实验八 M序列发生及眼图观测实验

0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
5Tb
6Tb
0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
5Tb
6Tb
原来清晰端正的细线，变成了比较模糊的带状的线，而且不很端正
噪声越大，线条越宽，越模糊
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实验八 M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
2、眼图
（1）最佳抽样时刻应选择眼图中“眼睛”张开最大的时刻；
（2）眼图斜边的斜率决定了系统对抽样定时误差的灵敏程度，斜率越大，对
2100
x10+x3+1
11
4005
x11+x2+1
12
10123
x12+x6+x4+x+1
13
20033
x13+x4+x3+x+1
14
42103
x14+x10+x6+x+1
15
100003
x15+x+1
16
210013
x16+x12+x3+x+1
17
400011
x17+x3+1
18
1000201
x18+x7+1
an2
0 0 1 0 1 0 0
第3级
an3
0 0 0 1 0 1 0
第4级
an4
1 0 0 0 1 0 1
反馈值
an an2 an4
1 0 1 0 0 0 1
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四、实验原理
an
1、M序列
an－1
an－2
an－3
an－4
输出
当初始状态改为1011时，反馈逻辑 an an2 an4
19
2000047
通信工程专业实验室 x19+x5+x2+x+1
20
4000011
x20+x3+1
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四、实验原理
1、M序列
4阶的本原多项式： F1（x）＝x4＋x3＋1
an an3 aann4
an－1
an－2
F2（x）＝x4＋x＋1
an
an－1
an－2
an－3
an－4
系统有很大的影响。
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六、实验原理
3、眼图
最后，还需要指出的是：由于噪声瞬时电平的 影响无法在眼图中得到完整的反映，因此，即使在 示波器上显示的眼图是张开的，也不能完全保证判 决全部准确。不过，原则上总是眼睛张开得越大， 实际判决越准确。所以，还是可以通过眼图的张开 度来衡量和比较基带信号的质量，并以此为依据来 调整信号在信道中的传输特性，使信号在通信系统 信道中传输尽最大可能接近于最佳工作状态。
n
本原多项式的八进制表示
代数式
2
7
x2+x+1 111
3
13
x3+x|+1 1 011
4
23
x4+x+1 10 011
5
45
x5+x2+1 100 101
6
103
x6+x+1 1 000 011
7
211
x7+x3+1 10 001 001
8
435
x8+x4+x3+x2+1
9
1021
x9+x4+1
10
第3级
an3
0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0
第4级
反馈值
an4
an an3 an4
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
通信0 工程专0 业实验室
实验八 M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
1、M序列
an－4＝100010011010111 an－3＝000100110101111 an－2＝001001101011110 an－1＝010011010111100 an＝100110101111000
编译码模块的M序列生成部分的时钟输入端
CLK_IN；
（2）连接数字编译码模块的M序列生成部
分的数据输出端D-OUT至眼图观测模块的SD-
IN；
2 1
3:无噪声 4:有噪声
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六、实验步骤及注意事项
2、依次打开各模块的电源开关和系统电源开关； 3、用示波器观测M序列输出端的波形，调节示波 器达到最佳观测效果，并记录下DOUT波形； 4、用示波器观测眼图模块的眼图输出端口的波形 ，调节示波器，使一个眼图刚好充满示波器整个屏 幕，记录下EYE-OUT波形； 5、调节噪声电位器，观察噪声对眼图的影响，并 记录下EYE-OUT波形；
若周期最长，则初始状态非全0即可，关键是线性 反馈逻辑。
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四、实验原理
1、M序列
反馈逻辑符合下式：
an an3 an4
该移位寄存器的状态具有周期性，且周期长度为15。 设初始状态为0001，则得到的序列为：
an4 000100110101111
二、实验预习要求
认真预习《通信原理》中关于M序列及 眼图有关章节的内容。
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三、实验仪器仪表
1、70MHz双踪数字存储示波器一台 2、实验模块：
数字编码模块——M序列输出 数字时钟信号源模块 眼图观测及白噪声输出模块
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其中， Ci表 1示连线贯通， 表Ci示 0连线断开。
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四、实验原理 1、M序列
n
设 an C0an (C0
定义多项式
1) ，则有 0 n
F(x) Ci xi
Ciani
，i其0 中i表示元素的位置。
该多项式称为线性反馈移i位0 寄存器特征多项式。
线性反馈逻辑改为： an an2 an4 若初始状态仍为0 0 0 1
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四、实验原理
an
1、M序列
an－1
an－2
an－3
an－4
输出
移位时 钟节拍
0 1 2 3 4 5 6
表2
第1级
a n 1
0 1 0 1 0 0 0
序列发生器状态转移流程图
第2级
定时误差就越灵敏；
（3）图中阴影区的垂直高度表示信号幅度畸变范围；
（4）在抽样时刻上，上下两阴影区的间隔距离的一半为噪声容限，噪声瞬时
值超过了它就可能发生错误判决；
（5）图中央的横轴位置应对应判决门限电平。
（6）图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接收波形零点位置的变化范围
，即过零点畸变，它对于利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收
输出
an an1 an4
an－3
an－4
输出
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四、实验原理
m序列在误码测试中的应用 误码测试原理如下图所示。
1、M序列
发收端同步产生m序列，发送端输出的序列经传输后若无误码 ，则应与原序列相同； 在接收端两序列按模二逐位相加，若传输过程有差错，模二加 的结果必为1，用计数器记录之，即可测得误码率。
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【实验性质】：验证性实验
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一、实验目的
1、掌握M序列等伪随机码的发生原理。 2、了解伪随机码在通信电路中的作用。 3、掌握眼图的观测。
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n级线性反馈移位寄存器的输出序列是一个周期 序列，周期的长度由三个条件决定：
（1）移位寄存器的级数 （2）线性反馈逻辑 （3）初始状态
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四、实验原理 1、M序列 一般形式的n级线性反馈移位寄存器见下图。
其反馈逻辑表达式为： n an C1an1 C2an2 L Cna0 Ciani i 1
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四、实验原理
2、眼图
所谓“眼图”，就是由解调后经过低通 滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同 步信号在示波器屏幕上显示的波形。干扰和 失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚 地显示出来。因为对于二进制信号波形，它 很像一只人的眼睛。
眼图是指利用实验的方法估计和改善（通
过调整）传输系统性能时在示波器上观察到
的像人的眼睛一样的图形。
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四、实验原理
2、眼图
1．无噪声、无码间串扰时的眼图
二进制代码为1110001010 收到连1码时：持续时间为 的正电平 而收到连0码：持续时间为 的负电平 “1”“0”码交替：不会出现 持续的正负电平 =(k1)Tb，k为连码的数目
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四、实验原理
1、M序列
CCITT （1）建议用于数据传输设备误码测量的m序列
周期是29－1＝511，其特征多项式建议采用 x9+x5+1；
（2）建议用于数字传输系统测量的m序列周期 是215－1＝32767，其特征多项式建议采用 x15+x14+1。
可以证明，当F(x) 满足下列3个条件时，就一定能产生m序
列：
（1） F(x) 是不可约的，即不能再分解因式；
（2） F(x)可整除 x p 1，这里 p 2n 1 ；
（3） F(x)不能整除 xq 1，这里 q p 。
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四、实验原理 1、M序列 表3 本原多项式系数表
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五、实验内容
1、测量系统自带的127bit的伪随机码的波 形。
2、学习码元多项式，根据多项式设计出 具体电路。
3、眼图的示波器观测。
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六、实验步骤及注意事项
1、实验连线：
（1）连接数字时钟信号源的1024K至数字
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九、实验照片
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九、实验照片
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九、实验照片
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t
0
Tb
(a)
Tb
t
0
(b)
1 11 0 0 0 1 0 1 0
t
0
Tb
2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb 8Tb 9Tb 10Tb
(c)
1 11 0 0 0 1 0 1 0
t
0
Tb
2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb 8Tb 9Tb 1 0Tb
(d )
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四、实验原理
1、M序列
移位时 钟节拍
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
表1 m序列发生器状态转移流程图
第1级 a n 1
0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1
第2级
an2
0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0
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七、讨论思考题
根据实验测得的M序列计算 出两个本原多项式，并画出反馈 逻辑图。
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八、实验报告要求
1、记录数字编译码模块的M-OUT输出的 M序列的波形，得到M序列。 2、记录并画出眼图模块所得到的眼图波 形。 3、增加噪声，记录在噪声下的眼图波形 ，分析在不同噪声影响下眼图的各种参数 。
四、实验原理
2、眼图
2．无噪声但有码间串扰的眼图
0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
源自文库5Tb
6Tb
0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
5Tb
6Tb
好几条线交织在一起组成 这几条线越靠近，眼图张得越大，码间串扰越小
眼图张得越小通，表信示码工间程串扰专越业大 实验室
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四、实验原理 2、眼图
3．有噪声又有码间串扰的眼图
三、实验仪器仪表
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四、实验原理
1、M序列
m序列是一种最常见的伪随机序列，它是最长线 性反馈移位寄存器序列的简称，并具有最长周期。
• 任何一级寄存器的输出，在脉冲的触发下，都会 产生一寄存器序列。
n级线性反馈移位寄存器的输出是一周期序列， 其周期长短取决于移位寄存器的级数、线性反馈逻 辑和初始状态。