m序列的特点与应用.ppt

你不可错过的通信原理 M序列的特点与应用 m序列的产生 m序列的性质 m序列的应用 m序列是最长线性移位寄存器序列的简称。它是由多 级移位寄存器或其他延迟元件通过线性反馈产生的最长 的码序列。由于m序列容易产生、规律性强、有许多优 良的性能，在扩频通信中最早获得广泛的应用。 如图1所示，m序列可由二进制线性反馈移位寄存器产生。它主要由n个串联的寄存器、移位脉冲产生器和模2加法器组成。 图中第i级移存器的状态ai表示，ai=0 或ai=1，i=整数。反馈线的连接状态用ci表示，ci=1表示此线接通（参加反馈），ci=0表示此线断开。 由于反馈的存在，移存器的输入端受控地输入信号。不难看出，若初始状态为全“0”,则移位后得到的仍为全“0”，因此应避免出现全“0”状态，又因为n级移存器共有2n-1种可能的不同状态，除全“0”状态外，剩下2n-1种状态可用。每移位一次，就出现一种状态，在移位若干次后，一定能重复出现前某一状态，其后的过程便周而复始了。反馈线位置不同将出现不同周期的不同序列，我们希望找到线性反馈的位置，能使移存器产生的序列最长，即达到周期P=2n-1。按图中线路连接关系，可以写为： 该式称为递推方程。 图1 线性反馈移位寄存器 上面曾经指出，ci的取值决定了移位寄存器的反馈连接和序列的结构。现在将它用下列方程表示： 这一方程称为特征多项式。式中xi仅指明其系数ci的值（1或0），x本身的取值并无实际意义，也不需要去计算x的值。例如，若特征方程为f(x)=1+x+x4则它仅表示x0,x1和x4的系数c0=c1=c4=1,其余为零。经严格证明：若反馈移位寄存器的特征多项式为本原多项式，则移位寄存器能产生m序列。只要找到本原多项式，就可构成m系列发生器。 m序列的基本性质如下： (1)周期性：m序列的周期p取决于它的移位寄存器的级数, p=2n-1 (2)平衡特性：m序列中0和1的个数接近相等；m序列中一个周期内“1”的数目比“0”的数目多1个。 (3)游程特性：m序列中长度为1的游程约占游程总数的1/2，长度为2的游程约占游程总数的1/22 ,长度为3的游程约占游程总数的1/23 … (4)线性叠加性：m序列和其移位后的序列逐位模2相加，所得的序列还是m序列，只是相移不同而已。 (5)二值自相关特性：码位数越长越接近于随机噪声的自相关特性。 ? m序列的产生 m序列的性质 m序列的应用 （1）均衡性。在m序列一个周期中‘1’的个数比‘0’要多 1位，这表明序列平均值很小。 （2）m序列与其移位后的序列模2相加，所得的序列还是 m序列，只是相位不同而已。例如：1110100与向又移3位的序列1001110相对应模二相加后的序列为0111010，相当于原序列向右移一位后的序列，仍为m序列。 （3）m序列发生器中移位寄存器的各种状态，除全0状态外，其他状态只在m序列中出现一次。 （4）m序列发生器中，并不是任何抽头组合都能产生m序列。理论分析指出，产生的m序列数由下式决定： φ（2n-1）/n 其中φ（X）为欧拉数。例如5级移位寄存器产生31 位m序列只有6个。 （5）m序列具有良好的自相关性 m序列的产生 m序列的性质 m序列的应用 测量房间脉冲效应 测距回答概率控制中的应用 系统辨识中的应用 m序列是一种伪随机序列,在通信、雷达、密码学等领域都有应用。近几十年来,运用m序列测量房间声学系统脉冲响应的技术研究也受到了人们的关注。m序列法测量技术有两大优点,其一是较强的抗噪声性能,其二是运算速度快、效率高。 m序列法在应用过程中遇到的一些问题进行了深入研究,具体工作如下: 1.针对测量过程中非线性对测量的影响进行了研究。分析了非线性为Hammerstein模型时,运用m序列法测量线性脉冲响应的失真情况,针对非线性为偶数次时,常规的m序列法测量技术不能获得线性脉冲响应的信息的缺陷进行了改进;提出了运用0、1电平的m序列激励Hammerstein系统的思想,并在m序列电平为1、-1时的FMT变换基础上,加以改进得到偶数幂次非线性干扰时测量线性脉冲响应的快速算法。当非线性较弱时,以Volterra核模型的简化结构为室内声学系统模型,根据此模型,得到了单一非线性作用下m序列法测量脉冲响应的 显式表达;分别分析了m序列的长度 、幅度以及非线性的阶次等与m序列测量法抗非线性失真 性能的关系 。 2.为了改善m序列法的抗失真性能提高失真抑制度,在传统的截断法思想基础上,首次提出了一种确定截断点的方法。该方法利用了二次非线性误差与m序列三阶相关函数之间的关系,只需要计算出m序列三阶相关函数较小延时时