扩频通信就要借助扩频序列
对扩频序列的要求如下:
- 具有尖锐的自相关特性
- 有尽可能小的互相关特性,最好为0
- 序列平衡,0与1的数量尽可能一样多
- 在扩频序列族中有数目足够多的序列可供选用
- 有尽可能大的序列复杂度
常见的几种扩频序列
PN序列
第一类PN序列具有良好的自相关特性
第二类PN序列具有良好的互相关特性,可以拿来作为系统的扩频序列,但不能用作启动系统的同步,自相关特性好的第一类广义PN序列,属于狭义PN的m序列,可以作为能完成同步的扩频序列
m序列
m序列的全称是最大长度线性反馈位移寄存器序列,二元m序列是一种狭义伪随机序列,有优良的自相关函数,易于产生与复制,在扩展频谱技术中得到了广泛的应用,在直扩系统中用于扩展基带信号,在跳频扩频系统中用来控制跳频频率合成器,组成随机跳频方案
n级线性反馈移位寄存器的反馈逻辑可以使用多项式来表示:
f(x)=c0+c1x+c2x2+...cnxnf(x)=c_0+c_1x+c_2x^2+...c_nx^nf(x)=c0+c1x+c2x2+...cnxn
称为本源多项式
本源多项式的条件
- f(x)不能再被分解因式f(x)不能再被分解因式f(x)不能再被分解因式
- f(x)可以整除xm+1,这里m=2n−1f(x)可以整除x^m+1,这里m=2^n-1f(x)可以整除xm+1,这里m=2n−1
- f(x)不可以整除xq+1f(x)不可以整除x^q+1f(x)不可以整除xq+1,这里q<m
知道生成多项式可以推出m序列,反之也可以,(45)8(45)^8(45)8 100101 这里注意是8进制,不要搞错了 g(x)=x5+x2+1g(x)=x^5+x^2+1g(x)=x5+x2+1
(75)8(75)^8(75)8 111101
f(x)=x5+x4+x3+x2+1f(x)=x^5+x^4+x^3+x^2+1f(x)=x5+x4+x3+x2+1
n=5n=5n=5 p=25−1p=2^5-1p=25−1
可以从本源多项式的系数表中查出有两个多项式,就是上面两个多项式
m序列的伪随机特性
周期性:周期是 p=2n−1p=2^n-1p=2n−1
均衡性:在每一周期内,0出现2n−1−12^{n-1}-12n−1−1次,1出现2n−12^{n-1}2n−1次,1比0多出现一次
游程分布:在每一周期内,共有2n−12^{n-1}2n−1个游程,0与1各占一半
位移相加性:m序列与其位移序列的模2和仍是m序列的另一位位移序列
m序列的自相关函数
R(j)=A−DA+DR(j)=\frac{A-D}{A+D}R(j)=A+DA−D
A表示序列与其位移序列对应位元素相同的个数,D表示对应位元素不同的个数
A+D=PA+D=PA+D=P
R(j)=1//j=0//modpR(j)=1 //j=0// mod pR(j)=1//j=0//modp
R(j)=−1pj!=0//modpR(j)=-\frac{1}{p} j !=0//mod pR(j)=−p1j!=0//modp
j=0 自相关函数出现峰值1
j偏离0,相关函数曲线下降,1<=j<p时相关函数值为-1/p,j=p又出现峰值1
gold序列
改善了m序列的互相关特性
gold序列书比m序列多的多的多
gold序列的产生方式
- 由串联成2n级的线性移位寄存器
- 由产生m序列优选对的两个n级移位寄存器并联而成