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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 学 生 王 东 学 号 2801201007 教 师 饶力 【设计名称】 用GAL16V8设计可变长度序列信号发生器 【设计目的】 《传输与处理综合设计》是一门结合专业的独立的实践课程，是培养高年级学生在学完专业基础课后，综合所学知识进行工程设计的一项基本能力训练。设计时，在微机上用机助设计方法，以可编程逻辑器件为主要器件，设计出通信设备中各种专用部件，并在编程器上烧录后，进行硬件测试，以验证设计的正确性。要求： 掌握伪随机序列的基本性质及伪随机序列发生器的设计方法。 掌握从给定长度的m序列中截短为设计所给长度的设计方法。 掌握可编程器件GAL16V8的使用方法，并学会用该器件设计可变长度 序列信号发生器。 4.掌握FM软件的使用方法。 5.熟悉伪随机序列在通信系统中地位和用途。 【设计内容】 在掌握伪随机序列性质的基础上，设计给定长度的伪随机序列信号发生器，也即设计给定n后（n为移位寄存器的级数）最长线性反馈移位寄存器序列。并在给定n产生的最长序列的基础上，截短出课题给出的序列长度，并用FM软件对可编程器件GAL16V8进行编程，以实现长度不同的序列信号发生器。 对可编程器件烧录完成后，为了验证设计者设计是否正确，还需将所设计的器件进行硬件测试，以便检验设计是否达满足要求。 一、伪随机序列 随机噪声在通信技术中首先是作为有损通信质量的因素受到人们的重视的。信道中存在随机噪声会使模拟信号产生失真，或使数字信号解调后出现误码；同时，它还是限制信道容量的一个重要因素。因此，人们最早是企图设法消除或减小通信系统中的伪随机噪声。但是，有时人们也希望获得随机噪声。例如，在实验室中对通信设备或系统进行测试时，有时要故意加入一定的随机噪声，这时就需要产生它。 随着通信理论的发展，早在20世纪40年代末，香农（Shannon）就曾指出，在某些情况下，为了实现最有效的通信，应采用具有白噪声的统计特性的信号。另外，为了实现高可靠性的必威体育官网网址通信，也希望利用随机噪声。然而，利用随机噪声的最大困难是它难以重复产生和处理。直到60年代，伪随机噪声的出现才使这一困难得到解决。 伪随机噪声具有类似于随机噪声的一些统计特性，同时又便于重复产生和处理。由于它具有伪随机噪声的优点，又避免了它的缺点，因此获得了日益广泛的应用。目前广泛应用的伪随机噪声都是由数字电路产生的周期序列。 在设计数字通信系统时，通常都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，特别是信源出现长0串时，给接收端提取定时信号带来一定困难。解决这个问题的办法，除了用码型编码的方法以外，也常用m序列对信源序列进行“加乱”处理，有时也称扰码，以使信源序列随机化。在接收端再把“加乱”了的序列，用同样的m序列“解乱”，即进行解扰，恢复原有的信源序列。 从更广泛的意义上来说，扰码能使数字传输系统对各种数字信息具有透明性。这不但因为扰码能改善位定时恢复的质量，而且它还能使信号频谱分布均匀且保持稳恒，能改善有关子系统的性能。 扰码的原理基于m序列的伪随机性。下面首先了解m序列的产生和性质。 m序列的产生和性质 m序列是最常用的一种伪随机序列，它是最长线性反馈移位寄存器的简称。 m序列是由带线性反馈的移位寄存器产生的序列，并且具有最长周期。 由n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，如果反馈逻辑线路只用模2和构成，则称为线性反馈移位寄存器；如果反馈线路中包含“与”、“或”等运算，则称为非线性反馈移位寄存器。 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。其中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。 以图1所示的4级移位寄存器为例，图中线性反馈逻辑服从以下递归关系式： （1－1） 图1 4级移位寄存器 即第3级与第4级输出的模2和运算结果反馈到第1级去。假设这4级移位寄存器的初始状态为0001，即第4级为1状态，其余3级均为0状态。随着移位时钟节拍，各级移位寄存器的状态转移流程图如表1所示。 表1 m序列发生器状态转移流程图 在第15个节拍时，移位寄存器的状态与第0拍的状态（即初始状态）相同。因而从第16拍开始必重复第1至第15拍的过程。这说明该移位寄存器的状态具有周期性，其周期长度为15。如果从末级输出，选择3个0为起点，便可