扩频编码M序列和gold序列.doc

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1、M序列由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）。例如，考察图中a的非线性反馈移位寄存器,其状态转移关系如表：状态(ak-3，ak-2，ak-1)的接续状态是(ak-2,ak-1，ak)，其中ak＝ak-3嘰ak-1嘰1嘰ak-2ak-1是一种非线性逻辑。从任一状态出发，例如从(000)出发,其接续状态恰好构成一个完全循环(图b)，由此产生一个周期为23＝8的3级序列。M序列最早是用抽象的数学方法构造的。它出现于组合数学的一些数学游戏中，例如L.

2、欧拉关于哥尼斯堡的七桥问题等。后来发现这种序列具有某些良好的伪随机特性。例如,M序列在一个周期中，0与1的个数各占一半。同时,同样长度的0游程与1游程也各占一半。所有这些性质在数据通信、自动控制、光学技术和密码学诸领域中均有重要应用。隐蔽通信内容的通信方式。为了使非法的截收者不能理解通信内容的含义，信息在传输前必须先进行各种形式的变化，成为加密信息，在收信端进行相应的逆变化以恢复原信息。电报通信、电话通信、图像通信和数据通信,都有相应的保密技术问题。另一方面,为了从保密通信中获得军事、政治、经济、技术等机密信息，破译技

3、术也在发展。保密技术和破译技术是在相互对立中发展起来的。1881年世界上出现了第一个电话保密专利。电话保密开始是采用模拟保密或置乱的方法，即把话音的频谱或时间分段打乱。置乱后的信号仍保持连续变化的性质。在第二次世界大战期间，频域和时域的置乱器在技术上已基本成熟。70年代以来，由于采用集成电路，电话保密通信得到进一步完善。但置乱器仍是有线载波和短波单边带电话保密通信的主要手段。模拟保密还可以采用加噪声掩盖、人工混响或逆向混响等方法，但因恢复后话音的质量大幅度下降或保密效果差，这些方法没有得到推广应用。数字保密是由文字密码

4、发展起来的。数字信号（包括由模拟信号转换成的数字信号），由相同速率的密码序列加密，成为数字保密信号；保密信号传输到收信端后由同一密码序列去密，恢复原数字信号。随着集成电路的发展，数字保密通信已成为保密通信的主要发展方向。话音、图像等模拟信号都可以用数字保密方式。一般来说，数字破译要比模拟破译困难得多。数字保密的主要限制是传输数字信号所需带宽要比传输模拟信号的带宽大好多倍。模拟保密通信话音信号置乱后的带宽基本保持不变，这是模拟保密通信的一个特点。但是，置乱后恢复的话音质量有所下降。置乱的过程越复杂，则话音质量下降的程度越

5、大。倒频用倒频器（图1）把话音频谱颠倒过来，使高频变为低频,低频变为高频,这是最简单的一种频域置乱方法。频域置乱器的基本电路是平衡调制器和带通滤波器。平衡调制器可以搬移和倒置频谱，而滤波器可以滤取所需要的频谱成分。输入的话音信号经过平衡调制器后输出上、下两个边带。适当地选择平衡调制器的载波频率，可以使下边带的频谱恰好是话音频谱的倒置。然后用低通滤波器滤出所需要的倒频信号。频段置乱用滤波器将话音信号分成若干个频段，打乱这些频段的相互位置和颠倒其中一部分频段图2是话音频段置乱前后的频谱图，在分为5个频段的情况下共有5!×2

6、5(=3840)个不同的频段排列，但其中只有很少的一部分能有效地掩盖话音。频段置乱的最大弱点是话音平均能量的40％集中在400～800赫的频带内。只要通过简单的频谱分析而找到最低频段的位置，就不难破译出保密话音。为了提高破译的难度，现代的频段置乱器一般都通过序列密码的控制，不断改变频段置乱的排列，这就要求收信端作同步的改变，以恢复原来话音的频谱。时段置乱在时间上把话音信号分段，若干个时段组成一帧,然后打乱一帧内时段的先后次序。从图3可以看出，发信端要在存满一帧话音信号后才能按置乱的次序输出保密话音；而收信端则要在存满一

7、帧置乱信号后才能按原来的次序恢复话音信号。这样，从置乱到复原的过程共有两帧的时延。因此一帧的时延不宜太长，否则时延将影响正常的通信。但是，一帧的时延也不宜短于一个话音音节，因为在同一音节内的时段置乱不能有效地掩盖话音。通常，时段置乱器的一帧由8～16个时段组成,时段长为20～60毫秒，一帧的时间在300～600毫秒之间。一个8段的时段置乱共有8!(=40320)个不同的时段排列,但其中只有很小一部分能有效掩盖话音。早期的时段置乱器采用多磁头的磁带或钢丝录音机。这种机械装置在实现收、发双方同步上有很大困难，因而在相当长的

8、一段时间内，时段置乱器很少应用。由于集成电路的发展,新的时段置乱器采用了模拟-数字转换技术，把话音信号转换成数字信号，存储在移位寄存器内,然后按置乱的次序分段读出，再经过数字-模拟转换，成为时段置乱信号。时段置乱器一般都采用伪随机序列密码来逐帧改变置乱的时段次序，以达到较高的保密效果。二维置乱话音信号在频域和时域同时置乱。频段、时