第四章 扰码与解码.
基带传输系统中扰码与解码电路的设计说明书
基带系统各点波形示意图
2.3 数字基带信号的常用码型
传输码型的选择，主要考虑以下几点：
（1）码型中低频、高频分量尽量少；
（2）码型中应包含定时信息，以便定时提取；
（3）码型变换设备要简单可靠；
（4）码型具有一定检错能力，若传输码型有一定的规律性，则就可根据这一规律性来检测传输质量，以便做到自动检测；
3.1 M序列的性能
1、均衡性 在m序列的一个周期中,“0”“1”的数目基本相等.“1”比“0”多一个。
毕业设计说明书
学生：俊学 号：20077455
专业年级：电子信息工程2班
题 目：基带传输系统中扰码与解码电路的设计
指导教师：亚妮
2011 年4月 15日
中文摘要
本文设计的是数字通信系统中扰码与解码电路，由于通常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，特别是出现长0串时，给接受端提取定时信号带来一定困难。解决这个问题可用M序列对信源序列进行“加扰”处理，以使信源序列随机化。在接受端再把“加乱”了的序列，用同样的M序列“解扰”，恢复原有的信源序列。在图像通信中，扰码可以很好地抑制静态图像的抖动，能使数字传输系统对各种数字信息具有透明性。本次设计用信号发生器产生6Hz的方波作为整个系统的时钟，用三片级联的74LS19474产生长度为31的PRBS序列，作为扰码，和信息序列异或完成加扰过程。解扰端完成相反的过程，恢复信息序列。
正是这三个性质使得M序列在统计特性上具有随机序列的特征, 而同时它又可以 用简单的方法来产生, 所以M序列在许多领 域中得到了应用, 用来代替真正的随机序列.就扰码技术来说,主要有三种比较典型的方法: 帧同步扰码、分布取样扰码和自同步扰码。在光纤通信中,这三种扰码技术的应用围也各有不同:帧同步扰码比较适合于帧长较大的信号,如SDH,SONET；分布取样扰码适于帧长较小的信号,如基于信元的ATM信号；而自同步扰码则对各种成帧和不成帧的信号都能适用。
知识点4-5 扰码与解扰.
a n－ 2
a n－ 3
…
a1
a0
图4.37 扰码器的一般形式
第4章
数字信号基带传输
以4级移位寄存器构成的扰码器为例， 在图 4.33基 础上可得到图4.38(a)结构形式的扰码器。 假设各级移位 寄存器的初始状态为全0， 输入序列为周期性的 101010…， 则输出序列各级反馈抽头处的序列如下所示：
an C1an 1 C2an 2 C3an3 Cn a0 Ci an i
i 1 n
(模2加)
(4.27)
第4章
数字信号基带传输
称式（4.27）为递推方程， 它给出了移位输入an与 移位前各级状态的关系。 将等式左边的an移至右边， 并将an=C0an(C0=1)代入上式， 则上式可改写为
n n n
S G Ci DiG G[1 Ci Di ] G [ Ci Di ]
i 1 i 1 i 1
所以式（4.30）也可表达为
G
S
i C D i i 0 n
（4.31）
第4章
数字信号基带传输
…
C0＝ 1
C1
C2
C3
Cn－ 1
Cn＝ 1
a n－ 1 输 入 数 据 序S 列 输出 序列 G
a n－ 1 C1
a n－ 2 C2
a n－ 3 C3
…
a1 Cn－ 1 …
a0 C n＝ 1
C0＝1
输出序列 R (b)
图4.38 4级移位寄存器构成的扰码器与解扰器 (a) 扰码器； (b) 解扰器
第4章
数字信号基带传输
在接收端可以采用图4.38（b）所示的解扰器， 这
是一种线性反馈移位寄存器结构。 采用这种结构可以 自动地将扰码后的序列恢复为原始的数据序列。 我们 仍采用延时算符来说明这一点。 由图4.38（b）可得
基于FPGA的扰码器和解扰码器的设计
数 字调 制实 验和 同步 实 验等 ， 有 的实 验 基 本 上都 所
是针 对某 个 知识 点进 行 设 计 和 实 现 的 ， 且 实 验方 而
等 Ｅ Ａ仿 真软 件 ， 然 丰富 了综合 性和设 计 性 实验 Ｄ 虽
学中， 以开放 实 验 的 形 式 ， 现 有 的实 验 设 备 相 结 与
的专业基 础课 ， 要研 究 通 信 过 程 中有关 信 息 传 输 主
与 检测 最基本 的 理论 与 技 术 ， 后 续 的通 信技 术 专 是 业课 程 的先修 课程 ， 因此 在 教 学 环 节 上起 着 承上 启
！ 箜 ＝
ＣＮｌ —１ ５ ／Ｎ ２ ３２
实
Байду номын сангаас
验
室
科
学
第ｌ ４卷
第 １ 期
２１ ０ １年 ２月
Ｆｂ２ １ ｅ ． ０１
Ｌ ＡＢＯＲＡＴ ＯＲＹ
Ｓ ＥＮＣＥ ＣＩ
Ｖ０．１ Ｎｏ １ １ ４ ．
基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的 扰 码 器 和 解 扰 码 器 的 设 计
薛礼 妮
法 只是 测试基 本 的信 号 波 形 ， 学生 进 行 自主 设计 的 部分 很少 。
的手段 和 内容 ， 是 以上所 提 到 的软 件 都 是 纯仿 真 但
合， 能够 弥补现 有 实验手 段 的不足 ， 强实践 教 学活 增
动 的创 新 性和 工程 应用性 。
下 的作用 。由于该课 程具 有理 论性 强 、 知识 综合 、 公
式 复杂 、 与实 际联 系少 等特 点 ， 使得 学 生对该 课 程 的 学 习感 到枯 燥 。为 了增 加 学 生对 该 课 程 的 学 习 热 情 ， 加 强实验 教学 环节 ， 应 培养 学生 理论 联 系实 际能
扰码的原理
扰码的基本原理1. 引言扰码是一种通信技术，用于在传输数据时增强数据的安全性和可靠性。
它通过在原始数据中添加噪声或冗余信息来改变数据的特征，从而使得未经授权的人难以理解或干扰数据。
扰码广泛应用于无线通信、网络通信、保密通信等领域。
2. 扰码的定义扰码是指在传输过程中对原始信号进行加工，改变其特征以达到某种目的的一种技术。
它通过引入噪声、冗余信息或其他干扰手段来改变原始信号的结构，从而增加了对未经授权者解读或干扰数据的难度。
3. 扰码的分类根据实现方式和应用场景，扰码可以分为以下几类：3.1 频率扰码频率扰码是指将原始信号中的频率进行调制或变换，以产生新的频谱特征。
常见的频率扰码技术包括频率跳变、频率偏移和频谱展宽等。
•频率跳变：通过在不同时间段内切换不同频率来传输数据。
接收端需要按照预定的跳变序列进行频率的跳变，以恢复原始数据。
•频率偏移：通过改变信号的中心频率，使其相对于原始信号发生偏移。
接收端需要进行频率解调，将信号转换回原始频率。
•频谱展宽：通过在原始信号中添加噪声或冗余信息，扩展信号的带宽。
接收端需要进行解扩和去噪处理，以恢复原始数据。
3.2 相位扰码相位扰码是指改变信号的相位特征来传输数据。
常见的相位扰码技术包括差分相移键控（DPSK）和正交相移键控（QPSK）等。
•DPSK：通过记录连续两个符号之间的差值来传输数据。
接收端根据差值恢复出原始数据。
•QPSK：将两个二进制比特映射到一个符号上，并通过不同的相位来表示不同的比特组合。
接收端根据相位解调得到原始数据。
3.3 码型扰码码型扰码是指改变信号的波形形状或编码方式来传输数据。
常见的码型扰码技术包括曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码和Miller编码等。
•曼彻斯特编码：将每个比特分为两个时钟周期，根据信号的跳变来表示0或1。
接收端根据跳变的时机恢复出原始数据。
•差分曼彻斯特编码：在曼彻斯特编码的基础上，通过跳变前后信号的相位差来表示0或1。
扰码解扰码器设计
基于CPLD的扰码解扰码器设计本文从光纤传输系统的线路码型出发，介绍了扰码解扰码器的原理，m序列产生原理，着重介绍了基于CPLD的扰码解扰码器设计方案，给出了仿真波形和源程序。
关键字：扰码解扰码CPLD m序列在数字通信中，当数据信息连“0”码或者连"1"码过长将会影响接受端位定时信息的恢复质量，造成抽样判决时刻发生变化，对系统的误码率产生影响，甚至有可能接受全错的信息。
采用有冗余的传输编码可以消除数据源一部分信息模式对系统性能的影响，但是要以增加传输符号速率为代价。
在实际的应用中，常使用扰码器将数据源变成近似于白噪声的数据序列，以增加定时的同步信息，消除信息模式对系统误码的影响。
在系统光发射机的调制之前，需要附加一个扰码器，将原始的二进制码序列加以变换，使其接近于随机序列。
相应的，在光接收端的判决之后，附加一个解扰码器，以恢复原始序列。
扰码与解码可以由反馈移位寄存器和对应的前馈移位寄存器实现。
扰码器（包括自同步扰码器和外同步扰码器）实际上是一种伪随机序列信号发生器，它产生的信号序列能使“0”和“1”分布均匀，这一特点正是数字光纤通信的传输特性所要求的，因此它可以在数字光纤通信传输线路码型中发挥很好作用。
常用的扰码器的实现可采用小m序列进行。
扰码器是在发端使用移位寄存器产生m序列，然后将信息序列跟m序列做模二加，其输出即为加扰码的随即序列。
解扰码是在接收机端使用相同的扰码序列与收到的被扰信号模二加，将原信息得到恢复。
本文设计的扰码和解扰码器采用FPGA实现。
与传统的电路设计方法相比，PLD （Programmable Logic Device, PLD）具有功能强大、开发周期短、投资风险小、产品上市速度快、灵活性高、可反复编程修改、易于升级、保密性能好、开发工具智能化等特点。
特别是FPGA（Field Programmable GateArray）以其集成度高，开发灵活，成本适中，可完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能，适应于高速、高密度的高端数字逻辑电路设计的优点，使其成为当今硬件设计的首选方式之一。
扰码与解扰实验
实验十五扰码与解扰实验一、实验目的1、了解加扰与解扰的基本概念、目的和作用。
2、掌握加扰与解扰技术的基本实现方法。
3、进一步熟悉伪随机序列（m序列）的特性及实现方法。
二、实验仪器1、计算机一台2、通信基础实验箱一台3、100MHz示波器一台三、实验原理数字通信系统的设计及其性能和所传输的数字信号的统计特性有关。
所谓加扰技术，就是不增加多余度而扰乱信号，改变数字信号的统计特性，使其近似于白噪声统计特性的一种技术。
这种技术的基础是建立在反馈移位寄存器序列（伪随机序列）理论之上的。
解扰是加扰的逆过程，恢复原始的数字信号。
如果数字信号具有周期性，则信号频谱为离散的谱线，由于电路的非线性，在多路通信系统中，这些谱线对相邻信道的信号造成串扰。
而短周期信号经过扰码器后，周期序列变长，谱线频率变低，产生的非线性分量落入相邻信道之外，因此干扰减小。
在有些数字通信设备中，从码元“0”和“1”的交变点提取定时信息，若传输的数字信号中经常出现长的“1”或“0”游程，将影响位同步的建立和保持。
而扰码器输出的周期序列有足够多的“0”、“1”交变点，能够保证同步定时信号的提取。
因此，加扰、解扰的目的在于：(1)保证接收机能提取到位定时信号(2)使数字信号更适合信道传输(3)保密通信的需要如图15-11（a）、（b）所示是由5级移位寄存器和两个模2加法器组成的加扰器和解扰器。
（a ）加扰器（b ）解扰器图15-1 自同步加扰器和解扰器加扰器的输出：5k 3k k k b b a b −−⊕⊕= 解扰器的输出： k 5k 3k k k a b b b c =⊕⊕=−−因此，解扰后的序列与加扰前的序列相同。
这种解扰器是自同步的，因为如果信道干扰造成错码，它的影响至多持续错码位于移位寄存器内的一段时间，即至多影响连续5个输出码元。
如果断开输入端，加扰器就变成一个反馈移位寄存器序列（伪随机序列）发生器。
四、实验内容及步骤1、在MAXPLUSⅡ设计平台下进行电路设计加扰、解扰实验电路如图15-1所示。
通信技术中的编码与解码原理解析
通信技术中的编码与解码原理解析通信技术在现代社会中扮演着重要的角色，而编码与解码原理是其中关键的组成部分。
编码与解码的过程是将信息转化为能够传输和理解的形式，并且确保在传输过程中不会出现错误。
本文将对通信技术中的编码与解码原理进行详细解析，从而加深对其工作原理的理解。
我们将讨论数字通信中的编码与解码原理。
对于数字通信而言，编码与解码的目标是将数字信息转化为模拟信号进行传输，并在接收端将模拟信号重新转化为数字信息。
其中，最常见的编码方式为脉冲编码调制（PCM）和正交振幅调制（QAM）。
脉冲编码调制是一种将数字信号转化为模拟信号的方法。
它通过对数字信号进行采样和量化，将离散的数字信号转化为模拟信号的离散值。
在传输过程中，模拟信号可以通过模拟信道进行传输。
而在接收端，通过解码过程，将模拟信号重新转化为离散的数字信号，进而还原原始信号。
而正交振幅调制是一种将数字信号转化为模拟信号的调制技术。
它通过将数字信号分解为两个正交的模拟信号进行传输。
在接收端，通过解调过程，将正交信号分离，并且将其转化为数字信号。
这种编码方式可以实现更高的信号传输速率和容量。
接下来，我们将讨论音频通信中的编码与解码原理。
音频通信主要涉及到语音和音乐的传输，编码与解码的目标是将模拟音频信号转化为数字信号进行传输，并在接收端将数字信号重新转化为模拟音频信号。
其中，最常见的编码方式为脉冲编码调制和傅里叶变换。
脉冲编码调制在音频通信中同样起到关键的作用。
它通过对音频信号进行采样和量化，并将离散的音频信号转化为数字信号。
在传输过程中，数字信号可以通过数字信道进行传输。
在接收端，通过解码过程，将数字信号重新转化为音频信号，并且保持高质量的音频还原。
另一种常见的编码方式是傅里叶变换。
傅里叶变换可以将连续时间的音频信号转化为频域表示，从而将其分解成一系列频率成分。
在传输过程中，频域表示的音频信号可以通过数字信道进行传输。
在接收端，通过傅里叶逆变换，将频域信号重新转化为时域信号，实现音频信号的还原。
移动通信中的编码与解码
移动通信中的编码与解码在我们如今的生活中，移动通信已经成为了不可或缺的一部分。
从简单的语音通话到丰富多样的多媒体信息传输，这一切都离不开背后的关键技术——编码与解码。
想象一下，当您拿起手机与远方的亲朋好友通话，或者在手机上观看精彩的视频、发送图片和文字消息时，这些信息是如何在复杂的通信网络中准确无误地传输和接收的呢？这就要归功于编码与解码的神奇作用。
编码，简单来说，就是把我们要传输的信息，比如语音、图像、文字等，转换成适合在通信信道中传输的形式。
为什么要进行编码呢？这是因为通信信道并不是完美的，它存在着各种干扰和限制。
比如说，信道的带宽是有限的，不能无限制地传输大量的信息；同时，信号在传输过程中还会受到噪声的影响，导致信息的失真。
为了克服这些问题，我们需要对原始信息进行编码，让它能够更有效地在信道中传输，并且具有一定的抗干扰能力。
在移动通信中，常见的编码方式有很多种。
其中一种叫做信源编码。
信源编码的主要目的是减少信息的冗余度，提高传输效率。
举个例子，我们在说话的时候，常常会有一些重复或者不必要的信息。
信源编码就会把这些冗余的部分去掉，只保留最关键的信息，从而减少需要传输的数据量。
另一种重要的编码方式是信道编码。
与信源编码不同，信道编码的重点在于增加信息的冗余度，以提高信息在传输过程中的可靠性。
它通过在原始信息中添加一些额外的校验位，接收端可以根据这些校验位来检测和纠正传输过程中出现的错误。
就好像我们在邮寄包裹时，在包裹外面多包几层保护材料，即使在运输过程中受到了一些碰撞和挤压，里面的物品也不容易损坏。
说完了编码，再来说说解码。
解码就是编码的逆过程，它的任务是把接收到的经过编码的信号还原成原始的信息。
这可不是一件简单的事情，因为在传输过程中，信号可能已经受到了各种干扰和失真。
解码算法需要能够准确地识别出这些干扰和失真，并尽可能地恢复出原始的信息。
在实际的移动通信系统中，编码与解码的实现是非常复杂的。
扰码和解扰码原理
扰码和解扰码原理引言：在信息传输和存储过程中，为了保证数据的安全和可靠性，常常需要对数据进行加密和解密的操作。
其中，扰码和解扰码是一种常用的加密解密方式。
本文将介绍扰码和解扰码的原理及其应用。
一、扰码原理扰码是一种将原始数据进行混淆处理的方法，通过改变数据的顺序或者引入冗余数据，来增加攻击者破解的难度。
扰码的原理主要包括以下几个步骤：1. 数据分组：将原始数据按照一定的规则进行分组，每个数据分组包含若干个数据位。
2. 数据混淆：对每个数据分组中的数据位进行重新排列或引入冗余数据。
重新排列可以采用换位、倒序等方式，冗余数据可以采用增加重复数据或填充无效数据的方式。
3. 扰码生成：根据扰码算法，对每个数据分组进行扰码生成。
扰码算法可以采用异或运算、循环移位等方式。
4. 扰码传输：将扰码后的数据传输给接收方。
二、解扰码原理解扰码是对扰码后的数据进行还原操作，恢复成原始数据。
解扰码的原理与扰码相反，主要包括以下几个步骤：1. 扰码接收：接收到扰码后的数据。
2. 解扰码还原：根据扰码算法的逆运算，对接收到的扰码数据进行解扰码还原。
3. 数据恢复：将解扰码后的数据按照原来的顺序和结构进行恢复，得到原始数据。
三、扰码和解扰码的应用扰码和解扰码在信息传输和存储过程中有广泛的应用，主要用于数据加密和解密、信号传输和存储保护等方面。
1. 数据加密与解密：扰码可以对敏感数据进行加密处理，增加数据的保密性。
只有掌握正确的解扰码算法，才能还原出原始数据。
2. 信号传输保护：在无线通信中，为了防止信号被窃听和干扰，常常采用扰码技术对信号进行保护。
只有接收方使用正确的解扰码算法，才能还原出原始信号。
3. 存储保护：在数据存储中，为了防止数据被非法访问和篡改，可以采用扰码技术对数据进行保护。
只有掌握正确的解扰码算法，才能恢复出原始数据。
四、扰码和解扰码的优势和局限性扰码和解扰码作为一种加密解密方式，具有以下优势：1. 安全性高：扰码和解扰码采用特定的算法对数据进行处理，只有掌握正确的解扰码算法，才能还原出原始数据，增加了数据的安全性。
(整理)通信原理各章重要知识、常考知识总结_通信原理习题及详细答案(第六版)_樊昌信_曹丽娜_编著国防工业
第一部 通信原理部分习题答案第1章 绪论1—1 设英文字母E 出现的概率为0.105，x 出现的概率为0.002。
试求E 及x 的信息量。
解：英文字母E 的信息量为105.01log 2=E I =3.25bit 英文字母x 的信息量为002.01log 2=x I =8.97bit 1—2 某信息源的符号集由A 、B 、C 、D 和E 组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4、l/8、l/8/、3/16和5/16。
试求该信息源符号的平均信息量。
解：平均信息量，即信息源的熵为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-163log 1632-165log 1652- =2.23bit/符号1—3 设有四个消息A 、BC 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8和l/2传送，每一消息的出现是相互独立的，试计算其平均信息量。
解：平均信息量∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-21log 212- =1.75bit/符号1—4 一个由字母A 、B 、C 、D 组成的字。
对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms 。
(1)不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率。
(2)若每个字母出现的可能性分别为P A =l/5，P B =1/4，P C =1/4，P D =3/10 试计算传输的平均信息速率。
解：(1)不同的字母是等可能出现，即出现概率均为1／4。
每个字母的平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 4142⨯-=2 bit/符号因为每个脉冲宽度为5ms ，所以每个字母所占用的时间为 2×5×10-3=10-2s每秒传送符号数为100符号／秒 (2)平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=51log 512-41log 412-41log 412-103log 1032-=1.985 bit/符号 平均信息速率为 198.5 比特/秒1—5 国际莫尔斯电码用点和划的序列发送英文字母，划用持续3单位的电流脉冲表示，点用持续1个单位的电流脉冲表示；且划出现的概率是点出现概率的l/3； (1)计算点和划的信息量； (2)计算点和划的平均信息量。
扰码及解码实验报告
一、实验目的1. 理解扰码的概念和作用。
2. 掌握扰码和解码的实现方法。
3. 分析扰码和解码的性能。
二、实验原理扰码（Scrambling）是一种在数字通信系统中常用的技术，其主要目的是为了消除信号中的周期性，提高信号的隐蔽性，防止信号在传输过程中被非法截获和利用。
扰码通过将信号中的周期性成分转换为随机性成分，从而实现信号的保密传输。
解码（Decoding）是指将扰码后的信号恢复为原始信号的过程。
解码技术主要包括自解码和同步解码两种。
自解码是指扰码和解码过程使用相同的算法，不需要额外的同步信息。
同步解码是指扰码和解码过程使用不同的算法，需要额外的同步信息。
三、实验器材1. 信号发生器2. 数字示波器3. 逻辑分析仪4. 计算机及软件四、实验步骤1. 设计扰码算法根据实验要求，设计一个扰码算法。
该算法应具有以下特点：（1）能够有效消除信号中的周期性成分。
（2）算法简单，易于实现。
（3）具有较好的抗干扰性能。
2. 实现扰码和解码程序使用C语言或MATLAB等编程语言，实现设计的扰码算法和解码算法。
具体步骤如下：（1）读取原始信号。
（2）对原始信号进行扰码处理。
（3）将扰码后的信号输出。
（4）对扰码后的信号进行解码处理。
（5）将解码后的信号输出。
3. 实验验证使用信号发生器产生一个周期性信号，作为实验的原始信号。
将原始信号输入到实验系统中，观察扰码和解码的效果。
（1）观察扰码后的信号波形，分析扰码效果。
（2）观察解码后的信号波形，分析解码效果。
（3）比较原始信号和解码后的信号，分析解码精度。
五、实验结果与分析1. 扰码效果分析通过观察扰码后的信号波形，可以看出扰码算法能够有效消除原始信号中的周期性成分，将信号转换为随机性成分。
这有利于提高信号的隐蔽性，防止信号被非法截获和利用。
2. 解码效果分析通过观察解码后的信号波形，可以看出解码算法能够将扰码后的信号恢复为原始信号。
解码精度较高，说明解码算法具有较好的性能。
实验四—扰码与解码
通信原理实验四——m序列产生、扰码和解码一．实验原理1.m序列简介m序列是最长线性移位寄存序列的简称。
是由带线性反馈的移存器产生的周期最长的序列。
它是周期为N=2^r-1的线性伪随机序列，r是移位寄存器阶数。
线性反馈的移存器：m序列的特征方程：由于m序列的性质与随机序列的基本性质极相似．所以通常将m序列称为伪随机(PN)序列。
m序列具有与随机噪声类似的尖锐自相关特性，但它不是真正随机的，而是按一定的规律形式周期性的变化，具有良好的白相关和互相关特性。
2. m序列的基本性质(1)移位相加特性一个m序列与其任意次延迟移位后产生的另一个不同序列模2相加，得到的仍是该m 序列的延迟移位序列。
如，0100111向右移1次产生另一个序列1010011，模2相加后的序列为1110100，相当于原序列右移3次后得到的序列。
平衡特性在m序列的每个2^n－1周期中，"1"码元出现的数目与"0"码元出现的数目基本相等。
游程特性“游程”是指在一个序列周期中连续排列的且取值相同的码元的合称，在一个游程中的码元的个数为游程长度。
m序列中共有2^n－1个游程。
其中长度为k的游程数目占总游程数的2^－k，长度为n的连"1"游程数为1，长度为n－1的连"0"的游程数为1。
(4)自相关特性m序列具有优良的自相关特性，其自相关函数：从m序列的自相关函数可以看出，m序列是一个狭义的伪随机码。
二．题目针对以下系统实现对序列的随机化与去随机化：特征方程：f(x)=1+x^14+x^15用反馈信号对输入序列进行扰码、解码并计算0、1的游程数量。
三．程序clear all;clc;%初始状态msig=[0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1];%高位到底位n_m=length(msig);%产生原始序列N=2^n_m-1;sig=S(N);%扰码count=0;for i=1:N;a(i)=xor(msig(1),msig(2));for j=1:n_m-1;msig(j)= msig(j+1);end;msig(n_m)=a(i);y(i)=xor(sig(i),a(i));if a(i)==1;c(i)=i;count=count+1;;else;c(i)=0;end;p1=count/N;end;%计算游程m_count=zeros(1,n_m);p=0;q=0;for j=1:N-1;if c(j)==0&&c(j+1)~=0;%0游程p=c(j+1);m_count(p-q-1)=m_count(p-q-1)+1;elseif c(j)~=0&&c(j+1)==0;%1游程q=c(j);m_count(q-p+1)=m_count(q-p+1)+1;end;if j==N-1;%最后一个游程if p>q;m_count(N-p+1)=m_count(N-p+1)+1;else;m_count(N-q)=m_count(N-q)+1;end;end;end;%解码msig=[0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1];%高位到底位for i=1:length(y);a=xor(msig(1),msig(2));for j=1:n_m-1;msig(j)= msig(j+1);end;msig(n_m)=a;r(i)=xor(y(i),a);end;d=xor(sig,r);d=sum(d);%画图t=1:100;subplot(3,1,1);stem(t,sig(1:100));ylabel('sig'); subplot(3,1,2);stem(t,y(1:100));ylabel('msig'); subplot(3,1,3);stem(t,r(1:100));ylabel('rsig');四．实验结果扰码与解码：游程计数：（依次为游程长度为1至游程长度为15的游程个数）其中1出现的概率P1=0.5。
如何进行电路的信号编码和解码
如何进行电路的信号编码和解码电路的信号编码和解码是数字通信中的重要环节，它涉及到将输入的信息转换成特定的信号形式并在接收端进行还原。
本文将介绍电路的信号编码和解码的基本原理和常见方法。
一、信号编码的基本原理在数字通信中，信息必须被转换成特定的信号形式才能在传输介质上进行传送。
信号编码的基本原理是将不同的信息通过编码方式转换成不同的信号形式，从而实现信号的传输和还原。
1. 数字信号和模拟信号在信号编码之前，需要明确信号的类型。
信号可以分为模拟信号和数字信号两种类型。
模拟信号是连续变化的信号，它的值可以在一定范围内任意取值；而数字信号是离散的信号，它的值只能取有限个数。
2. 信号编码的要求信号编码需要满足以下几个要求：- 可靠性：信号编码应具备高可靠性，能够在传输过程中准确地传递信息，抵抗噪声和失真的干扰。
- 带宽效率：信号编码应尽可能地提高带宽利用率，减少传输所需的带宽。
- 实时性：信号编码应具备快速传输和还原的能力，以保证实时性需求。
- 兼容性：信号编码应具备与现有系统兼容的特性，实现与其他系统的连接和互操作。
二、常见的信号编码方法信号编码的方法有许多种，下面介绍几种常见的信号编码方法。
1. 非归零编码（NRZ）非归零编码是最简单的一种信号编码方法。
它将信号的高电平或低电平分别表示为二进制1和0。
NRZ编码的优点是简单易实现，但缺点是信号的基线没有交替变化，容易引起时钟同步问题。
2. 曼切斯特编码曼切斯特编码是一种将数据和时钟信息融合在一起的编码方法。
它将高电平和低电平分别表示为逻辑1和逻辑0，并且在信号的每个时钟周期中都发生一个跳变。
曼切斯特编码能够有效地处理时钟同步问题，但需要消耗更多的带宽。
3. 差分曼切斯特编码差分曼切斯特编码是在曼切斯特编码的基础上改进而来的。
它的特点是信号的跳变表示二进制0，信号的不跳变表示二进制1。
差分曼切斯特编码不需要单独的时钟信号，可以根据信号的变化进行解码，提高了抗噪声的能力。
光纤通信系统中扰码_解码器的设计与实现
missio n, Pr oceedings of IEEE, Vo l. 83, O ct . 1959 [ 4] Bey ong G , L ee, Seok Chang , K im , L ow rat e Par allel Scr ambling T echniques for T o day s L ighw ave T r ansmission, IEEE Co mmunicat ion M ag azine, V o l. 33, A pr . 1995 [ 5] L att ice Semico nductor Co rpo ration, 1996 Data Boo k
= 0
( 2)
设一 n 次多项式 : f ( ) = 1 + C1 + … + cn- 1
n- 1
+ Cn
n
( 3) 这个多项式 f( ) 是由( 2) 式完全决定的, 因此 多项式 f( ) 又称为该移位寄存器的特征多项 式。代数学中已经证明对应于一个 n 级移位 寄存器的特征多项式 f ( ) , 当 f ( ) 是本原多 项式时 , 该移位寄存器的输出 a n 为最长线性 移位寄存器序列, 即 m 序列。该 m 序列具有 以下三个特性 : ( 1) m 序列的周期为 2n- 1, 在一个周期 当中, 1 出现 2n- 1次 , 0 出现 2n- 1- 1 次。 ( 2) 首先定义二元 周期序列 an 的 自相 关函数 ; 定义一个映射 :
图 1 n 级线性反馈移位寄存器
* 本文于 1998 年 10 月 9 日收到。 * * 上海交通大学光纤技术研究所
・59・
其中 ci ( i= 1, 2, 3 …n) 是反馈系数。只 取 0、 1 两个值, 0 表示不 参与反馈, 1 表示参 与反馈。 把参与反馈的值模二加后, 送到末级 寄存器, 作为它的输入。输出序列 a n 的前 n 个值 为寄 存器的 初始状 态 ( 0, 1 , 2, …… n- 1) , 后面的值可以用下式表示:
CRC16、扰码、解扰码器并行方案原理和Verilog HDL程序设计要点
课程设计课程名称现代通信原理与技术课程设计题目名称CRC16、扰码/解扰码器并行方案原理和Verilog HDL程序设计2013年10月25日目录一、CRC16并行算法原理二、CRC16并行算法的Verilog HDL程序设计三、扰码/解扰码器并行算法原理四、扰码/解扰码器并行算法的Verilog HDL程序设计五、参考文献一、CRC16并行算法原理1、CRC编码原理在数字通信中，可能会因为各种原因导致数据在传输过程中或接收时发生错误，为了保证数据传输的可靠性和数据校验的高效性，常常采用一些差错控制方法。
冗余校验（CRC）就是一种被广泛采用的差错控制方法和数据编码方法。
它具有编码和解码方法简单，剪错和纠错能力强等特点，能有效地对数据进行编码，并可以显著的提高系统的剪错能力，从而保证数据的可靠性和正确性，因此在大多数的以太网协议中都采用了CRC的校验来进行差错控制。
CRC主要有两种，即非标准的由用户定义的CRC的生成多项式和国际标准化组织规定的标准的生成多项式。
其中第二中应用广泛，国际标准化组织规定的几种主要常见的CRC如表所示。
CRC编码是根据CRC检验原理得出的一种编码方法，其基本思想是：利用线性编码理论，在发送方向根据要传输的K位二进制序列，以一定的规则产生r位校验用的监督吗（CRC码），并附在信息位之后，构成一个新的二进制代码序列共n=k+r位。
在接收方，则根据信息码和CRC码之间的规则进行校验，以确定传输中是否出现错误。
对一个数据进行编码，就是原始数据通过某种算法，得到一个新的数据。
而这个新的数据与原始数据有着固定的内在联系。
通过把原始数据和新的数据组合在一起形成新的数据，因此这个数据具有自我校验的能力。
将原始数据表示为P（x），它是一个n阶多项式表示为；式子中，为数据位；x为伪变量，用指明各位间的排列位置。
在对这个数据进行编码的时，CRC生成多项式G（x），并在带编码的二进制多项式P（x）的末尾添加r个0，这样对应的二进制多项式升幂为。
扰码是什么
扰码是什么引言：在当前数字化时代，信息的安全性备受关注。
无论是个人用户还是企业组织，都需要采取措施来保障数据的机密性和完整性。
扰码技术是一种常用的数据加密方法，被广泛应用于各个领域。
本文将对扰码的概念、原理以及应用进行探讨，帮助读者更好地理解和运用这一技术。
一、什么是扰码扰码（Scrambling）是一种数据加密技术，通过对数据进行变换或调整来隐藏原始信息，增加数据的复杂性，提高数据的安全性，使未经授权的用户无法直接获取或解读原始数据。
扰码可以应用于各种数据传输领域，如无线通信、网络通信、多媒体传输等。
在通信领域中，扰码是一种反向操作，它与编码技术相反。
编码是将原始信息转换为特定格式的过程，而扰码则是将已编码的信息进行随机化处理，使之无法被未经授权的用户轻易还原。
二、扰码的原理扰码的基本原理是通过破坏原始信息的有序性，增加数据的随机性。
具体来说，扰码通过引入噪声或其他无关信息来改变原始数据的分布特性，使其变得更加复杂、随机、不可预测。
这样一来，即使获取到扰码后的数据，未经授权的用户也无法准确还原出原始信息。
常见的扰码技术包括位扰码、符号扰码和块扰码。
位扰码是对数据的每一位进行变换，可以利用乘法操作、异或操作等实现。
符号扰码是对数据进行符号级别的操作，如改变符号出现的顺序、引入额外的符号等。
块扰码是对数据按照块进行操作，可以对数据块进行置换、打乱等处理。
三、扰码的应用1. 无线通信在无线通信中，采用扰码技术可以提高数据的抗干扰能力和安全性。
无线信号在传输过程中容易受到噪声和干扰的影响，扰码可以在接收端对接收到的信号进行解扰码操作，恢复出原始信号。
同时，扰码还可以增加信号的复杂度，使未经授权的用户无法轻易窃听或截取信号内容。
2. 数据传输在数据传输过程中，扰码可以防止数据被非法窃听或篡改。
通过对数据进行扰码处理，即使窃听者获取到数据，也无法准确还原出原始信息。
这在保护个人隐私、商业机密等方面起到了重要的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二. m序列的性质
1、均衡性：在m序列的一周期中，“1”和“0”的数目 基本相等。准确地说，“1”的个数比“0”的个数多一 个。
2、游程分布： 游程：把一个序列中取值相同的那些相继的（连在一 起的）元素合称为一个“游程”。在一个游程中元素 的个数称为游程长度。 游程数共有2n-1,长度为k的游程数目占总数的2-k,其中 1≤k ≤n-1，而且在长度为k的游程中其中1≤k ≤n-2， 连“1”的游程和“0”的游程各占一半。
数字通信原理与技术
加扰器的输出 bk ak bk 3 bk 5 而解扰器的输出
ck bk bk 3 bk 5 ak
以上两式表明，解扰后的序列与加扰前的序列 相同。 加扰器的作用可以看作是使输出码元成为输入序 列许多码元的模2和。因此可以把 它当作是一种线 性序列滤波器；同理，解扰器也可看作是一个线性序 列滤波器。
信号的自相关函数与功率谱密度构成一对傅里叶变换。 其功率谱密度 曲线如图所示。由图可见，在
T 0 和 m T 0
时，其特性趋于白噪声的功率谱特性。
P s ( )
数字通信原理与技术
6、伪噪声特性 如果我们对一个正态分布白噪声取样， 若取样值为正， 记为+1，取样值为负，记为-1，将每次取样所得极性排 成序列， 可以写成 …+1,-1,+1,+1,+1,-1,-1,+1,-1,… (1) 序列中+1 和-1 (2) 序列中长度为 1 的游程约占 1/2， 长度为 2 的游 程约占 1/4，长度为 3 的游程约占 1/8, … 一般地， 长度 为k的游程约占1/2k，而且+1, -1 游程的数目各占一半； (3) 由于白噪声的功率谱为常数，因此其自相关函数 为一冲击函数δ(τ)。
数字通信原理与技术
4.3.1. m序列的产生及性质
一. m序列的产生
m序列（最长线性反馈移存器序列）：由线性反馈的 移存器产生的周期（2n-1）最长的一种序列。 寄存器的起始状态可以是非全0的2n-1状态n
f(x)为既约的，即不能被 1或它本身以外的其他多项式 除尽。 当 q＝2n-1时，则f(x)能除尽1＋ xq 。
当 q<2n-1时， f(x)不能除尽1＋ xq。
数字通信原理与技术
产生m序列的n级移位寄存器
移位寄存器可用一个n阶的本原多项式f(x)表示
这个多项式的k次幂系数为1时代表第k级移位寄存器有 反馈线，否则无反馈线，x本身的取值并无实际意义， 也不需要去计算x的值。0次幂系数或常数为1，代表输 入反馈线始终存在。
f(x)为特征多项式。
f ( x) 1 x x4
数字通信原理与技术
例：设计一个3阶的m序列发生器，并写出m序列一个 周期。已知x7+1=(x+1)(x3+x2+1)(x3+x+1) 解：第一步，求本原多项式 第二步，画出m序列发生器结构框图 第三步，写出m序列一个周期
数字通信原理与技术
数字通信原理与技术
4.3.2. 扰码和解扰的原理
加扰技术：不用增加多余度而搅乱信号，改变数字信 号统计特性，使其近似于白噪声统计特性的一种技术。 这种技术的基础是建立在反馈移存器序列（或伪随机 序列）理论之上的。 采用加扰技术的通信系统组成原理如图所示。
数字通信原理与技术
在下图中给出一种由5级移存器组成的自同步加扰器 和解扰器的原理方框图。由此图可以看出，加扰器是一 个反馈电路，解扰器是一个前馈电路，它们分别都是由 5级移存器和两个模2加法电路组成。
数字通信原理与技术
3、移位相加特性：一个m序列与其经任意次迟延移位 产生的另一不同序列模2相加，得到的仍是的某次迟延 移位序列，即
M p Mr Ms
数字通信原理与技术
4 自相关特性 在m序列中，常常用+1代表 0，用-1代表 1。 设长为 p的m序列， 记作
a1, a2 , a3,, a p ( p 2n 1)
经过j次移位后，m序列为
a j 1, a j 2 , a j 3 ,, a j p
m序列的自相关函数 ：衡量一个m序列与它的j次移位序 列之间的相关程度
1 p R( j ) ai a j i p i 1
数字通信原理与技术
当采用二进制数字 0 和 1 代表码元的可能取值时
A D A D R( j ) A D p
R( j )
[ai ai j 0]的数目 [ai ai j 1的数目 ] p
j 0 m序列的自相关函数只有两种取值 1 (1和-1/p) ，可称为双值自相关序列。 R( j ) 1 j0 p
m序列具有很好的自相关性。
数字通信原理与技术
5、功率谱密度
数字通信原理与技术
4.3 扰码与解扰
在数字信号的传输中，发送机往往要加扰码器， 相对应的接收端要加解扰器。 扰乱器起的作用是：如果输入数字序列是短周期 的，将把它按照某种规律变换（扰乱）为长周期，并 且使输出序列（以后将称为信道序列）中的过判决点 （在二进制中即过零点）接近码总数的一半。解扰器 在接收端将被扰乱后的序列还原为输入发送机的数字 序列（消息）。 最简单的扰码方法是在输入数字序列上加一个最 长线性移位寄存器序列，使前者变换为信道序列；相 应地在接收端从信道序列中减去同步的同一最长移位 寄存器序列，可还原为原数字序列。