传输与处理综合设计报告

1、电子科技大学通信与信息工程学院传输与处理综合设计报告用可编程器件 gal16v8设计可变长度 的序列信号发生器班级通信十二班学生涂玉良学号2012019120006教师 饶力19第1章基于伪随机序列的传输处理综合设计1.1 伪随机序列伪随机序列包括m序列、gold序列、m序列和组合序列等，其中最常用到的 是m序列5,6。本文根据m序列完成了传输处理系统的综合设计。1.1.1 m序列的生成m序列是线性反馈移位寄存器的最大长度序列。它的生成可用移位寄存器序列发生器的特征多项式来确定，其特征多项式f(x)可以定义为：nf(x ) = cixi =c0 +cx+c x2 + .tcnxn(21)1 z

2、9其中x的幕次表示元素相应的位置。根据代数理论的严格证明，当特征多项 式f (x)满足以下3个条件时就一定能够产生 m序列：(1) f(x)是不可约的，即不能再分解因式；(2) f(x)可整除 xp+1,这里 p=2n-1;(3) f(x)不能整除xq+1 ,这里qp ;目前广泛应用的m序列都是由移位寄存器构成的。如图21所示，m序列发 生器由n个二元存储器和模2开关网络组成。二元存储器通常是一种双稳态触发 器，它的两种状态记为0和1,其状态取决于时钟控制下输入的信息(0或1),例如 第i级移位寄存器的状态取决于时钟脉冲后的第 i 一1级移位寄存器的状态。图中 ci表示为反馈线的两种可能连接状

3、态：ci=1表示连接线连通，即第n i级输出加 入到反馈中；ci = 0表示连接线断开，即第n i级输出未参加到反馈中。图21由于移位寄存器的初始状态是随机的，它可能是 1,也可能是00如果各级移 位寄存器的初始状态都为0时，则模2加法器的输出将始终为0,这样就不能产生 任何序列。为了防止这种情况发生，在图2-1中往往还需要增加必要的检测电路。112m序列的特性分析m序列由n级移位寄存器产生的m序列，其周期为2n-1。m序列具有如下的 一些特性：1）随机性：在m序列的一个周期中，0和1出现概率大致相同，0码只比1码多一个，且 1的个数为2n,-1, 0的个数为2n。2）移位可加性：某个周期为p

4、的m序列与其经任意延迟移位后的序列模 2相加后，其结果仍 是周期为p的m序列，只是原序列某次延迟移位后的序列。3）预先可确定性：m序列是由移位寄存器的初始状态和反馈网络唯一确定的。4）游程特性：序列中取值相同的相继元素称为一个游程。游程长度指的是游程中元素的个 数。在m序列中，一共有2n/个游程。其中长度为1的游程占总游程数的一半； 长度为2的游程占总游程的1/4;长度为k的游程占总游程数的2，且在长度为k 的游程中，连0与连1的游程数各占一半。另外，还有一个长度为n的1游程和一个长度为（n 1）的0游程。由以上特性可知，m序列是一个周期性确定序列，又具有类似于随机二元序 列的特性，因此得到了

5、广泛的应用。1.1.3 m序列的自相关函数周期为p的m序列的自相关函数定义为:对）=a- da da- dp(2 2)其中，a是码字中对应码元相同的数目（同为1或同为0的数目），d是码字中 对应码元不同的数目。由于一个周期中 0比1的个数少1,因此j为非零整数时a d = 1, j为零时ad = p,这样m序列的自相关函数可以化简为：图2 2如图2 2所小,m序列的相关函数r( j)只在两序列相位差在正、负一个码兀 范围内时出现峰值，表现出尖锐的自相关特性。因此，在工程上很容易通过检测 本地的m序列与接收的m序列的相关输出是否出现峰值来判别做相关的两序列的 相对位置是否在正、负一个码元内。当周

6、期p很大时，m序列的自相关函数与白噪声类似。相关检测就是利用这一特性，在信号相关函数值的基础上来识别信号， 检测或同步自相关函数值为1的码序列。1.2 m序列发生器的软件设计本文设计的m序列码长为33。根据nog2m,可以推得n=6。假设初始状态为111111,查表可得f(x)为(6, 1),即本原多项式为f(x) = 1 + x + x6。由于本原多项式为1.2.1 起跳状态设计f(x) =1+x + x6 ,可以推得反馈系数c0=1、g=1、c6=1(2 4)= cq1= cq 2 二 ciqi 二二 cnqn=q1 二 q6图2 3如图2 3所示为m序列为63时发生器逻辑图。在时钟的驱动

7、下，m序列的真值表如下所示：表2-1cpq6q5q4q3q2q10111111111111021111013111010411010151010106010101710101180101109101100100110011111001112100110130011 10114011011151101111610111017011101181110111911011020110100210110102210110123101001240100102510010026001001270100112811001112900111030011100311110003211101001331000103

8、40001013500101136 1010111137101111380111103911110040 11110014110100042100101430010104401r 0 i10:04511001046010001471000114800r 0 i11r 049001100500110005111000052100001530000105400010055001000560100005710000058000001590000116000011161 10011116201111163111111由于本文设计的m序列码长为33,不满足m = 26 -1 = 63的条件，需要将码长

9、截短。因此要在2n 1个有效状态中跳过2n-1-m个状态，而且又要符合移存规律。 本文设计方法如下：首先求出 2n _1的序列作为序列i ,再将 2n -1序列向左移 2n-1-m位，得到序列h,将两序列各位对应进行模 2力口，得序列出。在序列出 中寻找100-0 (n1个连0)的地方，其对应位置序列i的n位码就是起跳状态。q6的输出的序列i :111111010101100110111011010010011100010111100101000110000100000左移30位的序列h :0111000101111001010001100001000001111110101011001101

10、11011010010 两序列的模2力口序歹【出：100011000010000011001101010110011011101101001001110001011110010 其中，001100为起跳态。122m序列逻辑表达式设计可以在63长度的序列中，从起跳状态开始，消去 30位码元，剩下的码元即 组成33长度的序列信号:110001011110010100011000010000011 o因此，m=33的序列 信号发生器的反馈函数 为：f，= q$ q 56q q3-c2 q(2-5)但是在最长线性序列信号发生器中，全0状态是最长线性序列状态转移中的偏离状态。当各级触发器均处于0状态时，

11、由于反馈网络是异或网络，导致最后的输出为0,即最长线性序列信号发生器在全 0状态不具有自启动特性。为了使其 具有自启动特性，必须修改激励函数。修改的激励方程为：二 q q 苏0q qqq q c6-qc4 q q q(2 6)化简可得：f=- q+ qtq： q q4q3q2q+q_ 6q7qq3q2q1q (2-7)1.2.3 c程序结果验证#include#include#include int n (int t)int out;if (t=1)z=0;else out =1;return out;void main()int i ,x ,q6 ,q5, q4 ,q3 ,q2 ,q1 ,q

12、;x=110111;printf(%dn,x);for (i=1;i+)if(i!=1&x=110111)break;elseq6=x/100000;q5=x%100000/10000;q4=x%10000/1000;q3=x%1000/100;q2=x%100/10;q1=x%10;q=(n(q1)*q6+q1*n(q6)+n(q6)*n(q5)*q4*q3*n(q2)*n(q1)+ n(q6)*n(q5)*n(q4)*n(q3)*n(q2)*n(q1)%2;x=q5*100000+q4*10000+q3*1000+q2*100+q1*10+q;char str7;itoa(x,str,10

13、);for(int j=strlen(str);j6;j+)char tmp=strj-1;for(int p=0;p m40-pld1) create document file (source plus pinout)2) create fuse plot file (human readable fuse map)3) create jed&c file (programmer fuse map)a) get a new source file5) exit from fastnapplease enter number corresponding to desired operatio

14、n .图2 91.3.4实验结果1 .本文采用可编程逻辑器件 gal16v8在fm环境下对m序列发生器进行设 计，编写设计说明书如下：gal16v8;device namef(x)=1+x+x6_33;33 length m sequencetuyuliang.11 2014;designerm_33signatureclk nc nc nc nc nc nc nc nc gnd ;pin nameoe s q6 q5 q4 q3 q2 q1 nc vccq6:=q5;logic equationsq5:=q4q4:=q3q3:=q2q2:=q1q1:=/q1*q6+q1*/q6+/q6*/q

15、5*q4*q3*/q2*/q1+/q6*/q5*/q4*/q3*/q2*/q1s.oe=vccs=q6descriptionthis program is m_sequences which is 33_length.2 .文档文件 m_33.lst:gal16v8f(x)=1+x+x6_33tuyuliang.11 2014m_33clk nc nc nc nc nc nc nc nc gndoe s q6 q5 q4 q3 q2 q1 nc vccq6:=q5q5:=q4q4:=q3q3:=q2q2:=q1q1:=/q1*q6+q1*/q6+/q6*/q5*q4*q3*/q2*/q1+/q

16、6*/q5*/q4*/q3*/q2*/q1s.oe=vccs=q6descriptionthis program is m_sequences which is 33_length.gal16v8f(x)=1+x+x6_33tuyuliang.11 2014m_33|1_/|1|clk1| 01|20 |1vcc|nc1| 02|19 |1nc|nc1| 03|18 |1q1|nc1| 04|17 |1q2|nc1| 05|16 |1q3|nc| 06|15 |q4nc1| 0714 |1q5|nc1| 08|13 |1q6|nc1| 09|12 |1s|gnd| 10|11 |oe3. 熔丝

17、图文件m_33.plt ：gal16v8f(x)=1+x+x6_33 tuyuliang.11 2014m_33array input pin111111112 9 3 8 4 7 5 6 6 5 7 4 8 3 9 2polarity fuse xac1 fuse -output pin 19 row 0xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 19 row 1xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 19 row 2xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 1

18、9 row 3xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 19 row 4xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 19 row 5xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 19 row 6xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 19 row 7xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxpolarity fuse -ac1 fuse xoutput pin 18 row 0xxoutput pin

19、18 row 1xxoutput pin 18 row 2x-x-x-xx-xoutput pin 18 row 3x-x-x-x-x-x output pin 18 row 4 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 18 row 5 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 18 row 6 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 18 row 7 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxpolarity fuse -ac1 fus

20、e xoutput pin 17 row 0xoutput pin 17 row 1 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 17 row 2 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 17 row 3 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 17 row 4 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 17 row 5 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 17 row

21、 6 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 17 row 7 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxpolarity fuse -ac1 fuse xoutput pin 16 row 0xoutput pin 16 row 1 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 16 row 2 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 16 row 3 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 1

22、6 row 4 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 16 row 5 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 16 row 6 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 16 row 7 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxgal16v8111111112 9 3 8 4 7 5 6 6 5 7 4 8 3 9 2f(x)=1+x+x6_33 tuyuliang.11 2014 m_33array input pinpolari

23、ty fuse -ac1 fuse xoutput pin 15 row 0output pin 15 row 1 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 15 row 2 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 15 row 3 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 15 row 4 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 15 row 5 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxou

24、tput pin 15 row 6 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 15 row 7 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxpolarity fuse -ac1 fuse xoutput pin 14 row 0output pin 14 row 1 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 14 row 2 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 14 row 3 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

25、xxoutput pin 14 row 4 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 14 row 5 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 14 row 6 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 14 row 7 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxpolarity fuse -ac1 fuse xoutput pin 13 row 0xoutput pin 13 row 1 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

26、xxxxxxxoutput pin 13 row 2 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 13 row 3 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 13 row 4 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 13 row 5 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 13 row 6 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxoutput pin 13 row 7 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxpolarity fuse -ac1 fuse -output pin 12 row 020output pin 12 row 1output pin 12 row 2output pin 12 row 3output pin 12 row 4output pin 12 row 5output pin 12 row 6output pin 12 row 7syn fuse