1、 电子信息工程 专业课程设计任务书学生姓名 专业班级 电信 1班 学号题 目 M 序列产生器的 MATLAB 设计与实现课题性质 工程技术研究 课题来源 自拟课题指导教师 同组姓名 无主要内容了解 m 序列的产生、输出及其自相关序列，观察各种成形信号的波形。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，20062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
2、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
3、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
4、存器序列。n 级线性移位寄存器的如图 1 所示：1na2n3na1c23c1nc 0 0a1输出图 1 n 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iCiC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。i因此，一般形式的线性反馈逻辑表达式为 1201(mod 2)nnniaaa将等式左面的 移至右面，并将 代入上式，则上式可改写()nC为 10inia定义一个与上式相对应的多项式 0()iiFxC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
5、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 ;1px21n(3) F(x)不能整除 ，这里 qp.q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: 201 0() niifxcxcx并根据其联接多项式编写 Matlab 程序.3 运行环境硬件环境：Window xp软件环境：Matlab 6.54 开发工具和编程语言Matlab 6.55 详细设计主程序 Untitled.m：%m 序列发生器及其自相关 mseq.mclear all;close
6、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)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
7、,N_sample);mt=conv(mt,gt);figure(2)%subplot(221);plot(t,mt(1:length(t);axis(0 63 -0.3 1.2);title(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:-1:1)/(N*N_sample);figure(3)%subplot(223)plot(t,rt1(length(st):length(st)+length(t)-1);axis(0 63 -0.3 1.2
8、);title(m 序列矩形成形信号的自相关);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);figure(4)%subplot(224);t1=-55+dt:dt:Tc*L-dt;plot(t,mt(1:length(t);plot(t1,rt
9、2(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)调用的子程序如下：(1)mgen.m：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% test g=11;state=3;N=15;gen = dec2bin(g)-48;M = length(gen);curState = dec2bin(state,M-1) - 48;for k =1:Nout(k) = curState(
10、M-1);a = rem(sum( gen(2:end).*curState),2);curState = a curState(1:M-2);end(2)mseq.m%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;(3)sigexpand.m: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：Undef
11、ined function or variable 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 2 m 序列自相关序列图 3 m 序列矩形成形信号图 4 m 序列矩形成形信号的自相关图 5 m 序列 since 成形信号的自相关8 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，20062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：
12、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。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。
