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1、 毕业设计说明书学生姓名：学生姓名： 张俊张俊 学学 号：号： 2007745520077455 专业年级：专业年级： 电子信息工程电子信息工程 2 2 班班 题题 目：目： 基带传输系统中扰码与解码电路的设计基带传输系统中扰码与解码电路的设计 指导教师：指导教师： 陈亚妮陈亚妮 2011 年 4 月 15 日中中文文摘摘要要本文设计的是数字通信系统中扰码与解码电路，由于通常假设信源序列是随机序列，而实际信源发出的序列不一定满足这个条件，特别是出现长 0 串时，给接受端提取定时信号带来一定困难。解决这个问题可用 M 序列对信源序列进行“加扰”处理，以使信源序列随机化。在接受端再把“加乱”了的序
2、列，用同样的 M 序列“解扰” ，恢复原有的信源序列。在图像通信中，扰码可以很好地抑制静态图像的抖动，能使数字传输系统对各种数字信息具有透明性。本次设计用信号发生器产生6Hz 的方波作为整个系统的时钟，用三片级联的 74LS19474 产生长度为 31 的 PRBS序列，作为扰码，和信息序列异或完成加扰过程。解扰端完成相反的过程，恢复信息序列。关关键键词词 M M 序序列列 扰扰码码 解解码码外外文文摘摘要要TitleTitle In the baseband transmission system trouble code and decoding circuits design Abstr
3、actWhat this article designs is in the baseband transmission system harasses the code and the demoding 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 th
4、e end extraction timing signal to bring certain difficulty. Solves this M sequence to carry on “ to the 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
5、 the original source sequence. In the visual communication, harasses the code to be possible to suppress the frozen 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
6、 Decoding目目 录录1 引 言2 介 绍2.1 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.2 数字基带系统基本组成2.3 数字基带信号的常用码型2.4 M 序列3 原 理3.1 M 序列的性能3.2 加扰解扰在通信系统中的应用4 设计方案4.1 扰码实现原理4,2 解码实现原理4.3 扰码解码实现电路4.4 扰解码电路实验步骤5 电路原理图仿真结果结 论致 谢参考文献1 1 引引言言课题研究背景课题研究背景在当今飞速发展的信息时代，随着数字通信技术和计算机技术的飞速发展以及通信网与计算机网络的相互融合，信息科学技术已经成为 21 世纪国际社会和世界发展经济的新的强大推动力
7、。信息作为一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。而信息的传播与交流，是依靠各种通信方式和技术来实现的。现代数字通信一般都是以数字化为基础的，数字传输技术是现代数字通信的基础。随着数字通信技术的发展，数字通信的业务种类原来越多，不仅有电话、数据，还有电视、多媒体等等。数字通信的业务量也越来越大，对数字传输系统的要求也越来越高。为了扩大传输容量、提高传输效率和确保数字传输系统的高可靠性，就需要研究数字基带传输、数字频带传输、数字复用、同步和数字信号的最佳接收等。数字信号的传输通常可分为基带传输和频带传输。由消息转换
8、得到的原始电信号所占据的频带通常从直流和低频开始，因此成为基带信号。在某些有线信道中，例如传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传送，因此称为数字信号的基带传输。数字基带系统的目标就是有效地传输数字基带信号，但并非所有码型的数字基带信号都适合在信道中传输，它会使信号产生畸变。再有，当码流中包含长串的连“1”或连“0”符号时，不归零信号波形会出现连续的固定电平，因而无法获得定时同步信息。通常，由于编码器输出的原始信码码流为单极性不归零数字基带信号，不适合信道传输，因此需要将其转换为适合信号传输的码型。2 2 介介 绍绍2.12.1 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题
9、要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：数字通信理论在设计通信系统时都是假设所传输的比特流中“0”与“1”出现的概率是相等的，各为一半，实际应用中的通信系统以及其中的数学通信技术的设计性能指标首先也是以这一假设为前提的。减少连“0”或连“1”码以保证定时恢复质量是数字基带传输中的一个重要问题，但传送码流经过编码处理后，可能会在其中出现连续的“0”或连续的“1” 。这样一方面破坏了系统设计的前提，破坏了传输信道的“0”码和“1”码的平衡，使得系统有可能会达不到设计的性能指标，另一方面在接收端进行信道解码前必须首先利用时钟恢复电路提取出线路时钟，线路时钟的提取是利用传输码流“0”与“1”之间
10、的波形跳变实现的，而连续的“0”或者连续的“1”给线路时钟的提取带来的困难。为了保证在任何情况下进入传输信道的数据码流进行扰乱处理，将二进制数字信息做“随机化”处理，变为伪随机序列，也能限制连“0”码或连“1”码的长度，这种“随计划”处理通常称为“扰码” 。伪随机序列是由一个标准的伪随机序列发生器生成的，其中的“0”与“1”出现的概率接近 50%。由于二进制数值运算的特殊性质，用伪随机序列对输入的传送码流进行扰乱后，无论原始传送码流是如何分布，扰乱后的数据码流中“0”与“1”的出现概率都接近 50%。扰乱虽然改变了原始传送码流，但这种扰乱是有规律的，因而也是可以解除的，在接收端解除这种扰乱的过
11、程称为解扰。完成扰码和解码的电路相应称为扰码器和解码器。随着通信技术的日益成熟，越来越多的人掌握了通信的基本原理，有些不法份子为了获得高额利润，不惜利用高科技来破坏正常通信，获取商业机密，从而获得巨大的经济效益，损害别人的利益，这就给通信带来了极大的不便，为了能够解决这些问题，本文着重讨论了基带传输系统中解码与扰码电路的设计，希望能给大家带来一定的启发。2.22.2 数字基带系统基本组成数字基带系统基本组成基带系统各点波形示意图2.32.3 数字基带信号的常用码型数字基带信号的常用码型传输码型的选择，主要考虑以下几点：（1） 码型中低频、高频分量尽量少；（2） 码型中应包含定时信息，以便定时提
12、取；（3） 码型变换设备要简单可靠；（4） 码型具有一定检错能力，若传输码型有一定的规律性，则就可根据这一规律性来检测传输质量，以便做到自动检测；（5） 编码方案对发送消息类型不应有任何限制，适合所有二进制信号，这种与信源的统计特性无关的特性称为对信源具有透明性；（6） 低误码增值；（7） 高的编码效率。2.42.4 M M 序列序列伪随机码,也称伪噪声码,是一种可以预先确定并可以重复地产生和复制,又具有随机统计特性的二进制码序列。早在 20 世纪 40 年代末,仙农等人就建立了“噪声通讯“ 理论,证明了具有白噪声统计特性的信号对充分利用信道的容量与信号的功率,抗多路径干扰和测定距离等问题具有
13、明显的优点。但当时只是限于理论上的探讨到了20 世纪 60 年代中期,由于发展了一些易于产生,加工,复制,又具有白噪声统计特性的伪随机码,噪声通讯理论才获得了许多实际应用。在深空通信场合,利用伪随机编码信号可以实现低信噪比接收,大大改善了通信的可靠性,且可实现码分多址通信.此外,利用伪随机编码信号可以实现高性能的保密通信。伪随机码种类有许多,文中只讨论其中易于产生,应用广泛的,也是为全球定位系统所采用的一种伪随机码 M 序列。M 序列又叫做伪随机序列,伪噪声(PN)码或伪随机码.可以预先确定并且可以重复实现的序列称为确定序列;既不能预先确定又不能重复实现的序列称为随机列。M 序列是目前广泛应用
14、的一种伪随机序列,其在通信领域有着广泛的应用,如 扩频通信,卫星通信的码分多址,数字数据中的加密,加扰,同步,误码率测量等领域。M 序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称,它是最常用的一种伪随机序列.由行级串接的移位寄存器和反馈逻辑线路可组成动态移位寄存器,带线性反馈逻辑的移位寄存器设定初始状态后,在时钟触发下,每次移位后各级寄存器状态会发生变化。任何一级寄存器的输出,随着时钟节拍的推移都会产生一个序列,该序列称为移位寄存器序列。3 3 原原 理理所谓扰、解码,其实质是在数字信号传送到信道之前,对数字信号在比特级上进行 随机化处理,从而可以减少抖动和码间干扰。方便接收端的时钟提取。最常用的方法
15、是在待传信号叠加一个最长线性移位寄存器序列( M序列) ,使得信号的统计特性适合于在相应的信道中传输。而 m 序列可以由几级线 性反馈移位寄存器来简单地得到。图1表示了一个一般的 n 级线性反馈移位寄存器。其中 ci ( i= 1, 2, 3 n ) 是反馈系数。只取 0、1 两个值,0 表示不参与反馈, 1 表示参与反馈.把参与反馈的值模二加后,送到末级寄存器,作为它的输入。输出序列 an的前 n 个值为寄存器的 初始状 态( a0, a1 , a2, an-1),后面的值可以用下式表示:ak = Ciak- i ( k n) ( 1) 用这种方法产生的序列an实际上是一个线性递推序列,它是由初始状态ak和反馈系数ci完全决定。由于我们所使用的数字电路只包含0和1两个值,序列an是一个二元序 列,所以(1)式又可表示为ak + C1ak-1 + + Cnak-n = 0 (2)设一 n 次多项式:f(2) = 1 + C1 2+ + Cn-1 2k-1 + Cn 2 (3)这个多项式 f(2)是由(2)式完全决定的, 因此 多项式f(2)又称为该移位寄存器的 特征多项式。代数学中已经证明对应于一个n级移位 寄存器的特征多项式f(2),当 f(2)是本原多项式时,该移位寄存器的输出an为最长线性移位寄存器序列,即 M 序 列.该 M 序列具有以下三个特性:(1)M 序列的
