扩频通信伪随机码现状及发展趋势分析

直接序列扩频接收机伪码捕获的研究的开题报告一、选题背景序列扩频技术是一种调制技术，它将要传输的信号通过乘上一个宽带宽的伪随机二进制序列来扩展带宽，使得信号占用的带宽大大增加，这就实现了抗噪声、抗多径干扰的功能。

序列扩频技术广泛应用于通信系统、雷达系统、导航系统等领域。

而直接序列扩频接收机是一种基于数字信号处理的接收机，它可以实现直接采样接收并捕获带有扩频序列的信号，避免了系统中间频率局限和失真问题，因此已成为序列扩频技术中的主流应用。

二、选题意义序列扩频技术在实际应用中存在许多问题，其中有一个关键问题就是如何准确地捕获伪随机序列。

伪码捕获技术是解调和解码的基础，其捕获的准确度和速度对于整个系统的性能有非常重要的影响。

随着通信系统、雷达系统等应用场景的不断发展与普及，对于快速、准确、高效的伪码捕获技术的需求也越发迫切。

本课题旨在研究直接序列扩频接收机的伪码捕获技术，从而提高序列扩频技术在实际应用中的性能，具有重要的理论和实际意义。

三、研究内容1. 分析直接序列扩频接收机的信号结构和特点，研究基于频率锁相环的伪码捕获方法，探究其原理和实现过程；2. 研究基于滑动积分的伪码捕获方法，讨论其优缺点并与基于频率锁相环的方法进行比较；3. 对不同捕获方法进行仿真实验，比较其捕获成功率、捕获时间、误码率等性能指标；4. 研究伪码搜索算法，提出一种基于快速搜索的伪码捕获方法，并进行仿真实验进行性能测试；5. 在 FPGA 平台上实现伪码捕获算法，进行硬件实现，验证其在实际系统中的可行性和性能优劣。

四、研究方法本课题将主要采用以下研究方法：1. 文献调研法：通过查阅相关文献资料，了解和分析直接序列扩频接收机的信号结构和特点，掌握伪码捕获技术的原理和应用现状；2. 数学分析法：通过理论分析，深入研究基于频率锁相环和滑动积分的伪码捕获方法，探究其优缺点及适用条件；3. 仿真实验法：利用 MATLAB 等软件，对各种伪码捕获方法进行仿真实验，并对结果进行性能测试和对比分析；4. 硬件实现法：利用 FPGA 平台，基于 VHDL 语言进行硬件实现，对伪码捕获的算法进行验证和性能测试。

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较，具有较强的抗人为干扰、窄带干扰和多径干扰能力，和信息隐藏和多址保密通信等长处，因此在军事通信、移动通信等领域取得了普遍的应用。

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进展，伪随机码在扩频通信中的作用愈来愈重要。

本文主要介绍m序列、M序列、Gold序列及混沌序列的原理、构造方式及特性分析，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成心义的指导。

关键词：运算机仿真;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)研究的目的和意义 (5)国内外研究现状 (5)扩频的理论基础 (6)1.3.1 香农信道公式 (7)1.3.2 最佳相关接收 (8)1.3.3 伪随机序列的相关概念 (8)1.3.4 伪随机序列的数学概念 (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 (10)本文主要研究内容 (13)2. 常常利用伪随机码 (13)2.1 m序列 (13)2.1.1 m序列的概念 (13)2.1.2 m序列的性质 (14)2.1.3 m序列的相关性 (14)2.1.4 m序列的构造 (14)2.1.5 m序列的simulink仿真 (15)2.1.6 m序列的相关性仿真 (16)2.2 M序列的性质 (16)2.2.1 M序列的仿真 (18)Gold序列 (19)2.3.1 m序列优选对 (19)2.3.2 Gold序列产生的方式 (20)2.3.3 Gold序列的相关特性 (21)2.3.4 Gold序列的相关特性仿真 (22)2.3.5 Gold序列的相关特性与m序列的相关特性比较仿真 (23)2.3.6 平衡Gold码 (24)2.3.7 平衡码的产生 (25)2.3.7.1 特征相位 (25)2.3.7.2 相对相位 (26)2.3.7.3 平衡Gold码产生器的simulink仿真 (27)3. 混沌序列 (28)Logistic-Map的概念及所产生混沌的特性 (28)3.1.2 Logistic-Map混沌序列的仿真 (29)3.1.3 Logistic-Map混沌序列的相关性仿真 (31)Logistic-Map数字实现 (33)数字混沌序列 (34)参考文献: (35)1. 绪论研究的目的和意义扩频通信与常规通信系统相较，具有较强的抗人为干扰、窄带干扰和多径干扰能力，和信息隐藏和多址保密通信等长处，因此在军事通信、移动通信等领域取得了普遍的应用。

扩频通信伪随机码现状及发展趋势分析作者：杨海清张昊杨智文来源：《电子世界》2013年第10期【摘要】在扩频通信系统的基础上，介绍了上世纪八十年代以来九种最新的伪随机码型，总结了伪随机码的发展现状，并提出了其发展趋势，对扩频通信伪随机码现状掌握及发展有一定的指导作用。

【关键词】扩频通信；伪随机码1.引言扩频通信系统系统中，伪随机码是至关重要的[1]，其性能的优劣将直接关系到系统性能的好坏。

简单地说，伪随机码是一种具有类似白噪声性质的码。

白噪声具有优良的相关特性，但至今无法实现对其进行放大，调制，检测，同步及控制等操作。

在工程与实践中，只能用类似于带限白噪声统计特性的伪随机码信号来逼近，并作为扩频通信系统的扩频码。

由于扩频码具有类似白噪声的性质，相关函数具有尖锐的特性，功率谱占据很宽的频带，因此易于从其他信号或干扰中分离出来，具有优良的抗干扰特性。

其中提出较早和目前技术发展已经比较成熟的伪随机码码型有如下几种：m序列；Kasami序列；Gold序列；M序列；截短序列等等。

2.伪随机码发展现状根据通信对伪随机码的发展要求，从上世纪八十年代以来，各国技术人员又提出很多新的码型，下面重点介绍九种较新的伪随机码型。

2.1 Bent序列自从Rothaus于1976年提出Bent函数这个概念以来，由于其具有许多良好的性质，它在编码理论（Reed-Muller码）和密码学（序列密码的设计）中得到广泛的应用。

自1982年Olsen，Scholtz和Welsh提出Bent序列簇（简称OSW序列簇）以来，由于其具有低相关特性等良好性质，在通信系统中有重大的应用，由此引起了众多学者的关注。

2.2 GMW序列和级联GMW序列1984年，Scholtz和Welch提出了用迹函数生成GMW序列的一种方法，人们发现此序列不仅和m序列一样具有理想自相关性能，而且对于相同周期的两种序列，GMW序列的线性复杂度要大于m序列。

从此，人们开始了对GMW序列线性复杂度的研究。

扩频技术：历史、现状及发展一、引言扩频技术(Spread Spectrum, SS)的历史可以追溯到20世纪50年代中期，但是直到80年代初，扩频技术仍然主要应用在军事通信和保密通信中。

随着个人通信业务的发展以及全球定位系统的应用，到现在为止，使用扩频技术的用户已经超过一亿［1］。

无线通信已经成为电信产业最大的部门之一，经过十年多的稳步发展，俨然是21世纪中最有发展潜力的领域［2］。

扩频技术在未来无线系统中的应用也再次成为人们关注的重点。

为了更好地把握扩频技术在无线通信中的应用，本文首先介绍扩频技术的基本情况，然后回顾扩频技术的历史，并对其研究现状进行讨论，最后结合无线通信系统的发展趋势，主要是第四代移动通信系统（4G），着重研究扩频技术的发展趋势及其在未来无线通信系统中的应用。

二、扩频技术简介扩频通信系统具备3个主要特征：①载波是一种不可预测的，或称之为伪随机的宽带信号；②载波的带宽比调制数据的带宽要宽得多；③接收过程是通过将本地产生的宽带载波信号的复制信号与接收到的宽带信号相关来实现的。

频谱扩展的方式主要有以下几种:直序扩频(DSSS)使用高速伪随机码对要传输的低速数据进行扩频调制；跳频系统则利用伪随机码控制载波频率在一个更宽的频带内变化；跳时则是数据的传输时隙是伪随机的；线性调频系统中的频率扩展则是一个线性变化的过程。

几种方式组合的混合系统也经常得到应用。

衡量扩频系统最重要的一个指标就是扩频增益，又称为处理增益。

正是因为扩频系统本身具有的特征使其性能具有一系列的优势：①低截获概率；②抗干扰能力强；③高精度测距；④多址接入；⑤保密性强。

也正是这些特性使其获得了广泛的应用。

三、扩频技术的历史扩频通信技术最初是在军事抗干扰通信中发展起来的［3］，后来又在移动通信中得到广泛的应用［4］，因此扩频技术的历史经历了两个发展阶段，而目前它在这两个领域仍占据重要的地位。

1. 在军事通信中的应用扩频通信系统是在50年代中期产生的，其最初的应用包括军事抗干扰通信、导航系统、抗多径实验系统以及其它方面［5］。

扩频通信系统中伪码捕获技术研究的开题报告
一、选题背景
随着移动通信的不断发展，对通信系统的要求也越来越高。

扩频通信系统因其具有抗干扰能力强等优点，被广泛应用于各种通信场景。

然而，扩频通信系统存在被恶意干扰和攻击的风险，如伪造干扰信号使系统降低的通信质量等。

因此，研究扩频通信系统中的信号捕获技术，是保障系统安全、提升通信质量的必要手段。

二、研究内容
本研究拟探索扩频通信系统中的伪码捕获技术。

扩频通信系统中，伪码是一个重要的信号特征，其描述了扩频过程中的码元序列。

伪码捕获技术是指对扩频信号中的伪码进行检测和识别，从而正确解码信号。

本研究将从以下几个方面进行探索：
1. 伪码捕获算法：研究伪码捕获的原理和算法，并探索不同算法的性能和适用场景。

2. 基于信道状态的伪码捕获：研究利用信道状态信息进行伪码捕获的方法，以提高检测准确性。

3. 伪码捕获的实现：探索伪码捕获在硬件实现中的应用，如FPGA 实现。

三、研究意义
本研究的意义在于：
1. 提升扩频通信系统的抗干扰能力和安全性，降低恶意干扰和攻击的风险。

2. 为扩频通信系统的优化和设计提供技术支持和理论指导。

3. 探索伪码捕获和硬件实现的结合方法，为系统的优化和实现提供新思路。

四、预期研究结果
本研究主要预期研究结果为：
1. 提出适用于扩频通信系统的伪码捕获算法，实现对信号的准确解码。

2. 提高对信道状态信息的利用，提高伪码捕获的准确性。

3. 探索伪码捕获在硬件实现中的应用，实现快速准确的信号解码。

基于电子计数器的扩频装置的误码分析与改进方法一、引言随着通信技术的发展，扩频技术被广泛应用于各种无线通信系统中，其中基于电子计数器的扩频装置是一种简单且有效的实现方式。

然而，在实际应用过程中，由于信号传输中存在多种干扰以及设备本身的工作不稳定性，误码问题成为影响扩频装置性能的重要因素。

因此，如何对基于电子计数器的扩频装置的误码进行准确的分析，并提供改进的方法，对于提高扩频装置的可靠性和稳定性具有重要意义。

二、误码的原因分析基于电子计数器的扩频装置误码产生的原因主要有以下几个方面：1. 多径传播扩频装置中使用的无线信号在传输过程中会遭遇到多径传播的影响，导致信号经过不同路径到达接收端，而这些路径对信号幅度和相位产生了差异。

当这些路径的信号叠加到一起时，会导致码元间隔变窄、码间干扰增加，从而引发误码。

2. 噪声干扰噪声干扰是导致误码的另一个重要原因。

电子计数器在工作过程中会受到环境中的各种噪声的干扰，如热噪声、信号源的频率抖动等。

这些噪声会改变接收信号的幅度和相位，从而干扰信号的正确解码，导致误码的发生。

3. 芯片工作不稳定基于电子计数器的扩频装置使用的芯片在工作过程中可能存在工作不稳定的情况，例如时钟漂移、温度变化等因素会导致芯片的内部运算发生偏差。

这种工作不稳定性会直接影响扩频装置的工作准确性，从而导致误码的出现。

三、误码分析方法为了对基于电子计数器的扩频装置的误码进行准确的分析，我们可以采用以下方法：1. 误码率测量误码率测量是评估扩频装置性能的重要指标之一。

通过将已知的有效数据输入扩频装置，然后通过采集接收端的数据，并与原始数据进行比对，计算出误码率。

通过不断调整扩频装置的参数，如增大码片长度、优化码片生成算法等，可以减少误码率。

2. 信号处理技术在扩频装置中，采用信号处理技术是一种有效的减少误码的方法。

可以采用等化器技术对受到多径传播影响的信号进行处理，通过抑制码间干扰，提高信号的接收质量。

伪随机码的发展以及伪随机码测距技术浅析作者：杨文君来源：《中国科技纵横》2016年第15期【摘要】在扩频通信系统中，伪随机码的性能的优劣将直接影响系统的通信容量、抗多径干扰能力和安全性等主要性能。

直接序列扩频通信是将基带信号的频谱通过伪随机序列扩展到宽频带，具有抗干扰能力强、截获率低、通信隐蔽性好等优点，目前已被广泛的应用于军事通信、民用通信、测距及测速等领域。

伪随机码测距采用伪随机码对连续光源进行调制后发射，在卫星导航定位系统中，被伪随机码调制的信号的各项参数指标，直接影响到导航定位系统的精度。

【关键词】伪随机码调制测距伪随机码在扩频通信中得到广泛应用，在迅速发展的导航通信融合技术中，多采用扩频通信技术来传输导航信息和通信内容。

由于扩频码类似于白噪声，易于从其他信号或干扰中分离出来，具有优良的抗干扰特性。

伪随机码的性能直接影响系统的通信容量、抗多径干扰能力和安全性等主要性能。

伪随机码测距技术广泛使用于地球科学和卫星导航领域，通常利用伪随机码调制的测距方式将连续光源通过伪随机码进行调制，以脉冲串的形式发射，降低了系统对峰值功率的要求，提高测距的重复频率。

1 伪随机码的发展现状1.1 扩频通信伪随机码现状白噪声具有优良的相关特性，但不容易对其进行检测、放大、调制、同步及控制等操作，伪随机码就是一种具有类似白噪声性质的码。

工程实践中只能用类似于带限白噪声统计特性的伪随机码信号来逼近，并作为扩频通信系统的扩频码。

直接序列扩频通信是将基带信号的频谱通过伪随机序列（PN码）扩展到宽频带，然后进行传输的一种系统，直接扩频通信具有抗干扰能力强、截获率低、通信隐蔽性好等优点，已成为通信领域的一个重要发展方向，目前已被广泛的应用于军事通信、民用通信、测距及测速等领域。

扩频通信系统中，伪随机码是至关重要的，其性能的优劣将直接关系到系统性能的好坏[1]。

1.2 新的伪随机码型传统扩频通信系统一般都采用移位寄存器产生的线性PN码，如m序列或Gold码序列[2]，这两种较早的伪随机码存在的主要缺点是：可用码组数目有限，并且复杂度低，同时随着对直接扩频系统伪随机 PN 码侦破技术的不断突破，其保密性受到一定威胁。

扩频通信中的伪随机码设计扩频通信是当前无线通信技术的主流之一，它采用扩频技术将信号的宽带进行扩展，在传输过程中，再通过伪随机码的附加和匹配，实现了对信号的扩展和分离，从而提高了通信的可靠性和抗干扰性。

伪随机码的设计是扩频通信中不可或缺的一部分，本文将从伪随机码的基本原理、分类及生成方法等几个方面介绍一下扩频通信中的伪随机码设计。

一、伪随机码的基本原理伪随机码是指在一定规则和特定算法的控制下，以一定的频率、时序、幅度等参数产生的，看似随机的、符合特定要求的数字序列，也叫做伪随机数。

在扩频通信中，伪随机码起到了扩频和解扩的作用。

它通过对原始信号比特流进行“掩码”，产生扩展后的信号比特流，掩码的方式是将原始比特流与伪随机码相乘（或者异或），从而实现信号的扩展。

而在解扩的时候，则需要将接收到的扩展信号比特流与与发送端使用相同的伪随机码进行匹配，以还原出原始信号。

二、伪随机码的分类伪随机码包括序列化伪随机码和分组伪随机码两种类型。

序列化伪随机码在传统扩频通信中广泛采用，它是产生一个连续的比特流，这样的伪随机码可以通过移位反馈寄存器等简单电路实现，但因为它是按位产生的，因此抗干扰性差。

而分组伪随机码则是按照比特组的方式产生的，它具有编码长度长、抗干扰性强等优点，但是在实现过程中需要大量的存储器。

三、伪随机码的生成方法(1) 线性反馈移位寄存器方法生成线性反馈移位寄存器的伪随机码的方法是最为常见的。

它采用若干个寄存器，在时钟的驱动下实现对寄存器状态的移位和反馈，经过一定的变换，形成一个见长为n的伪随机码。

在移位反馈寄存器中，选用的初始状态对于伪随机码的性能和品质有着很大的影响，初始状态的好坏需要通过实验去找到一个最优的选择。

(2) 次序递推法次序递推法是另一种常见的伪随机码生成方法，它通过计算递推公式产生一个序列。

采用此方法产生的伪随机码，对于选定的初始值和参数，是稳定的、连续的和非周期性的。

此方法可以在任意一个位置开始计算，并且只需存储少量的参数和一个初始值。

扩频通信以及伪随机码仿真模型的建立
郝娟;徐沛文
【期刊名称】《人天科学研究》
【年(卷),期】2011(010)006
【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。

【总页数】2页(P13-14)
【作者】郝娟;徐沛文
【作者单位】华中师范大学,湖北武汉430079;华中师范大学,湖北武汉430079【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.扩频通信伪随机码现状及发展趋势分析 [J], 杨海清;张昊;杨智文
2.扩频通信芯片开发中伪随机码的选择及实现 [J], 吴保奎;黄文海
3.直接系列扩频通信中的伪随机码 [J], 吴明捷;马景兰;王伟
4.扩频通信以及伪随机码仿真模型的建立 [J], 郝娟;徐沛文
5.基于扩频通信的伪随机码时间反演多址通信 [J], 陈善学; 杨翼豪; 李方伟
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浅谈伪随机序列在直接序列扩频通信中的应用【摘要】伪随机序列具有良好的随机性与相关性，直接序列扩频系统正是采用了序列的良好特性，才大大提升了通信系统的整体性能。

本文介绍了伪随机序列的特性，并详细地阐述了序列在直扩系统中不同的应用于作用。

【关键词】伪随机序列直接序列扩频系统互相关1 伪随机序列的特性伪随机序列是一串具有统计特性，并能预知、重复和复制的序列。

从统计方面来看，它具有良好的随机性与相关性。

在信号的传输过程中，理想的传输信息的信号形式应是类似噪声的随机信号，同时信号之间的相似程度最低，这样任意两个信号不易发生干扰且不会发生误判。

从对序列的要求特性来看，它应具有良好的随机性。

信号在传输过程中，由于信号的出现概率是完全随机的，无论获取多少信号都无法推测下一个信号内容，故信号一旦被他人截取，只要其不知序列的特性就无法获得信息的完整内容，从而提高信息的抗干性与保密性[1][2]。

扩频通信中，主要依靠扩频序列实现扩频功能[3]，所以，序列的特性决定了扩频通信的特性。

直接序列扩频是扩频通信中应用最广泛，最基础的一种扩频方式，本文将重点研究伪随机序列在直接序列扩频通信中的应用。

2 伪随机序列在直接序列扩频系统中的运用直接序列扩展频谱系统（direct sequence spread spectrum systems，ds-ss），通常简称为直接序列扩频系统或直扩系统。

该系统在发端，直接将高码率的伪随机序列与待传输的信息信号相乘，来达到扩展频谱的目的。

而在收端，用相同的扩频码序去进行解码，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。

频谱扩展的伪随机序列称为扩频码序列。

直接序列扩展频谱通信系统的简化方框图参见图1-1。

直扩系统中，可以看出，扩频调制是该系统的核心内容，而扩频调制的关键在于伪随机序列的使用[4]。

伪随机序列采用的并不是一般的序列，它是一串高速、相关性良好的序列，应用在直扩系统中主要有以下几种作用。

2.1 实现频谱的扩展直扩系统作为扩频通信最重要的一种方式，其首先应具备频谱扩展的特性，而这一特性正是由伪随机序列特性决定的[5]。