毕业设计（论文）-基于MATLAB的伪随机序列性能分析Word文档格式.doc

1、 m sequence; relationship; MATLAB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。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论

2、文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本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。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用

3、学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。日期：导师签名： 日期：目录摘要1Abstract2第一章 绪论11.1 伪随机序列的概述11.1.1 伪随机序列的发展历史11.1.2 伪随机序列的应用领域21.2 论文研究的基本内容3第二章 扩频通信简介42.1 扩频通信理论基础42.1.1 shannon公式42.1.2 扩频通信系统的模型52.2 直接序列扩频62.2.1 直扩系统简介62.

4、2.2 直扩系统抗干扰原理分析7第三章 伪随机序列原理93.1 m序列103.1.1 m序列的产生103.1.2 m序列的性质113.1.3 m序列的相关性123.1.4 m序列的自相关性123.1.5 m序列的互相关性123.2 Gold序列133.2.1 概述133.2.2 Gold序列发生器143.2.3 m序列优选对的选取143.2.4 Gold码的产生153.2.5 Gold码的性质153.2.6 walsh序列和mW序列17第四章 仿真性能分析194.1 各系统自相关特性比较194.2 各系统互相关特性比较214.3 各序列误码率的比较23结论24参考文献25致谢26基于MATLA

5、B的伪随机序列性能分析第一章 绪论1.1 伪随机序列的概述一个序列一方面它可以预先确定并可以重复地生产和复制，另一方面它又具有某种随机序列的统计特性，便称这种序列为伪随机序列。伪随机序列在现代工程中有极为广泛的应用。所以，对它的研究吸引着许多的工程技术工作者。1.1.1 伪随机序列的发展历史伪随机序列是工程上为替代随机序列而诞生的，关于它的理论最早是概率论研究的领域。一个独立的二进制随机序列在概率论中叫做贝努力序列，工程上也称作“投币”序列，“0”和“1”分别代表投币试验中硬币的正反面的结果。在工程应用中，这种简单化的随机序列也是很难产生和存储的。因而，迫切的需要找到一种可以近似代替随机序列来

6、满足工程上的需求，这就是伪随机序列。产生怎样的序列才能够充分的代替随机序列，这是在讨论如何实现伪随机序列的产生前必须要弄清楚的一个问题。传统上，都按照哥伦布在1967年出版的著作中提出的理论为基准。哥伦布认为一个序列满足以下三个特性便可近似代替随机序列。（1）“0”和“1”的相对概率各约为0.5。（2）序列中连续出现“0”或“1”的长度有以下分布规律：长度为1的约占0.5；长度为2的约占0.25；长度为n的约占。（3）如果将所得到的序列循环移位非0或周期整数倍数目个元素，所得序列将和原序列有一半元素相同，一半元素不同。一个在极小偏差范围内几乎满足以上三条的序列便可称为伪随机序列。伪随机序列的理

7、论与应用研究大体上可以分成三个阶段。纯粹理论，1948年以前，学者们研究伪随机序列的理论仅仅是因为其优美的数学结构。研究可以追溯到1894年，作为一个组合问题来研究所谓的De Bruijn序列。m序列研究的黄金阶段（19481969），1948年Shannon信息论诞生后，这种情况得到了改变。伪随机序列已经被用在通信以及密码学等重要的技术领域.。如何产生这样的序列是20世纪50年代早期的研究热点.，（LFSR）序列是这个时期研究最多的。在1969年Massey发表了“移位寄存器综合与BCH译码”一文，引发了序列研究方向的根本性变革。从此伪随机序列的研究进入了构造非线性序列生成器的阶段。1.1.

8、2 伪随机序列的应用领域伪随机序列的理论与应用，从产生到现在已有60多年的历史了。伪随机序列在它形成初期，便在通信、导航、雷达以及密码学等重要的技术领域，获得了广泛的应用。近些年，它的应用已经远远超出上述领域，如声学、自动控制、计算机、光学测量、数字式跟踪和测距系统以及数字网络系统的故障检测等。其中扩频通信是伪随机序列应用的主要领域1。移动通信作为扩频通信的一种，以其时实性、机动性、具有不受时空限制等特点，成为一种深受人们喜爱的通信方式，并且融入了现代生活中，成为现代社会不可缺少的通信技术。自移动通信技术诞生以来，移动通信系统已从第一代的模拟蜂窝系统发展到了第二代全球数字移动电话蜂窝系统，目前

9、正在向第三代宽带多媒体蜂窝系统发展10。码分多址（Code Division Multiple Access，简称CDMA）是第三代移动通信系统中的一项主要技术。CDMA系统中的众多用户都工作在同一时间同一频段内，系统给各个用户分配不同的扩频码来进行频谱的扩展，在发送和接收时，系统更是利用各个扩频码之间低的互相关系数来区分不同的用户。因此，CDMA系统中起扩展频谱作用的扩频码的性能好坏直接影响到系统性能的好坏。伪随机序列还在密码学中占据重要地位，设计具有良好随机性的伪随机序列一直是密码学研究的中心。密码学分为单钥密码学和公钥密码学，单钥密码学主要用于信息加密，序列密码作为一种单钥密码体制，它的

10、安全性主要取决于密钥流序列的随机性。现有的几乎所有的公钥密码体制都需要随机数。著名的RSA公钥算法在产生私钥著名的RSA公钥算法在产生私钥时也需要随机数。密码学已经广泛涉及通信和计算机网络中，伪随机数生成器的性质决定了这些系统的安全性。因此，伪随机序列既可作为序列密码体制的密钥流又可作为公钥密码体制的会话密钥、产生随机数等。当然，也可以直接利用伪随机序列构造公钥密码体制和数字签名算法。不同的应用背景下对伪随机序列的要求也是不同的，通常在测距、导航和一般通信系统中应用时重点考虑的是它的自相关性质，而在保密通信系统和密码学上则需要重点考察它的线性复杂度及变化情况。因此，伪随机序列的构造就有两个目标

11、：一是构造二值自相关、三值自相关或具有低自相关值的序列；另一个是构造具有高线性复杂度的序列2。1.2 论文研究的基本内容伪随机序列种类很多，本课题主要讨论m序列和Gold序列，为符合一般性又兼顾简便性，本文选31位的m序列和Gold序列来说明，这并不失一般性。为了分析的普遍性，要计算出优选对和非优选对的m序列的互相关性系数，还要计算同族的Gold序列的互相关性系数和非同族的Gold序列的互相关性系数。最后再把m序列的相关性系数和Gold序列的相关性系数做比较。本文要研究的主要内容是用MATLAB语言构建伪随机序列并实现伪随机序列的仿真。归纳起来说主要内容如下：第二章主要介绍扩频通信的直扩系统。通过对直扩系统的分析说明，更加明确伪随机序列的应用及在应用中所扮演的角色，对了解研究本课题的意义有了更深刻的认识。第三章用MATLAB对伪随机序列发生器进行建模设计并仿真，得到其仿真波形图，把仿真的结果和理论值相比较，验证程序编写的正确性。得到图像后，通过计算其自相关系数和互相关系数来研究各序列的相关性。