(完整版)伪随机序列的毕业设计
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随机序列是一种重要的数据分析和加密技术,它能够在很多领域发挥重要作用。
然而,在计算机科学中,由于计算机系统是以确定性方式工作的,因此无法真正地产生真正的随机序列。
相反,计算机系统能够生成的是伪随机序列。
本文将详细介绍伪随机序列生成的原理。
在计算机系统中,伪随机序列是通过伪随机数发生器(Pseudo Random Number Generator,简称PRNG)产生的。
PRNG是基于特定的确定性算法设计的,它以一个称为种子(seed)的起始值作为输入,然后通过一系列的数学运算生成伪随机数序列。
种子是PRNG生成随机数的起始点,同样的种子将会生成同样的伪随机数序列。
PRNG的设计基于一个重要的原则,即一个好的PRNG在产生伪随机数时应具有良好的统计特性。
简而言之,这意味着生成的伪随机数序列应该在统计上符合一些随机性质。
例如,均匀分布是一个重要的统计特性,即生成的伪随机数应该均匀地分布在一个给定范围内。
其他常用的统计特性包括独立性(每个生成的数与前面的数无关)和周期性(序列重复的间隔)等。
常见的PRNG算法包括线性同余发生器(Linear Congruential Generator,简称LCG)和梅森旋转算法(Mersenne Twister)等。
LCG是最早出现的PRNG算法之一,它通过以下公式来递归生成伪随机数:Xn+1 = (a*Xn + c) mod m其中,Xn表示当前的伪随机数,Xn+1表示下一个伪随机数,a、c和m是事先确定的常数。
LCG算法的特点是简单、高效,但由于其线性特性,容易产生周期较短的伪随机数序列。
梅森旋转算法则是一种更复杂的PRNG算法,它具有更长的周期和更好的随机性质。
梅森旋转算法的原理基于一个巨大的素数,在该算法中,一个大的状态空间被旋转和变换,从而生成伪随机数。
梅森旋转算法由于其良好的统计特性和随机性质,广泛应用于计算机图形学、模拟和密码学等领域。
尽管PRNG能够生成伪随机序列,但由于其基于确定性算法,因此不适用于要求真正随机性的应用,例如密码学中的密钥生成和加密等。
通信工程毕业设计论文1 引言超宽带(UWB,Ultra Wide Band)无线技术在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位、成像、武器控制等众多领域具有广阔的应用前景,因此被认为是未来几年电信热门技术之一。
1990年,美国国防部首先定义了“超宽带”概念,超宽带无线通信开始得到美国军方和政府部门的重视。
2002年4月,美国FCC通过了超宽带技术的商用许可,超宽带无线通信在民用领域开始受到普遍关注。
目前“超宽带”的定义只是针对信号频谱的相对带宽(或绝对带宽)而言,没有界定的时域波形特征。
因此,有多种方式产生超宽带信号。
其中,最典型的方法是利用纳秒级的窄脉冲(又称为冲激脉冲)的频谱特性来实现[1]。
超宽带无线电是对基于正弦载波的常规无线电的一次突破。
几十年来,无线通信都是以正弦载波为信息载体,而超宽带无线通信则以纳秒级的窄脉冲作为信息载体。
其信号产生、调制解调、信号隐蔽性、系统处理增益等方面,具有独特的优势,尤其是能够在密集的多径环境下实现高速传输。
由于脉冲持续时间很短,多径分量在时域上不易重叠,多径分辨能力高,通过先进的多径分离技术或瑞克接收机,可以充分利用多径分量。
目前,典型的超宽带无线通信调制方式以TH-PPM、TH-PAM为主,本论文中,介绍超宽带无线通信中的调制技术,主要讨论TH-PPM、TH-PAM的基本原理,并且对比调制技术的优缺点,性能的好坏,并进行动态的仿真,从仿真图中较清楚的研究调制方式,从而得出正确的结论,细致的研究超宽带无线通信中的调制技术。
关键字:超宽带调制方式 PPM调制 PAM调制 OFDM调制2 概述2.1 总述近几年来,超宽带短距离无线通信引起了全球通信技术领域极大的重视。
超宽带通信技术以其传输速率高、抗多径干扰能力强等优点成为短距离无线通信极具竞争力和发展前景的技术之一。
FCC(美国通信委员会) 对超宽带系统的最新定义是:相对带宽(在- 10dB 点处) (fH - fL)/fc 20 %(fH ,fL ,fc分别为带宽的高端频率、低端频率和中心频率) 或者总带宽BW 500MHz。
伪随机序列的设计与分析随着通信和信息技术的发展,二元伪随机序列在通信学,密码学,雷达测距等方面都得到了广泛的应用.故而也带动了对伪随机序列的研究兴趣.本文的研究内容主要包含以下三个方面:伪随机序列集的设计,伪随机序列的2-adic复杂度和线性复杂度,以及环上序列的压缩映射.本文得到的结果可概括如下(一)在序列集的设计方面,本文构造了一类低相关区域序列集和一类低相关值序列集.(1)设计低相关区域序列集的方法主要是通过修改理想两值自相关序列的部分比特来获得新的序列.而且新构造的低相关区域序列集能达到Tang-Fan-Matsufuji 界.和以前的构造相比,该设计第一次给出了具有两个自由参数的低相关区域序列集.(2)设计低相关值序列集的思想主要是源自于对Bent序列集的推广.首先推广了Bent函数的概念,提出了类-Bent函数.然后基于正交的类-Bent函数,构造了一类低相关值序列集.该构造给出的序列集具有较高的线性复杂度.(二)在序列的安全性指标方面,本文主要研究了最优自相关序列的2-adic复杂度以及两类交织序列的线性复杂度和2-adic复杂度.(1)首先,提出了一个计算二元序列2-adic复杂度的新方法.利用这个新方法,证明了所有已知的理想两值自相关序列的2-adic复杂度都等于它们的周期.该方法还证明了周期为N(三1 mod 4)的Legendre序列和Ding-Helleseth-Lam序列的2-adic复杂度也达到了最大.最后,还利用该方法确定了理想两值自相关序列在几乎所有奇素数域上的线性复杂度.(2)其次,研究了两类交织序列的极小多项式和线性复杂度.一类是Zhou等人[88]构造的低相关区域序列,而另一类是Tang等人[72]构造的最优自相关序列.利用这些序列的交织结构,完全确定了几类低相关区域序列的线性复杂度.但是本文仅在一些特定条件下确定了Tang等人构造的最优自相关序列的线性复杂度.这些结论部分回答了Li和Tang提出来的开问题.(3)最后,研究了前述两类交织序列的2-adic复杂度.也是利用这些序列的交织结构,完全确定了它们的2-adic复杂度和极小生成数.(三)在环上序列方面,本文研究了一类压缩映射的保熵性.令φ(x0,x1,…,xe-1) =g(xe-1)+μ(x0,x1,…,xe-2)表示Fpe到Fp的一个多变元多项式函数.那么φ可以诱导出一个G’(f(x),pe)到Fp∞的压缩映射.已有文献证明,当f(x)是强本原多项式时,该压缩映射是保熵的.本文证明了,当deg(g)为奇数或者g(x)=xk+∑i-0k-2cixi时,只需f(x)是本原多项式,就能保证该压缩映射是保熵的.。
实验七伪随机序列发生器设计一、实验目的1.掌握伪随机序列(m序列)发生器的基本原理和设计方法;2.深入理解VHDL中signal和variable的不同及其应用;二、设计描述及方法1.伪随机序列概述在扩展频谱通信系统中,伪随机序列起着十分关键的作用。
在直接序列扩频系统得发射端,伪随机序列将信息序列的频谱扩展,在接收端,伪随机序列将扩频信号恢复为窄带信号,进而完成信息的接收。
m序列又称为最长线形反馈移位寄存器序列,该序列具有很好的相关性能。
m序列发生器的基本结构为:其中(C r,C r-1,…,C0)为反馈系数,也是特征多项式系数。
这些系数的取值为“1”或“0”,“1”表示该反馈支路连通,“0”表示该反馈支路断开。
下图为实际m序列发生器的电路图:图中利用D触发器级联的方式完成移位寄存器的功能。
在系统清零后,D触发器输出状态均为低电平,为了避免m序列发生器输出全“0”信号,图中在“模二加”运算后添加了一个“非门”。
从图中A、B、C、D四个节点均可得到同一m序列,只是序列的初始相位不同。
特征多项式系数决定了一个m序列的特征多项式,同时也决定了一个m序列。
下表给出了部分m 序列的反馈系数(表中的反馈系数采用八进制表示)2.电路设计基本方法本实验要设计一个寄存器级数为5的m序列发生器,从m序列发生器反馈系数表可知,有三个反馈系数可选,即可以产生三种不同的m序列;在以下设计的接口描述中choice(1 downto0)为m序列选择输入信号,clk为时钟输入信号,reset为复位信号,psout为m序列输出信号。
三、程序代码library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity mps isport (clk,reset : in std_logic;choice : in std_logic_vector(1 downto 0);psout: out std_logic );end mps;architecture behave of mps issignal a :std_logic_vector(4 downto 0);signal k:std_logic;beginprocess(clk,reset,choice,a)begincase choice iswhen "00"=> k<=not(a(3) xor a(2));when "01"=> k<=not(a(4) xor a(3)xor a(2)xor a(0));when "10"=> k<=not(a(4) xor a(2)xor a(1)xor a(0));when others =>k<='X';end case;if clk'event and clk='1' thena(0)<=k;for i in 1 to 4 loopa(i)<=a(i-1);end loop;end if;if(reset='1') thena<="00000";end if;end process;psout<=a(4);end behave;四、功能仿真五、RTL级电路。
伪随机序列的设计及其密码学应用伪随机序列的设计及其密码学应用什么是伪随机序列?伪随机序列是指在表面上具有随机性质,但实际上是通过某种算法生成的序列。
它们被广泛应用于密码学领域,用于生成密钥、令牌验证等。
密码学应用1. 加密通信伪随机序列在加密通信中起到重要作用,通过使用伪随机序列作为密钥,可以保证通信数据的机密性。
只有拥有正确的伪随机序列才能解密通信内容,从而保护通信的安全性。
2. 数据完整性验证伪随机序列可以用于生成消息认证码(MAC),用于验证数据的完整性。
发送方使用伪随机序列计算MAC,并将其与原始数据一起发送。
接收方使用相同的伪随机序列计算MAC,并将结果与接收到的MAC进行比较。
如果二者一致,则说明数据没有被修改过。
3. 数字签名伪随机序列在数字签名中扮演重要角色。
发送方使用私钥对数据进行签名,并生成数字签名。
接收方使用相同的伪随机序列对签名进行验证,来确认该签名是由发送方生成的。
4. 令牌验证在身份验证中,伪随机序列可以用于生成一次性密码(OTP)令牌。
这些令牌根据伪随机序列算法生成,在每次使用后会自动过期,提供了高度的安全性。
5. 随机数生成伪随机序列也可以用来生成随机数。
在密码学中,伪随机数生成器(PRNG)使用特定的算法和种子值生成一系列的伪随机数。
这些伪随机数可以用于密码学中的各种场景,如生成随机密钥、随机初始向量等。
总结伪随机序列在密码学中应用广泛,通过使用特定算法和种子值生成具有伪随机特性的序列,可以保证数据的机密性、完整性以及身份验证的安全性。
在实际应用中,需要选择合适的伪随机序列算法,并保证密钥的安全性,以提供更高的密码学安全性。
1. 加密通信在加密通信中,伪随机序列可以用作对称加密算法中的密钥。
对称加密算法使用同一个密钥进行加密和解密,因此密钥的安全性非常重要。
通过使用伪随机序列生成密钥,可以增加密钥的随机性和复杂性,提高加密算法的安全性。
2. 数据完整性验证在数据传输过程中,可能会面临数据篡改的风险,例如中间人攻击。
目录伪随机序列 (2)1 基本原理 (2)1.1 背景 (2)1.2 实现原理 (2)2 实现方式 (3)3 FPGA的实现 (5)3.1 设计思路 (5)3.2 代码实现分析 (5)3.2.1斐波那契方式 (5)3.2.2伽罗瓦方式 (9)4 总结 (12)伪随机序列1 基本原理1.1 背景随着通信技术的发展,在某些情况下,为了实现最有效的通信应采用具有白噪声统计特性的信号;为了实现高可靠的保密通信,也希望利用随机噪声;另外在测试领域,大量的需要使用随机噪声来作为检测系统性能的测试信号。
然而,利用随机噪声的最大困难是它难以重复再生和处理。
伪随机序列的出现为人们解决了这一难题。
伪随机序列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,有预先的可确定性和可重复性。
由于它的这些优点,在通信、雷达、导航以及密码学等重要的技术领域中伪随机序列获得了广泛的应用。
而在近年来的发展中,它的应用范围远远超出了上述的领域,如计算机系统模拟、数字系统中的误码测试、声学和光学测量、数值式跟踪和测距系统等也都有着广阔的使用。
伪随机序列通常由反馈移位寄存器产生,又可分为线性反馈移位寄存器和非线性反馈移位寄存器两类。
由线性反馈移位寄存器产生出的周期最长的二进制数字序列称为最大长度线性反馈移位寄存器,即为通常说的m序列,因其理论成熟,实现简单,应用较为广泛。
m序列的特点:(1)每个周期中,“1”码出现2n-1次,“0”码出现2n-1次,即0、1出现概率几乎相等。
(2)序列中连1的数目是n,连0的数目是n-1。
(3)分布无规律,具有与白噪声相似的伪随机特性。
1.2 实现原理在二进制多级移位寄存器中,若线性反馈移位寄存器(LFSR)有n 阶(即有n级寄存器),则所能产生的最大长度的码序列为2n-1位。
如果数字信号直接取自LFSR(非翻转信号)的输出,那么最长的连0数为n-1。
除了字符串的连0和连1,伪随机序列在一个长度为n的字符串中将包含任何可能的0和1的组合。
1 引言如果一个序列,一方面它是可以预先确定的,并且是可以重复地生产和复制的;一方面它又具有某种随机序列的随机特性(即统计特性),我们便称这种序列为伪随机序列。
因此可以说,伪随机序列是具有某种随机特性的确定的序列。
它们是由移位寄存器产生确定序列,然而他们却具有某种随机序列的随机特性。
因为同样具有随机特性,无法从一个已经产生的序列的特性中判断是真随机序列还是伪随机序列,只能根据序列的产生办法来判断。
伪随机序列系列具有良好的随机性和接近于白噪声的相关函数,并且有预先的可确定性和可重复性。
这些特性使得伪随机序列得到了广泛的应用。
1.1课程设计目的本课程设计主要是使学生增进对伪随机序列的认识,加深对通信原理理论方面的理解,使学生了解如何产生伪随机序列以及D/A的工作原理及使用方法,并将伪随机序列输入D/A转换器,观察其模拟信号特性。
1.2 课程设计要求设计程序时,应以理论作为指导,构思设计方案;设计完成后应进行调试,仿真和分析;处理结果和分析结论应该一致,而且应符合理论;独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告书。
1.3 课程设计内容设计伪随机码电路:产生八位伪随机序列(本次产生的是m序列);了解D/A 的工作原理及使用方法,将伪随机序列输入D/A中(如DAC0808),观察其模拟信号的特性;分析信号源的特点,使用EWB软件进行仿真;进行系统仿真,调试并完成符合要求的课程设计书。
2 EWB软件介绍2.1 软件简介EWB软件是交互图像技术有限公司在九十年代初推出的EDA软件,相对其它EDA软件而言,它只有16M,功能也比较单一,就是进行模拟电路和数字电路的混合仿真,但它的仿真功能十分强大,可以几乎100%地仿真出真实电路的结果,而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具,它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片,器件库中没有的元器件,还可以由外部模块导入,它的工作界面非常直观,原理图和各种工具都在同一个窗口内,许多电路你无需动用烙铁就可得知它的结果,而且若想更换元器件或改变元器件参数,只需点点鼠标即可。
伪随机码发生器研究与设计伪随机码发生器是一种通过其中一种算法生成伪随机序列的电子设备或程序。
与真随机数发生器不同,伪随机码发生器是基于确定性算法生成的序列,其看似是随机的,但实际上可以通过逆向计算或算法分析来预测出后续的码值。
1.算法选择:伪随机码发生器的性能很大程度上取决于所选择的算法。
常用的算法包括线性反馈移位寄存器(LFSR)、离散余弦变换(DCT)、线性同余发生器(LCG)等。
研究者可以根据特定需求选择合适的算法,并通过数学分析、理论推导和模拟实验来评估其性能。
2.随机性测试:伪随机码发生器生成的序列是否具备足够的随机性是一个关键问题。
为了评估伪随机码发生器的性能,需要设计合适的随机性测试方法。
常用的测试方法包括统计分析、频谱分析、序列均匀性检测、序列独立性检验等。
3.秘密性与安全性:在密码学应用中,伪随机码发生器的秘密性和安全性是非常重要的。
秘密性指发生器的设计和参数应保密,只有掌握这些信息的人才能伪装成合法用户。
安全性指发生器生成的序列在密码攻击下能够抵抗各种攻击手段。
确保秘密性和安全性需要对伪随机码发生器进行全面的安全性分析和风险评估,以便发现可能存在的漏洞和弱点,并采取相应的安全措施和改进措施。
4.性能优化:伪随机码发生器的性能包括生成速度、存储空间和计算复杂度等方面。
研究者需要在保证安全性的前提下,尽可能提高伪随机码发生器的性能。
这包括改进算法、优化参数选择、使用硬件加速等。
总结起来,伪随机码发生器的研究与设计需要深入理解随机性、密码学和计算机科学等领域的知识,并结合具体应用需求来选择合适的算法和进行性能优化。
通过合理的算法设计、随机性测试和安全性分析评估,以及针对性的安全措施和改进措施,可以设计出安全可靠的伪随机码发生器。
伪随机序列发生器设计
伪随机序列发生器(PRNG)是生成伪随机数字序列的算法,用于实现
一种统计分布的结果。
它与真正随机序列发生器(TRNG)有所不同,它会
生成完全随机的序列。
伪随机序列发生器(PRNG)一般用于实现加密算法、在游戏中实现随机数据,以及在模拟环境中实现随机事件等多种用途。
1)伪随机序列发生器的硬件部分:目前伪随机序列发生器均采用数
字电路来实现,一般是采用静态只读存储器(SRAM)实现,可以提供高速、稳定和可靠的性能。
2)伪随机序列发生器的算法:伪随机序列发生器需要一个有效的算
法来生成伪随机数字。
比较常用的算法有线性同余法、梅森旋转法、高斯
随机数法等。
3)伪随机序列发生器的参数:伪随机序列发生器需要选择适当的参
数来实现随机序列的变化,可以选择常数、Seed值、基量值等。
4)伪随机序列发生器的测试:需要对伪随机序列发生器进行充分的
测试,以确保它的算法是有效的,能够生成随机数字,而且经过测试不会
有规律性。
总而言之,伪随机序列发生器的设计需要考虑硬件部分、算法、参数
以及测试等多个要素,以确保它能够有效地生成伪随机数字,而且不会有
规律性。
伪随机序列与误码检测原理建模与设计
一、伪随机序列的原理
伪随机序列(PRS)是一种预先定义好的序列,它是在固定的硬件运算器(称为伪随机算术器)上按照一定的规则反复计算产生的,用于数据传输、接收身份认证、密码及多媒体网络加密等,是现代信息技术中应用最广泛的经典技术之一
(1)状态码
状态码是伪随机序列产生的基础,它是一个固定的、确定的二进制序列。
若产生长度为n的伪随机序列,状态码的长度也为n。
(2)线性反馈移位寄存器
它是状态码的变形,是根据状态码的每一位来选择计算模型,根据计算模型,由上一个序列生成下一个序列。
它具有一定复杂性,即状态码每次改变后,影响下一个状态码的位置和长度。
(3)混淆器复位
混淆器复位是伪随机序列的最主要的特性,它把LFSR的输出作为输入,利用复杂的非线性函数来把LFSR的输出和输入交叉,从而使每次都会有新的序列产生,使序列生成更为随机。
误码检测原理也分三个层次:编码、校验和复位。
(1)编码。
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。
题目伪随机序列码的性能分析毕业论文﹙设计﹚任务书院(系) 物电学院专业班级通信1104班学生薛康一、毕业论文﹙设计﹚题目伪随机序列码的性能分析二、毕业论文﹙设计﹚工作自__2015_年 _1 _月_ 1 _日起至_2015_年 6 月__10_日止三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 物电学院北区实验室四、毕业论文﹙设计﹚的容要求: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,对直接序列扩频系统就显得十分重要。
因此,选择对伪随机序列码进行仿真研究。
本次毕业设计运用仿真软件对三种不同的伪随机序列码进行性能分析。
本次毕业设计要求:1.运用仿真软件搭建采用三种不同的伪随机序列码进行扩频的直接序列扩频系统;2. 结合三种不同信道环境对比三种不同的伪随机序列码进行扩频的直接序列扩频系统的频谱特点与误码率情况,并对仿真结果进行分析。
五、毕业论文﹙设计﹚应收集资料与参考文献:阅读和学习关于伪随机序列码、扩频通信和计算机仿真技术方面的专业资料,参阅的外文文献不少于3篇。
六、毕业论文﹙设计﹚的进度安排:1月10日─3月20日:查阅资料,完成外文翻译原文和开题报告。
3月21日——4月20日:完成直接序列扩频系统的基本仿真设计并提交中期检查报告。
4月21日——5月20日:进一步完善直接序列扩频系统的仿真设计,准备作品验收。
5月21日——6月15日:撰写、修改毕业设计论文,准备并完成答辩。
指导教师系(教研室)系(教研室)主任签名批准日期接受论文 (设计)任务开始执行日期学生签名伪随机序列码的性能分析薛康(理工学院物理与电信工程学院通信1104班, 723000)指导教师:瑞[摘要]: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性能。
摘要在科技的日益发展中,扩展频谱通信则是一种新型的通信方式。
跳频通信是扩展频谱通信中的一种,跳频通信和自适应通信、扩展频谱通信以及高速数字数据通信系统被称为“90年代的通信技术”。
由于扩展频谱通信、跳频通信极强的抗干扰能力和多址通信性能,使其在军事和民用上都得到越来越广泛的应用。
本文讲述了扩频通信的基本概念和跳频系统的主要特点。
跳频通信技术具有很强的抗干扰能力,所以跳频通信一直也是扩频通信技术研究中的一个重点。
在阐述跳频通信基本原理和实现方法的基础上,利用 Matlab 提供的可视化工具 Simulink 建立了跳频通信系统仿真模型,详细讲述了各模块的设计。
在给定仿真条件下,对该跳频通信系统在宽带噪声干扰工作机制下进行了仿真,得到了宽带噪声干扰下的误码率信噪比曲线。
结果表明,跳频通信系统的抗干扰能力优于传统的定频通信,在战术通信中有更高的可靠性。
【关键词】:扩展频谱通信跳频通信抗干扰误码率信噪比ABSTRACTIn the development of science and technology, the spread spectrum communication is a kind of new way to communicate. Frequency hopping communication is spread spectrum communication of frequency hopping communication and adaptive communication, spread spectrum communication and high speed digital data communication system known as "90’s communications technology". Due to the spread spectrum communication, frequency hopping communication strong anti-interference ability and multi-access communication performance, so that in the military and civilian up to get more and more widely. This paper introduced the spread spectrum communication of the basic concepts and frequency hopping system main characteristics.Frequency hopping communication technology has the very strong anti-jamming ability, so the frequency hopping communication has also spread spectrum communication technology in the study of a key. In this paper the frequency hopping communication basic principle and method, and on the basis of the use of Matlab provide visual tools Simulink established the frequency hopping communication system simulation model, the detailed design of each module in tells the story. In a given simulation conditions, the frequency hopping communication system in broadband noise under the working mechanism is simulated, and get the broadband noise ber under Signal to noise rate curve. The results show that the frequency hopping communication system of anti-interference ability is better than that of traditional fixed frequency communication in communications have higher tactics reliability.【Keywords】: spread spectrum communication; Frequency hopping communication; Anti-interference; The bit error rate; Signal to noise rate目录第一章绪论 (4)选题目的及意义 (4)跳频通信的应用和发展 (5)第二章跳频通信理论基础 (7)跳频系统的组成及数学模型 (7)跳频的主要技术指标 (9)跳频系统的关键技术 (10)跳频图案 (11)跳频信号的发送与接收 (16)跳频信号的同步 (16)第三章基于Matlab/Simulink的跳频系统仿真 (20)Simulink 仿真介绍 (20)跳频系统仿真模型 (22)跳频系统抗干扰性能分析 (32)第四章总结 (34)致谢 (35)参考文献 (36)第一章绪论第一节选题目的及意义在现代通信中常常会遇见的一个重要问题就是抗干扰问题。
基于MATLAB的伪随机序列实现基于MATLAB的伪随机序列实现Realization of Pseudo-random SequenceBased on MATLAB作者声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果,除了文中特别加以标注的地方外,没有任何剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范的行为,也没有侵犯任何其他人或组织的科研成果及专利。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
如本毕业设计(论文)引起的法律结果完全由本人承担。
毕业设计(论文)成果归武汉工程大学邮电与信息工程学院所有。
特此声明。
作者专业:作者学号:作者签名:____年___月___日毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:日期:学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
摘要本毕业设计主要介绍了两种常用的反馈移位寄存器序列(m序列和Gold序列)的特性,并对其进行仿真研究。
伪随机序列良好的随机性和接近于白噪声的相关函数,使其易于从信号或干扰中分离出来。
伪随机序列的可确定性和可重复性,使其易于实现相关接收或匹配接收,因此有良好的抗干扰性能。
伪随机序列的这些特性使得它在伪码测距、导航、遥控遥测、扩频通信、多址通信、分离多径、数据加扰、信号同步、误码测试、线性系统、各种噪声源等方面得到了广泛的应用,特别是作为扩频码在CDMA系统中的应用已成为其中的关键问题。
在本论文中首先简要阐述了伪随机序列的研究现状及其相关意义,接着介绍了伪随机序列的发展历史,研究方法和研究工具。
然后分别对m序列和Gold序列这两种常用的伪随机序列的生成过程、随机特性以及相关特性进行了详细的研究,并分析它们的优点以及存在的问题。
最后在理论证明的基础上应用MATLAB仿真验证它们的随机特性,并用仿真做出m 序列和Gold序列相关特性图形并加以比较。
关键词:伪随机序列;m序列;Gold序列;相关;ABSTRACTMatlab software used extensively in many engineering fields due to its strong operation fanction. To expanding or compressing the signal spectrum in spread spectrum system,the signal is generally multipled by a spread Spectrum sequence. The character of spread spectrum sequence significantly affects the communication quality. In all PN sequences,m-sequence and Gold-sequence are often used asspread spectrum sequence. In this paper, the brief introduction of the theory, property and constructing means of the two sequences are given first, and the generation and analysis of them by programming with M language in MATLAB are given later. The simulation results show the correctness and feasibility of this method.The simple and intuitive method is convenient for the engineering personnel.KEYWORDS:PN sequence; Sequence; Spread spectrum sequence 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日目录摘要............................................................................................................................................ ABSTRACT..............................................................................................................................第一章前言..............................................................................................................................1.1 研究课题的提出 ........................................................................................................1.2 伪随机序列的应用及其意义 ....................................................................................1.3 伪随机序列研究现状 ................................................................................................1.4 研究内容.....................................................................................................................第二章伪随机序列与仿真工具的简介 .................................................................................2.1 伪随机序列理论的发展历史 ....................................................................................2.2 伪随机序列的构造方法 ............................................................................................2.3 MATLAB简介 ...............................................................................................................第三章 m序列...........................................................................................................................3.1 m序列的定义 .............................................................................................................3.2 m序列的产生 .............................................................................................................3.3 m序列的性质 .............................................................................................................3.4 m序列的计数 .............................................................................................................第四章 Gold序列 ....................................................................................................................4.1 Gold序列的定义 .......................................................................................................4.2 m序列优选对 .............................................................................................................4.3 Gold序列的产生结构 ...............................................................................................4.4 Gold码的性质 ...........................................................................................................4.5 平衡Gold码 ..............................................................................................................第五章序列的仿真及其仿真比较 .........................................................................................5.1 m序列的仿真 .............................................................................................................5.2 Gold序列的仿真 .......................................................................................................5.3 MATLAB环境中伪随机序列相关函数的实现及特性 ...............................................5.4 两种相关函数间的相关特性比较 .........................................................................................................................................................................................................参考文献:................................................................................................................................致谢 .............................................................................................................. 错误!未定义书附录 MATLAB 程序 ...............................................................................................................第一章前言1.1 研究课题的提出伪随机序列系列具有良好的随机性和接近于白噪声的相关函数,并且有预先的可确定性和可重复性。