伪随机序列与同步原理.ppt

1,12.1伪随机序列基本概念什么是伪随机噪声？优点：如何产生伪随机噪声？m序列m序列的产生：m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称。它是由带线性反馈的移存器产生的周期最长的一种序列。,2,3,一般的线性反馈移存器原理方框图,4,基本的关系式递推方程因此，一般说来，对于任意一个输入ak，有称为递推方程它给出移位输入ak与移位前各级状态的关系。,5,特征方程（特征多项式）ci的取值决定了移存器的反馈连接和序列的结构，故ci是一个很重要的参量。用下列方程表示：例如，若特征方程为则它仅表示x0，x1和x4的系数c0c1c41，其余的ci为0，即c2c30。,6,母函数反馈移存器的输出序列ak用代数方程表示为上式称为母函数。递推方程、特征方程和母函数就是我们要建立的3个基本关系式。,7,本原多项式定义：若一个n次多项式f(x)满足下列条件：f(x)为既约的；f(x)可整除(xm+1)，m=2n1；f(x)除不尽(xq+1)，qm；则称f(x)为本原多项式。一个线性反馈移存器能产生m序列的充要条件为：反馈移存器的特征多项式为本原多项式,8,例题：试说明如下多项式是否为四级反馈移位寄存器产生m序列的特征多项式。,f(x)=x4+x3+1,9,本原多项式表,10,游程分布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。例如，在前例中给出的m序列可以重写如下：,m序列的性质均衡性在m序列的一个周期中，“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。,11,m序列的一个周期(p=2n-1)中，游程总数为2n-1。其中，长度为1的游程个数占游程总数的1/2；长度为2的游程个数占游程总数的1/22=1/4；长度为3的游程个数占游程总数的1/23=1/8；等等。一般地，长度为k的游程个数占游程总数的1/2k=2-k，其中1k(n-2)。而且，在长度为k的游程中，连1游程与连0游程各占一半，长为(n-1)的游程是连0游程，长为n的游程是连1游程。,12,第12章正交编码与伪随机序列,移位相加特性一个m序列Mp与其经过任意次延迟移位产生的另一个不同序列Mr模2相加，得到的仍是Mp的某次延迟移位序列Ms，即MpMr=Ms,mp=000111101011001,mr=010001111010110,13,自相关函数m序列的自相关函数可以定义为：式中Am序列与其j次移位序列一个周期中对应元素相同的数目；Dm序列与其j次移位序列一个周期中对应元素不同的数目；mm序列的周期。上式还可以改写成如下形式：,14,不难看出，由于m序列有周期性，故其自相关函数也有周期性，周期也是m，即而且(j)是偶函数，即有,15,上面数字序列的自相关函数(j)只定义在离散的点上（j只取整数）。但是，若把m序列当作周期性连续函数求其自相关函数，则从周期函数的自相关函数的定义：式中T0s(t)的周期，可以求出其自相关函数R()的表示式为,16,当周期T0非常长和码元宽度(T0/m)极小时，R()近似于冲激函数(t)的形状。m序列的自相关函数只有两种取值：0和(1/m)。有时把这类序列称为双值自相关序列。,17,功率谱密度信号的自相关函数与功率谱密度构成一对傅里叶变换。在T0和m/T0时，Ps()的特性趋于白噪声的功率谱密度特性。,18,伪噪声特性对一正态分布白噪声取样,每次取样所得极性排成序列随机序列，3个基本性质：序列中“”和“”的出现概率相等。序列中长度为k的游程约占1/2k。而且在长度为k的游程中，“”游程和“”游程约各占一半。白噪声的功率谱密度为常数，功率谱密度的逆傅里叶变换，即自相关函数，为一冲激函数()。,19,第13章同步原理,13.1载波同步为了实现相干解调(因此对于非相干解调无用)13.2位同步为了找到抽样判决时刻13.3帧同步为了正确地鉴别“时分复用信号”中的各路信号13.4网同步为了实现高速的数字复接和分接,20,13.1载波同步,导频法（外同步法）发送端专门为接收端的相干解调发送载波接收端电路简单（只需要窄带滤波器即可）无“相位模糊”现象,可以用于绝对相位调制直接提取法（自同步法）接收端从信号本身中提取出来载波接收端电路较为复杂有“相位模糊”现象,若采用调相只能用DPSK,21,导频法,应用主要用于基带信号没有直流成分，且低频成分较少的情况如DSB、SSB等频谱示意图,22,插入导频法的发送端框图,滤除旁瓣、通过主瓣,23,插入导频法的接收端框图,此2项会被低通滤掉,24,13.1.2直接提取法（自同步法）,平方法平方环法Castas环法,25,1、平方法,被2fc窄带滤波器滤除,此信号一定有直流其直流乘以2倍载频后将通过2fc窄带滤波器,26,2、平方环法（属于一种锁相环）,可以是乘法器，也可以其他鉴相器,27,3、Castas环法（也属于锁相环）,28,经过低通滤波器后分别得,29,13.2位同步,导频法（注意这里导频不是载波fc而是fb）直接加入“位导频”利用载波包络携带“位导频”自同步法滤波法（最常用的是微分整流法）数字锁相法,30,位同步与载波同步的区别,位同步是指在接收端的基带信号中提取码元定时的过程。在模拟通信中，没有位同步的问题，但当采用相干解调时，需要载波同步。但在数字通信中，一般都有位同步的问题，无论是相干解调还是非相干解调。数字通信时，相干解调既需要载波同步又需要位同步；非相干解调不需要载波同步,31,13.2.1导频法（及与载波导频区别）,插入导频法,基带信号功率谱,载波导频与位导频的关系图,32,11.2.2自同步法（之一的微分整流法）,33,11.3帧同步（又称“群同步”）,如果把每一个码元比喻成一个英文字母，则位同步的作用是识别出每个字母而帧同步的作用可以比喻成是找出由这些字母组成的一句话的开头通常的方法有起止同步法Flag集中插入法Flag分散插入法,34,13.3.1起止同步法,35,11.3.2Flag集中插入法,将帧同步码以集中的形式插入到信息码流一帧的开始处例如我们前面讲过的商用PCM帧结构最常用的帧同步码组是巴克码,36,巴克码简介,是一种有限长的非周期序列类似于伪随机码满足条件,37,巴克码识别器（以7位巴克码为例）,38,11.3.3Flag分散插入法,将Flag比特分散插入信息数据中,39,11.4网同步,网同步的主要作用是