1、【實驗性質】：驗證性實驗,實驗八M序列發(fā)生及眼圖觀測實驗,一、實驗目的,1、掌握M序列等偽隨機碼的發(fā)生原理。2、了解偽隨機碼在通信電路中的作用。3、掌握眼圖的觀測。,二、實驗預習要求,認真預習通信原理中關于M序列及眼圖有關章節(jié)的內容。,三、實驗儀器儀表,1、70MHz雙蹤數(shù)字存儲示波器一臺2、實驗模塊：數(shù)字編碼模塊M序列輸出數(shù)字時鐘信號源模塊眼圖觀測及白噪聲輸出模塊,三、實驗儀器儀表,四、實驗原理1、M序列,m序列是一種最常見的偽隨機序列，它是最長線性反饋移位寄存器序列的簡稱，并具有最長周期。,任何一級寄存器的輸出，在脈沖的觸發(fā)下，都會產生一寄存器序列。n級線性反饋移位寄存器的輸出是一周期序列

2、，其周期長短取決于移位寄存器的級數(shù)、線性反饋邏輯和初始狀態(tài)。若周期最長，則初始狀態(tài)非全0即可，關鍵是線性反饋邏輯。,四、實驗原理1、M序列,該移位寄存器的狀態(tài)具有周期性，且周期長度為15。設初始狀態(tài)為0001，則得到的序列為：,反饋邏輯符合下式：,四、實驗原理1、M序列,表1m序列發(fā)生器狀態(tài)轉移流程圖,四、實驗原理1、M序列,an4100010011010111an3000100110101111an2001001101011110an1010011010111100an100110101111000,線性反饋邏輯改為：若初始狀態(tài)仍為0001,四、實驗原理1、M序列,表2序列發(fā)生器狀態(tài)轉移流程

3、圖,四、實驗原理1、M序列,當初始狀態(tài)改為1011時，反饋邏輯,n級線性反饋移位寄存器的輸出序列是一個周期序列，周期的長度由三個條件決定：,（1）移位寄存器的級數(shù)（2）線性反饋邏輯（3）初始狀態(tài),四、實驗原理1、M序列,一般形式的n級線性反饋移位寄存器見下圖。,其反饋邏輯表達式為：其中，表示連線貫通，表示連線斷開。,四、實驗原理1、M序列,設，則有定義多項式，其中i表示元素的位置。該多項式稱為線性反饋移位寄存器特征多項式?？梢宰C明，當F(x)滿足下列3個條件時，就一定能產生m序列：（1）F(x)是不可約的，即不能再分解因式；（2）F(x)可整除，這里；（3）F(x)不能整除，這里。,四、實驗原

4、理1、M序列,表3本原多項式系數(shù)表,四、實驗原理1、M序列,4階的本原多項式：,F1（x）x4x31,F2（x）x4x1,四、實驗原理1、M序列,m序列在誤碼測試中的應用誤碼測試原理如下圖所示。發(fā)收端同步產生m序列，發(fā)送端輸出的序列經傳輸后若無誤碼，則應與原序列相同；在接收端兩序列按模二逐位相加，若傳輸過程有差錯，模二加的結果必為1，用計數(shù)器記錄之，即可測得誤碼率。,四、實驗原理1、M序列,CCITT（1）建議用于數(shù)據傳輸設備誤碼測量的m序列周期是291511，其特征多項式建議采用x9+x5+1；（2）建議用于數(shù)字傳輸系統(tǒng)測量的m序列周期是215132767，其特征多項式建議采用x15+x14

5、+1。,四、實驗原理2、眼圖,所謂“眼圖”，就是由解調后經過低通濾波器輸出的基帶信號，以碼元定時作為同步信號在示波器屏幕上顯示的波形。干擾和失真所產生的傳輸畸變，可以在眼圖上清楚地顯示出來。因為對于二進制信號波形，它很像一只人的眼睛。眼圖是指利用實驗的方法估計和改善（通過調整）傳輸系統(tǒng)性能時在示波器上觀察到的像人的眼睛一樣的圖形。,四、實驗原理2、眼圖,1無噪聲、無碼間串擾時的眼圖二進制代碼為1110001010收到連1碼時：持續(xù)時間為的正電平而收到連0碼：持續(xù)時間為的負電平“1”“0”碼交替：不會出現(xiàn)持續(xù)的正負電平=(k1)Tb，k為連碼的數(shù)目,四、實驗原理2、眼圖,2無噪聲但有碼間串擾的眼

6、圖,好幾條線交織在一起組成,這幾條線越靠近，眼圖張得越大，碼間串擾越小,眼圖張得越小，表示碼間串擾越大,四、實驗原理2、眼圖,3有噪聲又有碼間串擾的眼圖,原來清晰端正的細線，變成了比較模糊的帶狀的線，而且不很端正,噪聲越大，線條越寬，越模糊,四、實驗原理2、眼圖,（1）最佳抽樣時刻應選擇眼圖中“眼睛”張開最大的時刻；（2）眼圖斜邊的斜率決定了系統(tǒng)對抽樣定時誤差的靈敏程度，斜率越大，對定時誤差就越靈敏；（3）圖中陰影區(qū)的垂直高度表示信號幅度畸變范圍；（4）在抽樣時刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔距離的一半為噪聲容限，噪聲瞬時值超過了它就可能發(fā)生錯誤判決；（5）圖中央的橫軸位置應對應判決門限電平。（6）圖

7、中傾斜陰影帶與橫軸相交的區(qū)間表示了接收波形零點位置的變化范圍，即過零點畸變，它對于利用信號零交點的平均位置來提取定時信息的接收系統(tǒng)有很大的影響。,六、實驗原理3、眼圖,最后，還需要指出的是：由于噪聲瞬時電平的影響無法在眼圖中得到完整的反映，因此，即使在示波器上顯示的眼圖是張開的，也不能完全保證判決全部準確。不過，原則上總是眼睛張開得越大，實際判決越準確。所以，還是可以通過眼圖的張開度來衡量和比較基帶信號的質量，并以此為依據來調整信號在信道中的傳輸特性，使信號在通信系統(tǒng)信道中傳輸盡最大可能接近于最佳工作狀態(tài)。,五、實驗內容,1、測量系統(tǒng)自帶的127bit的偽隨機碼的波形。2、學習碼元多項式，根據

8、多項式設計出具體電路。3、眼圖的示波器觀測。,六、實驗步驟及注意事項,1、實驗連線：（1）連接數(shù)字時鐘信號源的1024K至數(shù)字編譯碼模塊的M序列生成部分的時鐘輸入端CLK_IN；（2）連接數(shù)字編譯碼模塊的M序列生成部分的數(shù)據輸出端D-OUT至眼圖觀測模塊的SD-IN；,1,2,3:無噪聲,4:有噪聲,六、實驗步驟及注意事項,2、依次打開各模塊的電源開關和系統(tǒng)電源開關；3、用示波器觀測M序列輸出端的波形，調節(jié)示波器達到最佳觀測效果，并記錄下DOUT波形；4、用示波器觀測眼圖模塊的眼圖輸出端口的波形，調節(jié)示波器，使一個眼圖剛好充滿示波器整個屏幕，記錄下EYE-OUT波形；5、調節(jié)噪聲電位器，觀察噪聲對眼圖的影響，并記錄下EYE-OUT波形；,根據實驗測得的M序列計算出兩個本原多項式，并畫出反饋邏輯圖。,