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序言一．扩展频谱技术概述概念：所谓扩展频谱技术一般是指用比信号带宽宽得多的频带宽度来传输信息的技术。
一种典型的扩展频谱系统如图0-1所示：图0-1 典型扩展频谱系统框图它主要由原始信息，信源编译码，信道编译码（差错控制），载波调制与解调，扩频调制与解扩频和信道六大部分组成。
信源编码的目的是去掉信息的冗余度，压缩信源的数码率，提高信道的传输效率。
差错控制的目的是增加信息在信道传输中的冗余度，使其具有检错或纠错能力，提高信道传输质量。
调制部分是为使经信道编码后的符号能在适当的频段传输，如微波频段，短波频段等。
扩频调制和解扩是为了某种目的而进行的信号频谱展宽和还原技术。
框图中各点信号的时域和频域特性如图0-2所示。
与传统通信系统不同的是，在信道中传输的是一个宽带的低谱密度的信号。
为什麽要进行扩频？这是因为它具有一些独特的优点。
特点：1)抗干扰能力强，特别是抗窄带干扰能力。
2)可检性抵，(LPI---Low Probability of Intercept)，不容易被侦破。
3)具有多址能力，易于实现码分多址（CDMA）技术。
4)可抗多径干扰。
5)可抗频率选择性衰落。
6)频谱利用率高，容量大（可有效利用纠错技术、正交波形编码技术、话音激活技术等）。
7)具有测距能力。
8)技术复杂。
应用：基于以上这些特点，扩频技术首先应用于军事通信，现在也开始民用和商用。
1)卫星通信（多址，抗干扰，便于保密，降低平均功率谱密度）2)移动通信（多址，抗干扰，便于保密，抗多径，提高频谱利用率）3)无线本地环路4)GPS（选址，抗干扰，保密，测距）5)测试仪，干扰仪测时延，无码测试仪`````主要缺点：技术复杂，但是随着数字处理技术的发展，集成工艺进步，使扩频系统的实现变的简单，只需对扩展技术有一般的了解就可以从事扩频系统的设计工作。
因此，扩频技术在这些年发展非常迅速，由军用到民用，商用，范围很广。
理论基础：扩展频谱技术的理论基础是信息论中的香农定理[1]其中C------信道容量（比特/秒） N-----噪声功率 W----带宽（赫兹） S ---------信号功率当S/N 很小时（≤0.1）得到：在无差错传输的信息速率C 不变时，如N/S 很大，则必须使用足够大的带宽W 来传输信号。
扩频通信中的伪随机码设计摘要扩频通信与常规通信系统相比，具有较强的抗人为干扰、窄带干扰和多径干扰能力，和信息隐藏以及多址保密通信等优点，因此在军事通信、移动通信等领域得到了广泛的应用。
扩频通信的核心问题之一是扩频码的设计，即PN码的设计问题。
随着扩频通信技术的开展，伪随机码在扩频通信中的作用越来越重要。
本文主要介绍m 序列、M序列、Gold序列及混沌序列的原理、构造方法及特性分析，并通过Matlab 进行仿真来验证各个伪随机序列的随机特性，以期为以后的扩频通信中伪随机码的设计提供一些有意义的指导。
关键词：计算机仿真;扩频;m序列;M序列;Gold序列;混沌序列The pseudo-random code design in Spread Spectrum CommunicationsABSTRACTSpread spectrum communication has many advantages over the conventional communication systems such as strong anti-human interference, narrow-band interference, multipath interference capabilities, information hiding, multiple access confidential communications and so on. So it has been widely applied in military communications, mobile communications and other fields. One of the core issues in Spread Spectrum Communications is the design of Spreading Codes. That is the designing problem of PN code. With the development of Spread spectrum communication technology, Pseudo-random code plays a more and more important role in Spread spectrum communication. This paper presents the principles, structures and character analyzing of m sequence, M Series, Gold sequence and chaotic sequence. Furthermore, random character of various pseudo-random sequences is verified by simulation experiments with Matlab in order to provide some meaningful guidance for Pseudo-random code design in Spread Spectrum Communications.Keywords: computer simulation ;Spread spectrum ;m-sequence;M-sequence; Gold- sequence;haotic-sequence目录1. 绪论 (5)1.1 研究的目的和意义 (5)1.2 国内外研究现状 (5)1.3 扩频的理论根底 (6)1.3.1 香农信道公式 (6)1.3.2 最正确相关接收 (8)1.3.3 伪随机序列的相关概念 (8)1.3.4 伪随机序列的数学定义 (9)1.3.5 伪随机序列的相关性 (10)1.3.6 有限域的理论简介 (11)1.4 本文主要研究内容 (14)2. 常用伪随机码 (14)2.1 m序列 (14)2.1.1 m序列的定义 (14)2.1.2 m序列的性质 (15)2.1.3 m序列的相关性 (15)2.1.4 m序列的构造 (16)2.1.5 m序列的simulink仿真 (16)2.1.6 m序列的相关性仿真 (18)2.2 M序列的性质 (18)2.2.1 M序列的仿真 (20)2.3 Gold序列 (21)2.3.1 m序列优选对 (22)2.3.2 Gold序列产生的方法 (23)2.3.3 Gold序列的相关特性 (24)2.3.4 Gold序列的相关特性仿真 (25)2.3.5 Gold序列的相关特性与m序列的相关特性比拟仿真 (26)2.3.6 平衡Gold码 (27)2.3.7 平衡码的产生 (28)2.3.7.1 特征相位 (28)2.3.7.2 相对相位 (28)2.3.7.3 平衡Gold码产生器的simulink仿真 (30)3. 混沌序列 (31)3.1 Logistic-Map的定义及所产生混沌的特性 (32)3.1.2 Logistic-Map混沌序列的仿真 (33)3.1.3 Logistic-Map混沌序列的相关性仿真 (36)3.2 Logistic-Map数字实现 (37)3.3 数字混沌序列 (38)参考文献: (40)1. 绪论研究的目的和意义扩频通信与常规通信系统相比，具有较强的抗人为干扰、窄带干扰和多径干扰能力，和信息隐藏以及多址保密通信等优点，因此在军事通信、移动通信等领域得到了广泛的应用。
扩频通信以及伪随机码仿真模型的建立摘要：扩频通信是一种将信息的带宽扩展很多倍进行通信的技术，它具有较强的抗干扰、低截获性、抗衰落和抗多径性能，易于实现码分多址的特点。
着重叙述了扩频通信的理论基础、分类、特点。
介绍了m序列的本原多项式和它的产生方法，同时应用Simulink建立了常用扩频码序列m序列的仿真模型。
关键词：扩频通信技术;m序列;本原多项式;仿真0 引言扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)。
最初是由美军开始研究，一直用于军事通信的各个领域。
直到80年代初才被应用于民用通信领域。
扩频通信技术是一种信息传输方式，在这种传输方式下，传输通信信号占用的频带比传输其中的有用信息占用的频带要宽很多，扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列)调制，实现频谱扩展后再传输，接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。
频带的展宽与所传输的信息没有关系，是通过编码和调制的方法实现的。
而且它具有抗干扰性强、低截获性、抑制多径衰减性能好、多址能力等很多优点。
1 扩频通信技术1.1 扩频通信理论基础扩频通信的理论基础源于香农在信息论中研究出来的信道容量公式，即香农公式：C＝Blog2(1＋S/N)，其中C为信道容量，B为信道带宽，S/N为信噪比。
有两种方法可以增加信道容量，即增大信道带宽和提高信噪比。
显然，当信噪比很小时，为了保证通信质量，需要增大信道带宽。
当带宽增加到一定程度的时候，即使信道环境很差，信噪比很低，或者有用信号功率接近噪声功率甚至信号被噪声湮灭，仍然可以维持正常的通信。
扩频通信就是基于上述原理进行的，即牺牲带宽来换取信噪比的下降情况下的可靠传输。
1.2 扩频通信系统分类扩频通信方法在不断更新，按照系统的工作方式不同，可以分为以下4种，直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)系统、跳频(Frequency Hopping Spread Spectrum)扩频系统、跳时(Time Hopping) 扩频系统、脉冲线性调频方式。
直接扩频的原理直接扩频是一种用于数字通信中的调制技术，它可以将低速数据信号通过扩频技术转换为高速带宽信号。
其原理基于码片序列的产生与发送方和接收方之间的一致性。
下面将详细解释直接扩频的原理。
直接扩频的原理主要分为以下几个步骤：1. 码片生成：直接扩频使用的主要是伪随机码（PN码）序列。
PN码是一种非周期的伪随机码，其特点是码长较长、自相关性小、互相关性低。
PN码序列是通过基本码片序列与生成多项式进行移位寄存器计算得到的。
生成多项式的选取与具体的应用有关。
2. 数据调制：在直接扩频中，低速数据信号需要转换为高速的扩频信号。
这一步骤中，低速数据信号与标志PN码进行逐位或逐符号的逻辑运算。
逻辑运算所得的结果将直接决定扩频信号的相位值。
逻辑值0与PN码的逻辑值0或逻辑值1进行运算，则输出为PN码的逻辑值0或逻辑值1；逻辑值1与PN码的逻辑值1或逻辑值0进行运算，则输出为PN码的逻辑值1或逻辑值0。
3. 发送：数据调制之后，将高速扩频信号通过发送模块发送到传输介质中，如无线电波或光纤等传输媒介。
发送的方式可以是单播、广播或组播等。
4. 接收：接收端收到扩频信号后，首先需要进行同步操作，即与发送端的码片序列进行匹配以找到正确的序列位置。
然后，接收端将扩频信号与相同的码片进行逐位或逐符号的逻辑运算。
逻辑运算所得的结果即为解调后的低速原始数据信号。
5. 解调：通过逻辑运算解调出原始低速信号后，可以对数据进行进一步处理。
例如，对解调后的数字信号进行解码、误码检测、纠错等操作，以提高传输的可靠性。
直接扩频的原理中，伪随机码起到了关键作用。
它具有较长的码长，使得扩频信号的带宽较宽，有利于在传输过程中抵抗噪声、干扰和多路径衰落等。
同时，伪随机码的自相关性较小，互相关性低，可以提供较好的码分复用和隐蔽性能。
直接扩频技术在现代数字通信中得到了广泛应用。
它在抗多径衰落、抑制窄带干扰、提高抗噪性能等方面具有独特的优势。
例如，在无线通信系统中，直接扩频可以提供更好的通信质量和更高的系统容量。
什么是pn码(CDMA系统的PN码技术)发布时间：2007-06-16 来源：武汉理工大学作者：1.CDMA系统中的PN码同步原理发射机和接收机采用高精确度和高稳定度的时钟频率源，以保证频率和相位的稳定性。
但在实际应用中，存在许多事先无法估计的不确定因素，如收发时钟不稳定、发射时刻不确定、信道传输时延及干扰等，尤其在移动通信中，这些不确定因素都有随机性，不能预先补偿，只能通过同步系统消除。
因此，在CDMA扩频通信中，同步系统必不可少。
PN码序列同步是扩频系统特有的，也是扩频技术中的难点。
CDMA系统要求接收机的本地伪随机码与接收到的PN码在结构、频率和相位上完全一致，否则就不能正常接收所发送的信息，接收到的只是一片噪声。
若实现了收发同步但不能保持同步，也无法准确可靠地获取所发送的信息数据。
因此，PN码序列的同步是CDMA扩频通信的关键技术。
CDMA系统中的PN码同步过程分为PN码捕获（精同步）和PN码跟踪（细同步）两部分。
PN码捕获是精调本地PN码的频率和相位，使本地产生的PN码与接收到的PN码间定时误差小于1个码片间隔Tc，可采用基于滑动相关的串行捕获方案或基于时延估计问题的并行捕获方案。
PN码跟踪则自动调整本地码相位，进一步缩小定时误差，使之小于码片间隔的几分之一，达到本地码与接收PN码频率和相位精确同步。
典型的PN码跟踪环路分基于迟早门定时误差检测器的延迟锁定环及τ抖动环两种。
---(学电脑)接收信号经宽带滤波器后，在乘地器中与本地PN码进行相关运算。
捕获器件调整压控时钟源，用以调整PN码发生器产生的本地PN码序列的频率和相位，捕获有用信号。
一旦捕获到有用信号，启动跟踪器件，用以调整压控钟源，使本地PN码发生器与外来信号保持精确同步。
如果由于某种原因引起失步，则重新开始新一轮捕获和跟踪。
同步过程包含捕获和跟踪两个阶段闭环的自动控制和调整。
2.PN码序列捕获PN码序列捕获指接收机在开始接收扩频信号时，选择和调整接收机的本地扩频PN序列相位，使它与发送的扩频PN序列相位基本一致，即接收机捕捉发送的扩频PN序列相位，也称为扩频PN序列的初始同步。
什么是扩频通信中的pN码什么是扩频通信中的pN码?PN码的概念：1.CDMA系统中的PN码同步原理发射机和接收机采用高精确度和高稳定度的时钟频率源，以保证频率和相位的稳定性。
但在实际应用中，存在许多事先无法估计的不确定因素，如收发时钟不稳定、发射时刻不确定、信道传输时延及干扰等，尤其在移动通信中，这些不确定因素都有随机性，不能预先补偿，只能通过同步系统消除。
因此，在CDMA扩频通信中，同步系统必不可少。
PN码序列同步是扩频系统特有的，也是扩频技术中的难点。
CDMA系统要求接收机的本地伪随机码与接收到的PN码在结构、频率和相位上完全一致，否则就不能正常接收所发送的信息，接收到的只是一片噪声。
若实现了收发同步但不能保持同步，也无法准确可靠地获取所发送的信息数据。
因此，PN码序列的同步是CDMA扩频通信的关键技术。
接收信号经宽带滤波器后，在乘地器中与本地PN码进行相关运算。
捕获器件调整压控时钟源，用以调整PN码发生器产生的本地PN码序列的频率和相位，捕获有用信号。
一旦捕获到有用信号，启动跟踪器件，用以调整压控钟源，使本地PN码发生器与外来信号保持精确同步。
如果由于某种原因引起失步，则重新开始新一轮捕获和跟踪。
同步过程包含捕获和跟踪两个阶段闭环的自动控制和调整。
2.PN码序列捕获PN码序列捕获指接收机在开始接收扩频信号时，选择和调整接收机的本地扩频PN序列相位，使它与发送的扩频PN序列相位基本一致，即接收机捕捉发送的扩频PN序列相位，也称为扩频PN序列的初始同步。
在CDMA系统接收端，一般解扩过程都在载波同步前进行，实现捕获大多采用非相干检测。
接收到扩频信号后，经射频宽带滤波放大及载波解调后，分别送往2N扩频PN序列相关处理解扩器（N是扩频PN序列长）。
2N个输出中哪个输出最大，该输出对应的相关处理解扩器所用的扩频PN 序列相位状态，就是发送的扩频信号的扩频PN序列相位，从而完成扩频PN序列捕获。
捕获的方法有多种，如滑动相干法、序贯估值法及匹配滤波器法等，滑动相关法是最常用的方法。
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。
