m序列发生器的设计与实现.doc

第1章 绪论 1.1 课题背景 在信息化社会，通信系统担负着信息传输、交换和处理的重要任务。通信技术的发展代表了一个国家科学技术的发展现状，也成为国家经济发展的一个重要推动力。扩展频谱通信是通信的一个重要分支和发展方向，它是扩展频谱技术和通信技术相结合的产物。由于扩展频谱即使具有抗干扰能力强、截获率低、多址能力强、抗多径、必威体育官网网址性好及测距能力强等一系列的优点，使得扩展频谱通信越来越受到人们的重视。随着大规模或超大规模集成电路技术、微电子技术、为处理技术的迅猛发展以及一些新型器件的广泛应用，扩展频谱通信的发展迈上了一个新的台阶，它不仅在军事通信中占有重要地位，而且正迅速地渗透到民用通信中。可以毫不夸张地讲，在现代通信系统，特别是无线通信系统，没有扩展频谱技术，这些系统想生存都是比较困难的。 在扩展频谱系统中，伪随机序列起着重要的作用。在直扩系统中，用伪随机序列将传输信息扩展，在接收时又用它将信息压缩，并使干扰信息功率扩展，提高了系统的抗干扰能力；在跳频系统中，用伪随机序列控制频率合成器产生的频率随机地跳变，躲避干扰；在跳时系统中，用伪随机序列控制脉冲发送的时间和持续时间。由此可见，伪随机序列性能的好坏，直接关系到整个系统性能的好坏，是一个至关重要的问题。 m序列是最长线性移位寄存器序列，是伪随机序列中最重要的序列中的一种，这种序列易于产生，有优良的自相关特性。在直扩系统中m序列用于扩展要传递的信号，在跳频系统中m序列用来控制跳频系统的频率合成器，组成随机跳频图案。 电子设计技术由于计算机技术的发展而产生了巨大变化。本设计是利用电子设计方法，用电路图表示设计思想，用实验电路板搭载实验电路，进行模拟、仿真，用电子测试仪器进行功能、性能测试。20世纪80年代，计算机辅助设计（CAD）技术开始发展，许多CAD工具软件开始流行。在信息学科领域也和其他学科一样，计算机辅助设计技术步入了发展轨道。由于电子科学是计算机科学的基础，计算机学科的发展离不开电子学科的支持，但是计算机科学又反作用于电子科学，加速了电子学科的发展。这样构成了一个闭环正反馈系统，使得电子设计技术很快由计算机辅助设计阶段进入了电子设计自动化（EDA）阶段。这是一个质的飞越，因为在EDA工程中，用硬件描述语言表达设计思想，用计算机进行模拟、仿真，可测试设计把测试器件设计到芯片系统内部，实现了内建自测试功能。利用EDA集成设计环境，可以使电子设计流程全自动实现。我们把利用EDA工程进行电子设计的方法称为现代电子设计。1.2 课程设计目的 根据本次课程设计要求，设计一个七级m序列发生器。要求自制时钟脉冲信号，并能清楚地观察到m序列稳定的波形。本设计打算采用EDA进行图形仿真，通过后，采用硬件电路来实现， 设计流程如图1-1所示。 图1-1 设计流程图 1．3本章小结 本章从课题背景开始使我们对课设有了感性的认识，对课题产生了浓厚的兴趣，也对扩展频谱通信及多址技术的发展有了了解。掌握一般的设计流程和设计思路。从专业角度审视了课程设计的题目，做到对题目有所思考。 第2章 设计原理 2.1 产生m序列的条件： （1） r级移位寄存器产生的码，周期N=2r -1,其特征多项式必然是不可约的，即不能再因式分解而产生最长序列。因此，反馈抽头不能随便决定，否则将会产生短码。 （2）所有的次数r1的不可约多项式f(x)必然能除尽1+x,因为a(x)=(1+ x)/f(x). 如r=3,N=7 1+x=(1+x)(1+x+x)(1+x+x) 令 f(x)=1+x+x f(x)= 1+x+x 则f(x) 和f(x)均为不可约多项式，都可以产生N=7的序列，产生的序列分别为1110100和1011100。这样也为我们找到m序列的特征多项式提供了方便。 （3）如果2-1是一个素数，则所有r次不可约多项式产生的线性移位寄存器序列，一定是m序列，产生这个m序列的不可约多项式称为本原多项式。 （4）除了第r阶以外，如果还有偶数个抽头的反馈结构，则产生的序列就不是最长线性移位寄存器序列。 2.2 m序列的反馈系数 一个线性反馈移位寄存器能否产生m序列，决定于它的电路反馈系数c,也就是它的递归关系式。不同的是反馈系数，产生不同移位寄存器序列。表3-1列出了不同级数的最长线性移位寄存器序列的反馈系数。 级数r 长度N 反馈系数 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7 15 31 63 127 225 511 1023 2047 4095 13 23 45，67，75 103，147，155 203，211，217，235，277，313，325，345，367 435，453，5