基于MATLAB的m序列仿真

m序列的Matlab仿真与实现
李栋;刘进江
【期刊名称】《重庆理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(022)004
【摘要】对m序列的原理、结构、性质进行了分析,在Matlab中采用编程和Simulink动态仿真功能2种方式实现了m序列.仿真实验表明,这2种方法简单,易于实现,可移植性较强,具有可行性和设计的合理性.
【总页数】4页(P139-141,159)
【作者】李栋;刘进江
【作者单位】重庆邮电大学,自动化学院,重庆400065;重庆航天新世纪卫星应用技术有限责任公司,重庆401122
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.m序列产生和性能的MATLAB仿真 [J], 王昆;陈昕志
2.基于FPGA可配置m序列发生器的设计与实现 [J], 晏浩文;陈伟;吴琼;黄庆超;刘建国;祝宁华
3.MPTM序列发生器的FPGA实现 [J], 黄文韬;陈忠辉
4.一种M序列构造和优选实现方法 [J], 李陟;吕卫华
5.基于m序列泊松分布统计模型仿真实现 [J], 刘市;王永超;杨国学
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倍患工程基于m序列的直接扩频通信系统仿真设计李维坤(西北工业大学附属中学，陕西西安，710072 )摘要：本文以现代通信系统中常用的m序列直接序列扩频原理作为本文的研究对象，利用Matlab/SimuHnk等软件工具对直接扩频通信系 统进行仿真研究，探究其对于通信系统性能的影响。

本文将其与无扩频系统在误码率、不同强度窄带干扰等条件下进行性能比较，从而验 证本文设计的直接扩频通信系统具备良好的抗干扰能力。

关键词：m序列；Matlab/Simulink;直接扩频通信系统〇引言凭借抗干扰性能强、保密性良好等显著优点，扩频通信 技术被广泛应用于现代宽带通信系统调制过程中，其技术的 研究和应用推广受到各个研究院校及企业的高度重视。

扩频 通信系统技术是将要发送的信息数据以扩频编码的技术手 段将其扩频调制到一个极宽的带宽上，同时在系统的接收端 采用相关的解调技术从接收到的扩频信息中解调出信宿发 送的信息数据。

在实际应用中常见的扩频通信技术有直序扩 频技术、跳频扩频技术、跳时扩频以及线性调制技术等三种 技术用于现代通信系统。

本文结合其相关理论对扩频技术工 作流程进行介绍，同时利用用MATLAB/Sim ulink等软件工 具对扩频系统及其性能进行仿真测试。

通过将其系统与无扩 频系统进行抗干扰性、误码率等相关性能方面的对比研究，发现本设计的扩频通信系统具备良好的能力。

W = 0.1x C x N I S(4)结合式(3)和式(4)，从中可以看出在系统当前给定信 噪比的前提下，可以通过用牺牲带宽的手段来保证较高的搞 干扰能力。

扩频通信的核心就是将扩频码扩展至宽带带宽，通过带宽换取高高抗干扰性能。

因此扩频通信系统通过扩频 技术可以获得拥有比常规通信系统要大得多通信宽带，从而 实现结合香农公式可以得知在较低的信噪比的前提下扩频 通信系统可以获得较强的抗干扰性能。

同时考虑在实际的通信系统一般为窄带通信信道，其信 道的噪声特性主要表现为高斯白噪声特性。

XUEBAO 2009.10.20*[收稿日期]2009-07-28[作者简介]刘新永(1975-,男,解放军蚌埠坦克学院教育技术中心,讲师,研究方向:通信与网络技术。

蔡凤丽(1978-,女,安徽电子信息职业技术学院,讲师,研究方向:通信与信息系统。

裴晓根(1975-,男,解放军蚌埠坦克学院信息指挥教研室,助讲,研究方向:军事通信。

No.52009General No.44Vol.82009年第5期第8卷(总第44期安徽电子信息职业技术学院学报JOURNALOF ANHUI VOCATIONAL COLLEGE OF ELECTRONICS&INFORMATION TECHNOLOGY[文章编号]1671-802X(200905-0014-03基于MATLAB 的m 序列的产生及相关特性仿真刘新永1,蔡凤丽2,裴晓根3(1、3.解放军蚌埠坦克学院,安徽蚌埠233050;2.安徽电子信息职业技术学院,安徽蚌埠233060[摘要]本文主要是介绍MATLAB 在m 序列的产生及其相关特性分析方面的应用,研究了基于MATLAB 完成m序列simulink 硬件仿真方法,并且利用MATLAB 对不同长度的几种m 序列进行相关特性的分析。

[关键词]m 序列;simulink 硬件仿真;自相关[中图分类号]TN95[文献标识码]B一、m 序列的产生原理m 序列是最长线性反馈移存器序列的简称,它是由带线性反馈的移存器产生的周期最长的一种序列。

如图1所示为n 级移位寄存器,其中有若干级经模2加法器反馈到第1级。

不难看出,在任何一个时刻去观察移位寄存器的状态,必然是2n 个状态之一,其中每一状态代表一个n 位的二进制数字;但是,必须把全0排斥在外,因为一旦出现全0状态,则以后的序列将恒为0,所以,寄存器的起始状态可以是非全0的2n -1状态之一。

这个电路的输出序列是从寄存器移出的,尽管移位寄存器的状态每一移位节拍改变一次,但无疑是循环的。

目录前言 (1)第一章设计任务 (2)1.2设计内容 (2)1.2设计要求 (2)1.3系统框图 (2)第二章m序列的分析 (4)2.1m序列的含义 (4)2.2m序列产生的原理 (5)2.2m序列的性质 (6)2.3自相关特性 (7)第三章m序列的设计 (8)3.1特征多项式确定 (8)3.2本原多项式的确定 (9)3.3m序列的发生 (10)第四章程序调试及结果分析 (11)4.1m序列的仿真结果及分析 (12)4.2该设计的序列相关性仿真结果及分析 (13)结论 (14)参考文献 (15)附录：程序代码 (16)前言扩频通信因其具有抗干扰、抗多径衰落、抗侦察等优点在通信领域中得到广泛应用。

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，是直接序列扩频系统的核心课题。

白噪声是一种随机过程，它有极其优良的相关特性。

但至今无法实现白噪声的放大、调制、检测、同步及控制等，而只能用类似于白噪声统计特性的伪随机序列来逼近它，并作为扩频系统的扩频码。

常见的伪随机序列有m 序列、GOLD 序列、M 序列、Walsh 序列等。

m 序列是目前研究最为彻底的伪随机序列，m 序列容易产生，有优良的自相关和互相关特性。

序列是伪随机序列的一种情况。

他可以在很多领域中都有重要应用。

由n级移位寄存器所能产生的周期最长的序列。

这种序列必须由非线性移位寄存器产生,并且周期为2n（n为移位寄存器的级数）。

通过对伪随机码中常用的m序列的结构和性质进行了分析，本文给出了基于MATLAB平台的m序列生成算法及代码伪随机序列分析。

第一章 设计任务1.2 设计内容掌握PN 序列的相关知识，掌握m 序列的产生原理及其在matlab 中的产生方法，对特定长度的m 序列，分析其性质，及其用来构造其它序列的方法；研究伪随机序列在跳频通信中的应用方法。

m序列产生和性能的MATLAB仿真
王昆;陈昕志
【期刊名称】《华电技术》
【年(卷),期】2007(000)012
【摘要】在扩频系统中通常采用扩频序列对信号进行频谱扩展,因而扩频序列对系统性能起着决定性作用,伪随机序列中的m序列为最常用的基本序列,介绍了m序列的原理,性能及产生方法,并在MATLAB中进行了实现和分析,仿真结果表明了该方法的正确性和可行性.
【总页数】3页(P170-171,200)
【作者】王昆;陈昕志
【作者单位】郑州大学,信息工程学院,河南,郑州,450046;河南职业技术学院,河南,郑州,450046
【正文语种】中文
【中图分类】TP332.1+1
【相关文献】
1.m序列的Matlab仿真与实现 [J], 李栋;刘进江
2.由m序列构造的同级类m序列及性能研究 [J], 方俊初;张爱雪;吕虹
3.浅析m序列产生器在C5ISR系统中的通信应用 [J], 王群辉;苏步鹏;杨菊忠;郭华
4.基于DDS芯片产生的M序列信号性能测试 [J], 朱亮;
5.一种m序列信号产生实验设计 [J], 刘恒; 黄晓钰; 孙晋; 刘建成
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武夷学院实验报告课程名称：_扩频通信技术及应用_ 项目名称：基于matlab的伪随机序列生成及相关函数仿真实验姓名：翁开传__专业：__通信工程___ 班级：__2__学号：_40__同组成员_无___1注：1、实验预习部分包括实验环境准备和实验所需知识点准备。

2、若是单人单组实验，同组成员填无。

2注：实验过程记录要包含实验目的、实验原理、实验步骤，页码不够可自行添加。

2)函数auto_corr（）计算二进制序列seq的自相关函数，并画出函数曲线。

在函数内调用了生成m序列的函数ms_generator（*）生成的m序列seq，然后在计算。

function seq=ms_generator(registers,connections)registers=[0 0 0 0 1];connections=[1 0 0 1 0 1];n=length(connections);L=2^(n-1)-1;seq(1)=registers(n-1);for i=2:Lsum=0;for m=1:(n-1)sum=mod(sum+registers(m)*connections(m+1),2);endfor k=(n-1):-1:2registers(k)=registers(k-1);endregisters(1)=sum;seq(i)=registers(n-1);endfunction auto_correlation=auto_corr(seq)registers=[1 0 0 0 0 ];%设置初始状态connections=[1 0 1 0 0 1];%设置反馈逻辑seq=ms_generator(registers,connections);seq=-1*(seq*2-1);%负逻辑映射len=length(seq);temp=[seq seq];for i=0:len-1auto_correlation(i+1)=seq*(temp(i+1: i+len))';endauto_correlationplot(0:len-1,auto_correlation);运行的结果如下3)函数cross_corr（）计算二进制序列seq1和seq2的互相关函数并画出曲线。

《移动通信》课程项目报告题目：基于MATLAB的m序列仿真专业班级电子信息0121208班组长周易德组员叶子源组员胡楗指导教师李兆玉提交日期 2015年6月15日成绩课程设计任务分配表目录一、设计目的 0二、设计要求和设计指标 0三、设计内容 03.1 伪随机码 03.2 m序列的定义 (1)3.3 m序列的生产 (2)3.4 m序列的性质 (3)3.4.1平衡性 (3)3.4.2游程特性 (3)3.4.3自相关特性 (4)3.4.4功率谱与噪声类似 (5)3.4.5 互相关特性 (6)3.5 m序列的应用 (7)3.5.1 CDMA IS-95的前向信道 (9)3.5.1 CDMA IS-95的反向信道 (9)四、本设计改进建议 (9)五、总结 (9)六、主要参考文献 (10)附录1程序清单 (11)附录2 m序列本原多项式表 (16)一、设计目的我们想通过本次课程设计提高自己对移动通信的认识，熟练Matlab软件的使用，锻炼发现问题解决问题的能力，最终提示我们的自学能力。

具体来讲，本次课程设计将通过Matlab对m序列的生产方法和性质进行深刻的讨论，需要我们去了解m序列的生产和性质。

二、设计要求和设计指标设计要求：1.了解m序列的定义和其背后的意义2.通过Matlab生产m序列3.验证m序列主要性质4.讨论m序列的主要性质在扩频中的作用设计指标：1.能通过Matlab生产任意长度的m序列2.讨论任意长度m序列的均衡性、游程性、自相关特性、互相关特性等主要性质三、设计内容3.1 伪随机码伪随机（或伪噪声，Pseudorandom Noise，PN）码序列是一种常用的地址码，它具有与白噪声类似的自相关性质的0和1所构成的编码序列。

伪随机码序列具有类似于随机序列的基本特性，是一种貌似随机但实际上是有规律的周期性二进制序列。

如果发送数据序列经过完全随机性的加扰，接收机就无法恢复原始序列。

在实际系统中使用的是一个足够随机的序列，一方面这个随机序列对非目标接收机是不可识别的，另一方面目标接收机能够识别并且很容易同步地产生这个随机序列。

基于m序列的扩频通信系统的仿真设计摘要对于移动通信系统，总要受到功率和带宽的限制，而且CDMA扩频通信系统又是一个干扰受限系统，在确保通信质量的前提下要求支持高速率、大容量，这些技术上相互制约甚至相互矛盾的要求，导致采用了极其复杂的调制方式和脉冲成形技术，以及差错控制和高级信号处理技术。

目前，计算机仿真的基本内容包括系统、模型、算法、计算机程序设计与仿真结果显示、分析与验证等环节。

本篇论文拟定研究的目的是利用MATLAB软件对现代通信系统的关键环节进行计算机仿真，重点是移动通信系统中常用的CDMA扩频通信中伪随机码部分的仿真。

伪随机码设计是扩频通信的关键技术，随着计算机发展迅速，利用计算机实现伪码的生成和性能的评估是扩频通信系统的重要方式。

计算机辅助设计与分析方法已广为利用，特别是功能强大的通信系统软件包的开发，加速了仿真方法在通信领域的应用。

m序列是一种典型的伪随机序列，它在扩频通信、流密码、信道编码等领域有着十分广泛的应用。

本文介绍了m序列构造方法及基本性能，并利用Matlab中的Simulink 仿真系统及M语言编程实现它们的产生和分析。

仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。

关键词：扩频通信；m序列；Matlab仿真Design Of Spreading Spectrum Communication Systems SimulationBased On m SequenceAbstractNormaly mobile telecommunication systems always be restrict by power and bandwidth,and CDMA system is a interference-limited system.As keep the communications quality the same time high speed data transmition service and large system capacity are needed.These request even maybe restrict in technology,so these request need more complex radio technology and error control technology,also has high level signal processing technology.As the moment, the basic elements include computer simulation systems, models, algorithms, computer programming and simulation results show that analysis and verification aspects. The purpose of this paper is to use the development of MATLAB software, the key to modern communications systems by computer simulation, focusing on commonly used in mobile communication systems in CDMA spread spectrum PN code part of the simulation.Pseudo-random code design is the key to spread spectrum communication technology, along with the rapid development of computers, using computers to achieve the pseudo-code generation and performance assessment is an important way to spread-spectrum communication puter-aided design and analysis method has been widely used, in particular, which is a powerful communication system package of development, accelerated simulation method in communications applications.m sequence is a typical pseudo-random sequence,it has been widely used in spread-spectrum communications,stream cipher,channel coding,and other fields.the paper introduces m sequence construction method and the basic performance.m sequences have been produced and analysed by Simulink System and M Programming Language of Matlab.The simulation results show correctness and feasibility of the method.Key words: Spread Spectrum Communication；m Sequence；Matlab Design目录第1章绪论 01.1扩频通信的发展历史 01.2扩频通信研究阶段 01.3扩频通信系统的研究 (1)1.3.1扩频通信系统的概述 (1)1.3.2研究扩频通信目的和意义 (2)1.3.3研究扩频通信的思路 (2)第2章扩频通信的基本原理 (3)2.1扩频通信的定义 (3)2.2扩频通信的理论基础 (4)2.3扩频通信系统 (9)2.3.1扩展频谱系统分类 (9)2.3.2扩频通信系统的主要特点 (13)第3章伪随机编码理论 (15)3.1伪随机编码的基本概念 (15)3.2扩频系统使用的移位寄存器序列 (16)3.3 m序列 (17)3.3.1 m序列的定义 (17)3.3.2 m序列的性质 (18)3.3.3 m序列的构造 (23)第4章m序列仿真设计 (25)4.1通信系统仿真的必要性 (25)4.2 MATLAB与Siumlink (25)4.2.1 MATLAB简介 (25)4.2.2 Simulink简介 (26)4.3仿真模型建立与实现 (27)4.3.1仿真流程 (27)4.3.2编程实现m序列 (28)4.3.3 Simulink实现m序列 (31)4.4仿真注意事项 (37)第5章总结 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (42)附录1 Euler函数的计算 (42)附录2 Simulink建模和仿真基本模块 (42)在校学习期间获奖情况....................................... 错误!未定义书签。

基于matlab的AM调制系统的仿真摘要：本次大作业设计主要进行了AM调制系统的matlab仿真以及对该调制系统的工作原理及构成的简述。

通过对各个元件的参数进行不同的设置，可以绘制出不同参数情况下的不同波形。

运用matlab软件，可以构建AM传输模块，得出各个模块的输出波形。

关键字：matlab，AM调制Abstract: The large operations designed mainly for the AM modulation system matlab simulation, and the modulation system works and briefly formed. Through the parameters of each element of different settings, you can draw different waveforms under different parameters. Use matlab software, you can build AM transmission module, each module output waveform obtained.Keywords: matlab, AM modulation1.设计目的及原理1.1设计原理信号通过一定的传输介质在发射机和接收机之间进行传送时，信号的原始形式一般不适合传输。

因此，必须转化他们的形式。

将低频信号加到高频载波的过程，或者说把信息加载到信息载体上以便阐述的处理过程，陈伟调制。

所谓“加载”，其实质是使高频载波信号（信息载体）的某个特性参数随信息信号的大小呈现性变化的过程。

通常称代表信息的信号为调制信号，称信息载体信号为载波信号，称调制后的频带信号为已调波信号。

在多种调制中，最先应用的一种就是标准振幅调制（AM）。

标准振幅调制是一种相对便宜的，质量不高的调制形式。

在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。

通信系统模拟调制系统仿真一 课题内容 AM FM PM 调制 二 设计要求1.掌握AM FM PM 调制和解调原理。

2.学会Matlab 仿真软件在AM FM PM 调制和解调中的应用。

3.分析波形及频谱1.AM 调制解调系统设计1.振幅调制产生原理所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。

这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。

振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。

在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM ）。

在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。

设正弦载波为)cos()(0ϕω+=t A t c c式中，A 为载波幅度；c ω为载波角频率；0ϕ为载波初始相位(通常假设0ϕ=0).调制信号（基带信号）为)(t m 。

根据调制的定义，振幅调制信号（已调信号）一般可以表示为)cos()()(t t Am t s c m ω=设调制信号)(t m 的频谱为)(ωM ，则已调信号)(t s m 的频谱)(ωm S ：)]()([2)(c c m M M AS ωωωωω-++=2.调幅电路方案分析标准调幅波（AM ）产生原理调制信号是只来来自信源的调制信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。

为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。

载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。

设载波信号的表达式为t c ωcos ，调制信号的表达式为t A t m m m ωcos )(= ，则调幅信号的表达式为t t m A t s c AM ωcos )]([)(0+=图5.1 标准调幅波示意图 3.信号解调思路从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调(demodulation )，又称为检波(detection )。

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。