通信設(shè)計(jì)練習(xí)-m序列1-在線(xiàn)瀏覽
2025-05-13 04:35本頁(yè)面
【正文】 本文中主要考慮的是加性噪聲信道。通信系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型就是加性噪聲信道，在此模型中，發(fā)送信號(hào)s(t)受到加性隨機(jī)噪聲過(guò)程 n(t)的損傷。如果噪聲主要是由接收機(jī)的電子元件和放大器引起的，則它具有熱噪聲的性質(zhì)，這類(lèi)熱噪聲都具有高斯噪聲過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性，因而信道的數(shù)學(xué)模型通常稱(chēng)為加性高斯噪聲信道，接收端接收信號(hào)的表達(dá)式為：r(t)= s(t)+(t)（不考慮信道衰減）。從頻域上解釋M序列有抗干擾性強(qiáng)，誤碼率低這一特性，是由于在發(fā)送端PN碼序列用來(lái)將攜帶信息的基帶信號(hào)擴(kuò)展至寬帶信號(hào)以便在信道上傳輸。最終的影響是干擾信號(hào)功率降低了W/R，正好等于擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益。因此，PN碼序列的使用提供了普通調(diào)制無(wú)法實(shí)現(xiàn)的隱秘（安全）性。3．具體的FPGA實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同級(jí)別的M序列來(lái)說(shuō)，抗噪聲能力是不一樣的，級(jí)數(shù)越高所能承受的外界干擾幅度越大。利用Verilog分別編寫(xiě) coder、 add_noise、 decoder、 correct 、Correct_Decoder、 top 這六個(gè)模塊，其中coder 、decoder、 correct 、是可綜合模塊，其中decoder、 correct 這兩個(gè)模塊組成為Correct_Decoder，add_noise，是不可綜合的，用以模擬信道的加性噪聲，top是測(cè)試文檔。但是一個(gè)工程系統(tǒng)只有這個(gè)基本功能是不夠的，由于我們面對(duì)的是非理想的信道模型必需還要有一些附加的功能：在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先發(fā)11111111110用與給接收端捕捉同步頭。在介紹M序列的產(chǎn)生原理及具體的調(diào)制和解調(diào)原理時(shí)，知道通過(guò)擴(kuò)頻可以在有噪信道中大大降低誤碼率，但是仍有誤碼，具體是傳1萬(wàn)個(gè)2位的十六進(jìn)制數(shù)就有50多個(gè)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。為了減少誤碼率，通過(guò)分析數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)誤碼分布的比較散，所以選擇漢明碼就能達(dá)到糾錯(cuò)的目的。漢明碼是一種能糾一位錯(cuò)的線(xiàn)性分組碼，由于它的編譯碼簡(jiǎn)單，在數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，如在藍(lán)牙技術(shù)和硬盤(pán)陣列中。盡管發(fā)生一位錯(cuò)的概率相對(duì)最高，但在一些要求較高的應(yīng)用中漢明碼不能滿(mǎn)足要求。因此有 S1=a6+a5+a4+a2 （1）(以下運(yùn)算均為模二運(yùn)算)當(dāng)誤碼位置在a1 a3 a5 或 a6時(shí)，校正子S2=1；否則S2=0。由（1）（2）（3）可知，監(jiān)督碼元a2 a1 和 a0應(yīng)根據(jù)以下監(jiān)督方程確定： a6+a5+a4+a2=0 a6+a5+a3+a1=0 a6+a4+a3+a0=0 即 a2=a6+a5+a4 a1=a6+a5+a3 a0=a6+a4+a3由此得到的16個(gè)許用碼組列于表中 表B 信息位 監(jiān)督位 信息位 監(jiān)督位 a6a5a4a3 a2a1a0 a6a5a4a3 a2a1a0 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 000 011 101 110 110 101 011 000 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 111 100 010 001 001 010 100 111接收端收到每個(gè)碼組后，計(jì)算S1 S2 和S3，如不全為0，則可按表A確定誤碼位置，然后予以糾正。由于（7，4）碼的最小碼距為Dmin=3，它能糾正一個(gè)誤碼或檢測(cè)兩個(gè)誤碼，如超過(guò)糾錯(cuò)能力，則反而會(huì)因“亂糾”而增加新的誤碼，在本例中若測(cè)出a2 a1 或a0有錯(cuò)，信息位 a6a5a4a3繼續(xù)保持原值。由于漢明碼只能糾正單個(gè)錯(cuò)誤，在實(shí)際的運(yùn)用中，若出現(xiàn)多個(gè)錯(cuò)誤的情況，可采用BCH碼，BCH碼是循環(huán)碼的一個(gè)重要子類(lèi)，它具有糾多個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤的能力。這個(gè)模塊相對(duì)比較簡(jiǎn)單：將前一個(gè)coder模塊多產(chǎn)生的M序列串(unnoised_data)讀入之后加入帶符號(hào)的2倍噪聲(noise=random % 3產(chǎn)生最大值為2的隨機(jī)數(shù))，這樣所得到的就是加入噪聲的接收端信號(hào)(noised_data)。Correct_Decoder模塊：此模塊包括兩個(gè)可綜合模塊decoder模塊和 correct模塊，實(shí)現(xiàn)的最基本的功能是解調(diào),以31為一個(gè)循環(huán)，將接收到的信號(hào)的符號(hào)位與存儲(chǔ)器中的31位M序列依次相比，來(lái)判斷是加上一個(gè)正數(shù)還是減去一個(gè)正數(shù)，每輸完31個(gè)數(shù)將此時(shí)的累加值與我們所設(shè)定的閥值相比較，大于此閥值的話(huà)取1，否則取0。除了解調(diào)這個(gè)基本功能以外,還有一些附加的功能,如同步頭的捕捉,核對(duì)同步檢測(cè)信號(hào),對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)。這樣做的目的很簡(jiǎn)單，為了方便計(jì)算和相應(yīng)的判斷。如果我們把基準(zhǔn)值都賦為0，那么在電路實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中會(huì)遇到一些麻煩，舉個(gè)很簡(jiǎn)單的例子：9位的累加結(jié)果寄存器如果為0（二進(jìn)制表示為2’b000000000），加上輸入信號(hào)2（即帶符號(hào)的3’b110）
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