實驗目的通過本實驗掌握m序列的產生方法、特性及應用。實驗內容1、編寫MATLAB程序生成并觀察m序列，識別其特征。2、編寫程序驗證m序列的相關性質，要求至少驗證一條性質。基本原理CDMA通信要求擴頻序列具有良好的偽隨機特性。由于隨機噪聲難以重復產生，而偽隨機噪聲便于重復產生，因而偽隨機序列（PN序列）被廣泛應用于擴頻通信。目前應用最廣的是m序列，它是由線性反饋移存器產生的周期最長的二進制數字序列。碼分多址系統主要采用兩種長度的m序列：一種是周期為的m序列，又稱短PN序列；另一種是周期為的m序列，又稱為長PN碼序列。m序列主要有兩個功能：①擴展調制信號的帶寬到更大的傳輸帶寬，即所謂的擴展頻譜；②區分通過多址接入方式使用同一傳輸頻帶的不同用戶的信號。1、產生原理圖2-1給出了一個4階移位寄存器序列生成器。圖2-14階移位寄存器序列生成器該序列生成器能夠產生周期為15的0，1二值序列。設初始狀態（a1,a2,a3,a4）=(1,0,0,0),則周期序列輸出為：000111101011001。圖2-2是反饋移存器生成的m序列狀態圖。圖2-24階m序列狀態圖第1時刻：a4=1,a3=0,a2=0,a1=0此時，a4⊕a1=1a4第2時刻：a4=1,a4a3=1,a3a4,a3,a2,a1=1,1,0,0,此時a4⊕a1=1第3時刻：a4=1,a4a3=1,a3a4,a3,a2,a1=1,1,1,0,其它時刻和此類似。最后如圖2-1。（3）m序列的特點①平衡特性在m序列的一周期中，“1”的個數僅比“0”的個數多1，即“1”的個數為(N+1)/2，“0”的個數為例如，由4階移位寄存器序列生成器產生的序列000111101011001中，“1”的個數為8，“0”的個數為7。②游程分布特性把一個序列中取值相同的那些連在一起的元素合稱為一個“游程”。在一個游程中元素的個數稱為游程長度。例如，同樣是在000111101011001序列，共有000、1111、0、1、0、11、00和1共8個游程。其中，長度為4的游程有1個；長度為3的游程有1個；長度為2的游程有2個；長度為1的游程有4個。在m序列中，長度為1的游程占游程總數的1/2；長度為2的游程占游程總數的1/4；長度為3的游程占游程總數的1/8……。③延位相加特性一個m序列M1與其經任意次遲延移位產生的另一個不同序列M2進行模2相加，得到的仍是M1的某次遲延移位序列M3。即：M3=M1⊕M2例如，m=7的m序列M1=1110010，M2=0111001，1110010⊕0111001=1001011。而將M1向右移位5次即得到1001011序列。四、實驗步驟（1）按照圖2-1，設計4階m序列產生方法。（2）編寫MATLAB程序并上機調試，最后要求輸出周期為15的m序列“000111101011001”。（3）編寫程序驗證m序列的相關性質，要求至少驗證一條性質。（4）撰寫實驗報告。提示：MATLAB中的異或函數為xor(x,y)，表示變量x與變量y進行異或運算。實驗三信道編碼一、實驗目的1、學習并理解信道編碼的根本目的、技術要求等基本概念2.學會使用MATLAB實現奇偶監督碼的檢錯模擬與分析二、基本原理1、分組碼的結構將信息碼分組，為每組信息碼附加若干監督碼的編碼稱為分組碼。在分組碼中，監督碼元僅監督本碼組中的信息碼元。信息位和監督位的關系：舉例如下信息位監督位晴000云011陰101雨1102、奇偶監督碼最簡單的分組碼就是奇偶監督碼。奇偶監督碼分為奇數監督碼和偶數監督碼兩種，兩者的原理相同。在偶數監督碼中，無論信息位多少，監督位只有1位，它使碼組中“1”的數目為偶數，即滿足下式條件： 式中a0為監督位，其他位為信息位。 這種編碼能夠檢測奇數個錯碼。在接收端，按照上式求“模2和”，若計算結果為“1”就說明存在錯碼，結果為“0”就認為無錯碼。 奇數監督碼與偶數監督碼相似，只不過其碼組中“1”的數目為奇數：且其檢錯能力與偶數監督碼的一樣。3、奇偶校驗最常用的檢錯碼就是校驗碼，它在原編碼基礎上增加一位奇偶校驗位，使得整個編碼的“碼重”固定為奇數（奇校驗）或偶數（偶校驗）。其中“碼重”即編碼中“1”的個數。奇偶校驗能發現奇數個錯，而在計算機中發生一個差錯的概率遠大于兩個差錯，絕大多數是出現一個差錯，這就使得奇偶校驗具有很高的實用性；而因為奇校驗不能產生全零的代碼，故常用的為“偶校驗”。4、奇偶校驗的matlab實現：使用MATLAB編寫程序，實現偶校驗。源碼的行列可以自由輸入，隨機生成0-1的矩陣即為源碼，校驗碼則為附加的最后一列。三、實驗內容1、輸入任意行任意列的一個二進制序列，也即發送碼組，再加上1位監督位，在接收端使用奇偶監督碼中的偶數監督碼進行檢錯。提示：m=input(‘請輸入行：’);表示在命令窗口中輸入m行。n=input(‘請輸入列：’);表示在命令窗口中輸入n列。randint(m,n)表示生成m行n列的一個隨機的二進制序列。rem(x,y)表示求x除以y的余數。2、若發送碼組為1100111，要求加上1位監督位，在接收端使用奇偶監督碼中的偶數監督碼進行檢錯。實驗四基于Simulink的通信系統建模與仿真一、實驗目的：1、通過利用matlabsimulink，熟悉matlabsimulink仿真工具。2、通過實驗更好地掌握課本相關知識，熟悉2ASK的調制與解調。3、更好地了解通信原理的相關知識，磨練自己分析問題、查閱資料、鞏固知識、創新等各方面能力。二、實驗原理（調制、解調的原理框圖及說明）1、Simulink的簡介

Simulink是MATLAB其中的一種工具箱。在這個環境中，用戶可以利用鼠標，完成面向框圖系統仿真的全部過程。Simulink是目前在動態系統的建模和仿真等方面應用最廣泛的工具之一。確切的說，Simulink是一個用來對動態系統進行建模、仿真和分析的軟件包，它支持線性和非線性系統，連續、離散時間模型，或者是兩者的混合。Simulink為用戶提供了各種方框圖，以進行建模，采用這種結構畫模型圖就如同用手在紙上畫模型一樣自如、方便，故用戶只需進行簡單的點擊和拖動就能完成建模，并可直接進行系統的仿真，快速地得到仿真結果。它的主要特點在于：1、建模方便、快捷；2、易于進行模型分析；3、優越的仿真性能。它與傳統的仿真軟件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優點。Simulink模塊庫（或函數庫）包含有Sinks（輸出方式）、Sources（輸入源）、Linear（線性環節）、Nonlinear（非線性環節）、Connection（連接與接口）和Extra（其他環節）等具有不同功能或函數運算的Simulink庫模塊（或庫函數），而且每個子模型庫中包含有相應的功能模塊，用戶還可以根據需要定制和創建自己的模塊。用Simulink創建的模型可以具有遞階結構，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結構創建模型。用戶可以從最高級開始觀看模型，然后用鼠標雙擊其中的子系統模塊，來查看其下一級的內容，以此類推，從而可以看到整個模型的細節，幫助用戶理解模型的結構和各模塊之間的相互關系。在定義完一個模型后，用戶可以通過Simulink的菜單或MATLAB的命令窗口鍵入命令來對它進行仿真。菜單方式對于交互工作非常方便，而命令行方式對于運行仿真的批處理非常有用。采用Scope模塊和其他的顯示模塊，可以在仿真進行的同時就可立即觀看到仿真結果，若改變模塊的參數并再次運行即可觀察到相應的結果，這適用于因果關系的問題研究。仿真的結果還可以存放到MATLAB的工作空間里做事后處理。模型分析工具包括線性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的應用工具箱都包含這些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環境下對自己的模型進行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脫離MATLAB而獨立工作。

2、ASK調制數字信號對載波振幅調制稱為振幅鍵控即ASK（Amplitude－ShiftKeying）。ASK有兩種實現方法：1.乘法器實現法2.鍵控法。乘法器實現法的輸入是隨機信息序列，經過基帶信號形成器，產生波形序列，乘法器用來進行頻譜搬移，相乘后的信號通過帶通濾波器濾除高頻諧波和低頻干擾。鍵控法是產生ASK信號的另一種方法。二元制ASK又稱為通斷控制（OOK）。最典型的實現方法是用一個電鍵來控制載波振蕩器的輸出而獲得。乘法器實現法框圖鍵控法實現框圖3、ASK解調ASK的解調有兩種方法：1.包絡檢波法2.相干解調。同步解調也稱相干解調，信號經過帶通濾波器抑制來自信道的帶外干擾，乘法器進行頻譜反向搬移，以恢復基帶信號。低通濾波器用來抑制相乘器產生的高次諧波干擾。由于AM信號波形的包絡與輸入基帶信號成正比，故也可以用包絡檢波的方法恢復原始調制信號。包絡檢波器一般由半波或全波整流器和低通濾波器組成。相干解調框圖三、實驗內容：（一）首先進入matlab，在命令窗口輸入simulink，進入simulink界面。如下圖：然后單擊此窗口中的File菜單中的選項New中的Model命令，出現如下窗口：（二）然后使用Simulink中的工具，畫出如下的ASK調制及解調的框圖。（三）simulink中包括很多模塊，比如積分模塊，傳遞函數模塊等，simulink功能非常強大。要想在simulink中建模，首先要建立一個空白頁，然后將所需要的模塊從模塊庫中拖入，然后對模塊設置參數即可。完成框圖后，再單擊File菜單中的Save命令進行保存，保存的擴展名為.mdl文件。ASK調制與解調ASK框圖(模擬相乘法、相干解調)參數說明：信源參數：0碼概率0.5采樣時間1s載波參數：幅度1頻率100rad/s高斯白噪聲參數：均值0標準差0.001BPF參數：下限頻率90rad/s上限頻率110rad/sLPF參數：截止頻率10rad/s判決器參數：門限0.25用到的一些模塊在simulink工具箱中的位置為：1、貝努利二進制序列產生器(BernoulliBinaryGenerator):CommunicationsBlockset/CommSources/RandomDataSourcesCommunicationsBlockset表示通訊模塊庫2、乘法器（Product):Simulink/MathOperations3、加法器（Add):Simulink/MathOperations4、高斯噪聲產生器：(GaussianNoiseGenerator):CommunicationsBlockset/CommSources/NoiseGenerators5、濾波器：SignalProcessingBlockset/Filtering/FilterDesigns/AnalogFilterDesign，可以設置濾波器Filtering表示濾波，FilterDesigns表示濾波器設計，AnalogFilter表示模擬濾波6、正弦波信號產生器（SineWave):Simulink/Sources/SineWave7、Constant:Simulink/CommonlyUsedBlocks/ConstantCommonlyUsedBlocks表示公用的模塊8、UnitDelay:Simulink/CommonlyUsedBlocks/ConstantUnitDelay表示延遲單元9、Switch(開關):Simulink/CommonlyUsedBlocks/10、Scope(示波器):Simulink/CommonlyUsedBlocks/也可以在SimulinkLibraryBrower中搜索框中直接輸入元件名稱，即可搜索找到。從正弦波連兩個元件，從Product1畫箭頭，畫出的是紅色虛線，最后再連上正弦波即可。雙擊switch，可在對話框中設置判決器門限。對于示波器(scope)，要雙擊示波器，出現下面的窗口。將示波器設為兩個輸入。再單擊第二個按鈕“Parameters”，出現下面的對話框。將Numberofaxes（坐標軸的數目）由1改為2即可，則將示波器的輸入改為兩個輸入了。一個元件A要連接兩個元件B和C時，首先連接第一個元件B，然后從第二個元件C處拖拉鼠標引出一個線來，再按住Ctrl鍵，可以連到第一個設備A上。例如，SineWave要連接兩個乘法器，先連接好第一個乘法器Product。然后從第二個乘法器用鼠標拖出一個線，然后松開鼠標。如下圖。再按住Ctrl鍵，繼續向左拖拉鼠標，連到SineWave這個元件上。如下圖。要復制一個元件，首先選中這個元件，再按住<Ctrl>鍵，拖動此元件，即可復制。（四）把上述框圖畫好后，進行保存，然后單擊simulation(仿真)菜單中的start開始仿真。再雙擊元件scope(示波器)即可查看信源波形及解調信號波形。如下面圖所示。四、仿真結果（截取Simulink仿真的實驗數據，并對這些結論進行說明）ASK模擬相乘法調制相干解調波形（上：信源波形下：解調信號波形）由仿真結果可知，相比而言，ASK調制在解調時對于濾波器與噪聲參數的設置最為敏感