【文章內容簡介】 3⊕an4，對于初始狀態(tài)為0001，經過一個時鐘節(jié)拍后，各級狀態(tài)自左向右移到下一級，未級輸出一位數，與此同時模2加法器輸出值加到移位寄存器第一級，從而形成移位寄存器的新狀態(tài)，下一個時鐘節(jié)拍到來又繼續(xù)上述過程。未級輸出序列就是偽隨機序列。其產生的偽隨機序列為an=100110101111000100110101111000…，這是一個周期為15的周期序列，如圖24所示。改變反饋邏輯的位置及數量還可以得到更多不同的序列輸出。 從上述例子可以得到下列結論： 線性移位寄存器的輸出序列是一個周期序列。當初始狀態(tài)是0狀態(tài)時，線性移位寄存器的輸出全0序列。級數相同的線性移位寄存器的輸出序列和反饋邏輯有關。同一個線性移位寄存器的輸出序列還和起始狀態(tài)有關。對于級數為r的線性移位寄存器，當周期p＝2r－1時，改變移位寄存器初始狀態(tài)只改變序列的初相。這樣的序列稱為最大長度序列或m序列。圖23 線性移位寄存器 圖24 15級的m序列（2）加密、解密原理 數字通信的一個重要優(yōu)點是容易做到高度保密性的加密。在這方面?zhèn)坞S機序列起到了很大的作用。數字信號的加解密原理可用圖25表示。將信源產生的二進制數字消息和一個周期很長的偽隨機序列模2相加，這樣就將原消息變成不可理解的另一個序列。將這種加密序列在信道中傳輸，被他人竊聽后也不可理解其內容。在接收端必須再加上一同樣的偽隨機序列，就能恢復為原發(fā)送消息。信源發(fā)送信道接收用戶偽隨機序列發(fā)生器偽隨機序列發(fā)生器圖25 數字信號加解密原理（3）數字信號誤碼率測量原理 在數字通信中誤碼率是一項主要的質量指標。在實際測量數字通信系統(tǒng)的誤碼率時，一般說來，測量結果與信源送出信號的統(tǒng)計特性有關。通常認為二進制信號中“0” 和“1”是以等概率隨機出現的。所以測量誤碼率時最理想的信源應是隨機序列產生器。用真正隨機序列產生器進行測量時，只適用于閉環(huán)線路測試。但是閉環(huán)測試法所用的信道不符合情況。因此，在實際過程中采用單程測試法。在測量單程數字通信誤碼率時，就不能利用隨機序列，而只好利用相近的偽隨機序列代替它。圖26示出這種情況。這時，發(fā)送設備和接收設備分出兩地。由于發(fā)送端用的是偽隨機序列，而且通常是m序列，接收端可以用同樣的m序列產生器，由同步信號控制，產生出相同的本地序列。本地序列和接收序列相比較，就可檢測誤碼。信源發(fā)送信道接收記錄偽隨機序列比較同步信號圖26 單程測試法ITU建議用于數字傳輸系統(tǒng)測量的m序列周期是2151=32767，其特征多項式建議采用x15+x14+1。因此，本課程設計采用15級的m序列。（4）時延測量原理有時我們需要測量信號經過某一傳輸路徑所受到的時間延遲。由于模型框圖的最后，需要接一個誤碼率測試模塊，而送入其中的是通過信道加解密出來的信號和原輸入信號，它們是一個個碼元進行比較檢測出誤碼率的。如果有信號經過此路徑產生了延遲則會使誤碼率大大增加，因此要在誤碼率測試模塊輸入端加一個延時測量模塊，改變參數使其延時為零后再讀出誤碼率。3 設計步驟 熟悉MATLAB系統(tǒng)中Simulink模型庫打開MATLAB軟件，單擊工具欄上的 按鈕，即可進入斯simulink工具箱，查看simulink模塊庫中的每個模塊，通過查閱資料弄清楚每個模塊的功能和用法。用同樣的方法熟悉munication模塊庫中的常用模塊。 基本設計思路 首先產生一個15級的m序列，輸入一個隨機數字信號，令它與15級m序列進行異或運算以實現信號加密，然后送入含噪信道（可通過加上一個噪聲來實現），通過抽樣判決，在接收端輸出的信號與加入的相同15級m序列再進行異或運算以解密，把解密后的數字信號與原來輸入的數字信號進行波形比較，并且送入誤碼率測試模塊計算信道的誤碼率（注意延時問題）。設置各模塊參數，改變信道誤碼率大小，測試接收信號與發(fā)送信號之間的誤碼率，分析該種加密傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能。 繪制電路級框圖（1）15級m序列的繪制打開MATLAB軟件，單擊工具欄上的 按鈕，打開simulink工具箱，點擊file圖標，選擇新建中的model，新建一個仿真空白模型，將m序列所需要的模塊：延時模塊和異或模塊拖入空白模型中，也可點擊鼠標左鍵單擊“add to untitled” 分別對每一級的m序列首尾相連。由于15級m序列的特征多項式為x15+x14+1，因此把第14和第15個延時單元的輸出端進行模二和，然后送入第一個延時單元。如圖31所示。圖31 15級m序列的繪制（2）在含噪信道中傳輸過程的繪制 選出此過程稱所要用到的模塊，包括：異或運算模塊、二進制隨機數字信號、高斯噪聲模塊、抽樣判決器、示波器。如圖32所示。 圖32 信號在含噪信道傳輸過程中需要用到的模塊首先，對隨機數字信號進行加密，如圖33所示。把輸入的隨機數字信號與15級m序列的輸出端進行模二和（即異或運算），得到加密后的信號。然后，把加密后的信號與高斯噪聲相加，表示送入含噪信道。從加法器輸出的信號由于加入了噪聲，因此會存在一定程度的干擾，這時為了最大程度的減小噪聲的干擾，應在加法器后加一個抽樣判決器，用中間電平值代替實際電平。圖33 信號加密在含噪信道中傳輸接著，對輸出的信號進行解密如圖34所示，與加密類似，把抽樣判決后的信號與同樣的15級m序列（與加密所用的m序列初值應相同）進行模二和運算，所輸出的即是解密后的數字信號。圖 34 繪制解密模塊（3）誤碼率測量和控制部分的繪制選出此過程稱所要用到的模塊，包括：數據類型轉換器、誤碼率測試器模塊、顯示器、時延測量模塊，如圖35所示。其中，數據類型轉換模塊是把數據類型由boolean轉換成double型；find delay模塊是用來計算兩個輸入端之間的延時，從而防止誤碼率計算出錯；顯示模塊是用來顯示延時個數和誤碼率大??；誤碼率計算模塊即是計算出輸入兩端的數字信號的誤碼率。 圖35 誤碼率測試部分用到的模塊 誤碼率計算部分的模型圖如圖36所示。首先，進行數據類型轉換。由于原輸入的隨機數字信號和解密后輸出的數字信號的數據類型都是boolean，而誤碼率計算模塊的輸入應是double型的，所以需要加入一個數據類型轉換器，通過它輸出的數據類型就是double型的。 然后便把轉換過數據類型的兩路數字信號分別與誤碼率計算器模塊的兩個輸入端相連，再把計算出的誤碼率輸出到一個顯示器上。 最后，由于信號在經過傳輸以后有可能出現延時現象，而誤碼率計算器是一對對碼元分別輸入進行比較的，那么若有延時，則誤碼率增大很多，因此查看系統(tǒng)是否有延時必不可少。在經過find delay模塊后同樣接一個顯示模塊，把延時個數顯示出來，再