通信原理主講教師：高渤

含弘光大繼往開來學習內容正交編碼1234擴展頻譜通信偽隨機序列5第十二章正交編碼與偽隨機序列偽隨機序列的其他應用5通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】2學習目標學習要點1、正交編碼的定義；

2、阿達瑪矩陣和沃爾什矩陣的構造方法；

3、m序列的性質及其產生方法；

4、擴展頻譜通信的根本原理；5、偽隨機序列的各種應用。通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】3學習內容正交編碼1234擴展頻譜通信偽隨機序列5第十二章正交編碼與偽隨機序列偽隨機序列的其他應用5通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】4一、正交編碼的根本概念1、正交性假設兩個周期為T的模擬信號s1(t)和s2(t)互相正交，那么有第一節(jié)正交編碼兩個碼組的正交性可用如下形式的互相關系數來表述：假設碼組x和y正交，那么必有(x,y)=0。通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】5學習內容正交編碼1234擴展頻譜通信偽隨機序列5第十二章正交編碼與偽隨機序列偽隨機序列的其他應用5通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】6一、偽隨機噪聲的根本概念1、什么是偽隨機噪聲？具有類似于隨機噪聲的某些統(tǒng)計特性，同時又能夠重復產生的波形。優(yōu)點：它具有隨機噪聲的優(yōu)點，又防止了隨機噪聲的缺點，因此獲得了日益廣泛的實際應用。第二節(jié)偽隨機序列2、如何產生偽隨機噪聲？目前廣泛應用的偽隨機噪聲都是由周期性數字序列經過濾波等處理后得出的。在后面我們將這種周期性數字序列稱為偽隨機序列，它有時又稱為偽隨機信號和偽隨機碼。通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】7第二節(jié)偽隨機序列二、m序列1、m序列的產生：1〕m序列〔偽隨機序列〕定義：對于某種反響邏輯、初始化狀態(tài)非全零時，假設輸出序列周期最長〔P=2r-1〕的數字序列，稱為m序列，也稱為偽隨機序列。2〕m序列的產生：由線性反響移位存放器〔D觸發(fā)器和模二加加法器〕產生，反響邏輯表達式：通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】8〔1〕求反響邏輯表達式；〔2〕求輸出序列〔設初始狀態(tài)為0001，即：〕例：線性反響移位存放器電路如下圖：DDDD+〔3〕寫出狀態(tài)流程〔用十進制表示〕第二節(jié)偽隨機序列通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】9解：〔1〕由電路可知反響邏輯表達式為：

〔2〕列表計算求輸出序列：第二節(jié)偽隨機序列通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】10反響值

1001101011110001時鐘節(jié)拍0123456789101112131415

0100110101111000001001101011110000010011010111101000100110101111狀態(tài)第二節(jié)偽隨機序列〔3〕十進制8124936131051171514128通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】11第二節(jié)偽隨機序列2、本原多項式〔互逆多項式〕當反響特征多項式F〔x〕滿足以下三個條件時，就能產生m序列。〔1〕F〔x〕是不可約的。〔2〕F〔x〕能整除〔1+Xp〕,P=2r-1?！?〕F〔x〕除不盡。滿足上述條件的多項式，稱為本原多項式。通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】12第二節(jié)偽隨機序列3、m序列的性質：〔1〕均衡特性〔平衡性〕〔2〕游程特性〔游程分布的隨機性〕〔3〕移位相加特性〔線性疊加性〕〔4〕自相關特性〔5〕偽噪聲特性

通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】13由于m序列的均衡性、游程分布和自相關特性與上述隨機序列的根本性質極相似，所以通常將m序列稱為偽噪聲〔PN〕序列，或稱為偽隨機序列。但是，具有或局部具有上述根本性質的PN序列不僅只有m序列一種。m序列只是其中最常見的一種。除m序列外，M序列、二次剩余序列〔或稱為Legendre序列〕、霍爾(Hall)序列和雙素數序列等都是PN序列。第二節(jié)偽隨機序列通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】14學習內容正交編碼1234擴展頻譜通信偽隨機序列5第十二章正交編碼與偽隨機序列偽隨機序列的其他應用5通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】15學習內容正交編碼1234擴展頻譜通信偽隨機序列5第十二章正交編碼與偽隨機序列偽隨機序列的其他應用5通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】16一、別離多徑技術多徑衰落的原因在于每條路徑的接收信號的相位不同。別離多徑技術能夠在接收端將多徑信號的各條路徑別離開，并分別校正每條路徑接收信號的相位，使之按同相相加，從而克服衰落現象。第四節(jié)偽隨機序列的其他應用通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】17二、誤碼率測量測量誤碼率時最理想的信源應是隨機序列產生器。1、閉環(huán)線路的測試〔所用的信道不符合實際情況〕用真正的隨機序列產生器進行測量時，只適于閉環(huán)線路的測試，如以下圖所示：第四節(jié)偽隨機序列的其他應用通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】182、單程測試法在測量單程數字通信的誤碼率時，不能利用隨機序列，只能用偽隨機序列代替它。如以下圖所示：第四節(jié)偽隨機序列的其他應用由于發(fā)送端用的是偽隨機序列，接收端可以用同樣的m序列產生器，由同步信號控制，產生出相同的本地序列。本地序列和接收序列相比較，就可以檢測誤碼。通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】19例：數字傳輸系統(tǒng)誤碼率測試〔模型〕。M序列發(fā)生器數傳機發(fā)端信道數傳機收端+M序列發(fā)生器誤碼計數器誤碼率測試原理框圖第四節(jié)偽隨機序列的其他應用通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】20誤碼率測試原理：①判斷：假設無過失，M序列相同〔M序列收發(fā)要同步〕。假設出錯，兩個M序列進行模二加，在過失位出現“1〞碼，送往誤碼計數器。②誤碼率=出錯碼元數/傳送的碼元總數。第四節(jié)偽隨機序列的其他應用通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】21三、時延測量

1、測量信號傳輸的時間延遲。

2、測量信號傳播距離，即利用無線電信號測距。m序列源移位m序列第四節(jié)偽隨機序列的其他應用通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】22四、噪聲產生器

1、用途：測量通信系統(tǒng)在不同信噪比條件下的性能。第四節(jié)偽隨機序列的其他應用2、要求：能產生帶限白高斯噪聲。

噪聲二極管做成的噪聲產生器，在測量數字通信系統(tǒng)的性能時不很適用。因為它在一段觀察時間內產生的噪聲的統(tǒng)計特性，不一定和同樣長的另一段觀察時間內的統(tǒng)計特性相同。測量得到的誤碼率常常很難重復得到。可以用m序列的這一局部頻譜作為噪聲產生器的噪聲輸出。雖然是偽噪聲，但有可重復性。通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】23五、通信加密數字通信的優(yōu)點：容易作到高度保密性的加密。數字信號加密的根本原理：第四節(jié)偽隨機序列的其他應用假定解密者用計算機搜索時，試探一種M序列平均需要1ns，那么平均約需(1.310151)/2(365246060109)=210134年才能破譯這個密碼！通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】24六、數據序列的擾亂與解擾使所傳輸的數字信號具有接近隨機的統(tǒng)計特性。

加擾技術：不用增加冗余度而擾亂信號，改變數字信號統(tǒng)計特性，使其近似于白噪聲統(tǒng)計特性的一種技術。采用加擾技術的通信系統(tǒng)：加擾器解擾器第四節(jié)偽隨機序列的其他應用通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】25思考題與習題思考題P4021－23。

習題P4032、3、4、8。通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】26學習內容概述1234碼元同步載波同步5第十三章同步原理群同步網同步通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】27學習目標學習要點1、載波同步的方法、性能及載波相位誤差對解調性能的影響；

2、碼元同步的方法、性能及位定時誤差對系統(tǒng)性能的影響；

3、群同步的方法、性能指標，群同步保護；

4、擴譜通信系統(tǒng)同步中的捕獲和跟蹤；5、網同步的根本概念。通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】28一、數字通信系統(tǒng)中的同步種類載波同步、碼元同步、群同步和網同步。1、載波同步〔又稱載波恢復〕在接收設備中產生一個和接收信號的載波同頻、同相的本地振蕩，用于相干解調。1〕接收信號中有載頻分量時：需要調整其相位。2〕接收信號中無載頻分量時：需從信號中提取載波，或插入輔助同步信息。第一節(jié)概述通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】292、碼元同步〔時鐘同步、時鐘恢復或位同步〕目的：得知每個接收碼元準確的起止時刻，以便決定積分和判決時刻。從接收信號中獲取同步信息，或插入輔助同步信息。3、群同步〔幀同步〕將接收碼元正確分組。通常需要在發(fā)送信號中周期性地插入一個同步碼元，標示出分組位置。4、網同步：使通信網中各站點時鐘之間保持同步。第一節(jié)概述通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序列】30學習內容概述1234數據通信網網第十四章通信網綜合業(yè)務數字網5移動通信網通信原理【第十二章正交編碼與偽隨機序