基于74h175的gold偽隨機(jī)序列發(fā)生器設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　　( 屆)</b></p><p>　　論文題目 基于74H175的Gold偽隨機(jī)序列發(fā)生器設(shè)計(jì)</p><p>　　(英文) Design of Gold pseudo-random </p><p>　　sequence generator

2、based on 74HC175</p><p>　　所在學(xué)院 電子信息學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電子信息工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱

3、 </p><p>　　完成日期 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　Gold序列是R·Gold提出的一種基于m序列的碼序列，這種序列有較優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，構(gòu)造簡(jiǎn)單，產(chǎn)生的序列數(shù)多，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。首先利用Matlab仿真工具分別對(duì)m序

4、列和Gold序列這兩種常用的偽隨機(jī)序列的生成過程、隨機(jī)特性以及相關(guān)特性進(jìn)行了研究，并分析它們的優(yōu)點(diǎn)以及存在的問題，然后利用Matlab仿真軟件對(duì)生成Gold序列的優(yōu)選對(duì)和Gold序列的平衡性進(jìn)行仿真研究，得到了31位m序列的所有優(yōu)選對(duì)和優(yōu)選對(duì)對(duì)應(yīng)的平衡Gold。最后設(shè)計(jì)硬件電路產(chǎn)生Gold碼，碼元速率2400b/s，信號(hào)幅度在100mv-5v范圍內(nèi)可調(diào)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：偽隨機(jī)序列；Gold序列；74

5、LS175</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Gold sequence is put forward by the R·Gold based on m sequence of codes sequence, this series has the good autocorrelation and each other

6、 off characteristics, simple structure, and the resulting sequence number, thereby get a wide range of applications. First use of Matlab simulation tools to m sequence and respectively Gold sequence the two commonly used

7、 pseudo random sequence, the generation of random characteristics and related properties, and analyzes their advantages and existing problems, </p><p>　　Key Words: Pseudo-random sequence; Gold sequences;74LS

8、175目 錄</p><p><b>　　1引言1</b></p><p>　　2Gold序列產(chǎn)生原理2</p><p>　　2.1 偽隨機(jī)序列相關(guān)概念2</p><p>　　2.2 m序列生成方法3</p><p>　　2.2.1m序列產(chǎn)生原理3</p><p

9、>　　2.2.2 m序列性質(zhì)6</p><p>　　2.3 Gold序列生成方法8</p><p>　　2.3.1 m序列優(yōu)選對(duì)8</p><p>　　2.3.2 Gold序列的產(chǎn)生結(jié)構(gòu)11</p><p>　　2.3.3 Gold碼性質(zhì)12</p><p>　　2.3.4 平衡Gold碼12<

10、/p><p><b>　　3硬件設(shè)計(jì)14</b></p><p>　　3.1 時(shí)鐘電路模塊14</p><p>　　3.1.1 時(shí)鐘電路14</p><p>　　3.1.2 分頻電路15</p><p>　　3.2 m序列發(fā)生器模塊18</p><p>　　3.2.

11、1反饋移位寄存器構(gòu)造18</p><p>　　3.2.2 m序列發(fā)生器20</p><p>　　3.3 Gold序列發(fā)生器模塊21</p><p>　　3.4 幅度調(diào)節(jié)電路模塊23</p><p>　　4制作和調(diào)試24</p><p><b>　　5　結(jié)論27</b></p&

12、gt;<p><b>　　致謝28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實(shí)物圖30</p><p>　　附錄2 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說明書31</p><p><b>　　引言</b></p>

13、<p>　　偽隨機(jī)序列作為擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的一部分是十分關(guān)鍵的，它關(guān)系到擴(kuò)頻系統(tǒng)的性能。四十年代末，信息論的奠基人香農(nóng)(C.E.Shannon)提出的編碼定理指出：只要信息速率Rb小于信道容量C，則總可以找到某種編碼方法，在碼周期相當(dāng)長(zhǎng)的條件下，能夠幾乎無差錯(cuò)的從收到高斯噪聲干擾的信號(hào)中復(fù)制出原發(fā)信息。這里有兩個(gè)條件，一是，二是編碼的碼周期足夠長(zhǎng)。同時(shí)香農(nóng)在證明編碼定理的時(shí)候，提出用具有白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的信號(hào)來編碼。白噪聲是一種隨

14、機(jī)過程，它的瞬時(shí)值服從正態(tài)分布，功率譜在很寬頻帶內(nèi)都是均勻的。但是至今無法實(shí)現(xiàn)對(duì)白噪聲放大、調(diào)制、檢測(cè)、同步及控制等，而只能用具有類似于限帶白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的偽隨機(jī)序列信號(hào)來逼近它，并作為擴(kuò)頻系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼[1]。</p><p>　　六十年代末，一些易于產(chǎn)生、加工和復(fù)制且具有白噪聲性質(zhì)的“偽噪聲編碼技術(shù)”日趨成熟，因此高效抗干擾編碼通信變得蓬勃發(fā)展起來。同時(shí)用各種不同波形的正交碼來實(shí)現(xiàn)波形分割的碼分多址通信也相繼出

15、現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了無線用戶的隨意呼叫通信。這種技術(shù)在地面多址通信和衛(wèi)星通信中都可采用。由于碼分多址通信有抗干擾性能強(qiáng)和一定程度的保密性等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以首先引起國(guó)防軍事通信部國(guó)防軍事通信部門的注意，并出現(xiàn)了一些軍用戰(zhàn)略衛(wèi)星通信的碼分系統(tǒng)和超短波戰(zhàn)術(shù)通信的碼分系統(tǒng)。民用通信方面，也相繼出現(xiàn)一些具體的方案[2]。</p><p>　　現(xiàn)代科學(xué)中常用的偽隨機(jī)序列有m序列、Gold序列、M序列、Walsh序列以及R-S序列等。m

16、序列是一種重要的偽隨機(jī)序列。m 序列有尖銳的自相關(guān)特性，有較小的互相關(guān)值，碼元基本平衡。由于其容易產(chǎn)生、規(guī)律性強(qiáng)，而且具有許多優(yōu)良的性能，因此是最早得到廣泛應(yīng)用的。但是m序列數(shù)目不多，復(fù)雜度不大。Gold 序列是在m 序列的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。它的自相關(guān)旁瓣和互相關(guān)值與m 序列優(yōu)選對(duì)的互相關(guān)值一樣，但序列的數(shù)目大大增加，復(fù)雜度也有所改善[3]，因此Gold得到了廣泛應(yīng)用。</p><p>　　Gold序列產(chǎn)生原理<

17、;/p><p>　　m序列雖然性能優(yōu)良，但同樣長(zhǎng)度的m序列個(gè)數(shù)不多，且序列之間的互相關(guān)值并不都好。R·Gold提出了一種基于m序列的碼序列，稱為Gold 碼序列。</p><p>　　m序列優(yōu)選對(duì)的兩個(gè)n次本原多項(xiàng)式乘積構(gòu)成的新序列為Gold序列，或m序列優(yōu)選對(duì)的兩個(gè)本原多項(xiàng)式所產(chǎn)生序列的移位模2和新序列也叫做Gold序列。隨著級(jí)數(shù)n的增加，Gold碼序列的數(shù)量遠(yuǎn)超過同級(jí)數(shù)的m序列的

18、數(shù)量，且Gold碼序列具有良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，得到了廣泛的應(yīng)用[3]。 </p><p>　　2.1 偽隨機(jī)序列相關(guān)概念</p><p>　　偽隨機(jī)序列是具有某種隨機(jī)特性的確定的序列。它們是由移位寄存器產(chǎn)生的確定序列，然而他們卻具有某種隨機(jī)序列的隨機(jī)特性。因?yàn)橥瑯泳哂须S機(jī)特性，無法從一個(gè)已經(jīng)產(chǎn)生的序列的特性中判斷是真隨機(jī)序列還是偽隨機(jī)序列，只能根據(jù)序列的產(chǎn)生辦法來判斷。偽隨機(jī)序列

19、系列具有良好的隨機(jī)性和接近于白噪聲的相關(guān)函數(shù)，并具有預(yù)先可確定性和可重復(fù)性。這些特性使得偽隨機(jī)序列得到了廣泛的應(yīng)用，特別在CDMA系統(tǒng)中作為擴(kuò)頻碼已成為CDMA技術(shù)中的關(guān)鍵問題[4]。</p><p>　　偽隨機(jī)序列(偽隨機(jī)碼)的一般定義是：如果一個(gè)序列，一方面它的結(jié)構(gòu)(或形式)是可以預(yù)先確定的，并且是可以重復(fù)地產(chǎn)生和復(fù)制的；另一方面它又有某種隨機(jī)序列的隨機(jī)特性(即統(tǒng)計(jì)特性)，我們稱這種序列為偽隨機(jī)序列(偽隨機(jī)碼

20、)。偽隨機(jī)序列雖然只有兩個(gè)電平，但卻具有類似白噪聲的相關(guān)特性，只是幅度概率分布不再服從高斯分布。它應(yīng)具有如下特性：</p><p>　　(l)每一周期內(nèi)0和1出現(xiàn)的次數(shù)近似相等。</p><p>　　(2)每一周期內(nèi)，長(zhǎng)度為n比特的游程出現(xiàn)的次數(shù)比長(zhǎng)度為n+1比特游程次數(shù)多一倍(游程是指相同碼元的碼元串)。</p><p>　　(3)對(duì)于狹義偽隨機(jī)序列，將給定隨機(jī)序

21、列位移任何一個(gè)非零數(shù)目個(gè)元素，所得的序列將和原序列有一半的元素相同，一半的元素不同。</p><p>　　白噪聲是一種隨機(jī)過程，瞬時(shí)值服從正態(tài)分布，自相關(guān)函數(shù)和功率譜密度有極好的相關(guān)性，偽隨機(jī)序列是針對(duì)白噪聲演化而來的，只有“0”和“1”兩種電平，因此偽隨機(jī)編碼概率分布不具備正態(tài)分布形式。但當(dāng)序列足夠長(zhǎng)時(shí)，由中心極限定理可知，它趨近于正態(tài)分布，由此，偽隨機(jī)序列定義如下：</p><p>　

22、　(1)凡自相關(guān)函數(shù)具有（2-1）式的序列稱為狹義偽隨機(jī)序列。</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　(2)凡自相關(guān)函數(shù)具有（2-2）形式的序列，成為第一類廣義偽隨機(jī)序列。</p><p>　　(2-2) (3)凡互相關(guān)系數(shù)具有（2-3）形式的序列，稱為第二類廣義偽隨機(jī)

23、序列。</p><p>　　或 (2-3) </p><p>　　(4)凡相關(guān)函數(shù)滿足(2-1)式、(2-2) 式和(2-3) 式三者之一的序列，統(tǒng)稱為偽隨機(jī)序列。由上面四種定義可以看出，狹義偽隨機(jī)序列是第一類廣義偽隨機(jī)序列的一種特例[5-6]。</p><p>　　2.

24、2 m序列生成方法</p><p>　　2.2.1m序列產(chǎn)生原理</p><p>　　通常產(chǎn)生偽隨機(jī)序列的電路為一反饋移存器，反饋移存器可分為線性反饋移存器和非線性反饋移存器兩類。由線性反饋移存器產(chǎn)生的周期最長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)字序列，稱為最大長(zhǎng)度線性反饋移存器序列，通常簡(jiǎn)稱為m序列。</p><p>　　m序列是最長(zhǎng)線性移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱。它是由多級(jí)移位寄存器或其他延遲

25、元件通過線性反饋產(chǎn)生的最長(zhǎng)的碼序列。由于m序列容易產(chǎn)生、規(guī)律性強(qiáng)、有許多優(yōu)良的性能，在擴(kuò)頻通信中最早獲得廣泛的應(yīng)用[7-8]。</p><p>　　如圖2-1所示，m序列可由二進(jìn)制線性反饋移位寄存器產(chǎn)生。它主要由n個(gè)串聯(lián)的寄存器、移位脈沖產(chǎn)生器和模2加法器組成。圖中第i級(jí)移存器的狀態(tài)用ai表示，ai=0 或ai=1，i為整數(shù)。反饋線的連接狀態(tài)用ci表示，ci=1表示此線接通（參加反饋），ci=0表示此線斷開。&l

26、t;/p><p>　　由于反饋的存在，移存器的輸入端受輸出信號(hào)的控制。不難看出，若初始狀態(tài)為全“0”，則移位后得到的仍為全“0”，因此應(yīng)避免出現(xiàn)全“0”狀態(tài)，又因?yàn)閚級(jí)移存器共有2n種可能的不同狀態(tài)，除全“0”狀態(tài)外，剩下2n-1種狀態(tài)可用。每移位一次，就出現(xiàn)一種狀態(tài)，在移位若干次后，一定能重復(fù)出現(xiàn)之前某一狀態(tài)，其后的過程便周而復(fù)始了。反饋線位置不同將出現(xiàn)不同周期的不同序列，我們希望找到線性反饋的位置，能使移存器產(chǎn)生

27、的序列最長(zhǎng)，即達(dá)到周期P=2n-1。按圖中線路連接關(guān)系，可以寫為： </p><p>　?。?） （2-4） </p><p><b>　　該式稱為遞推方程。</b></p><p>　　圖2-1 線性反饋移位寄存器</p><p>　　上面曾經(jīng)指出，ci的取值決定了移位寄存器的反饋連接

28、和序列的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在將它用下列方程表示：</p><p><b>　　（2-5）</b></p><p>　　這一方程稱為特征多項(xiàng)式。式中xi僅指明其系數(shù)ci的值（1或0），x本身的取值并無實(shí)際意義，也不需要去計(jì)算x的值。例如，若特征方程為f(x)=1+x+x4則它僅表示x0,x1和x4的系數(shù)c0=c1=c4=1,其余為零。經(jīng)嚴(yán)格證明：若反饋移位寄存器的特征多項(xiàng)式為本原

29、多項(xiàng)式，則移位寄存器能產(chǎn)生m序列[9]。所謂“本原多項(xiàng)式”，即必須滿足以下條件：</p><p>　　（1） 為既約的，即不能被1或它本身以外的其他多項(xiàng)式除盡；</p><p>　?。?） 當(dāng)時(shí)，則f(x)能除盡；</p><p>　?。?） 當(dāng)時(shí)，f(x)不能除盡。</p><p>　　圖2-1就是一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)圖。圖中示出了n級(jí)移位

30、寄存器，其中有若干級(jí)經(jīng)模2加法器反饋到第1級(jí)。不難看出，在任何一個(gè)時(shí)刻去觀察移位寄存器的狀態(tài)，必然是2n個(gè)狀態(tài)之一，其中每一狀態(tài)代表一個(gè)n位的二進(jìn)制數(shù)字；但是，必須把全0排斥在外，因?yàn)槿绻粋€(gè)進(jìn)入全0，不論反饋線多少或在哪些級(jí)，這種狀態(tài)就不會(huì)再改變。所以，寄存器的狀態(tài)可以是非全0的2n-1狀態(tài)之一。這個(gè)電路的輸出序列是從寄存器移出的，盡管移位寄存器的狀態(tài)每一移位節(jié)拍改變一次，但無疑是循環(huán)的。如果反饋線所分布的級(jí)次是恰當(dāng)?shù)?，那么，移位寄?/p>

31、器的狀態(tài)必然各態(tài)歷經(jīng)后才會(huì)循環(huán)。這里所謂“各態(tài)歷經(jīng)”就是所有2n-1個(gè)狀態(tài)都經(jīng)過了。由此可見，應(yīng)用n級(jí)移位寄存器所產(chǎn)生的序列的周期最長(zhǎng)是2n-1。同時(shí)由于這種序列雖然是周期的，但當(dāng)n足夠大時(shí)周期可以很長(zhǎng)，在一個(gè)周期內(nèi)0和1的排列有很多不同方式，對(duì)每一位來說是0還是1，看來好像是隨機(jī)的，所以又稱為偽隨機(jī)碼；又因?yàn)樗哪骋恍┬再|(zhì)和隨機(jī)噪聲很相似，所以又稱為偽噪聲碼（PN碼）[10]。</p><p>　　要用n級(jí)移位

32、寄存器來產(chǎn)生m序列，關(guān)鍵在于選擇哪幾級(jí)移位寄存器作為反饋。將移位寄存器用一個(gè)n階的多項(xiàng)式表示，這個(gè)多項(xiàng)式的0次冪系數(shù)或常數(shù)為1，其k次冪系數(shù)為1時(shí)代表第k級(jí)移位寄存器有反饋線；否則無反饋線。注意這里的系數(shù)只能取0或1，x本生的取值并無實(shí)際意義，也不需要去計(jì)算x的值。稱為特征多項(xiàng)式。例如特征多項(xiàng)式對(duì)應(yīng)于圖2-2所示。理論分析證明：當(dāng)特征多項(xiàng)式是本原多項(xiàng)式時(shí)，與它對(duì)應(yīng)的移位寄存器電路就能產(chǎn)生m序列。</p><p>

33、　　圖2-2 5級(jí)移存器產(chǎn)生m序列</p><p>　　由上述可見，只要找到了本原多項(xiàng)式，就能由它構(gòu)成m序列產(chǎn)生器。但是尋找本原多項(xiàng)式并不是很簡(jiǎn)單的。經(jīng)過前人大量的計(jì)算已將常用本原多項(xiàng)式列成表備查，如在表2-1中列出了一部分本原多項(xiàng)式[3,11]。</p><p>　　表2-1 常用本原多項(xiàng)式</p><p>　　2.2.2 m序列性質(zhì)</p>&l

34、t;p>　　m序列是一種性能優(yōu)良的偽隨機(jī)，具有如下性質(zhì)：</p><p><b>　　（1） 均衡性</b></p><p>　　在m序列的一個(gè)周期中，“1”和“0”的數(shù)目基本相等。準(zhǔn)確地說，“1”的個(gè)數(shù)比“0”的個(gè)數(shù)多一個(gè)。</p><p><b>　?。?） 游程分布</b></p><p

35、>　　我們把一個(gè)序列中取值相同的那些相繼的（連在一起的）元素合稱為一個(gè)“游程”。在一個(gè)游程中元素的個(gè)數(shù)稱為游程長(zhǎng)度。</p><p>　　一般來說，在m序列中，長(zhǎng)度為1的游程占游程總數(shù)的1/2；長(zhǎng)度為2的游程占游程總數(shù)的1/4；長(zhǎng)度為3的占1/8……嚴(yán)格地講，長(zhǎng)度為k的游程數(shù)目占游程總數(shù)的2，其中。而且在長(zhǎng)度為k的游程中,連“1”的游程和連“0”的游程各占一半。</p><p>　　

36、（3） 移位相加特性</p><p>　　m序列和它的位移序列模二相加后所得序列仍是該m序列的某個(gè)位移序列。 設(shè)Mr是周期為p的m序列，Mp為r次延遲移位后的序列， 那么MrMp=Ms</p><p>　　其中Ms為Mp某次延遲移位后的序列。 例如，Mr =0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1，Mr延遲兩位后得Mp, Mp=0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1

37、 0 1 1 0，再模二相加得Ms=0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 ，可見，Ms= MrMp為Mp延遲 8 位后的序列。 </p><p>　?。?） 自相關(guān)特性</p><p>　　m序列具有非常重要的自相關(guān)特性。在m序列中，常常用+1代表 0，用-1代表 1。 此時(shí)定義：設(shè)長(zhǎng)為 p的m序列， 記作 。經(jīng)過j次移位后，m序列為，其中 (以 p 為周期)，以上

38、兩序列的對(duì)應(yīng)項(xiàng)相乘然后相加， 利用所得的總和 來衡量一個(gè)m序列與它的j次移位序列之間的相關(guān)程度，并把它叫做m序列()自相關(guān)函數(shù)。記作 </p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　當(dāng)采用二進(jìn)制數(shù)字 0 和 1 代表碼元的可能取值時(shí) </p><p><b>　?。?-7）</b><

39、/p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　由移位相加特性可知，仍是m序列中的元素， 所以上式分子就等于m序列中一個(gè)周期中 0 的數(shù)目與 1 的數(shù)目之差。 另外由m序列的均衡性可知， 在一個(gè)周期中 0 比 1 的個(gè)數(shù)少一個(gè)， 故得A-D=-1(j為非零整數(shù)時(shí))或p(j為零時(shí))。 因此得 </p><p><b>　　

40、（2-9）</b></p><p>　　m序列的自相關(guān)函數(shù)只有兩種取值(1和-1/p)。R(j)是一個(gè)周期函數(shù)，即 ，式中k=1,2,…, p，p=(2n-1)為周期。而且R(j)是偶函數(shù)，即 [12]。</p><p>　　圖2-3 m序列的自相關(guān)函數(shù)</p><p>　　2.3 Gold序列生成方法</p><p>　　m序

41、列優(yōu)選對(duì)的兩個(gè)n次本原多項(xiàng)式乘積構(gòu)成的新序列為Gold序列，或m序列優(yōu)選對(duì)的兩個(gè)本原多項(xiàng)式所產(chǎn)生序列的移位模2和新序列也叫做Gold序列。</p><p>　　2.3.1m序列優(yōu)選對(duì)</p><p>　　定義m序列優(yōu)選對(duì)：設(shè)a是對(duì)應(yīng)于n級(jí)本原多項(xiàng)式所產(chǎn)生的m序列，b是對(duì)應(yīng)于n級(jí)本原多項(xiàng)式所產(chǎn)生的m序列，當(dāng)它們互相關(guān)函數(shù)值滿足：</p><p><b>　　

42、（2-10）</b></p><p>　　則m序列a和b構(gòu)成一對(duì)優(yōu)選對(duì)。</p><p>　　尋找階數(shù)為n的m序列優(yōu)選對(duì)有很多方法，最方便的方法莫過于借助Matlab仿真工具實(shí)現(xiàn)了。Matlab的工具箱提供了計(jì)算本原多項(xiàng)式的primpoly子函數(shù)。輸入階數(shù)n的值，調(diào)用primpoly(n,’all’)函數(shù)，就得到GF(25)域上的所有本原多項(xiàng)式。根據(jù)本原多項(xiàng)式，編寫程序，產(chǎn)生不

43、同的m序列。讓所有的m序列兩兩模2相加，計(jì)算相加后所得序列的互相關(guān)值，如果互相關(guān)值滿足(2-10)式，則相應(yīng)的兩個(gè)m序列就是優(yōu)選對(duì)；如果互相關(guān)值不滿足(2-10)式，則不是m序列的優(yōu)選對(duì)。借助Matlab軟件可以方便地找出任意長(zhǎng)度m序列的優(yōu)選對(duì)，查找m序列優(yōu)選對(duì)的流程圖如圖2-4所示[5,13]。</p><p>　　圖2-4 查找m序列優(yōu)選對(duì)的流程圖</p><p>　　調(diào)用primpo

44、ly（5,’all’）函數(shù)，得到如表2-2所示的所有的本原多項(xiàng)式。經(jīng)計(jì)算機(jī)搜索，得到n=5的所有的優(yōu)選對(duì)如表2-3所示，優(yōu)選對(duì)模2相加生成序列的互相關(guān)值如圖2-5所示，從圖中可以可出三值的互相關(guān)特性，互相關(guān)三個(gè)值為-1、7和9，滿足2-10式。因此文中所述查找m序列優(yōu)選對(duì)的方法是正確可行的。</p><p>　　表2-2 n=5本原多項(xiàng)式</p><p>　　表2-3 n=5 m序列優(yōu)選

45、對(duì)關(guān)系表</p><p>　　圖2-5 gold序列的互相值</p><p>　　2.3.2 Gold序列的產(chǎn)生結(jié)構(gòu)</p><p>　　可以證明，若為一組m序列優(yōu)選對(duì)中的兩個(gè)不同的本原多項(xiàng)式，令產(chǎn)生的序列為，產(chǎn)生的序列為，所產(chǎn)生的序列為，則有=。上式表明兩本原多項(xiàng)式乘積所產(chǎn)生的序列等于兩個(gè)本原多項(xiàng)式分別產(chǎn)生的模2和序列[3]。</p><p&g

46、t;　　故產(chǎn)生Gold碼序列的結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是串聯(lián)成級(jí)數(shù)為2n級(jí)的線性移位寄存器；另一種是兩個(gè)n級(jí)移位寄存器并聯(lián)而成。設(shè)f(x)和g(x)分別為和，則在GF(2n)域上有。圖2-6和圖2-7分別為n=5級(jí)的串聯(lián)型和并聯(lián)型結(jié)構(gòu)圖，這兩種結(jié)構(gòu)是完全等效的。</p><p>　　圖2-6移位寄存器級(jí)數(shù)n=5 級(jí)聯(lián)型Gold碼發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2-7 移位寄存器級(jí)數(shù)n=5

47、的并聯(lián)型Gold碼發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.3.3 Gold碼性質(zhì)</p><p>　　1） 長(zhǎng)度為2n-1的一個(gè)優(yōu)選對(duì)可以構(gòu)成2n-1個(gè)Gold碼，這2n-1個(gè)Gold碼加上2個(gè)m序列本身共有2n+1個(gè)碼，它們之中任何兩個(gè)碼的互相關(guān)函數(shù)也是三值函數(shù)，即滿足2-10式。n = 4和4的倍數(shù)的m序列沒有優(yōu)選對(duì)，因此也不存在對(duì)應(yīng)的Gold碼。</p><p&g

48、t;　　2） 優(yōu)選對(duì)的數(shù)目與m序列的長(zhǎng)度有關(guān)。</p><p>　　3） Gold碼的周期性自相關(guān)函數(shù)也是三值函數(shù)；同一優(yōu)選對(duì)產(chǎn)生的Gold碼的周期性互相關(guān)函數(shù)為三值函數(shù)；同長(zhǎng)度的不同優(yōu)選對(duì)產(chǎn)生的Gold碼的周期性互相關(guān)函數(shù)不是三值函數(shù)[5-6]。</p><p>　　2.3.4 平衡Gold碼</p><p>　　傳輸?shù)淖罴研盘?hào)形式應(yīng)該是具有白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的信

49、號(hào)形式。擴(kuò)頻函數(shù)(偽碼)逼近白噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，因而擴(kuò)頻通信具有抗多徑干擾的能力。香農(nóng)也指出：在高斯噪聲的干擾下，有限平均功率的信道上，實(shí)現(xiàn)有效和可靠通信的最佳信號(hào)是具有白噪聲統(tǒng)汁特性的信號(hào)。而白噪聲統(tǒng)計(jì)特性中的一個(gè)重要特性就是平衡特性[7]。</p><p>　　Gold序列具有序列多、相關(guān)值低等特點(diǎn)，但其平衡性不一致。R．Gold的研究認(rèn)為，Gold序列的平衡性有三種，即Gold序列有三種0，1分布情況：一種是

50、l碼元數(shù)目比0碼元數(shù)目?jī)H多一個(gè)，這就是平衡Gold序列；另一種是l碼元過多；再一種是l碼元過少，這兩種都是非平衡序列。當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，在周期p=的個(gè)Gold序列中，有50%*（）或75%*（）個(gè)序列是平衡的，即序列中l(wèi)碼元數(shù)為個(gè)，比0碼元數(shù)多一個(gè)。對(duì)n為奇數(shù)的Gold序列集合，有50％的序列是平衡的。當(dāng)n為偶數(shù)(但不為4的倍數(shù))時(shí)，在個(gè)Gold序列中，有個(gè)序列是平衡的，為Gold序列數(shù)的75％[11]。</p><p&

51、gt;　　在擴(kuò)頻通信中，序列的平衡性對(duì)通信質(zhì)量影響很大。在擴(kuò)頻系統(tǒng)中偽隨機(jī)序列是用正電平和負(fù)電平來表示的，平衡序列中正負(fù)電平大致相當(dāng)，使得發(fā)送信號(hào)的直流分量小，而且具有更好的頻譜特性。這不僅在工程中更容易實(shí)現(xiàn)，而且可以有效抑制載頻、降低發(fā)射功率、不易被偵破等。反之，如果序列不平衡，將破壞擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的保密、抗干擾和抗偵破能力[2]。</p><p>　　目前，關(guān)于平衡Gold碼的產(chǎn)生條件沒有特別有效可行的方法，基

52、本上都是采用計(jì)算機(jī)搜索的方法查找平衡Gold碼。利用Matlab軟件，搜索優(yōu)選對(duì)和得到的平衡Gold碼為：</p><p>　　Gold1=[ 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0]；</p><p>　　Gold2=[ 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1

53、1 0 0 1 0 0 0 1 1 1];</p><p>　　Gold3=[ 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1];</p><p>　　Gold4=[ 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0];</p>

54、<p>　　Gold5=[ 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1];</p><p>　　Gold6=[ 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1];</p><p>　　Gold7=[ 1 1 0 0 1 0

55、1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 ];</p><p>　　Gold8=[ 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 ];</p><p>　　Gold9=[ 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1

56、1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 ];</p><p>　　Gold10=[ 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1];</p><p>　　Gold11=[ 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0];</p&g

57、t;<p>　　Gold12=[ 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0];</p><p>　　Gold13=[ 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0];</p><p>　　Gold14=[ 1 0 1

58、0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0];</p><p>　　Gold15=[ 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1];</p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　

59、　Gold碼序列發(fā)生器主要由時(shí)鐘電路模塊、Gold碼生成模塊和幅度調(diào)節(jié)模塊三部分組成。</p><p>　　3.1 時(shí)鐘電路模塊</p><p>　　本系統(tǒng)的時(shí)鐘電路模塊主要是由時(shí)鐘電路和分頻電路組成。</p><p>　　3.1.1 時(shí)鐘電路</p><p>　　時(shí)鐘電路主要是有晶體振蕩器、放大器等組成。</p><p&

60、gt;　　晶體振蕩器（英文Crystal Oscillators）簡(jiǎn)稱為晶振，其作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型：無源晶振需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào)，自身無法振蕩起來；有源晶振是一個(gè)完整的諧振振蕩器。</p><p>　　石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片，在它的兩

61、個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振。</p><p>　　圖3-1時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器電路原理</p><p>　　由于晶振的頻率大小有很多，如12MHz晶振，11.0592MHz晶振，7.3728MHz晶振，4MHz晶振等等。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的芯片資源，本次設(shè)計(jì)選擇了使用11.0592MHz的晶振來產(chǎn)生時(shí)鐘

62、信號(hào)。這次設(shè)計(jì)的含晶振的電路如圖3-1所示。R1和R2是反饋電阻，本次設(shè)計(jì)中選取了R1=R2=1KΩ，74LS04起震蕩作用，C1起頻率的微調(diào)作用，它的大小與晶體振蕩器的頻率是沒有關(guān)系的，因而，C1的大小隨便取，本次設(shè)計(jì)采用了C1為150pF的電容。</p><p>　　3.1.2 分頻電路</p><p>　　分頻就是用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)通過一定的電路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)。本設(shè)計(jì)是通

63、過晶振產(chǎn)生時(shí)鐘電路，而晶振產(chǎn)生的信號(hào)的頻率是11.0592MHz，不能夠直接使用，因此這就需要進(jìn)行分頻，來產(chǎn)生需要的時(shí)鐘信號(hào)其頻率為2.4kHz。而為了產(chǎn)生頻率為2.4kHz的信號(hào)，必須對(duì)晶振產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行11.0592MHz/2.4kHz=4608倍分頻。為了產(chǎn)生4608分頻，本次設(shè)計(jì)先用74LS161芯片進(jìn)行分頻，因?yàn)橐粋€(gè)74LS161最多能完成16倍分頻，根據(jù)并行數(shù)據(jù)輸入端，可以完成16倍分頻內(nèi)的任意整數(shù)次分頻，用這個(gè)特性，本次設(shè)

64、計(jì)先用74LS161芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行9倍分頻，完成9倍分頻后，再利用74LS161芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行4倍分頻，最后再用74HC4024芯片進(jìn)行128倍分頻。</p><p>　　74LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器，它的引腳如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 74LS161的引腳圖</p><p>　　CEP和CET是計(jì)數(shù)控制端，CLK是上升

65、沿有效的時(shí)鐘脈沖輸入端，P0～P3是并行數(shù)據(jù)輸入端，Q0～Q3是計(jì)數(shù)輸出端，TC是進(jìn)位輸出端，TC=TE?Q4?Q3?Q2?Q1， MR是異步清零端，為置數(shù)端，GND為接地端，vcc接電源。 74LS161的功能如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 74LS161功能表</p><p>　　表中，H表示高電平，L表示低電平，↑表示低到高電平跳變，X表示任意。當(dāng)PE=MR=CEP=

66、CET=1時(shí)，計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。隨著CLK脈沖上升沿的到來，計(jì)數(shù)器對(duì)CLK脈沖進(jìn)行二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)，每來一個(gè)CLK脈沖，計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到15時(shí)，進(jìn)位輸出TC為1。74LS161的時(shí)序如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 74LS161的工作時(shí)序</p><p>　　從3-3的時(shí)序圖中可以看出，只要74LS161工作于計(jì)數(shù)模式，從Q1腳輸出的就是CLK的4倍分頻信號(hào)。圖3-

67、4為4分頻電路圖。</p><p>　　圖3-4 4分頻電路圖</p><p>　　74LS161實(shí)現(xiàn)9分頻，就要將計(jì)數(shù)和預(yù)置功能結(jié)合起來。設(shè)計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，只要P0，P1，P2處于高電平，P3處于低電平，即計(jì)數(shù)器從7開始計(jì)數(shù)，而不是從0開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到15后溢出，TC端輸出高電平信號(hào)，經(jīng)74LS04反相后變?yōu)榈碗娖叫盘?hào)，加載至PE端。PE端為低電平信號(hào)，74LS161就工作于預(yù)置模

68、式，開始裝載P0，P1，P2，P3的高低電平，輸出1110；一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后，TC端恢復(fù)為低電平信號(hào)，PE端恢復(fù)為高電平，74LS161就又從7開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)至15后再溢出，如此反復(fù)。然后從Q3端輸出9分頻后的信號(hào)。圖3-5為9分頻的電路圖。</p><p>　　圖3-5 9分頻電路圖</p><p>　　9分頻電路輸出的信號(hào)通過74HC4024來產(chǎn)生需要的時(shí)鐘信號(hào)，其大小為2.4KHz頻

69、率的信號(hào)。74HC4024的引腳圖如圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 74HC4024的引腳圖</p><p>　　74HC4024有一個(gè)清零輸入端RST、一個(gè)時(shí)鐘輸入CLK和七個(gè)輸出端Q1～Q7，該器件由7個(gè)主從觸發(fā)器組成，每一個(gè)觸發(fā)器的輸出供給下一級(jí)觸發(fā)器，其輸出信號(hào)的頻率為前一級(jí)的一半。當(dāng)RST為高電平時(shí)，器件復(fù)位，Q1～Q7為低電平，器件的計(jì)數(shù)在CLK下降沿時(shí)進(jìn)行，由于

70、內(nèi)部的延遲，Q1端進(jìn)行的是2分頻，Q2端進(jìn)行的是4分頻，Q3端進(jìn)行的是8分頻，Q4端進(jìn)行的是16分頻,Q5端進(jìn)行的是32分頻，Q6端進(jìn)行的是64分頻，Q7端進(jìn)行的是128分頻。因此只要把之前的信號(hào)進(jìn)行128倍分頻就能產(chǎn)生所需要的2.4KHz信號(hào)了。其電路連接圖如圖3-7所。</p><p>　　圖3-7 128分頻電路圖</p><p>　　圖3-5、3-6和3-7三部分分頻電路可是實(shí)現(xiàn)4

71、*9*128=4608倍分頻，11.0592MHz的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過4608倍分頻后就產(chǎn)生了本次設(shè)計(jì)所需的2400Hz的時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　3.2 m序列發(fā)生器模塊</p><p>　　3.2.1反饋移位寄存器構(gòu)造</p><p>　　產(chǎn)生m序列的移位寄存器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不是隨意的，m序列的周期P也不能取任何值，當(dāng)移位寄存器的級(jí)數(shù)為n時(shí)，必須滿足 錯(cuò)誤!未找到引

72、用源。，其結(jié)構(gòu)中的第一級(jí)與n級(jí)之間必須有反饋連接，即反饋系數(shù) 錯(cuò)誤!未找到引用源。時(shí)，才能產(chǎn)生m序列。而如果要設(shè)計(jì)31位m序列發(fā)生器需要用5級(jí)的m序列發(fā)生器，這樣才能設(shè)計(jì)出 錯(cuò)誤!未找到引用源。的m序列，取x5+x2+1為本原多項(xiàng)式，5級(jí)移位寄存器連接原理圖如圖2-2所示。</p><p>　　設(shè)初始狀態(tài)（a4, a3, a2, a1, a0）=(0,0,0,0,1)，則在移位一次時(shí)，由a3和a0模2相加產(chǎn)生新的

73、輸入值作為a4的更新值，即，新的狀態(tài)變?yōu)椋╝4, a3, a2, a1, a0）=(1,0,0,0,0)。這樣移位31次后又回到了初始狀態(tài)（a4, a3, a2, a1, a0）=(0,0,0,0,1)，寄存器狀態(tài)更新過程及31位m序列值如表3-2所示。</p><p>　　表3-2 31位m序列的產(chǎn)生</p><p><b>　　續(xù)表3-2</b></p&

74、gt;<p>　　不難看出。若初始狀態(tài)為全“0”，即（a4, a3, a2, a1, a0）=(0,0,0,0,0)時(shí)，則移位后得到的仍為全“0”狀態(tài)，這就意味著在這種反饋移位寄存器中應(yīng)避免出現(xiàn)全“0”狀態(tài)。</p><p>　　3.2.2 m序列發(fā)生器</p><p>　　m序列發(fā)生器所需的移位寄存器可以采用D觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。74HC175是四上升沿D觸發(fā)器。采用兩片74H

75、C175就可以實(shí)現(xiàn)5級(jí)移位寄存器，其引腳圖如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 74HC175的引腳圖</p><p>　　為清除端（低電平有效），CLK為時(shí)鐘輸入端（上升沿有效），1D～4D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q～4Q為輸出端，1～4為互補(bǔ)輸出端。74LS175的功能表如表3-3所示：</p><p>　　表3-3 74LS175的功能表</p&

76、gt;<p>　　表中，H表示高電平，L表示低電平，↑表示低到高電平跳變，X表示任意。</p><p>　　將U7的1D作為a4寄存器，2D作為a3寄存器，3D作為a2寄存器，4D作為a1寄存器，U8的1D作為a0寄存器。根據(jù)2-2原理圖，a4寄存器連接至a3寄存器的輸入，因此將1Q連接至2D，同理將2Q連接至3D，將3Q連接至4D，將4Q連接至U8的1D；a2寄存器和a0寄存器的輸出模2相加后接至

77、a4寄存器的輸入，即U7的1D引腳。為使電路具有自啟動(dòng)特性，即消除全“0”狀態(tài)，反饋方程中加全0校正項(xiàng)，因此。具有自啟動(dòng)功能的31位m序列發(fā)生器電路如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 m序列發(fā)生器</p><p>　　74HC30是一個(gè)八輸入端與非門電路。當(dāng)寄存器狀態(tài)為全0時(shí)，74HC175的互補(bǔ)輸出端為邏輯1，74HC30的2，4，5，6，11，12端口全是邏輯1，其8腳輸

78、出為邏輯0；經(jīng)74LS04非門輸出后為邏輯1。當(dāng)全0狀態(tài)時(shí)，U6A的輸出為邏輯0，U6B的輸入為邏輯0和邏輯1，所以4070異或門輸出為邏輯1，反饋至a4寄存器的輸入端，消除了全0狀態(tài)。而當(dāng)寄存器狀態(tài)為非全0狀態(tài)時(shí)，，所以=，符合m序列產(chǎn)生原理，全0消除電路不影響m序列的生成。</p><p>　　3.3 Gold序列發(fā)生器模塊</p><p>　　Gold序列由兩個(gè)m序列發(fā)生器分別產(chǎn)生的

79、兩個(gè)m序列的模2和得到，則Gold序列發(fā)生器原理框圖如圖3-10所示：</p><p>　　圖3-10 并聯(lián)型Gold碼發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　由2.3節(jié)Matlab仿真結(jié)果可知，本原多項(xiàng)式和是31位長(zhǎng)的m序列的優(yōu)選對(duì)，由這兩個(gè)本原多項(xiàng)式生成的m序列模2加可以得到Gold序列，不妨設(shè)m序列A的多項(xiàng)式為f(x)，m序列B的多項(xiàng)式為g(x)，根據(jù)3.2.2節(jié)m序列發(fā)生器設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)

80、m序列發(fā)生器電路。根據(jù)模2相加原理可知，異或門可以實(shí)現(xiàn)模2運(yùn)算，因此將m序列A和m序列B加至4070異或門的輸入，其輸出就是所求的Gold序列。Gold序列發(fā)生器電路原理圖如圖3-11所示。</p><p>　　圖3-11并聯(lián)型Gold碼發(fā)生器電路圖</p><p>　　3.4 幅度調(diào)節(jié)電路模塊</p><p>　　圖3-12幅度調(diào)節(jié)電路</p>&l

81、t;p>　　任務(wù)書要求輸出信號(hào)的幅度在100mv-5v之間可調(diào)，已知4070輸出的信號(hào)為5V，設(shè)計(jì)電位器組成的分壓電路就可實(shí)現(xiàn)信號(hào)幅度的調(diào)節(jié)。分壓電路如圖3-12所示，輸出信號(hào)為：</p><p>　　其中R=R1+R2，調(diào)節(jié)電位器電阻，當(dāng)電位器電阻為0時(shí)，輸出信號(hào)為5v；當(dāng)電位器電阻最大時(shí)，輸出信號(hào)最小為100mv，此時(shí)有，選擇100kΩ的電位器，用萬用表測(cè)量其實(shí)際最大值為90kΩ，所以R=1.8367k

82、Ω。沒有現(xiàn)成的1.8367kΩ的電阻，選用10 kΩ與2 kΩ的電阻并聯(lián)代替1.8367 kΩ的電阻。</p><p><b>　　制作和調(diào)試</b></p><p>　　硬件制作主要分時(shí)鐘電路、Gold序列發(fā)生器電路、幅度調(diào)節(jié)電路三個(gè)部分進(jìn)行，首先制作時(shí)鐘電路，需要準(zhǔn)備一個(gè)11.0592M的晶振，兩個(gè)1KΩ電阻，一個(gè)150pF電容，一片74ls04、兩片74ls16

83、1，一片4070。然后根據(jù)電路原理圖制作電路板，如圖4-1所示。</p><p><b>　　圖4-1時(shí)鐘電路板</b></p><p>　　Gold序列發(fā)生器制作需要三片74HC175，兩片74ls30，兩片4070和一片74HC04；幅度調(diào)節(jié)電路需要一個(gè)100kΩ變位器電阻，一個(gè)2KΩ電阻，一個(gè)10KΩ電阻。根據(jù)電路原理圖制作電路板實(shí)物圖，如圖4-2所示。<

84、/p><p>　　圖4-2 Gold序列發(fā)生器和幅度調(diào)節(jié)電路板</p><p>　　硬件制作完成以后需要對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試。本文使用示波器分別對(duì)時(shí)鐘脈沖、m序列、Gold序列以及幅度調(diào)節(jié)后的Gold序列輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。</p><p>　　連接好電源，首先測(cè)量時(shí)鐘信號(hào)，示波器的信號(hào)通道CH1接時(shí)鐘電路模塊的輸出端，調(diào)節(jié)示波器，測(cè)得頻率為2.4KHz，電壓為5V的

85、時(shí)鐘信號(hào)，如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 時(shí)鐘脈沖信號(hào)</p><p>　　示波器的信號(hào)通道CH1、CH2分別接時(shí)鐘信號(hào)和m序列發(fā)生器A模塊，調(diào)節(jié)示波器，測(cè)得如圖4-4所示的信號(hào)。示波器的信號(hào)通道CH1、CH2、CH3分別接m序列發(fā)生器A模塊、m序列發(fā)生器B模塊和Glod序列的輸出端，測(cè)得m序列A、m序列B、Gold序列信號(hào)如圖4-5所示。根據(jù)圖4-4和圖4-5，m序列A

86、為1111100110 100100001010111011000，與表3-2理論計(jì)算結(jié)果一致。</p><p>　　圖4-4 m序列發(fā)生器A和m序列發(fā)生器B輸出信號(hào)</p><p>　　圖4-5 m序列發(fā)生器A、B和Gold序列發(fā)生器輸出信號(hào)</p><p>　　示波器的信號(hào)通道CH1接Gold序列信號(hào)調(diào)節(jié)之前的輸出端；CH2接Gold序列信號(hào)調(diào)節(jié)之后的輸出端

87、，調(diào)節(jié)電位器電阻到最小，調(diào)節(jié)示波器，顯示CH1為5V，CH2為100mV，如圖4-6所示。</p><p>　　圖4-6輸出為100mv信號(hào)</p><p><b>　　5　結(jié)論</b></p><p>　　按照任務(wù)書的要求，首先對(duì)偽隨機(jī)序列中的m序列和Gold序列進(jìn)行了研究，從理論上了解了m序列及Gold序列是如何產(chǎn)生的以及他們之間的一些相關(guān)

88、特性，并結(jié)合仿真工具M(jìn)atlab軟件，研究仿真了這兩種偽隨機(jī)序列的產(chǎn)生、m序列的自相關(guān)特性及Gold序列的自相關(guān)和互相關(guān)特性。</p><p>　　由m序列和Gold序列的互相關(guān)函數(shù)可以看出，Gold序列的互相關(guān)函數(shù)與m序列類似，且其最大值是相等的。但是，具有與m序列相同相關(guān)特性的Gold序列數(shù)目比m序列的數(shù)目要多得多。</p><p>　　在序列數(shù)量方面，隨著n的增加，Gold序列以2的

89、次冪增長(zhǎng)。但是，m序列數(shù)目的增加很慢。</p><p>　　在平衡性方面，m序列均是平衡的。在周期 的N+2個(gè)Gold序列中，當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，有50%的序列是平衡的；當(dāng)n是偶數(shù)且不是4的倍數(shù)時(shí)，有75%的序列是平衡的。</p><p>　　仿真工作完成后，進(jìn)行了相關(guān)的硬件電路的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試。在硬件制作方面，由于沒有經(jīng)驗(yàn)，走了不少?gòu)澛?，最后再老師與同學(xué)的幫助下，終于完成了任務(wù)。測(cè)試結(jié)果表明

90、，硬件電路可以產(chǎn)生31位的Gold序列。</p><p>　　平衡Gold碼的產(chǎn)生條件也沒有特別有效可行的方法，基本上都是采用計(jì)算機(jī)搜索的方法查找平衡Gold碼。計(jì)算機(jī)搜索到平衡Gold碼后，根據(jù)其本原多項(xiàng)式優(yōu)選對(duì)及移位寄存器的初始值，設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)由于采用74LS175作為產(chǎn)生m序列的移位寄存器，74LS175沒有預(yù)置功能，因此無法預(yù)置寄存器的初始狀態(tài)，無法保證每次生成的Gold序列都是平衡的，這一點(diǎn)有待

91、改進(jìn)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　時(shí)間如梭，轉(zhuǎn)眼畢業(yè)在即。回想在大學(xué)求學(xué)的四年，心中充滿無限感激和留戀之情。感謝母校為我們提供的良好學(xué)習(xí)環(huán)境，使我們能夠在此專心學(xué)習(xí)，陶冶情操。這次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)我得到了很多老師和同學(xué)的幫助，其中我的論文指導(dǎo)老師張老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要。每次遇到難題，我最先做的就是向張老師尋求幫助，而張老師每次不

92、管忙或閑，總會(huì)抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。張老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個(gè)月以來，張老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向張老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。同時(shí)，本篇畢業(yè)論文的寫作也得到了很多同學(xué)的熱情幫助。感謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予

93、過我?guī)椭幕锇閭?，在此，我再一次真誠(chéng)地向幫助過我的老師和同學(xué)表示感謝</p><p>　　另外，我必須感謝我的父母。焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報(bào)。作為他們的孩子，我秉承了他們樸實(shí)、堅(jiān)韌的性格，也因此我有足夠的信心和能力戰(zhàn)勝前進(jìn)路上的艱難險(xiǎn)阻；也因?yàn)樗麄兊娜找剐羷?，我才有機(jī)會(huì)如愿完成自己的大學(xué)學(xué)業(yè)，進(jìn)而取得進(jìn)一步發(fā)展的機(jī)會(huì)。</p><p>　　最后，我必須感謝我的朋友，正是因?yàn)樗?/p>

94、們?cè)陔娔X技術(shù)上的無私指引，我才能得以順利完成該論文。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳啟興.通信原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版,2011,5.</p><p>　　[2] (瑞典)澤普尼克., 偽隨機(jī)信號(hào)處理 [M].北京:電子工業(yè)大學(xué)出版社,2007, 03.</p><p>

95、;　　[3] 肖國(guó)鎮(zhèn)，粱傳甲，王玉民.偽隨機(jī)序列及其應(yīng)用[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2010,11.</p><p>　　[4] 李正朝, 王偉, 李新國(guó).移位寄存器序列應(yīng)用教程[M].河南:河南大學(xué)出版社,2009,6.</p><p>　　[5] 崔怡. MATLAB 實(shí)例詳解[M].北京:航空工業(yè)出版社,2000,1.</p><p>　　[6] Willi

96、am Stallings, 王海, 張娟等譯．Data and Computer Communications[M]. 第7版. 北京:電子工業(yè)出版社,2004, 12.</p><p>　　[7] 隋曉紅, 鐘曉玲.[M]. 北京:北京大學(xué)出版社, 2007, 8.</p><p>　　[8] 曾興雯, 吳蕾等.M序列自相關(guān)函數(shù)最大旁瓣的概率分布[J].西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2002,2

97、9(1):71-73.</p><p>　　[9] (瑞典)澤普尼克 Hans-Jurgen Zepernick, (德國(guó)) Adolf Filger著；甘良才譯.偽隨機(jī)信號(hào)處理[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007,3.</p><p>　　[10] 郭海燕, 畢紅軍. MATLAB 在偽隨機(jī)碼的生成及仿真中的應(yīng)用[J] .北方交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院學(xué)報(bào),2004 ,3,21(3):1

98、49 – 152.</p><p>　　[11] PN Sequence Generator[EB/OL] .[2004-5-15].www.mathworks.com.</p><p>　　[13] 方秀花, 江修富.計(jì)算機(jī)搜索平衡Gold序列方法研究[J].技術(shù)指揮學(xué)院院報(bào), 2001,4,36(4):61-64.</p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實(shí)物圖<

99、;/p><p>　　附錄2 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說明書</p><p><b>　　一、作品名稱</b></p><p>　　基于74HC175的Gold序列發(fā)生器</p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p>　　1、產(chǎn)生Gold序列</p><

100、;p>　　2、調(diào)節(jié)輸出Gold序列信號(hào)電壓</p><p><b>　　三、運(yùn)行環(huán)境</b></p><p><b>　　硬件環(huán)境</b></p><p><b>　　+5v電源電壓</b></p><p><b>　　四、操作步驟</b></

101、p><p><b>　　1、正確連接電路</b></p><p><b>　　2、接通電源</b></p><p>　　3、調(diào)節(jié)電位器，調(diào)節(jié)輸出信號(hào)幅度</p><p><b>　　五、注意事項(xiàng)</b></p><p>　　1、正確使用測(cè)量?jī)x器的接地端。凡是