;else sum1=sum1+1;endendpmwb(1,i+127)=(sum0-sum1)/128;endsubplot(4,2,8);plot(-126:1:126,pmwb);title('m+walsh序列互相关特性'); 4.实验结果。

实验1---白噪声和M序列的产生

实验1 白噪声和M序列的产生实验报告1．实验题目：白噪声和M序列的产生．实验对象或参数、生成均匀分布随机序列1）利用混合同余法生成[0, 1]区间上符合均匀分布的随机序列，并计算该序列的均值和方差，与理论值进行对比分析。

要求序列长度为1200，推荐参数为a=655395．程序框图7．实验结果及分析1、生成均匀分布随机序列（1）生成的0-1均布随机序列如下所示：200400600800100012000.10.20.30.40.50.60.70.80.91计算序列的均值和方差程序代码：mean_R = mean(R)var_R = var(R)均值和方差实际值：mean_R =0.4969var_R =0.0837随机变量X服从均匀分布U（a,b）,则均值为（a+b）/2,方差为（b-a)先平方再除以12。

[0,1]区间均值和方差理论值：mean_R =（0+1）/2=0.5；var_R =1/12 = 0.083333。

结论：容易看到，实际值与理论值较接近。

（2）该随机序列落在10个子区间的频率曲线图如下：结论：从结果图可以容易看到，该序列的均匀性较好。

2、生成高斯白噪声生成的白噪声如下图：-2.5-2-1.5-1-0.500.511.52生成的白噪声的频率统计图如下：0510152025结论：从结果图知，生成的白噪声基本服从N(0,1)分布。

3、生成M 序列生成的M 序列如下（n = 63）：010203040506070-1.5-1-0.50.511.5验证M 序列性质：均衡特性：m 序列每一周期中 1 的个数比 0 的个数多 1 个（-a 和a 的个数差1）测试程序：number_a = sum(M_XuLie == a);number_a_c = sum(M_XuLie == -a);number_anumber_a_c 结果：number_a =31number_a_c =32结论：从测试结果看性质成立游程特性：m 序列的一个周期(p =2n -1)中，游程总数为2n -1。

M序列的产生及特性分析实验

M 序列的产生及特性分析实验一：实验目的1、了解m 序列的特性及产生。

二：实验模块1、主控单元模块2、 14号 CDMA 扩频模块3、示波器三：实验原理1、14号模块的框图14号模块框图2、14号模块框图说明（m 序列）127位128位该模块提供了四路速率为512K 的m 序列，测试点分别为PN1、PN2、PN3、PN4。

其中，PN2和PN4分别由PN 序列选择开关S2、S3控制；不同的开关码值，可以设置m 序列码元的不同偏移量。

开关S6是PN 序列长度设置开关，可选127位或128位，其中127位是PN 序列原始码长，128位是在原始码元的连6个0之后增加一个0得到。

Gold 序列测试点为G1和G2，其中G1由PN1和PN2合成，G2由PN3和PN4合成。

拨码开关S1和S4是分别设置W1和W2产生不同的Walsh 序列。

实验中还可以观察不同m 序列（或Gold 序列）和Walsh 序列的合成波形。

注意，每次设置拨码开关后，必须按复位键S7。

3、实验原理框图m 序列相关性实验框图为方便序列特性观察，本实验中将Walsh 序列码型设置开关S1和S4固定设置为某一种。

4、实验框图说明 m 序列的自相关函数为()R A D τ=-式中，A 为对应位码元相同的数目；D 为对应位码元不同的数目。

自相关系数为()A D A DP A Dρτ--==+ 对于m 序列，其码长为P=2n －1，在这里P 也等于码序列中的码元数，即“0”和“1”个数的总和。

其中“0”的个数因为去掉移位寄存器的全“0”状态，所以A 值为121n A -=-“1”的个数（即不同位）D 为12n D -=m 序列的自相关系数为1 0()1 0,1,2,p τρτττ=⎧⎪=⎨-≠=⎪⎩…,p-1cT τm 序列的自相关函数四：实验步骤（注：实验过程中，凡是涉及到测试连线改变或者模块及仪器仪表的更换时，都需先停止运行仿真，待连线调整完后，再开启仿真进行后续调节测试。

m序列实验报告

实验报告--m序列的产生及其特性实验班级：XXXXXX学号：XXXXX姓名：XXXXXM序列的产生及其特性实验一、实验目的掌握m序列的特性、产生方法及运用二、实验内容（1）编写MATLAB程序生成并观察m序列，识别其特征（2）观察m序列的相关特性三、实验原理m序列是有n级线性移位寄存器产生的周期为2n −1的码序列，是最长线性移位寄存器序列的简称。

码分多址系统主要采用两种长度的m序列：一种是周期为215 −1的m序列，又称短PN序列；另一种是周期为242 −1的m序列，又称为长PN码序列。

m序列主要有两个功能：①扩展调制信号的带宽到更大的传输带宽，即所谓的扩展频谱；②区分通过多址接入方式使用同一传输频带的不同用户的信号。

四、实验分析在实验中我选择的是n=6的级数，选择了103、147、155这三个反馈系数1：当反馈系数会Ci=(103)8=(1000011)2原理框图2: 当反馈系数会Ci=(147)8=(1100111)2原理框图3: 当反馈系数会Ci=(155)8=(1101101)2原理框图五、实验程序clearclose all;clcG=127;%使用多项式（103)8=(1000011)2产生第一个m序列sd1=[0 0 0 0 0 1];%寄存器的初始状态PN1=[];%第一个序列for j=1:GPN1=[PN1 sd1(1)];if sd1(1)==sd1(2)temp1=0;else temp1=1;endsd1(1)=sd1(2);sd1(2)=sd1(3);sd1(3)=sd1(4);sd1(4)=sd1(5);sd1(5)=sd1(6);sd1(6)=temp1;endsubplot(3,1,1)stem(PN1)title('使用生成多项式（103)8=(1000011)2产生第一个m序列')%使用生成多项式（147)8=(1100111)2产生第二个m序列sd2=[0 0 0 0 0 1];%寄存器的初始状态PN2=[];%第一个序列for j=1:GPN2=[PN2 sd2(1)];if sd2(1)==sd2(2)temp1=0;else temp1=1;endif sd2(5)==temp1temp2=0;else temp2=1;endif sd2(6)==temp2temp3=0;else temp3=1;endsd2(1)=sd2(2);sd2(2)=sd2(3);sd2(3)=sd2(4);sd2(4)=sd2(5);sd2(5)=sd2(6);sd2(6)=temp3;endsubplot(3,1,2)stem(PN2)title('使用生成多项式（147)8=(1100111)2产生第二个m序列')%使用生成多项式（155)8=(1101101)2产生第三个m序列sd3=[0 0 0 0 0 1];%寄存器的初始状态PN3=[];%第一个序列for j=1:GPN3=[PN3 sd3(1)];if sd3(1)==sd3(2)temp1=0;else temp1=1;endif sd3(4)==temp1temp2=0;else temp2=1;endif sd3(5)==temp2temp3=0;else temp3=1;endsd3(1)=sd3(2);sd3(2)=sd3(3);sd3(3)=sd3(4);sd3(4)=sd3(5);sd3(5)=sd3(6);sd3(6)=temp3;endsubplot(3,1,3)stem(PN3)title('使用生成多项式（155)8=(1101101)2产生第三个m序列')六、实验结果七、m序列的相关性质PN1 =0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1PN2 =0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1PN3 =0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 11）均衡性在m序列的一个周期中，0和1的数目基本相等，1的数目比0的数目多一个，由PN1可知总共有32个1和31个0.2）游程分布M序列中取值相同的那些相继的元素合称为一个“游程”。

直接扩频Matlab仿真实验报告m序列

西安邮电大学实验名称：基于Matlab 直接序列扩频系统性能仿真一、实验目的通过仿真，进一步掌握m 序列产生方法及其性能，重点掌握直接序列扩频通信系统原理及性能。

二、实验环境Win10 Matlab2015b三、实验内容● 产生n=7时203对应的m 序列，并给出其NRZ 波形的自相关函数；● 选用相位差16个码片的两条序列兼做地址和扩频码，构造码分系统，仿真其通信原理；●仿真AWGN 和单频干扰下系统的BER 性能。

四、实验原理扩频通信的可行性是从香农公式引申而来2log (1+S/N)C W其中，C 为系统信道容量(bit/s )；W 为系统信道带宽；N 为噪声功率S 为信号功率。

由上式可以看出，可以从两种途径提高信道容量C ，即加大带宽W 或提高信噪比S/N 。

也就是说当信道容量C 一定时，信道带宽W 和信噪比S/N 是可以互换的，增加带宽可以降低对信噪比的要求，可以使有用信号的功率接近甚至湮没在噪声功率之下。

扩频通信就是通过增加带宽来换取较低的信噪比，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。

当信噪比无法提高时，可以加大带宽，达到提高信道容量的目的。

直接序列扩频的原理是，在发射端把有用信号与伪随机序列相乘(或者模二加)，使信号的频谱展宽到一个很宽的范围，然后用扩展后的序列去调制载波。

在接收端，把接收到的信号用相同的伪随机序列相乘，有用信号与伪随机码相关，相乘后恢复为扩频前的信号。

输入的数据信息为d(t)(设基带带宽为B 1)，由伪随机编码(如m 序列)调制成基带带宽为B 2的宽带信号，由于扩频信号带宽大于数据信号带宽，所以信号扩展的带宽由伪随机码控制，而与数据信号无关。

经扩频调制的信号再经射频调制后即可发送。

直扩系统的原理框图接收端收到发送来的信号，经混频得到中频信号后，首先通过同步电路捕捉并跟踪发端伪码的准确相位，由此产生与发端伪码相位完全一致的伪随机码作为扩频解扩的本地扩频码，再与中频信号进行相关解扩，恢复出扩频前的窄带信号，而在解扩处理中，干扰和噪声与伪随机码不相关故被扩展，通过滤波使之受到抑制，这样就可在较高的解扩输出信噪比条件下进行信息解调解码，最终获得信息数据。

(完整word版)实验九--m序列产生及其特性实验

实验九 m 序列产生及其特性实验一、实验目的通过本实验掌握m 序列的特性、产生方法及应用。

二、实验内容1、观察m 序列，识别其特征。

2、观察m 序列的自相关特性。

三、基本原理m 序列是有n 级线性移位寄存器产生的周期为21n -的码序列，是最长线性移位寄存器序列的简称。

码分多址系统主要采用两种长度的m 序列：一种是周期为1521-的m 序列，又称短PN 序列；另一种是周期为4221-的m 序列，又称为长PN 码序列。

m 序列主要有两个功能：①扩展调制信号的带宽到更大的传输带宽，即所谓的扩展频谱；②区分通过多址接入方式使用同一传输频带的不同用户的信号。

1、产生原理图9-1示出的是由n 级移位寄存器构成的码序列发生器。

寄存器的状态决定于时钟控制下输入的信息（“0”或“1”），例如第I 级移位寄存器状态决定于前一时钟脉冲后的第i －1级移位寄存器的状态。

图中C 0，C 1，…，C n 均为反馈线，其中C 0＝C n ＝1，表示反馈连接。

因为m 序列是由循环序列发生器产生的，因此C 0和C n 肯定为1，即参与反馈。

而反馈系数C 1，C 2，…，C n－1若为1，参与反馈；若为0，则表示断开反馈线，即开路，无反馈连线。

图9-1 n 级循环序列发生器的模型一个线性反馈移动寄存器能否产生m 序列，决定于它的反馈系数(0,1,2,,)i c i n =，下表中列出了部分m 序列的反馈系数i c ，按照下表中的系数来构造移位寄存器，就能产生相应的m 序列。

表9-1 部分m 序列的反馈系数表根据表9-1中的八进制的反馈系数，可以确定m 序列发生器的结构。

以7级m 序列反馈系数8(211)i C =为例，首先将八进制的系数转化为二进制的系数即2(010001001)i C =，由此我们可以得到各级反馈系数分别为：01C =、10C =、30C =、41C =、50C =、60C =、71C =，由此就很容易地构造出相应的m 序列发生器。

m序列的特点与应用

列的应用
测量房间脉冲效应测距回答概率控制中的应用
系统辨识中的应用
m序列是一种伪随机序列,在通信、雷达、密码学等领域都有应用。近几十年来,运用m序列测量房间声学系统脉冲响应的技术研究也受到了人们的关注。m序列法测量技术有两大优点,其一是较强的抗噪声性能,其二是运算速度快、效率高。 m序列法在应用过程中遇到的一些问题进行了深入研究,具体工作如下: 1.针对测量过程中非线性对测量的影响进行了研究。分析了非线性为Hammerstein模型时,运用m序列法测量线性脉冲响应的失真情况, 针对非线性为偶数次时,常规的m序列法测量技术不能获得线性脉冲响应的信息的缺陷进行了改进;提出了运用0、1电平的m序列激励 Hammerstein系统的思想,并在m序列电平为1、-1时的FMT变换基础上, 加以改进得到偶数幂次非线性干扰时测量线性脉冲响应的快速算法。当非线性较弱时,以Volterra核模型的简化结构为室内声学系统模型,根据此模型,得到了单一非线性作用下m序列法测量脉冲响应的显式表达;分别分析了m序列的长度、幅度以及非线性的阶次等与m序列测量法抗非线性失真性能的关系
该式称为递推方程。
图1 线性反馈移位寄存器上面曾经指出，ci的取值决定了移位寄存器的反馈连接和序列的结构。现在将它用下列方程表示：这一方程称为特征多项式。式中xi仅指明其系数ci的值（1或0），x本身的取值并无实际意义，也不需要去计算x的值。例如，若特征方程为f(x)=1+x+x4 则它仅表示x0,x1和x4的系数c0=c1=c4=1,其余为零。经严格证明：若反馈移位寄存器的特征多项式为本原多项式，则移位寄存器能产生m序列。只要找到本原多项式，就可构成m系列发生器。 m序列的基本性质如下： (1)周期性：m序列的周期p取决于它的移位寄存器的级数, p=2n-1 (2)平衡特性：m序列中0和1的个数接近相等；m序列中一个周期内“1”的数目比“0”的数目多1个。 (3)游程特性：m序列中长度为1的游程约占游程总数的1/2，长度为2的游程约占游程总数的1/22 ,长度为3的游程约占游程总数的1/23 … (4)线性叠加性：m序列和其移位后的序列逐位模2相加，所得的序列还是m 序列，只是相移不同而已。 (5)二值自相关特性：码位数越长越接近于随机噪声的自相关特性。

实验一 m序列相关特性

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其正/负峰波形及峰值电压，而波形中的小毛刺、小起伏不要理睬，这是步进延时跳变瞬间 PNi 及 PNj 码型的短暂混乱所造成。说明：在“自动延时”方式下，因 Ri，j(τ)是 PNi(t)×PNj(t-τ)经窄带低通滤波形成的，故 Ri，j(τ)的时序比SYR(τ)的稍有延时。 5. 按 K3 键使 K3 键 LED 灯亮，选择“互相关” 。选择了“5 阶 m 序列-互相关特性测量”方式。重复步骤 4。 6. 按 K2 键使 K2 键 LED 灯亮，选择“m7” ；按 K3 键使 K3 键 LED 灯灭，选择“自相关” 。选择了“7 阶 m 序列-自相关特性测量”方式。重复步骤 4。 7. 按 K3 键使 K3 键 LED 灯亮，选择“互相关” 。选择了“7 阶 m 序列-互相关特性测量”方式。重复步骤 4。
Ri ( )

T
0
p , 0 ci (t ) ci (t )dt p , Tp | | T Tp
（3-1-3）
具有这种与白噪声相似的自相关特性的序列称为 PN 序列（PseudoNoise sequence 伪噪声序列），例如 m 序列及其派生出来的 M 序列及 Gold 序列；而不具有这种自相关特性的序列，就不能称为 PN 序列，例如 Walsh 序列。实验一～实验四观测 m 序列、M 序列、Gold 序列、截短的 Gold 序列及 Walsh 序的自关特性及互相关特性。由“监控及 Pe/Rij 测量”模块中的单片机 CPU1 产生各种正交序列，再与其外围电路一起按式（3-1-1）及式（3-1-2）实行相关运算，如图 3-1-1 所示。图中用到第 1 章所述模二加与乘法器等效的关系。用示波器观测各点波形即可了解它们的相关特性。

实验5 m序列的产生

课程实验报告课程3G移动通信实验实验名称M序列的产生学院通信工程专业通信工程班级13083414学号13081405学生姓名田昕煜一、实验内容【实验目的】⏹加深对m序列产生原理的理解；⏹能够使用Matlab设计m序列发生器；【实验内容】⏹使用生成多项式（23）8=（10011）2产生第一个m序列；⏹使用生成多项式（31）8=（11001）2产生第二个m序列；【实验设备】⏹一台PC 机【实验步骤】1. 画出生成多项式对应的移位寄存器结构图2.应用Matlab语言编写程序，生成m序列，并对生成的m序列绘图【实验报告】按照要求完成实验报告。

实验报告中要求给出移位寄存器结构图和两个m序列对应的图形。

【例子】4级m序列（31）8=（11001）2=（c4,c3,c2,c1,c0）的产生：二、仿真程序及说明clear all;clc;r=5;a1=ones(1,r);m1=zeros(1,2^r-1);for i=1:(2^r-1)temp= mod((a1(4)+a1(1)),2); for j=r:-1:2a1(j)=a1(j-1);enda1(1)=temp;m1(i)=a1(r);endsubplot(2,1,1)stem(m1);axis([0 ,2^r, 0,2 ]);title('本原多项式为(23)8');a2=ones(1,r);m2=zeros(1,2^r-1);for i=1:(2^r-1)temp= mod((a2(4)+a2(3)),2);for j=r:-1:2a2(j)=a2(j-1);enda2(1)=temp;m2(i)=a2(r);endsubplot(2,1,2)stem(m2);axis([0 ,2^r, 0,2 ]);title('本原多项式为(31)8');三、总结学习了对于M序列的MATLAB编程，也对于通信原理中的8进制转换M序列有的巩固。

m序列快速生成算法

m序列快速生成算法摘要：一、引言1.背景介绍2.研究目的二、m序列概述1.m序列定义2.m序列性质3.m序列应用场景三、快速生成算法原理1.传统生成算法2.快速生成算法优势四、算法实现1.算法框架2.核心算法步骤五、实验与分析1.实验环境2.实验结果3.结果分析六、结论与展望1.算法应用成果2.未来研究方向正文：一、引言1.背景介绍在数字通信、密码学等领域，m序列作为一种重要的伪随机序列，广泛应用于信道编码、同步和加密等领域。

随着对m序列需求的增长，如何快速生成m序列成为了一个亟待解决的问题。

2.研究目的本文旨在提出一种高效的m序列快速生成算法，相较于传统生成方法，该算法在保证序列质量的同时，显著提高生成速度。

二、m序列概述1.m序列定义m序列是一种线性反馈移位寄存器（LFSR）生成的伪随机序列，其具有周期性、非周期性和多相位等特点。

2.m序列性质m序列具有以下性质：周期性、平衡性、相关性、遍历性和稳定性等。

3.m序列应用场景m序列在通信、密码、仿真等领域具有广泛应用，如信道编码、同步码、加密和解密等。

三、快速生成算法原理1.传统生成算法传统m序列生成算法主要包括线性反馈移位寄存器（LFSR）和查表法等，但这些方法存在生成速度慢、效率不高等问题。

2.快速生成算法优势本文提出的快速生成算法利用了m序列的性质，通过优化生成过程中的计算方法，提高生成速度。

四、算法实现1.算法框架本文提出的算法分为预处理、核心生成和后处理三个阶段。

2.核心算法步骤（1）预处理：对输入参数进行优化处理，减少计算复杂度。

（2）核心生成：根据m序列生成原理，采用优化算法生成序列。

（3）后处理：对生成的m序列进行质量评估和调整，提高序列性能。

五、实验与分析1.实验环境本文实验基于某处理器平台，使用Python编程语言实现。

2.实验结果实验结果表明，相较于传统算法，本文提出的快速生成算法在保证m序列质量的同时，提高了生成速度。

3.结果分析分析实验结果，可知快速生成算法在减少计算复杂度和优化生成过程方面取得了显著效果。

m序列及其在通信中的应用

中南民族大学硕士研究生无线通信课2014—2015学年第一学期课程论文（实践报告）m序列及其在通信中的应用课程名称：数字通信学院：电子与信息工程学院学生姓名：***专业：电子与通信工程学号：**********任课教师：陈少平老师m序列及其在通信中的应用m序列又叫做伪随机序列、伪噪声(PN)码或伪随机码。

可以预先确定并且可以重复实现的序列称为确定序列;既不能预先确定又不能重复实现的序列称为随机序列。

m序列是目前广泛应用的一种伪随机序列,其在通信领域有着广泛的应用,如扩频通信,卫星通信的码分多址,数字数据中的加密、加扰、同步、误码率测量等领域。

主要应用于通信领域中的扩频和加密。

频谱的展宽是通过将待传送的信息数据被高速率的伪随机序列(也称扩频序列)调制来实现的,在接收端采用相同的扩频码进行解扩。

加密则是利用m序列使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。

1、m序列的产生m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称,它是最常用的一种伪随机序列。

由n级串接的移位寄存器和反馈逻辑线路可组成动态移位寄存器,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状态会发生变化。

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。

以图1所示的4级移位寄存器为例。

图中线性反馈逻辑服从以下递归关系式:an= an-4 an-3即第3级与第4级输出的模2和运算结果反馈到第一级去。

假设这4级移位寄存器的初始状态为0001,即第4级为1状态,其余3级均为0状态。

随着移位时钟节拍,各级移位寄存器的状态转移流程如表所示。

由表1可以看出,对于n=4的移位寄存器共有2^4-1=15种不同的状态。

上述序列中出现了除全0以外的所有状态,因此是可能得到的最长周期的序列。

只要移位寄存器的初始状态不是全0,就能得到周期长度为15的序列。

利用matlab可以生成如下m序列X1=1;X2=0;X3=1;X4=0; %移位寄存器输入Xi初T态（0101）， Yi为移位寄存器各级输出 m=60; %置M序列总长度for i=1:mY4=X4; Y3=X3; Y2=X2; Y1=X1;X4=Y3; X3=Y2; X2=Y1;X1=xor(Y3,Y4); %异或运算if Y4==0 U(i)=-1;else U(i)=Y4;endendM=U%绘图i1=i k=1:1:i1;plot(k,U,k,U,'rx')xlabel('k')ylabel('M序列')title('移位寄存器产生的M序列')M = Columns 1 through 19-1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1Columns 20 through 381 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 1 1 1 -1Columns 39 through 57-1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1Columns 58 through 60-1 1 1i1 =60将上例中的线性反馈逻辑改为:an等于an-2与an-4的异或运算，则对应的4级移位寄存器如图2所示如果4级移位寄存器的初始状态仍为0001,可得末级输出序列为:a(n4)=000101其周期为6。

移动通信实验报告

实验一 m序列产生及特性分析实验一、实验目的1．了解m序列的性质和特点；2．熟悉m序列的产生方法；3．了解m序列的DSP或CPLD实现方法;二、实验内容1．熟悉m序列的产生方法；2．测试m序列的波形；三、实验原理m序列是最长线性反馈移存器序列的简称,是伪随机序列的一种;它是由带线性反馈的移存器产生的周期最长的一种序列;m序列在一定的周期内具有自相关特性;它的自相关特性和白噪声的自相关特性相似;虽然它是预先可知的,但性质上和随机序列具有相同的性质;比如：序列中“0”码与“1”码等抵及具有单峰自相关函数特性等;五、实验步骤1．观测现有的m序列;打开移动实验箱电源,等待实验箱初始化完成;先按下“菜单”键,再按下数字键“1”,选择“一、伪随机序列”,出现的界面如下所示：再按下数字键“1”选择“1 m序列产生”,则产生一个周期为15的m序列;2．在测试点TP201测试输出的时钟,在测试点TP202测试输出的m序列;1在TP201观测时钟输出,在TP202观测产生的m序列波形;图1-1 数据波形图实验二 WALSH序列产生及特性分析实验一．实验目的1．了解Walsh序列的性质和特点；2．熟悉Walsh序列的产生方法；3．了解Walsh序列的DSP实现方法;二．实验内容1．熟悉Walsh序列的产生方法；2．测试Walsh序列的波形；三．实验原理Walsh序列的基本概念Walsh序列是正交的扩频序列,是根据Walsh函数集而产生;Walsh函数的取值为＋1或者-1;图1-3-1展示了一个典型的8阶Walsh函数的波形W1;n阶Walsh函数表明在Walsh 函数的周期T内,由n段Walsh函数组成;n阶的Walsh函数集有n个不同的Walsh函数,根据过零的次数,记为W0、W1、W2等等;t图2-1 Walsh函数Walsh函数集的特点是正交和归一化,正交是同阶不同的Walsh函数相乘,在指定的区间积分,其结果为0；归一化是两个相同的Walsh函数相乘,在指定的区间上积分,其平均值为1;五、实验步骤1．观测现有的Walsh序列波形打开移动实验箱电源,等待实验箱初始化完成;先按下“菜单”键,再按下数字键“1”,选择“一、伪随机序列”,出现的界面如下所示：一. 伪随机序列1 m序列产生2 GOLD序列产生3 WALSH序列产生再按下数字键“3”选择“3 WALSH序列产生”,产生四个阶数为16的Walsh序列;2．在测试点TP201测试输出的时钟,分别在测试点TP202、TP203、TP204、TP205测试16位的WALSH序列;1在TP201观测时钟输出；2在TP202、TP203、TP204、TP205观测产生的Walsh序列波形;图2-2 TP202波形图2-3 TP203波形图2-4 TP204波形图2-5 TP205波形实验三线性分组码实验一、实验目的1．了解线性分组码的原理及表示方法；2．掌握线性分组码的编解码方法； 3．验证线性分组码的纠错能力; 二、实验内容1．记录实验中各个测量点数据；2．根据线性分组码的方法对得到的数据进行验证； 3．检测误码位数及误码位置并得到原数据; 三、实验原理1线性分组码根据编码的方式不同可得到不同形式的分组码,实验中采用了线性分组码的编码方式,对其它编码方式感兴趣的可自行查阅资料;线性分组码是分组码的一个子集;在线性分组码中,监督码元与信息码元之间满足线性约束关系,亦即这种约束关系可由一组线性方程来描述;对于线性系统码,其监督矩阵具有如下形式：式中,P 是一个rk 阶矩阵,Ir 是r 阶的单位矩阵;这样的监督矩阵也称作典型矩阵; 三、实验步骤与任务1. 打开移动实验箱电源,等待实验箱初始化完成；2. 先按下“菜单”键,再按下数字键“2”,选择“二信源信道编码”；3. 再按数字键“4”,选择“线性分组码”；4. 打开双通道示波器,用通道一测量TP201测试点波形,此波形为帧同步脉冲信号,调至稳定状态；5．用通道二测量TP202波形数据;[]r H PI =图3-1 TP201和TP202的波形6. 再用通道二测量TP205波形数据;图3-2 TP201和TP205的波形7. 再用通道二测量TP204波形数据;图3-3 TP201和TP204的波形实验四 GSM交织技术实验一、实验目的1. 了解交织技术的原理；2．掌握交织的基本方法；3．验证采用交织技术后抗突发误码的能力；二、实验内容1. 记录实验中各个测量点数据；2．根据交织技术的方法对得到的数据进行验证；3．检测误码位数及误码位置并得到原数据；三、实验原理交织可分为卷积交织和分组交织两类;分组交织是将待处理的mn个信息数据,以行的方式依次存储到一个m行n列的交织矩阵中,然后以列的方式读取数据,得到n帧码字、每帧有m个信息比特的输出序列;这样的输出序列已将原来连续的信息比特分散开了,原来的连续的比特在输出序列中均被m-1个比特所间隔;通常将交织矩阵的行数m成为交织深度;m越大,则交织后信息比特被分散的程度越高;采用交织技术,并不需要像信道编码那样要附加额外的监督码元,却可以降低系统对抗干扰能力的设计要求,因此在一些传输信道复杂的通信系统中有着广泛的应用;三、实验步骤与内容1. 打开移动实验箱电源,等待实验箱初始化完成；2. 先按下“菜单”键,再按下数字键“2”,选择“二信源信道编码”；3. 再按数字键“5”,选择“GSM交织技术”；4. 打开双通道示波器,用通道一测量TP201测试点波形,此波形为帧同步脉冲信号,调至稳定状态；5．用通道二测量TP202波形数据;图4-1 TP201和TP202的波形6. 再用通道二测量TP203波形数据;图4-2 TP201和TP203的波形7. 再用通道二测量TP204波形数据;图4-3 TP201和TP204的波形8. 用通道二测量TP205波形数据;图4-4 TP201和TP205的波形实验五直接序列扩频DS编解码实验一、实验目的1. 了解直扩扩频和解扩的原理和系统组成；2. 熟悉通过DSP完成直扩扩频解扩和数据传输的过程;二、实验内容1．熟悉直扩扩频和解扩的过程；2．测试直扩扩频和解扩的工作波形,认真理解其工作原理；三、实验原理直接序列扩频是将要发送的信息用伪随机序列PN扩展到一个很宽的频带上去,在接收端用与发送端相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行处理,恢复出原来的信息;干扰信号由于和伪随机序列不相关,在接收端被扩展,使落入信号频带内的干扰信号功率大大降低,从而提高了系统的输出信噪比,达到抗干扰的目的;四、实验步骤1．打开移动实验箱电源,等待实验箱初始化完成；2．先按下“菜单”键,再按下数字键“3”,选择“三、扩频通信基础”,再按下数字键“1”选择“1. 直扩编解码”；3．通过测试点TP201观测和伪随机序列频率相同的时钟信号；4．通过测试点TP202观测原始数据的波形；图5-1 TP201和TP202的波形5．通过测试点TP203观测发送方的伪随机码的波形；图5-2 TP201和TP203的波形6．通过测试点TP204观测扩频后的数据波形；图5-3 TP201和TP204的波形7．通过测试点TP205观测解扩后的数据波形；图5-4 TP201和TP205的波形8．通过测试点TP206观测解扩方的伪随机码波形;图5-5 TP201和TP206的波形9.比较TP202和TP205的数据波形;图5-6 TP202和TP205的波形10. 比较TP203和TP206的数据波形;图5-7 TP203和TP206的波形11. 比较TP203和TP204的数据波形;图5-8 TP203和TP204的波形实验六跳频FH通信实验一、实验目的1. 了解跳频和解跳的基本原理；2．了解DSP数字信号处理器在移动通信中的应用；二、实验内容1．熟悉跳频和解跳的过程,并通过信道进行传输；2．测试跳频和解跳的工作波形,认真理解其工作原理;三、实验原理跳频FH系统的基本原理跳频系统的载频受一伪随机码的控制,不断地、随机地跳变,可以看成载频按照一定规律变化的多频频移键控MFSK;与直扩相比,跳频系统中的伪随机序列并不直接传输,而是用来选择信道;跳频电台已经成为未来战术通信设备的趋势;跳频系统具有以下的特点：1有较强的抗干扰能力,采用了躲避干扰的方法抗干扰;2用于组网,实现码分多址,频谱利用率高;3 快跳频系统用的伪随机码速率比直扩系统低的多,同步要求比直扩低,因而时间短、入网快;四、实验步骤1．打开移动实验箱电源,等待实验箱初始化完成；2．先按下“菜单”键,再按下数字键“3”,选择“三、扩频通信基础”,再按下数字键选择“2. 跳频”；3．通过测试点TP202和TP204观测数据的波形；图6-1 TP202和TP204的波形4．通过测试点TP202和TP308测试跳频并完成D/A转换后的波形；图6-2 TP202和TP308的波形5．通过测试点TP204和TP308观测解跳后的数据波形;图6-3 TP204和TP308的波形实验七 BPSK 调制解调实验一、实验目的1．了解BSPK 调制和解调的基本原理；2．熟悉软件完成BPSK 调制和解调的过程;二、实验内容1．熟悉BPSK 调制和解调过程；2．通过示波器测试BPSK 调制解调各点的波形；三、实验原理利用调制信号对正弦波的载波相位进行控制的方式成为移相键控PSK;PSK 包括BPSK 、BDPSK 、QPSK 、QDPSK 、O-QPSK;本实验我们主要完成BPSK 方式;BPSK 的已调信号可以表示为：0cos ()cos A t e t A t ωω⎧=⎨-⎩发1发0 即发送二进制符号0时,0()e t 取π相位;显然载波的不同相位直接表示了相应的数字信息;BPSK 的信号产生可以采用相乘器来实现;本实验中,DSP 用软件方式完成BPSK 的调制和解调;由DSP 产生一个正弦波,和要发送的数据相乘,实现BPSK 调制,通过DSP 的MCBSP2串口发送,再通过D/A 转换和上变频进行传输;接收方通过下变频和A/D 变化,将数据交给DSP 的MCBSP2口,DSP 做相干解调,恢复出原始数据信息;四、实验步骤1. 打开移动实验箱电源,等待实验箱初始化完成;先按下“菜单”键,再按下数字键“5”,选择“五、数字调制解调”, 再按下数字键“1”选择“1. BPSK 调制”；2. 在测试点TP202测试发送方基带数据,在测试点TP308测试BPSK 调制后的波形；图7-1 TP202和TP308的波形3. 在测试点TP202测试发送方基带数据,在测试点TP204测试解调后的数据波形；图7-2 TP202和TP204的波形4.比较TP204和TP308的数据波形;图7-3 TP204和TP308的波形实验八 QPSK 调制解调实验一、实验目的1. 了解QPSK 调制和解调的基本原理；2．熟悉软件完成QPSK 的过程;二、实验内容1．熟悉QPSK 调制和解调过程；2．通过示波器测试QPSK 各点的波形；三、实验原理BPSK 是用两种相位0, π来表示两种信息,而四相移相键控QPSK 是利用载波的四个不同相位来表征数字信息,每一个载波相位代表两个比特的信息;因此对于输入的二进制数字序列应该先进行分组;将每两个比特编为一组,采用相应的相位来表示;当初始相位取0时,四种不同的相位为：0,π/2,π,3π/2 分别表示数字信息：11、01、00、10；当初始相位为4/π时,四种不同的相位为：4/π、4/3π、4/5π、4/7π分别表示11、01、00、10;四、实验步骤1. 打开移动实验箱电源,等待实验箱初始化完成;先按下“菜单”键,再按下数字键“5”,选择“五、数字调制解调”, 再按下数字键“2”选择“2. QPSK 调制”；2. 在测试点TP201测试基带数据时钟信号,在测试点TP202测试发送的基带数据；图8-1 TP201和TP202的波形3．在测试点TP308测试I 路和Q 路调制复合后的波形；图8-2 TP201和TP308的波形4．在测试点TP203测试接收的解调后数据波形;图8-3 TP201和TP203的波形实验九 OQPSK调制解调实验一、实验目的1. 了解OQPSK调制和解调的基本原理；2．熟悉软件完成OQPSK的过程;二、实验内容1．熟悉OQSPK调制和解调过程；2．通过示波器测试OQPSK各点的波形；三、实验原理偏移四相相移键控OQPSK是另外一种四相相移键控;将QPSK调制框图中的正交支路信号偏移TS/2,其他不变,即可得到OQPSK信号;将正交支路信号偏移TS/2的结果是消除了已调信号中突然相移π的现象;每个TS/2信号只可能发生±π/2的变化;四、实验步骤1. 打开移动实验箱电源,等待实验箱初始化;初始化结束后显示“初始化完成,请使用”,此时可以进行下面操作；2. 先按下“菜单”键,再按下数字键“5”选择“五、数字调制解调”,再按数字键“3”选择“3. OQPSK调制”；3. 在测试点TP201和TP308测试数据波形;图9-1 TP201和TP308的波形4. 在测试点TP202和TP308测试数据波形；图9-2 TP202和TP308的波形5. 在测试点TP201和TP203测试接收的I路解调数据波形；图9-3 TP201和TP203的波形6. 在测试点TP202和TP204测试接收的Q路解调数据波形；图9-4 TP202和TP204的波形实验十 MSK 调制解调实验一、实验目的1. 了解MSK 调制和解调的基本原理；2．熟悉软件完成MSK 的过程; 二、实验内容1．熟悉MSK 调制和解调过程；2．通过示波器测试MSK 各点的波形；三、实验原理MSK 最小频移键控是移频键控FSK 的一种改进形式;在FSK 方式中,每一码元的频率不变或者跳变一个固定值,而两个相邻的频率跳变码元信号,其相位通常是不连续的;所谓MSK 方式,就是FSK 信号的相位始终保持连续变化的一种特殊方式;可以看成是调制指数为的一种连续相位的FSK 信号;其主要特点是包络恒定,带外辐射小,实现较简单;其数学表达式为：()cos()2c kn nbS t t a t T πωφ=++∑式中,Tb 为码元的宽度,an 为＋1,－1;n φ是第n 个码元的初始相位,并且⎩⎨⎧≠±==---111n n n n n n n a a n a a πφφφ当输入＋1时,发送的角频率为：2c b T πω+;当输入-1时,发送的角频率为：2c b T πω-;在一个码元内相位增加π/2或者减小π/2,所以相位的变换是连续的;四、实验步骤1. 打开移动实验箱电源,等待实验箱初始化;初始化结束后显示“初始化完成,请使用”,此时可以进行下面操作；2. 先按下“菜单”键,再按下数字键“5”选择“五、数字调制解调”,再按数字键“4”选择“4. MSK 调制”；3. 在测试点TP308测试I 路和Q 路调制复合后的波形；图10-1 TP308的波形4. 在测试点TP201测试发送的I路数据,在TP203测试接收的I路解调数据波形；图10-2 TP201和TP203的波形5. 在测试点TP202测试发送的Q路数据,在TP204测试接收的Q路解调数据波形；图10-3 TP202和TP204的波形6. 在测试点TP206测试输入的基带数据波形;图10-4 TP206的波形实验十一 GMSK 调制解调实验一、实验目的1. 了解GMSK 调制和解调的基本原理；2．熟悉软件完成GMSK 的过程; 二、实验内容1．熟悉GMSK 调制和解调过程；2．通过示波器测试GMSK 各点的波形；三、实验原理尽管MSK 信号已具有较好的频谱和误码率性能,但仍不能满足无线通信中临道辐射低于主瓣达到60db 以上的要求;因此,需要在MSK 的基础上采取一定的措施,加快其带外衰减速度;于是提出了改进的MSK 调制方式,即GMSK 调制;GMSK 调制是在MSK 调制前,将基带信号线通过一个高斯型低通滤波器;图11-1 GMSK 调制器结构原理图该高斯低通滤波器也被称为与调制滤波器,假设其3dB 带宽为Bb,则其冲击响应为：三、实验步骤及内容1. 打开移动实验箱电源,等待实验箱初始化;初始化结束后显示“初始化完成,请使用”,此时可以进行下面操作；2. 先按下“菜单”键,再按下数字键“5”选择“五、数字调制解调”,再按数字键“5”选择“5. GMSK 调制”；3. 在测试点TP201测试输入的基带数据,在测试点TP206测试输入的基带数据波形;222()exp()b h t a t π=-图11-1 TP201和TP206的波形4. 在测试点TP201测试发送的I路数据,在测试点TP202测试发送的Q路数据；图11-2 TP201和TP202的波形5. 在测试点TP308测试I路和Q路调制复合后的波形；图11-3 TP308的波形6. 在点TP203测试接收的I路解调数据波形,在TP204测试接收的Q路解调数据波形;图11-4 TP203和TP204的波形实验十二 TDSCDMA短信收发和电话接通测试实验实验十三 CDMA短信收发和电话接通测试实验。

m序列和Gold序列特性研究

扩频通信实验报告Harbin Institute of Technology扩频通信实验报告课程名称：扩频通信实验题目：Gold码特性研究院系：电信学院班级：通信一班姓名：学号：指导教师：迟永钢时间： 2012年5月8日哈尔滨工业大学- I-第1章实验要求1.以r=5 1 45E为基础，抽取出其他的m序列，请详细说明抽取过程；2.画出r=5的全部m序列移位寄存器结构，并明确哪些序列彼此是互反多项式；3.在生成的m序列集中，寻找出m序列优选对，请确定优选对的数量，并画出它们的自相关和互相关函数图形；4.依据所选取的m序列优选对生成所有Gold序列族，确定产生Gold序列族的数量，标出每个Gold序列族中的所有序列，并实例验证族内序列彼此的自相关和互相关特性；5.在生成的每个Gold序列族内，明确标出平衡序列和非平衡序列，并验证其分布关系。

6.完整的作业提交包括：纸质打印版和电子版两部分，要求两部分内容统一，且在作业后面附上源程序，并加必要注释。

7.要求统一采用Matlab软件中的M文件实现。

第2章实验原理2.1 m 序列二元m 序列是一种伪随机序列，有优良的自相关函数，是狭义伪随机序列。

m 序列易于产生于复制，在扩频技术中得到了广泛应用。

2.1.1 m 序列的定义r 级非退化的移位寄存器的组成如图1所示，移位时钟源的频率为c R 。

r 级线性移位寄存器的反馈逻辑可用二元域GF(2)上的r 次多项式表示2012() {0,1}r r i f x c c x c x c x c =++++∈ (1)图 2-1 r 级线性移位寄存器式(1)称为线性移位寄存器的特征多项式，其给出的表示反馈网络的而逻辑关系式是现行的。

因此成为线性移位寄存器。

否则称为，非线性移位寄存器。

对于动态线性移位寄存器，其反馈逻辑也可以用线性移位寄存器的递归关系式来表示112233 {0,1}i i i i r i r i a c a c a c a c a c ----=++++∈ (2) 特征多项式(1)与递归多项式(2)是r 级线性移位寄存器反馈逻辑的两种不同种表示法，因其应用的场合不同而采用不同的表示方法。