2022年2022年扩频通信芯片开发中伪随机码的选择及实现 .pdf

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1、第4卷 第2期漯河职业技术学院学报(综合版)Vol. 4 No122005年4月Journal of Luohe Vocational and Technical College(C omprehensive)Apr. 2005收稿日期:2004 - 11 - 17作者简介:吴保奎(1966 - ) ,男,河南临颍人,漯河职业技术学院讲师;黄文海(1968 -),男,河南南阳人,南阳医学高等专科学校高级讲师,硕士研究生 。扩频通信芯片开发中伪随机码的选择及实现吴保奎1,黄文海2(1.漯河职业技术学院,河南 漯河462002;2.南阳医学高等专科学校,河南 南阳473000)摘要:根据实际的扩频

2、通信设计要求,对m序列和Gold序列进行了仿真比较,对G old序列的性质进行分析,给出了本系统采用的Gold码发生器的实现方法。关键词:扩频通信;m序列;Gold序列中图分类号:TN914. 42文献标识码:A文章编号:1671 - 7864(2005) 02 - 0017 - 03无线扩频通信芯片(SOC)的开发是基于WLAN和蓝牙技术,采用国际上先进的无生产线( Fabless )集成电路设计方法,成本较低,可广泛用于无线鼠标、 无线键盘 、 无线抄表 、 无线打印机等,市场前景广阔。伪随机序列(PN码)发生器是构成扩频通信系统的重要部分 。常用的伪随机序列有m序列 、Gold序列 、

3、类Gold序列 、Kasami序列等 。在实际的扩频通信芯片开发中,既要满足设计的指标要求,又要考虑工程上的实现。本文针对工程上易于实现的m序列和Gold序列进行分析比较。1 m序列和 G old 序列的产生1. 1m序列在实际工程应用中,m序列既可以用硬件产生,也可以用软件产生,将产生的m序列保存在ROM中,通过相应的时钟同步输出 。硬件方面可使用移位寄存器或用声表面滤波器件等延迟线来产生m序列 。从结构上看,用移位寄存器产生m序列有两种方式:一种是简单线形码序列发生器(SS2RG) ,如图1所示;第二种称为模块式结构,每个模块中包括一级触发器和一级模2和加法器,如图2所示 。可以证明,这两

4、种结构是等价的,即可产生同一m序列,不同的是前一种因多个模2和是串联的,所以延时比较大,工作速度低,后一种模2和在各级触发器之间,模2和的动作是同时并行的,所以延时小,工作速度高 。需要注意的是,不管哪种结构都需要全“0” 启动电路,否则,由于某种原因(如启动等) ,可能使序列发生器死在全 “0” 状态 。1. 2Gold序列G old序列是由m序列优选对产生的,即用一对优选的相同周期和速率的m序列移位寄存器串联后得到的。两个m序列间通常多使用并联结构,即将两个m序列进行模2加后输出,其组成原理如图3所示 。图1简单线形码序列发生器图2模块式码序列发生器图3G old发生器2 m 序列和 G

5、old 序列的性能2. 1m序列和G old序列性能的仿真分析为了比较m序列和G old序列的自相关和互相关的特性,现通过通信仿真软件Systemview,按照图3所示结构由硬件产生需要的Gold序列 。具体的参数为:两个m序列的本原多项式分别为f ( x) = 1 + x + x6, g( x) =1 + x + x2+ x5+ x6;名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 18漯河职业技术学院学报2005年 初始值都

6、为110110;仿真的时钟频率为1KHz。图4为一个周期内两个m序列与Gold序列的波形。容易得到三个序列的周期均为63。图4两个m序列与G old码的波形(一个周期)图5分别为m序列(本原多项式为f ( x) = 1 + x + x6)和G old序列的自相关函数。由图5可知,两序列均具有尖锐的自相关特性,但是m序列的旁瓣要比G old序列的小,说明m序列的自相关特性相对来说比较好。图6分别为m序列(本原多项式为f ( x) = 1 + x + x6)和Gold序列的功率谱密度。由图6可以看出它们均具有类似白噪声的特性。图5m序列与G old码自相关函数图7分别是两个m序列与Gold序列的互

7、相关函数。由图7可以看出,Gold序列的互相关特性要比m序列的好,特别是在t = 0时刻,G old序列的互相关几乎为0 ,表现出良好的互相关特性,这就为使用G old序列来区别不同用户提供了保证 。相反,在t = 0时刻,m序列之间存在较大的互相关峰值,所以一般不用m序列作为扩频的地址码来区别用户。图6m序列与Gold序列功率谱2. 2m序列和Gold序列的性能比较2. 2. 1相关性m序列的旁瓣要比G old序列的小; Gold序列的互相关函数与m序列类似,且其最大值是相等的。但是,具有与m序列相关特性的G old序列数比m序列优选对的数目要多得多。2. 2. 2序列数量随着n的增加,Go

8、ld序列以2的次幂增长。但是,m序列数目的增加很慢。2. 2. 3平衡性m序列均是平衡的。在周期N = 2n- 1的N + 2个Gold序列中,当n为奇数时,有1/ 2的序列是平衡的;当n是偶数时,有3/ 4的序列是平衡的。图7m序列与G old序列的互相关名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 第2期吴保奎等:扩频通信芯片开发中伪随机码的选择及实现193 G old 序列发生器的实现从分析可以看出,m序列的自相关特性相

9、对来说比较好,Gold序列的互相关特性比m序列好 。同样长度的G old序列数要比m序列多得多,能够满足工程需要。因此,本文选用Gold序列扩频,系统中伪随机码采用两组平衡63位G old码,一组为传输控制信号用,另一组为传输数据用(一组的起 始 值 为110110110110 ,另 一 组 的 起 始 值 为111111111111),如图8所示 。在每个时钟上升沿完成数据的输出,各个数据经过移位、 模2加,准备下次输出,经过63次为一个周期 。m序列可以采用基于D触发器的逻辑电路实现,如图9所示,这就是本原多项式f ( x) = 1 + x + x6,初始值为110110的m序列发生器 。

10、图9中,6个D触发器前后级联,其中第一级和最后一级经过一个异或门后再反馈给第一级的D触发器 。通过选择各个D触发器的置1(Set)端或清0( Clr)端与系统的复位信号(Reset)相连来设置初始状态。为了保证复位时整个移位寄存器不进入全0状态,应该避免使所有的D触发器都选择其清0端与Reset相连 。图8 码长为63,移位寄存器级数为6的并联型G old序列发生器图9 基于D触发器的6级m序列发生器参考文献:1 Marvin K. Simon ,Jim K. Omura , Robert A. Scholtz ,Barry K.Levitt. SPRE AD SPECTRUMCommunic

11、ations Handbook,McGraw2Hill C om2panies,IncM.北京:人民邮电出版社,2002.2 Bernard Sklar. Digiter Communications Fundamentalsand ApplicationsM.北京:电子工业出版社,2002.3 沈允春.扩谱技术M.北京:国防工业出版社,1995.4 Raymond L ,Pickholtz. Theory of S pread S pectrum Communications - A TutorialJ . IEEE Transactionson Communications,Volume

12、:COM- 30 ,NO. 5,1982.责任编校 杨 曦Choice and Implement of PN Sequencein Spread Spectrum Communication Systemin ASIC Chips DevelopmentWU Bao-kui1,HUANG Wen 2hai2(1.Luohe Vocationaland TechnicalCollege,Luohe462002,China; 2. NanyangMedical College,Nanyang473000,China )Abstract :According to the actualdemand

13、of the spreadspectrumcommunicationsystem s design,both sequenceM andG old were com paredwith eachother in imitation andthe propertiesof G old sequence werefurther analysedto poseup itswayof implementwith G old sequenceemitor in this system.Keyword :spreadspectrumcommunication;M sequence ; G old sequence名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -