实验九m序列产生及其特性实验.docx

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1、实验九m序列产生及其特性实验一、实验目的通过本实验掌握m序列的特性、产生方法及应用。二、实验内容1、观察m序列，识别其特征。2、观察m序列的自相关特性。三、基本原理m序列是有n级线性移位寄存器产生的周期为n的码序列，是最长线性移位寄存器序21列的简称。码分多址系统主要采用两种长度的m序列：一种是周期为2151的m序列，又称42短PN序列；另一种是周期为21的m序列，又称为长PN码序列。m序列主要有两个功能：①扩展调制信号的带宽到更大的传输带宽，即所谓的扩展频谱；②区分通过多址接入方式使用同一传输频带的不同用户的信号。1、产生原理图9-1示出的是由n级移位寄存器构成

2、的码序列发生器。寄存器的状态决定于时钟控制下输入的信息（“0”或“1”），例如第I级移位寄存器状态决定于前一时钟脉冲后的第i－1级移位寄存器的状态。图中C0，C1，⋯，Cn均为反馈线，其中C0＝Cn＝1，表示反馈连接。因为m序列是由循环序列发生器产生的，因此C0和Cn肯定为1，即参与反馈。而反馈系数C1，C2，⋯，Cn－1若为1，参与反馈；若为0，则表示断开反馈线，即开路，无反馈连线。C0=1C1C2Cn-1Cn=1D1D2D3Dn输出图9-1n级循环序列发生器的模型一个线性反馈移动寄存器能否产生m序列，决定于它的反馈系数ci(i0,1,2,,n)

3、，下表中列出了部分m序列的反馈系数ci，按照下表中的系数来构造移位寄存器，就能产生相应的m序列。表9-1部分m序列的反馈系数表级数n周期P反馈系数Ci（采用八进制）37134152353145，67，75663103，147，1557127203，211，217，235，277，313，325，345，3678255435，453，537，543，545，551，703，74795111021，1055，1131，1157，1167，11751010232011，2033，2157，2443，2745，34711120474005，4445，5023，5263，6211

4、，736312409510123，11417，12515，13505，14127，1505313819120033，23261，24633，30741，32535，37505141638342103，51761，55753，60153，71147，674011532765100003，110013，120265，133663，142305根据表9-1中的八进制的反馈系数，可以确定m序列发生器的结构。以7级m序列反馈系数Ci(211)8为例，首先将八进制的系数转化为二进制的系数即Ci(010001001)2，由此我们可以得到各级反馈系数分别为：C01

5、、C10、C30、C41、C50、C60、C71，由此就很容易地构造出相应的m序列发生器。根据反馈系数，其他级数的m序列的构造原理与上述方法相同。2、m序列的自相关函数m序列的自相关函数为RAD（9-1）式中，A为对应位码元相同的数目；D为对应位码元不同的数目。自相关系数为(ADAD(9-2）)ADP对于m序列，其码长为P=2n－1，在这里P也等于码序列中的码元数，即“0”和“1”个数的总和。其中“0”的个数因为去掉移位寄存器的全“0”状态，所以A值为An11（9-3）2“1”的个数（即不同位）D为D2n1（9-4）根据移位相加特性，m序列｛an｝与移位

6、｛an－τ｝进行模2加后，仍然是一个m序列，所以“0”和“1”的码元个数仍差1，由式（9-2）～（9-4）可得m序列的自相关系数为((2n11)2n11时（9-5）)pp0当τ＝0时，因为｛an｝与｛an－0｝的码序列完全相同，经模2加后，全部为“0”，即D=0，而A=P。由式（9-2）可知p01＝0时（9-6）(0)p因此，m序列的自相关系数为10()10,1,2,⋯,p-1（9-7）p假设码序列周期为P，码元宽度（常称为码片宽度，以便区别信息码元宽度）为TC，那么自相关系数是以PTC为周期的函数，如图9-2所示。Pxx()-2-112340PTc-1/P图9-2m序

7、列的自相关函数在TC的范围内，自相关系数为p1TC（9-8）()1TCp由图（9-2）所示，m序列的自相关系数在τ＝0处出现尖峰，并以PTC时间为周期重复出现。尖峰底宽2TC，TC越小，相关峰越尖锐。周期P越大，1/P就越小。在这种情况下，m序列的自相关特性就越好。3、m序列的互相关函数两个码序列的互相关函数是两个不同码序列一致程度（相似性）的度量，它也是位移量的函数。当使用码序列来区分地址时，必须选择码序列互相关函数值很小的码，以避免用户之间互相干扰。在二进制情况下，假设码序列周期为P的两个m序列，其互相关函数Rxy(τ)为Rxy()A