基帶傳輸系統(tǒng)中擾碼與解碼電路的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué)生姓名： 張俊 學(xué) 號(hào)： 20077455 專(zhuān)業(yè)年級(jí)： 電子信息工程2班 題 目： 基帶傳輸系統(tǒng)中擾碼與解碼電路的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 陳亞妮 2011 年 4月 15 日中文摘要本文設(shè)計(jì)的是數(shù)字通信系統(tǒng)中擾碼與解碼電路，由于通常假設(shè)信源序列是隨機(jī)序列，而實(shí)際信源發(fā)出的序列不一定滿足這個(gè)條件，特別是出現(xiàn)長(zhǎng)0串時(shí)，給接受端提取定時(shí)信號(hào)帶來(lái)一定困難。解決這個(gè)問(wèn)題可用m序列對(duì)信源序列進(jìn)行“加擾”處理，以使信源序列隨機(jī)化。在接受端再把“加亂”了的序列，用同樣的m序列“解擾”，恢復(fù)原有的信源序列。在圖像通信中，擾碼可以很好地抑制靜態(tài)圖像的抖動(dòng)，能使數(shù)字傳輸系統(tǒng)對(duì)各種數(shù)字信息具有透明性。本次

2、設(shè)計(jì)用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生6hz的方波作為整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘，用三片級(jí)聯(lián)的74ls19474產(chǎn)生長(zhǎng)度為31的prbs序列，作為擾碼，和信息序列異或完成加擾過(guò)程。解擾端完成相反的過(guò)程，恢復(fù)信息序列。關(guān)鍵詞 m序列 擾碼 解碼外文摘要title in the baseband transmission system trouble code and decoding circuits design abstractwhat this article designs is in the baseband transmission system harasses the code and the demodin

3、g circuit, because the usual supposition source sequence is the random sequence, but the actual source sends out when the sequence not necessarily satisfies this condition, the string, for accepts the end extraction timing signal to bring certain difficulty. solves this m sequence to carry on to the

4、 source sequence; canada harasses processing, causes the source sequence randomisation. is accepting end again adds chaotic sequence, with same m sequence the solution harasses , restores the original source sequence. in the visual communication, harasses the code to be possible to suppress the froz

5、en picture well the vibration, can enable the digital transmission system to have the transparency to each kind of numerical information.keywords baseband transmission system trouble code decoding目 錄1 引 言2 介 紹2.1 本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：2.2 數(shù)字基帶系統(tǒng)基本組成2.3 數(shù)字基帶信號(hào)的常用碼型2.4 m序列3 原 理3.1 m序列的性能3.2 加擾解擾在通

6、信系統(tǒng)中的應(yīng)用4 設(shè)計(jì)方案4.1 擾碼實(shí)現(xiàn)原理4,2 解碼實(shí)現(xiàn)原理4.3 擾碼解碼實(shí)現(xiàn)電路4.4 擾解碼電路實(shí)驗(yàn)步驟5 電路原理圖仿真結(jié)果結(jié) 論致 謝參考文獻(xiàn)1 引言 課題研究背景在當(dāng)今飛速發(fā)展的信息時(shí)代，隨著數(shù)字通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及通信網(wǎng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相互融合，信息科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為21世紀(jì)國(guó)際社會(huì)和世界發(fā)展經(jīng)濟(jì)的新的強(qiáng)大推動(dòng)力。信息作為一種資源，只有通過(guò)廣泛的傳播與交流，才能產(chǎn)生利用價(jià)值，促進(jìn)社會(huì)成員之間的合作，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。而信息的傳播與交流，是依靠各種通信方式和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)代數(shù)字通信一般都是以數(shù)字化為基礎(chǔ)的，數(shù)字傳輸技術(shù)是現(xiàn)代數(shù)字通信的基礎(chǔ)

7、。隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字通信的業(yè)務(wù)種類(lèi)原來(lái)越多，不僅有電話、數(shù)據(jù)，還有電視、多媒體等等。數(shù)字通信的業(yè)務(wù)量也越來(lái)越大，對(duì)數(shù)字傳輸系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。為了擴(kuò)大傳輸容量、提高傳輸效率和確保數(shù)字傳輸系統(tǒng)的高可靠性，就需要研究數(shù)字基帶傳輸、數(shù)字頻帶傳輸、數(shù)字復(fù)用、同步和數(shù)字信號(hào)的最佳接收等。數(shù)字信號(hào)的傳輸通?？煞譃榛鶐鬏敽皖l帶傳輸。由消息轉(zhuǎn)換得到的原始電信號(hào)所占據(jù)的頻帶通常從直流和低頻開(kāi)始，因此成為基帶信號(hào)。在某些有線信道中，例如傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號(hào)可以直接傳送，因此稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸。數(shù)字基帶系統(tǒng)的目標(biāo)就是有效地傳輸數(shù)字基帶信號(hào)，但并非所有碼型的數(shù)字基帶信號(hào)都適合在信道中

8、傳輸，它會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生畸變。再有，當(dāng)碼流中包含長(zhǎng)串的連“1”或連“0”符號(hào)時(shí)，不歸零信號(hào)波形會(huì)出現(xiàn)連續(xù)的固定電平，因而無(wú)法獲得定時(shí)同步信息。通常，由于編碼器輸出的原始信碼碼流為單極性不歸零數(shù)字基帶信號(hào)，不適合信道傳輸，因此需要將其轉(zhuǎn)換為適合信號(hào)傳輸?shù)拇a型。 2 介 紹2.1 本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：數(shù)字通信理論在設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)時(shí)都是假設(shè)所傳輸?shù)谋忍亓髦小?”與“1”出現(xiàn)的概率是相等的，各為一半，實(shí)際應(yīng)用中的通信系統(tǒng)以及其中的數(shù)學(xué)通信技術(shù)的設(shè)計(jì)性能指標(biāo)首先也是以這一假設(shè)為前提的。減少連“0”或連“1”碼以保證定時(shí)恢復(fù)質(zhì)量是數(shù)字基帶傳輸中的一個(gè)重要問(wèn)題，但傳送碼流經(jīng)過(guò)編碼處

9、理后，可能會(huì)在其中出現(xiàn)連續(xù)的“0”或連續(xù)的“1”。這樣一方面破壞了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前提，破壞了傳輸信道的“0”碼和“1”碼的平衡，使得系統(tǒng)有可能會(huì)達(dá)不到設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)，另一方面在接收端進(jìn)行信道解碼前必須首先利用時(shí)鐘恢復(fù)電路提取出線路時(shí)鐘，線路時(shí)鐘的提取是利用傳輸碼流“0”與“1”之間的波形跳變實(shí)現(xiàn)的，而連續(xù)的“0”或者連續(xù)的“1”給線路時(shí)鐘的提取帶來(lái)的困難。為了保證在任何情況下進(jìn)入傳輸信道的數(shù)據(jù)碼流進(jìn)行擾亂處理，將二進(jìn)制數(shù)字信息做“隨機(jī)化”處理，變?yōu)閭坞S機(jī)序列，也能限制連“0”碼或連“1”碼的長(zhǎng)度，這種“隨計(jì)劃”處理通常稱(chēng)為“擾碼”。偽隨機(jī)序列是由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的偽隨機(jī)序列發(fā)生器生成的，其中的“0”與“1

10、”出現(xiàn)的概率接近50%。由于二進(jìn)制數(shù)值運(yùn)算的特殊性質(zhì)，用偽隨機(jī)序列對(duì)輸入的傳送碼流進(jìn)行擾亂后，無(wú)論原始傳送碼流是如何分布，擾亂后的數(shù)據(jù)碼流中“0”與“1”的出現(xiàn)概率都接近50%。擾亂雖然改變了原始傳送碼流，但這種擾亂是有規(guī)律的，因而也是可以解除的，在接收端解除這種擾亂的過(guò)程稱(chēng)為解擾。完成擾碼和解碼的電路相應(yīng)稱(chēng)為擾碼器和解碼器。隨著通信技術(shù)的日益成熟，越來(lái)越多的人掌握了通信的基本原理，有些不法份子為了獲得高額利潤(rùn)，不惜利用高科技來(lái)破壞正常通信，獲取商業(yè)機(jī)密，從而獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，損害別人的利益，這就給通信帶來(lái)了極大的不便，為了能夠解決這些問(wèn)題，本文著重討論了基帶傳輸系統(tǒng)中解碼與擾碼電路的設(shè)計(jì)，

11、希望能給大家?guī)?lái)一定的啟發(fā)。2.2 數(shù)字基帶系統(tǒng)基本組成基帶系統(tǒng)各點(diǎn)波形示意圖2.3 數(shù)字基帶信號(hào)的常用碼型傳輸碼型的選擇，主要考慮以下幾點(diǎn)：（1） 碼型中低頻、高頻分量盡量少；（2） 碼型中應(yīng)包含定時(shí)信息，以便定時(shí)提??；（3） 碼型變換設(shè)備要簡(jiǎn)單可靠；（4） 碼型具有一定檢錯(cuò)能力，若傳輸碼型有一定的規(guī)律性，則就可根據(jù)這一規(guī)律性來(lái)檢測(cè)傳輸質(zhì)量，以便做到自動(dòng)檢測(cè)；（5） 編碼方案對(duì)發(fā)送消息類(lèi)型不應(yīng)有任何限制，適合所有二進(jìn)制信號(hào)，這種與信源的統(tǒng)計(jì)特性無(wú)關(guān)的特性稱(chēng)為對(duì)信源具有透明性；（6） 低誤碼增值；（7） 高的編碼效率。2.4 m序列偽隨機(jī)碼,也稱(chēng)偽噪聲碼,是一種可以預(yù)先確定并可以重復(fù)地產(chǎn)生和復(fù)

12、制,又具有隨機(jī)統(tǒng)計(jì)特性的二進(jìn)制碼序列。早在20世紀(jì)40年代末,仙農(nóng)等人就建立了噪聲通訊 理論,證明了具有白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的信號(hào)對(duì)充分利用信道的容量與信號(hào)的功率,抗多路徑干擾和測(cè)定距離等問(wèn)題具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)時(shí)只是限于理論上的探討到了20世紀(jì)60年代中期,由于發(fā)展了一些易于產(chǎn)生,加工,復(fù)制,又具有白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的偽隨機(jī)碼,噪聲通訊理論才獲得了許多實(shí)際應(yīng)用。在深空通信場(chǎng)合,利用偽隨機(jī)編碼信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)低信噪比接收,大大改善了通信的可靠性,且可實(shí)現(xiàn)碼分多址通信.此外,利用偽隨機(jī)編碼信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)高性能的保密通信。偽隨機(jī)碼種類(lèi)有許多,文中只討論其中易于產(chǎn)生,應(yīng)用廣泛的,也是為全球定位系統(tǒng)所采用的一種偽隨機(jī)

13、碼m序列。m 序列又叫做偽隨機(jī)序列,偽噪聲(pn)碼或偽隨機(jī)碼.可以預(yù)先確定并且可以重復(fù)實(shí)現(xiàn)的序列稱(chēng)為確定序列;既不能預(yù)先確定又不能重復(fù)實(shí)現(xiàn)的序列稱(chēng)為隨機(jī)列。m 序列是目前廣泛應(yīng)用的一種偽隨機(jī)序列,其在通信領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,如 擴(kuò)頻通信,衛(wèi)星通信的碼分多址,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的加密,加擾,同步,誤碼率測(cè)量等領(lǐng)域。m序列是最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱(chēng),它是最常用的一種偽隨機(jī)序列.由行級(jí)串接的移位寄存器和反饋邏輯線路可組成動(dòng)態(tài)移位寄存器,帶線性反饋邏輯的移位寄存器設(shè)定初始狀態(tài)后,在時(shí)鐘觸發(fā)下,每次移位后各級(jí)寄存器狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化。任何一級(jí)寄存器的輸出,隨著時(shí)鐘節(jié)拍的推移都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)序列,該序列稱(chēng)為移位

14、寄存器序列。3 原 理所謂擾、解碼,其實(shí)質(zhì)是在數(shù)字信號(hào)傳送到信道之前,對(duì)數(shù)字信號(hào)在比特級(jí)上進(jìn)行 隨機(jī)化處理,從而可以減少抖動(dòng)和碼間干擾。方便接收端的時(shí)鐘提取。最常用的方法是在待傳信號(hào)疊加一個(gè)最長(zhǎng)線性移位寄存器序列( m序列) ,使得信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性適合于在相應(yīng)的信道中傳輸。而 m 序列可以由幾級(jí)線 性反饋移位寄存器來(lái)簡(jiǎn)單地得到。圖1表示了一個(gè)一般的 n 級(jí)線性反饋移位寄存器。其中 ci ( i= 1, 2, 3 n ) 是反饋系數(shù)。只取0、1兩個(gè)值,0表示不參與反饋, 1 表示參與反饋.把參與反饋的值模二加后,送到末級(jí)寄存器,作為它的輸入。輸出序列an的前n個(gè)值為寄存器的 初始狀 態(tài)( a0,

15、a1 , a2, an-1),后面的值可以用下式表示:ak = ciak- i( k n) ( 1)用這種方法產(chǎn)生的序列an實(shí)際上是一個(gè)線性遞推序列,它是由初始狀態(tài)ak和反饋系數(shù)ci完全決定。由于我們所使用的數(shù)字電路只包含0和1兩個(gè)值,序列an是一個(gè)二元序 列,所以(1)式又可表示為ak + c1ak-1 + + cnak-n = 0 (2)設(shè)一 n 次多項(xiàng)式:f(2) = 1 + c1 2+ + cn-1 2k-1 + cn 2 (3)這個(gè)多項(xiàng)式 f(2)是由(2)式完全決定的, 因此 多項(xiàng)式f(2)又稱(chēng)為該移位寄存器的特征多項(xiàng)式。代數(shù)學(xué)中已經(jīng)證明對(duì)應(yīng)于一個(gè)n級(jí)移位 寄存器的特征多項(xiàng)式f(2

16、),當(dāng)f(2)是本原多項(xiàng)式時(shí),該移位寄存器的輸出an為最長(zhǎng)線性移位寄存器序列,即 m 序列.該 m 序列具有以下三個(gè)特性:(1)m 序列的周期為 2n-1, 在一個(gè)周期當(dāng)中, 1 出現(xiàn) 2n- 1次,0出現(xiàn) 2n- 1- 1次。(2)首先定義二元周期序列 an 的自相關(guān)函數(shù);定義一個(gè)映射 :(0) = 1 ; (1) = - 1 定義an 的自相關(guān)函數(shù):ca( t ) =!(ai) ( ai+1) 其中 t 為 an 的周期;則有：( 3)在ai-1一個(gè)周期中，長(zhǎng)度為n的1游程出現(xiàn)一次，長(zhǎng)度為n-1的0游程出現(xiàn)一次，長(zhǎng)度為k(0 kn-2) 的0、1游程各出現(xiàn)2n - k - 2次。正是這三個(gè)

17、性質(zhì)使得m序列在統(tǒng)計(jì)特性上具有隨機(jī)序列的特征, 而同時(shí)它又可以 用簡(jiǎn)單的方法來(lái)產(chǎn)生, 所以 m序列在許多領(lǐng) 域中得到了應(yīng)用, 用來(lái)代替真正的隨機(jī)序列.就擾碼技術(shù)來(lái)說(shuō),主要有三種比較典型的方法: 幀同步擾碼、分布取樣擾碼和自同步擾碼。在光纖通信中,這三種擾碼技術(shù)的應(yīng)用范圍也各有不同:幀同步擾碼比較適合于幀長(zhǎng)較大的信號(hào),如sdh,sonet；分布取樣擾碼適于幀長(zhǎng)較小的信號(hào),如基于信元的atm信號(hào)；而自同步擾碼則對(duì)各種成幀和不成幀的信號(hào)都能適用。3.1 m序列的性能1、均衡性 在m序列的一個(gè)周期中,“0”“1”的數(shù)目基本相等.“1”比“0”多一個(gè)。2、游程分布游程:序列中取值相同的那些相繼的元素合稱(chēng)

18、為一個(gè)“游程”。游程長(zhǎng)度:游程中元素的個(gè)數(shù).m序列中,長(zhǎng)度為1的游程占總游程數(shù)的一半; 長(zhǎng)度為2的游程占總游程的1/4,長(zhǎng)度為k的游程占總游程數(shù)2。長(zhǎng)度為k的游程占總游程數(shù)的2-k。且長(zhǎng)度為k的游程中,連0與連k的游程數(shù)各占一半。3、移位相加特性一個(gè)m序列 m p 與其經(jīng)任意延遲移位產(chǎn)生的另一不同序列mr模2相加, 得到的 仍是mp某次延遲移位序列ms,即mpms=ms.如果將m序列的所有移位碼組構(gòu)成一個(gè)編碼,則該編碼一定是線性循環(huán)碼,由于線性循環(huán)碼的特性可以得到上述的性質(zhì)。4、相關(guān)函數(shù) 周期函數(shù) s (t ) 的自相關(guān)函數(shù)定義為:，式中t0 是s(t)的周期。定義序列 x = ( x1 ,

19、x2 ,xn ) 的自相關(guān)函數(shù)為m列的自相關(guān)函數(shù):由m序列的性質(zhì),移位相加后還是m序列,因此0的個(gè)數(shù)比1的個(gè)數(shù)少1個(gè)。5、率譜密度 對(duì)上述自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行傅立葉變換,得到 m 序列的功率譜密度:當(dāng) t0,m/t0,可以看到m列的噪聲功率譜密度為近似白噪聲功率譜。6、噪聲特性 如果我們對(duì)一個(gè)正態(tài)的白噪聲進(jìn)行采樣,若取樣值為+,則記為 1,為-記為 0,則構(gòu)成一個(gè)隨機(jī)序列,該隨機(jī)序列有如下性質(zhì)：(1)序列中 0,1 個(gè)數(shù)出現(xiàn)概率相等。(2)序列中長(zhǎng)度為1游程占1/2,長(zhǎng)度為2的游程占1/4,且長(zhǎng)度為k的游程中,0游程與1游程個(gè)數(shù)相同。(3)該序列的噪聲功率譜為常數(shù)?？梢?jiàn)，m序列的性質(zhì)與隨機(jī)噪聲相似,

20、因此稱(chēng)為偽隨機(jī)序列。3.2 加擾解擾在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用在通信系統(tǒng)中,經(jīng)過(guò)信源編碼和系統(tǒng)復(fù)接后生成的傳送碼流,通常需要通過(guò)某 種傳輸媒介才能到達(dá)接收機(jī)。輸媒介統(tǒng)稱(chēng)為傳輸信道.通常情況下,編碼碼流是不能或不適合直接通過(guò)傳輸信道進(jìn)行傳輸?shù)?必須經(jīng)過(guò)某種處理,使之變成適合在規(guī)定信道中傳輸?shù)男问?在通信原理上,這種處理稱(chēng)為信道編碼(與信源編碼相對(duì)應(yīng)),實(shí)現(xiàn)信道編碼的系統(tǒng)稱(chēng)為傳輸系統(tǒng)。在工程應(yīng)用中,信道編碼過(guò)程一般被分為兩環(huán)節(jié):負(fù)責(zé)傳輸誤碼的檢測(cè)和校正的環(huán)節(jié)稱(chēng)為信道編解碼,負(fù)責(zé)信號(hào)變換和頻帶搬移的環(huán)節(jié)稱(chēng)為調(diào)制解調(diào)，一個(gè)實(shí)際的數(shù)字傳輸系統(tǒng)至少要包括上述兩個(gè)環(huán)節(jié)中的一個(gè)環(huán)節(jié)。未經(jīng)調(diào)制的電脈沖信號(hào)所占據(jù)的頻帶寬

21、度通常從直流和低頻開(kāi)始,因而稱(chēng)為數(shù) 字基帶信號(hào),直接傳送數(shù)字基帶信號(hào),稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸。果把調(diào)制與解 調(diào)過(guò)程看作是廣義信道的一部分,則任何數(shù)字傳輸系統(tǒng)均可等效為基帶傳輸系統(tǒng)。同形式的數(shù)字基帶信號(hào)具有不同的頻譜結(jié)構(gòu),對(duì)于傳輸頻帶低端受限的信道來(lái)說(shuō),一般講線路傳輸碼型的頻譜中應(yīng)不含直流分量,傳輸線路中的交流耦合電路結(jié)構(gòu)也希望所含的直流分量盡量小。數(shù)字通信理論在設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)時(shí)都是假設(shè)所傳輸?shù)谋忍亓髦小?”與“1”出現(xiàn)的概率是相等的,各為50%,實(shí)際應(yīng)用中的通信系統(tǒng)以及其中的數(shù)字通信技術(shù)的設(shè)計(jì)性能指標(biāo)首先也是以這一假設(shè)為前提的。減少連“0”碼或連“1”碼以保證定時(shí)恢復(fù)質(zhì)量是數(shù)字基帶傳輸中的一個(gè)重

22、要問(wèn)題,但傳送碼流經(jīng)過(guò)編碼處理后,可能會(huì)在其中出現(xiàn)連續(xù)的“0”或連續(xù)的“1”。這樣一方面破壞了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前提,破壞了傳輸信道的“0”碼和“1”碼的平衡,使得系統(tǒng)有可能會(huì)達(dá)不到設(shè)計(jì)的性能指標(biāo),另一方面在接收端進(jìn)行信道解碼前必須首先利用時(shí)鐘恢復(fù)電路提取出線路時(shí)鐘,線路時(shí)鐘的提取是利用傳輸碼流“0”與“1”之間的波形跳變實(shí)現(xiàn)的,而連續(xù)的“0”或連續(xù)的“1”給線路時(shí)鐘的提取帶來(lái)了困難。為了保證在任何情況下進(jìn)入傳輸信道的數(shù)據(jù)碼流中“0”與“1”基本相等,傳輸系統(tǒng)會(huì)用一個(gè)偽隨機(jī)序列對(duì)輸入的傳送碼流進(jìn)行擾亂處理,講二進(jìn)制數(shù)字信息做隨機(jī)化處理,變?yōu)閭坞S機(jī)序列,也能限制連0碼或連1碼的長(zhǎng)度,這種“隨機(jī)化”理通常

23、稱(chēng)為“擾碼”。從更廣泛的意義上來(lái)說(shuō),擾碼能使數(shù)字傳輸系統(tǒng)(不論是基帶或帶通傳輸)對(duì)各種數(shù)字信息具有透明性,這不但因?yàn)閿_碼能改善位定時(shí)恢復(fù)的質(zhì)量,還因?yàn)閿_碼能使信號(hào)頻譜彌散而保持穩(wěn)恒,相當(dāng)于將數(shù)字信號(hào)的功率譜拓展,使其分散開(kāi)了,因此擾亂過(guò)程又被稱(chēng)為“能量分散”過(guò)程。偽隨機(jī)序列是由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的偽隨機(jī)序列發(fā)生器生成的,其中“0”與“1”出現(xiàn)的概率接近0%.由于二進(jìn)制數(shù)值運(yùn)算的特殊性質(zhì),用偽隨機(jī)序列對(duì)輸入的傳送碼流進(jìn)行擾亂后,無(wú)論原始傳送碼流是何種分布,擾亂后的數(shù)據(jù)碼流中“0”與“1”的出現(xiàn)概率都接近50%.擾亂雖然改變了原始傳送碼流,但這種擾亂是有規(guī)律的,因而也是可以解除的,在接收端解除這種擾亂的過(guò)程

24、稱(chēng)為解擾.完成擾碼和解擾的電路相應(yīng)稱(chēng)為擾碼器和解擾器。當(dāng)輸入二進(jìn)制信息碼全部為全0碼時(shí)擾碼器實(shí)際上就是一個(gè)m列偽隨機(jī)碼發(fā)生器。m 序列是最常用的一種偽隨機(jī)序列,它是最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱(chēng)。每個(gè)m序列都有其特征多項(xiàng)式,如果m序列由n級(jí)移位寄存器構(gòu)成,那么它的特征多項(xiàng)式必須是 n 次的本原多項(xiàng)式。4 設(shè)計(jì)方案m序列本征多項(xiàng)式g(x)=x +x +1。在實(shí)際光纖通信設(shè)備中,為避免m序列發(fā)生器處于“閉鎖”狀態(tài),即當(dāng)輸入序列為全“0”碼時(shí),移位寄存器各級(jí)的起始狀態(tài)也恰好是“0”,使輸出序列也變成全“0”,或當(dāng)輸入序列為全“1”碼時(shí),移位寄存器各級(jí)的起始狀態(tài)也恰好是“1”,使輸出序列也變成全“1

25、”。因此,在擾碼器中加入有各級(jí)移位寄存器狀態(tài)監(jiān)視電路。當(dāng)發(fā)生特殊狀態(tài)時(shí),能自動(dòng)補(bǔ)入一個(gè)“1”或一個(gè)“0”碼,改變這種狀態(tài)。當(dāng)然,在解擾碼器電路中也應(yīng)通過(guò)電路扣除這個(gè)補(bǔ)入碼。應(yīng)該指出,采用擾碼技術(shù)會(huì)帶來(lái)誤碼擴(kuò)散。即在信道傳輸中出現(xiàn)一個(gè)誤碼時(shí), 在還原后的序列中會(huì)出現(xiàn)多個(gè)誤碼,使信道誤碼率增加。在誤碼率不高時(shí),誤碼擴(kuò)散數(shù)近似擾碼器所對(duì)應(yīng)的模二加算式的項(xiàng)數(shù)。因此,為減少誤碼擴(kuò)散,應(yīng)盡量減少m序列產(chǎn)生器的反饋抽頭數(shù)。加擾器的作用是在發(fā)端將傳送的數(shù)據(jù)序列按照某種規(guī)律變換為長(zhǎng)周期的,且“0”“1”等概率,前后獨(dú)立的隨機(jī)序列。解擾器就是按照發(fā)端的規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)的逆變來(lái)恢復(fù)原始信息。4.1 擾碼實(shí)現(xiàn)原理在數(shù)字通

26、信中,如果數(shù)據(jù)信息連“0”碼或連“1”碼過(guò)長(zhǎng)將會(huì)影響接收端位定時(shí)恢復(fù)質(zhì)量,造成抽樣判決時(shí)刻發(fā)生變化,對(duì)系統(tǒng)誤碼率的產(chǎn)生影響。也就是說(shuō),數(shù)字通信系統(tǒng)的性能變化與數(shù)據(jù)源的統(tǒng)計(jì)特性有關(guān).采用有冗余的傳輸編碼可消除數(shù)據(jù)源一部分信息模式對(duì)系統(tǒng)性能的影響,但這是要以增加傳輸符號(hào)速率為代價(jià)。在實(shí)際中,常使用擾碼器將數(shù)據(jù)源變換成近似于白噪聲的數(shù)據(jù)序列(增加定時(shí)的同步信息),消除信息模式對(duì)系統(tǒng)誤碼的影響。在通信中擾碼技術(shù)的采用保證了對(duì)信息的透明性:即在發(fā)端擾碼的加入,在接收端可以從加擾的碼流中恢復(fù)出原始的數(shù)據(jù)流,而對(duì)輸入信息的模式無(wú)特殊要求。常用擾碼器的實(shí)現(xiàn)可采用m序列進(jìn)行。擾碼器是在發(fā)端使用移位寄存器產(chǎn)m序列

27、,然后將信息序列與m序列作模二加其輸出即為加擾的隨機(jī)序列。一般擾碼器的結(jié)構(gòu)圖2-3所示圖2-3 擾碼器組成結(jié)構(gòu)圖4,2 解碼實(shí)現(xiàn)原理解擾器(也稱(chēng)去擾器)是在接收機(jī)端使用相同的擾碼序列與收到的被擾信息模 二加,將原信息得到恢復(fù)。其結(jié)構(gòu)如圖 2-4 示：圖2-4 解碼器組成結(jié)構(gòu)圖4.3 擾碼解碼實(shí)現(xiàn)電路輸出的發(fā)送數(shù)據(jù)(2.048mbps) ；當(dāng) k801設(shè)置在 m 位置時(shí)(下端) ,輸入 信號(hào)來(lái)自本地的特殊測(cè)試碼序列.該測(cè)試碼序列用于對(duì)加擾器的性能測(cè)量,其測(cè)試 碼序列格式受 m 序列選擇跳線開(kāi)關(guān) k802 的 m_sel0,m_sel1 控制,跳線器狀態(tài)與輸 出的測(cè)試碼序列件表 3-1 所示表 3

28、-1 跳線器 k802 與產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號(hào)自“5b6b 譯碼模塊”輸出的發(fā)送數(shù)據(jù)(2.048mbps)；當(dāng) k803 設(shè)置dt位置時(shí)(下端),輸入信號(hào)直接來(lái)自發(fā)端的擾碼模塊輸出的發(fā)送數(shù)據(jù)(2.048mbps),此時(shí)電路模塊構(gòu)成自環(huán)工作方式。輸入時(shí)鐘選擇跳線開(kāi)關(guān)k804用于選擇解擾電路的工作時(shí)鐘。當(dāng)解擾電路的輸入數(shù)據(jù)來(lái)自“cm譯碼模塊”和“5b6b 譯碼模塊”時(shí), k804 應(yīng)設(shè)置在clkr 位置(左端),該時(shí)鐘與cmi 和5b6b 譯碼模塊送來(lái)的數(shù)據(jù)同步；當(dāng)構(gòu)成自環(huán)測(cè)試時(shí)(k803設(shè)置在 dt位置),k804 應(yīng)設(shè)置在clkt位置(右端),該時(shí)鐘來(lái)自發(fā)送端電路。圖 3-1 加擾模塊組成原理加擾

29、模塊內(nèi)各測(cè)試點(diǎn)的安排如下: tp801: 輸入數(shù)據(jù)(2.048mbps) tp802: 輸入時(shí)鐘(2.048mbps) tp803: 加擾輸出(2.048mbps)圖 3-2 解繞模塊組成原理解擾模塊內(nèi)各測(cè)試點(diǎn)的安排如下: tp804: 輸入數(shù)據(jù)(2.048mbps) tp805: 輸入時(shí)鐘(2.048mbps)tp806: 加擾輸出(2.048mbps)圖 3-3 加擾模塊解繞模塊組成的原理圖4.4 擾解碼電路實(shí)驗(yàn)步驟1、擾碼序列測(cè)試 (1) 首先將“加擾模塊”中輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開(kāi)關(guān) k801 設(shè)置在 m 位置(下端),使輸入信號(hào)來(lái)自本地的特殊測(cè)試碼序列；將m序列選擇跳線開(kāi)關(guān) k802 的

30、m_sel0,m_sel1 拔掉,產(chǎn)生全“1”碼數(shù)據(jù)輸出 。(2) 用示波器同時(shí)測(cè)量輸入數(shù)據(jù)和加擾數(shù)據(jù)測(cè)試點(diǎn) tp801,tp803 的波形,測(cè) 量時(shí) tp803 點(diǎn)信號(hào)做示波器同步觸發(fā)信號(hào).調(diào)整合適的示波器時(shí)基(10s /div) 和觸發(fā)電平,使在示波器上觀測(cè)到穩(wěn)定的周期波形.用時(shí)基乘 10 倍(或乘 5)擴(kuò) 展擋展開(kāi)波形,讀取并畫(huà)下測(cè)量波形.。(3) 將 m_sel0,m_sel1 設(shè)置在不同狀態(tài),觀測(cè)并分析測(cè)試結(jié)果是否滿足擾碼 關(guān)系. 2、0狀態(tài)現(xiàn)象觀測(cè)。(1)用示波器同時(shí)測(cè)量輸入數(shù)據(jù)和加擾數(shù)據(jù)測(cè)試點(diǎn) tp801,tp803 的波形,測(cè)量 時(shí) tp803 點(diǎn)信號(hào)做示波器同步觸發(fā)信號(hào).。(

31、2)輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開(kāi)關(guān) k801 拔下,使輸入數(shù)據(jù)為“0”。關(guān)機(jī)后再開(kāi)機(jī), 觀測(cè) tp803點(diǎn)信號(hào)的變化.。(3)自行設(shè)計(jì)一個(gè)消除0狀態(tài)的電路.。3、解擾數(shù)據(jù)測(cè)試 (1) 將解擾模塊中輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開(kāi)關(guān) k803 設(shè)置在 “自環(huán)”位置 (下端),輸入信號(hào)直接來(lái)自發(fā)端的“加擾模塊”輸出的發(fā)送數(shù)據(jù)(2.048mbps)；輸入時(shí)鐘選擇 k804 對(duì)應(yīng)設(shè)置在“自環(huán)”位置(右端),該時(shí)鐘來(lái)自發(fā)送端電路。此時(shí)“加擾模塊”和“解擾模塊”構(gòu)成自環(huán)工作方式。(2) 用示波器同時(shí)測(cè)量“加擾模塊”輸入數(shù)據(jù)和“解擾模塊”解擾輸出數(shù)據(jù)測(cè)試點(diǎn) tp801,tp806 的波形,測(cè)量時(shí) tp801 點(diǎn)信號(hào)做示波器同步觸發(fā)

32、信號(hào)。(3) 將 m_sel0,m_sel1 設(shè)置在不同狀態(tài),觀測(cè)加擾和解擾電路是否正常工作。 5 電路原理圖仿真結(jié)果仿真由matlab 軟件完成，本人雖然對(duì)該軟件不是很精通，但在參考查閱下，還是完成了仿真實(shí)驗(yàn)，源程序代碼如下：clear;clc;%(產(chǎn)生一 m 序列,其特征多相式:1+x4+x7)np=254;%(初始化 m 序列的長(zhǎng)度)a(1)=1;a(2)=0; a(3)=0;a(4)=0;a(5)=0;a(6)=0;a(7)=0;for i=8:np;%(根據(jù) m 序列特征式計(jì)算 m 序列的其余項(xiàng)) a(i)=xor(a(i-4),a(i-7);end%(產(chǎn)生一加擾序列 c(k);滿足 c(k)=a(k)+c(k-4)+c(k-7)nq=np;%初始化加擾序列的長(zhǎng)度)c(1)=1;c(2)=0;c(3)=0;c(4)=0;c(5)=1;c(6)=0;c(7)=0;for n=8:nq;%(計(jì)算加擾序列的其余項(xiàng))c(n)=xor(c