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实践教学
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兰州理工大学
计算机与通信学院
2013年秋季学期
通信系统综合训练
题目：巴克码识别器的设计与仿真
专业班级：
姓名：
学号：
指导教师：彭铎
成绩：
摘要
巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组，它是一种非周期序列。是目前已找到的最常用的群同步码字之一。它具有尖锐的自相关特性，便于与随机的数字信息相区别，易于识别，出现伪同步的可能性小。
本次课程设计是在掌握群同步码巴克码的基础上，利用MATLAB完成对巴克码识别器的设计。
关键字：巴克码识别器，MATLAB
目录
前言 (1)
1．基本原理 (2)
1.1目的及意义 (2)
1.2群同步 (2)
1.3巴克码 (3)
1.4系统设计框图 (3)
1.5MATLAB仿真软件 (4)
2．系统分析 (6)
2.1巴克码的发生 (6)
2.2巴克码的判决 (7)
2.3巴克码的同步 (8)
2.4群同步码 (9)
2.5移位寄存器 (10)
2.6同步字符的识别性能 (11)
3．系统设计与调试 (13)
3.1设计思路 (13)
3.2调试结果： (14)
设计总结 (16)
参考文献 (17)
致谢 (18)
附录 (19)
前言
同步是通信系统中一个重要的实际问题。通信系统中的同步可分为载波同步、位同步、帧同步等几大类。在通信系统中，同步具有相当重要的地位。通信系统能否有效地、可靠地工作，很大程度上依赖于有无良好的同步系统。因此，如何使系统同步，如何保持同步，成为现代数字通信系统设计者所面临的重要课题。
在数字通信时，一般总是以一定数目的码元组成一个个的“字”或“句”，即组成一个个的“群”进行传输的。因此，在接收这些数字流时，同样也必须知道这些“字”、“句”的起止时刻，在接收端产生与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，统称为群同步或帧同步。群同步信号的频率很容易由位同步信号经分频而得出。但是，每个群的开头和末尾时刻却无法由分频器的输出决定。群同步的任务就是在位同步信息的基础上，识别出数字信息群（“字”或“句”）的起止时刻，或者说给出每个群的“开头”和“末尾”时刻。
为了实现群同步，可以在数字信息流中插入一些特殊码字作为每个群的头尾标记，这些特殊的码字应该在信息码元序列中不会出现，或者是偶然可能出现，但不会重复出现，此时只要将这个特殊码字连发几次，收端就能识别出来，接收端根据这些特殊码字就可以实现群同步。在数字通信系统中，实现帧同步的方法通常有两种：插入特殊码字实现群同步的方法有两种，即连贯式插入法和间隔式插入法。
作群同步码字用的特殊码字首先应该具有尖锐单峰特性的局部自相关特性，其次这个特殊码字在信息码元序列中不易出现以便识别，最后群同步识别器需要尽量简单。巴克码是目前已经找到的最常用的群同步码字之一。
1．基本原理
1.1目的及意义
同步是通信系统中一个重要的实际问题。在通信系统中，同步具有相当重要的地位。通信系统是否能有效地、可靠地工作，在很大程度上依赖于有无良好的同步系统。
因此，如何使系统同步，如何保持同步，成为现代数字通信系统设计者所面临的重要课题。
为了实现群同步，可以再数字信息流中插入一些特数码字作为每个群的头尾标记，这些特殊的码字应该在信息码元序列中不会出现，或者是偶然可能出现，但不会重复出现，此时只要将这个特殊码字连发几次，收端就能识别出来，接收端根据这些特殊码字的位置就可以实现群同步。
作群同步码字用的特殊码字首先应该具有尖锐单峰特性的局部自相关特性，其次这个特殊吗自在信息吗员序列中不易出现以便识别，最后群同步识别器需要尽量简单。“巴克”码是目前已经找的最常用的群同步码字之一。
1.2群同步
在群同步的通信系统中,传输的信息被分成若干"群"。所谓的"群"，一般是以字符为单位，在每个字符的前面冠以起始位、结束处加上终止位，从而组成一个字符序列o数据传输过程中，字符可顺序出现在比特流中,字符与字符间的间隔时间是任意的，即字符间采用异步定时，但字符中的各个比特用固定的时钟频率传输。在数据通信中，习惯于把群同步称为"异步传输"。字符间的异步定时和字符中比特之间的同步定时，是群同步即异步传输的特征。这种传输方式中，每个字符以起始位和停止位加以分隔，故也称"起一止"式传输。
群同步传输规程中的每个字符可由下列四部分组成:
(1)1位起始位,以逻辑、表示;
(2)5~8位数据位,即要传输的字符内容;
(3)1位奇/偶检验位,用于检错,该部分可以不选;
(4)1~2位停止位,以逻辑"1"表示,用以作字符间的间隔。
群同步的字符格式。由图中可以看出，群同步是靠起始位(逻辑"0")和停止位(逻辑"1")来实现字符的定界及字符内比特的同步的。接收端靠检测链路上由空闲位或前一字符停止位(均为逻辑"1")到该字符起始位的下降沿来获知一个字符的开始，然后按收、发双方约定的时钟频率对约定的字符比特数(5~8位)进行逐位接收,最后以约定算法(奇/偶校验法)进行差错检测,完成一个字符的传输。发送器和接收器中近似于同一频率的两个约定时钟,在一段较短的时间内能够保持同步。在群同步传输中,起始位
和停止位的作用是十分重要的。起始位指示字符的开始,并启动接收端对字符中比特的同步;而停止位则是作为字符之间的间隔位而设置的,没有停止位,紧跟其后的下一字符的起始位下降沿便可能丢失。
群同步法只需保持每个字符的起始点同步,在群内则按约定的频率进行位的接收就可以了。这种方法实现简单,但需要添加诸如起始位、校验位和停止位等附加位,相对于同步传输来说,编码效率和信道利用率较低,一般用于低速数据传输的场合。
1.3巴克码
巴克码主要用于通信系统中的帧同步，其特点是具有尖锐的自相关函数，便于与随机的数字信息相区别，易于识别，出现伪同步的可能性小。巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组，它是一种非周期序列。一个n位的巴克码组为{ ，：，，. ，}，其中的取值是+1或一1。
目前已发现的所有巴克码组如表1-1所示：
表1-1 已发现的巴克码组
其中，“+”表示取值为高电平1，“一”表示取值为低电平0。依要求及上面的巴克码组可知，13位的巴克码发生器应在输入时钟信号作用下依次产生“1111100110101”的码元序列。
1.4系统设计框图
巴克码发生器设计原理如图1.1所示。
图1.1巴克码发生器设计原理图
1.5MATLAB仿真软件
1.5.1 MATLAB的概况
MATLAB是一种集成度很高的语言，由于其功能强，使用便捷和使用范围广等特点而被广大科技工作者所接受，已经在教学、科研和工程实际中广泛应用，被一些学者称为是第四代计算机语言。他用更直观的、符合人们思维习惯的代码，代替了C语言和Fortran语言的冗长代码，给用户呈现的是最直观、最简洁的程序开发环境。他提供的各种功能很强的工具箱更是为我们的学习和研究节省了大量的时间和精力。在MATLAB6．1中开发组对通信系统工具箱进行了扩充，这将使人们在进行通信系统方面的实验和研究更加快捷。
1.5.2 MATLAB的优势和特点
MATLAB是国际公认的优秀科技应用软件，是计算机辅助分析与设计、算法研究和应用开发的基础工具和首选平台，是目前科学研究领域最流行的应用软件，其特点概括为：
(1) 高效的数字计算方法及符号计算功能，使用户从繁杂的数学运算分析中解脱
出来。
(2) 完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化。
(3) 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学习者易于学习和掌握。
(4) 功能丰富的应用工具箱，为用户提供了大量方便而实用的处理工具。
(5) Simulink动态建模与仿真系统，丰富而功能强大的器件库，提供了实时方便的
仿真手段。
1.5.3 基本功能
MATLAB软件是由美国Mathworks公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统环境。MATLAB是英文Matrix Laborutory（矩阵实验室)的缩写。是现今国际公认的最优秀的科技应用软件，它具有强大的数值计算和工程运算功能、符号计算功能和
科学数据可视化能力。广泛应用于数值计算、图形分析、过程控制、系统识别、实时控制和动态仿真等领域。成为大学生、硕士生和博士生必须掌握的基本技能。同时，MATLAB也被研究单位和工业部门广泛应用，使科学研究和解决各种具体问题的效率大大提高。
MATLAB集成环境主要包括五个部分：MATLAB语言、MATLAB工作环境、句柄图形、MATLAB数学函数库和数学建模、小波分析、MATLAB API(App lication Program Interface)。
MATLAB语言是以数组为基本数据单位，包括控制流程语句、函数、数据结构、输人输出及面向对象等特点的高级语言。利用Simulink对系统进行仿真与分析，在进入虚拟实验环境后，不需要书写代码，只需使用鼠标拖动库中的功能模块并将它们连接起来，再按照实验要求修改各元器件的参数。通过虚拟实验环境建立实验仿真电路模型，可使一些枯燥的电路变得有趣味，复杂的波形变得形象生动，使得各种复杂的能量转换过程比较直观地呈现。
1.5.4基本应用
MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作：
●数值分析
●数值和符号计算
●工程与科学绘图
●控制系统的设计与仿真
●数字图像处理技术
●数字信号处理技术
●通讯系统设计与仿真
●财务与金融工程
●管理与调度优化计算（运筹学）
MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB 函数集）扩展了MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
2．系统分析
2.1巴克码的发生
帧同步的概念比较简单，但又十分重要，在一般的移动通信系统中采用集中插入同步法，集中插入方式的帧同步码，要求在接收端进行同步识别时出现伪同步的可能性尽量小，并要求此码组具有尖锐的自相关函数，以便识别。另外，识别器也要尽量简单，目前用得最广泛的是性能良好的“巴克码”(Barker)。
巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组。它是一个非周期序列，一个n位的巴克码{X1，X2，X3，···Xn。)，每个码元只可能取值十1或一1，它的局部自相关函数为:目前已找到的只有7个：
n 巴克码组
2 ＋＋
3 ＋＋－
4 ＋＋＋－，＋＋－＋
5 ＋＋＋－＋
7 ＋＋＋－－＋－
11 ＋＋＋－－－＋－－＋－
13 ＋＋＋＋＋－－＋＋－＋－＋
表中“＋”表示Xi取值为十l，“－”表示Xi取值为－l，以七位巴克码组{+++--+-}
为例，可以求出j＝2，3，4，5，6，7时R(j)的值分别为－l，0，－l，0，－l，O。
另外，再求出j为负值的自相关函数，两者一起画出的七位巴克码的R(j)与j的关系曲线如图2.2.1所示。由图可见，自相关函数在j＝0时具有尖锐的峰值。
图2.1 巴克码的自相关函数
产生巴克码的方法常用移位寄存器，七位巴克码产生器如图2.2
图2.2 巴克码产生器
图2.2 (a)是串行式产生器，移位寄存器的长度等于巴克码组的长度。七位巴克码由七级移位寄存器单元组成，各寄存器单元的初始状态由预置线预置成巴克码组相应的数字。七位巴克码的二进制数为lll00lO，移位寄存器的输出端反馈至输入端的第一级，因此，七位巴克码输出后，寄存器各单元均保持原预置状态。移位寄存器的级数等于巴克码的位数。
另一种是采用反馈式产生器，同样也可以产生七位巴克码，如图 2.2(b)所示，这种巴克码的识别仍以七位巴克码为例，用七级移位寄存器、相加器和判决器就可以组成一个巴克码识别器，如图2.3.1所示，各移位寄存器输出端的接法和巴克码的规律一致，即与巴克码产生器的预置状态相同。
2.2巴克码的判决
图2.3 巴克码判决
当输入数据中的1进入移位寄存器时，输出电平为＋l，而0进入移位寄存器时，
输出电平为－l，识别器实际是对输入的巴克码进行相关运算。
当七位巴克码在图2.3.2(a)中的tl时刻已全部进入了七级移位寄存器时，七个移位寄存器输出端都输出+l，相加后得最大输出+7、若判决器的判决电平定为+6，那么，就在七位巴克码的最后一位“0”进入识别器后，识别器输出一个帧同步脉冲表示一帧数字信号的开头，如图2.3.2所示。
图2.4巴克码用于帧同步
2.3巴克码的同步
在传送数据的数据通信系统中，接收端为了正确恢复所传消息的内容，必须知道每群码元序列的起止位置。
使接收端字、句、帧信号的起止位置与发送端的字、句、帧信号的起止位置对应起来，即进行相位校准，才能恢复发端的数据。群同步的任务就是完成群的相位校准。
为了实现群同步，要在数据序列中插入特殊的同步码或同步字符。
为了实现字符的同步，在传输每一个字符时附加两个信号单元，一个表示字符的开始，称起信号；另一个表示字符的终止，称止信号。其中起信号的宽度等于比特宽度T，用低电平信号表示；止信号的宽度可选，最小宽度为1.5T，用高电平信号表示
图2.5 同步电平信号
在这种群同步方式中，被传输的数据比特被编成帧，每帧包含一个码组或一群码组，帧的首部加一个特殊字符来指明一帧的开始。
当接收端对接收到的比特流进行搜索时，一旦检测到这种特殊字符，就知道了帧
的开始，并据此划分帧内的码组。群同步（在这种数据格式中称为帧同步）就这样建立起来了。
2.4群同步码
在帧的首部插入特殊字符作为群同步码，它应该与随机的数字序列“很不相像”才
行。
如何来选择群同步码呢？根据伪随机码的理论分析表明，这种特殊码必须具有尖锐的自相关函数。
巴克序列、M 序列等都具有这种性质，常被用作数字通信的群同步码。计算机通信中，同步字符选用(026)8(0010110)群同步码是非周期序列。设一非周期序列由符号a i 组成(i ＝l ，2，…，n)， a i 的取值为±1，非周期序列的长度为 n ，则非周期序列的自相关函数定义为:
公式2.1
这种非周期序列的自相关函数称为局部自相关函数。当j ＝0时，很显然R(j)=n 。 通常称它为自相关函数的主峰。当 1≤j≤n -1时，|R(j)|称为自相关函数的其他取值，在这些取值中一般都有副峰。
希望群同步码具有尖锐的自相关函数，也就是希望它的主峰与其他取值中的副峰之比越大越好，特别是靠近主峰的副峰应尽量小。
由此我们可以定义巴克码序列: 如果一个n 长序列的自相关函数取值为
公式2.4.2 公式2.2 公式2.2 以7位巴克码位列：计算n ＝7的巴克码序列1110010的自相关函数R(j)， a i 的则取值为+1或-1，分别对应码元“1”或“0”。
当j=0时，R(0)表示原序列逐位自乘后相加，即 R(0) ＝a 1 a 1+ a 2 a 2+ a 3 a 3+ a 4 a 4+ a 5 a 5+ a 6 a 6+ a 7 a 7= 7
当j=1时， R(1)表示原序列与左移一位的序列逐位相乘后相加，即
R(1) ＝a 1 a 2+ a 2 a 3+ a 3 a 4+ a 4 a 5+ a 5 a 6+ a 6 a 7= 0 公式2.3
当j=-1时，R(-1)表示原序列与右移一位的序列逐位相乘后相加，即
R(-1) ＝ a 2a 1 + a 3a 2+ a 4 a 3 + a 5 a 4 + a 6 a 5 + a 7 a 6= 0 公式2.4
n j n j j n a a j R j
n i j i i ≥<<=??
???±==∑-=+0001
0,
)(1，，或
用上述方法，可求出所有不同j 值时的R(j)值，结果见表2-2。
表2-2
将所求得的结果画成曲线，就得到7位巴克码的自相关函数曲线。
图2.6巴克码的自相关函数曲线
在计算机通信中，群同步是由通信控制器完成的。当使用面向字符型的规程时，传输数据的格式如表所示。
表2-3传输数据的格式
在接收端，当通信控制器识别出同步字符时，表明码组开始，再将MODEM 送过来的位同步信号分频得到字同步信号，即完成了群同步。当数据序列中出现结束字符ETX 时，表明码组结束，使通信控制器接收部分又进入寻找同步的状态，等待下一个码组前同步字符的到来。这样循环下束。去，一直到传输结
在计算机通信中，当使用面向比特的传输控制规程时，信息数据或监控数据均采用统一的格式
。
表2-4信息数据格式
格式中 F 称为旗标，实际上是帧同步字符，选用 01111110。为了避免信息序列中的
随机组合产生假同步，也就是说为了保护同步字符的唯一性，采用了“0比特插入、删除”技术。因此，旗标是唯一的，可实现群同步。
2.5移位寄存器
移位寄存器识别器正好能完成这种运算，下面以7位巴克码（1110010）为例说明
移位寄存器法的识别原理。
由于位同步已经建立，可以用得到的位定时信号作为移位寄存器的移位脉冲，接收码元作为输入信号送到移位寄存器中。当该寄存器没有输入信号时，都以0信号参加相加运算。
巴克码的自相关函数在j＝0时出现尖锐相关峰，j＝0表明巴克码正好已全部移入移位寄存器。假设判决门限电平取为+6，则识别器输出一群同步脉冲，表明已识别出群同步码。
图2.7 判决门限电平
2.6同步字符的识别性能
识别器在计算巴克码的自相关函数时，假定了输入到识别器的巴克码的前后无其他信号。但是，实际上在巴克码的前后都要传送信息码元，这时识别器输出的情况要复杂些。
假定巴克码前后的随机信息元取“0”和取“1”的概率是相等的，各1／2，并假定收到的巴克码中没有发生任何错误。在这种条件下，可以得到巴克码识别器的输入输出特性如下表所示。
表2-5巴克码识别器的输入输出特性
当j＝0时：即巴克码全部进入移位寄存器时。
当j＝5时：表示巴克码只有2位移入移位寄存器或已经移出5位。
当j＝7时：表示巴克码全部没移入移位寄存器或已经全部移出移位寄存器。
因此可看出，巴克码具有良好的识别性能，巴克码识别器的输入输出特性和概率特性见下图。
图2.8 巴克码识别器的概率特性
3．系统设计与调试
3.1设计思路
1.功能
（1）当输入为串行码X 【1110010（巴克码）】时，输出检测信号Z ，当检测到巴克码（111001010）时，输出为1。检测灯亮。
（2）自动产生巴克码（1110010）。
图3.1
2.图框
图3.2
3.思路
检测：本实验通过7位移位寄存器来实现对串行输入数据的存储。然后通过比较是不是巴克码，然后实现判断。产生：通过对7位移位寄存器的数据的循环输出即可实现巴克码的产生功能。移位寄存器存储巴克码数据。 4.状态转移图
图3.3 3.2调试结果：
设计总结
通过此次实验，我们对群同步码的基础知识有了个比较深刻的了解，掌握了巴克码识别器的原理及方法，把理论与实践有效地结合在一起。
通过这次课程设计，巩固了对群同步码的理解，同时掌握了运用仿真软件MATLAB进行设计的能力。提高了自己的基础理论知识，基本动手能力，提高人才培养的基本素质，并帮助我掌握基本文献搜索和文献阅读的方法，同时提高了我正确的撰写说明书的基本能力。在课程设计过程中，着重研究了巴克码识别器以及仿真软件MATLAB的使用，熟悉了设计方法和系统性能的分析方法，综合提高了自己的专业技能。
参考文献
[1] 樊昌信著.通信原理[M].国防工业出版社，1999，10.
[2] 宋祖顺著.现代通信原理[M].电子工业出版社，2001，2.
[3] 黄新亚，米央编著.信息编码技术及其应用大全电子工业出版社，1994.8
[4] 孙丽华著. 信息论与纠错编码[M]. 电子工业出版社，2005，3
[5] Proakis 著张力军译. 数字通信（第四版）电子工业出版社，2004，7.
[6] 潘新民著. 计算机通信技术[M]. 电子工业出版社，2003，7.
[7] 吴玲达，李国辉，杨冰著. 计算机通信原理与技术国防科技大学出版社，2003，3.
***************** 实践教学 ***************** 兰州理工大学 计算机与通信学院 2013年秋季学期 通信系统综合训练 题目：巴克码识别器的设计与仿真 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师：彭铎 成绩：
摘要 巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组，它是一种非周期序列。是目前已找到的最常用的群同步码字之一。它具有尖锐的自相关特性，便于与随机的数字信息相区别，易于识别，出现伪同步的可能性小。 本次课程设计是在掌握群同步码巴克码的基础上，利用MATLAB完成对巴克码识别器的设计。 关键字：巴克码识别器，MATLAB
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EDA实验报告 姓名： 学号： 班级：
实验14选1数据选择器的设计 一、实验目的 1．学习EDA软件的基本操作。 2．学习使用原理图进行设计输入。 3．初步掌握器件设计输入、编译、仿真和编程的过程。 4．学习实验开发系统的使用方法。 二、实验仪器与器材 1．EDA开发软件一套 2．微机一台 3．实验开发系统一台 4．打印机一台 三、实验说明 本实验通过使用基本门电路完成4选1数据选择器的设计，初步掌握EDA设计方法中的设计输入、编译、综合、仿真和编程的过程。实验结果可通过实验开发系统验证，在实验开发系统上选择高、低电平开关作为输入，选择发光二极管显示输出电平值。 本实验使用Quartus II 软件作为设计工具，要求熟悉Quartus II 软件的使用环境和基本操作，如设计输入、编译和适配的过程等。 实验中的设计文件要求用原理图方法输入，实验时，注意原理图编辑器的使用方法。例如，元件、连线、网络名的放置方法和放大、缩小、存盘、退出等命令的使用。学会管脚锁定以及编程下载的方法等。 四、实验要求 1．完成4选1数据选择器的原理图输入并进行编译； 2．对设计的电路进行仿真验证； 3．编程下载并在实验开发系统上验证设计结果。 五、实验结果 4选1数据选择器的原理图： 仿真波形图：
管脚分配：
实验2 四位比较器 一、实验目的 1．设计四位二进制码比较器，并在实验开发系统上验证。 2．学习层次化设计方法。 二、实验仪器与器材 1．EDA 开发软件 一套 2．微机 一台 3．实验开发系统 一台 4．打印机 一台 5．其它器件与材料 若干 三、实验说明 本实验实现两个4位二进制码的比较器，输入为两个4位二进制码0123A A A A 和 0123B B B B ，输出为M （A=B ），G （A>B ）和L （A通信原理实验指导期末考试讲解
实验一CPLD可编程数字信号发生器实验 一、实验目的 1、熟悉各种时钟信号的特点及波形。 2、熟悉各种数字信号的特点及波形。 二、实验内容 1、熟悉CPLD可编程信号发生器各测量点波形。 2、测量并分析各测量点波形及数据。 3、学习CPLD可编程器件的编程操作。 三、实验器材 1、信号源模块一块 2、连接线若干 3、20M双踪示波器一台 四、实验原理 CPLD可编程模块用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和各种数字信号。它由CPLD 可编程器件ALTERA公司的EPM240T100C5、下载接口电路和一块晶振组成。晶振JZ1用来产生系统内的32.768MHz主时钟。 1、CPLD数字信号发生器 包含以下五部分： 1)时钟信号产生电路 将晶振产生的32.768MH Z时钟送入CPLD内计数器进行分频，生成实验所需的时钟信号。通过拨码开关S4和S5来改变时钟频率。有两组时钟输出，输出点为“CLK1”和“CLK2”，S4控制“CLK1”输出时钟的频率，S5控制“CLK2”输出时钟的频率。 2)伪随机序列产生电路 通常产生伪随机序列的电路为一反馈移存器。它又可分为线性反馈移存器和非线性反馈移存器两类。由线性反馈移存器产生出的周期最长的二进制数字序列称为最大长度线性反馈移存器序列，通常简称为m序列。
以15位m 序列为例，说明m 序列产生原理。 在图1-1中示出一个4级反馈移存器。若其初始状态为（0123,,,a a a a ）＝（1,1,1,1），则在移位一次时1a 和0a 模2相加产生新的输入4110a =⊕=，新的状态变为（1234,,,a a a a ）＝（0,1,1,1），这样移位15次后又回到初始状态（1,1,1,1）。不难看出，若初始状态为全“0”,即“0,0,0,0”，则移位后得到的仍然为全“0”状态。这就意味着在这种反馈寄存器中应避免出现全“0”状态，不然移位寄存器的状态将不会改变。因为4级移存器共有24 =16种可能的不同状态。除全“0”状态外，剩下15种状态可用，即由任何4级反馈移存器产生的序列的周期最长为15。 a 3 a 2 a 1 a 0 + 输出 图1-1 15位m 序列产生 信号源产生一个15位的m 序列，由“PN ”端口输出，可根据需要生成不同频率的伪随机码，码型为111100010011010，频率由S4控制，对应关系如表1-2所示。 3) 帧同步信号产生电路 信号源产生8K 帧同步信号，用作脉冲编码调制的帧同步输入，由“FS ”输出。 4) NRZ 码复用电路以及码选信号产生电路 码选信号产生电路：主要用于8选1电路的码选信号；NRZ 码复用电路：将三路八位串行信号送入CPLD ，进行固定速率时分复用，复用输出一路24位NRZ 码，输出端口为“NRZ ”，码速率由拨码开关S5控制，对应关系见表1-2。 5) 终端接收解复用电路 将NRZ 码（从“NRZIN ”输入）、位同步时钟（从“BS ”输入）和帧同步信号（从“FSIN ”输入）送入CPLD ，进行解复用，将串行码转换为并行码，输出到终端光条（U6和U4）显示。 2、 24位NRZ 码产生电路 本单元产生NRZ 信号，信号速率根据输入时钟不同自行选择，帧结构如图1-2所示。帧长为24位，其中首位无定义（本实验系统将首位固定为0），第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。此NRZ 信号为集中插入帧同步
摘要：单片机主要面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应测控领域应用的要求而诞生的。随着单片机技术的发展，它在芯片内部集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O接口、脉冲宽度调制器（Pulse Width Modulator，PWM）、监视定时器（Watch Dog Timer，WDT）等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机传统的体系结构，所以单片机也称为微控制器（Micro Controller）。 关键词：中央处理器；随机存储器；只读存储器
引言：一般函数发生器是由硬件组成的，它的输出频率范围宽，各项指标高，性能优良，因而在对输出波形要求较高的地方被广泛应用，这种仪器的缺点是电路复杂，成本高，输出波形种类不多，不够灵活。在对波形指标要求不高，频率要求较低的场合，可以用单片机构成一个波形发生器。产生所需要的各种波形，这样的函数发生器靠软件产生各种波形，小巧灵活，便于修改，且成本低廉，容易实现。 1设计概述 1.1 课程设计的目的 通过对本课题的设计，掌握A/D,D/A转换的应用，用单片机产生各种波形的方法及改变波形频率的方法。熟悉单片机应用系统的设计以及软硬件的调试。单片机本身并没有开发能力，必须借助开发工具即硬件开发环境才能进行开发。单片机的硬件开发环境有PC机、编程器和仿真机等。 1.2 设计的内容、要求 设计一个简易波形发生器，要求该系统能通过开关或按钮有选择性的输出正弦波、三角波、方波、及阶梯波等四种波形，并且这四种波形的频率均可通过输入电位器在一定范围内调节。 对于四种波形的切换，用两个开关的四种状态来表示（或用按钮）。选用常用的A/D转换芯片0809来实现模拟量的输入。D/A转换器选用0832来输出波形。
专业综合 课程设计报告 课设题目：雷达波形模糊图 学院：信息与电气工程学院 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 哈尔滨工业大学（威海） 2013年11月28日 一、设计任务 模糊函数是对雷达信号进行分析研究和波形设计的有效工具, 是雷达信号理论中极为重要的一个概念。模糊函数最初是在研究雷达分辨力问题时提出的, 并从衡量两个不同距离和不同径向速度目标的分辨度出发提出了模糊函数的定义。但模糊函数不仅可以说明分辨力, 还可以说明测量精度、测量模糊度以及抗
干扰状况等问题。雷达信号的模糊函数与雷达信息的提取紧密相关, 它不仅涉及了雷达的精度, 还涉及了雷达的抗干扰、自适应以及雷达信号的处理方式。本次课程设计目标是：画出某线性调频和相位编码信号的模糊图；根据模糊图分析多普勒频移对匹配滤波的影响；产生雷达回波数据并匹配滤波，根据仿真结果分析各参数对匹配滤波结果的影响。 二、 方案设计 设计某线性调频和相位编码信号 线性调频波形的定义为 ()?? ? ??=2cos t t x τβπ τ≤≤t 0 （1） 使用复数表达式，有 ()()t j t j e e t x θτ πβ==/2 τ≤≤t 0 （2） 该波形的瞬时频率是相位函数的微分 ()()t dt t d t F i τ βθπ==21 （3） 假设0>β，在s τ的脉宽内()t F i 线性地扫过了整个Hz β带宽。当βτ=50时，()t F 就是一个线性调频波。 画出其模糊图并分析模糊图的特征 模糊函数是波形设计与分析的工具，它可以方便地刻画波形与对应匹配滤波器的特征。模糊函数在分析分辨率、副瓣性能，以及多普勒和距离模糊方面非常有用，另外也可以用于对距离-多普勒耦合的分析。 考虑当输入为多普勒频移响应想()()t F j t x D π2ex p 时波形()t x 的匹配滤波器输出。同时，假设滤波器具有单位增益（1=α），并且设计为在0=M T 时达到峰值。这仅仅意味着滤波器输出端的时间轴与目标距离期望的峰值输出时间相关。滤波器的输出为 ()()),(?)()2ex p(;*D D D F t A ds t s x s F j s x F t y ≡-=?∞ ∞ -π （4） 将其定义为复模糊函数，即),(?D F t A 的幅度函数，即 ),(?),(D D F t A F t A ≡ （5） 它是二变量函数：一个是相对于期望匹配滤波峰值输出的时延，另一个是为滤波 器设计的多普勒频移与实际接收的回波的多普勒频移之间的失配。 雷达信号的时间频率二维模糊函数定义为： dt e T t x t x F T y t F i d d d d d π2*)()(),(?∞ ∞ -+= （6） 上式不是模糊函数的唯一形式，为了分析方便，模糊函数还可以写成卷积形式，
1 巴克码简介 1.1巴克码简介 巴克码主要用于通信系统中的帧同步，其特点是具有尖锐的自相关函数，便于与随机的数字信息 相区别，易于识别，出现伪同步的可能性小。巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组，它是一种非周期序列。一个n 位的巴克码组为{ ， ：， ，. ，}，其中 的取值是+1或一1，其局部自相关函数为： ()i i+j 10x x 0,1,100n j i n j R j j n j n ===??==+-<
图1.1 巴克码发生器设计原理图 MATLAB软件概述 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
电子信息工程学院 硬件课程设计实验室课程设计报告题目：波形发生器设计 年级：13级 专业：电子信息工程学院学号：201321111126 学生姓名：覃凤素 指导教师：罗伟华 2015年11月1日
波形发生器设计 波形发生器亦称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。 波形发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形的电路。产生方波、三角波、正弦波的方案有多种，如先产生正弦波，再通过运算电路将正弦波转化为方波，经过积分电路将其转化为三角波，或者是先产生方波-三角波，再将三角波变为正弦波。本课程所设计电路采用第二种方法，利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，实现集成运放的周期性翻转，从而在输出端产生一个方波。再经过积分电路产生三角波，最后通过正弦波转换电路形成正弦波。 一、设计要求： （1） 设计一套函数信号发生器，能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形； （2） 输出信号的频率要求可调； （3） 根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图； （4） 在面包板上搭出电路，最后在电路板上焊出来； （5） 测出静态工作点并记录； （6） 给出分析过程、电路图和记录的波形。 扩展部分： （1）产生一组锯齿波，频率范围为10Hz~100Hz ， V V 8p -p =； （2）将方波—三角波发生器电路改成矩形波—锯齿波发生器，给出设计电路，并记录波形。 二、技术指标 （1） 频率范围：100Hz~1kHz,1kHz~10kHz ； （2） 输出电压：方波V V 24p -p ≤，三角波V V 6p -p =，正弦波V V 1p -p ≥； （3） 波形特性：方波s t μ30r < (1kHz ，最大输出时)，三角波%2V <γ ，正弦波y~<2%。 三、选材： 元器件：ua741 2个，3DG130 4个，电阻，电容，二极管 仪器仪表： 直流稳压电源，电烙铁，万用表和双踪示波器 四、方案论证 方案一：用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波，经过滞回比较器输出方波，方波在经过积分器得到三角波。
目录 1 引言 (1) 1.1 题目要求及分析 (1) 1.1.1 示意图 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 波形发生器系统设计方案 (2) 2.1 方案的设计思路 (2) 2.2 设计框图及系统介绍 (2) 2.3 选择合适的设计方案 (2) 3 主要硬件电路及器件介绍 (4) 3.1 80C51单片机 (4) 3.2 DAC0832 (5) 3.3 数码显示管 (6) 4 系统的硬件设计 (8) 4.1 硬件原理框图 (8) 4.2 89C51系统设计 (8) 4.3 时钟电路 (9) 4.4 复位电路 (9) 4.5 键盘接口电路 (10) 4.7 数模转换器 (11) 5 系统软件设计 (12) 5.1 流程图： (12) 5.2 产生波形图 (12) 5.2.1 正弦波 (12) 5.2.2 三角波 (13) 5.2.3 方波 (14) 6 结论 (16) 主要参考文献 (17) 致谢...................................................... 错误！未定义书签。
1引言 1.1题目要求及分析 题目：基于51单片机的波形发生器设计，即由51单片机控制产生正弦波、方波、三角波等的多种波形。 1.1.1示意图 图1：系统流程示意图 1.2设计要求 (1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性波形的功能。 (2) 用键盘控制上述三种波形（同周期）的生成，以及由基波和它的谐波（5次以下）线性组合的波形。 (3) 系统具有存储波形功能。 (4) 系统输出波形的频率范围为1Hz～1MHz，重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz，非正弦波的频率按照10次谐波来计算。 (5) 系统输出波形幅度范围0～5V。 (6) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。
课程设计报告 课题名称帧同步提取 学院 专业 班级 学号 姓名 指导教师 定稿日期： 2014 年 06月13 日
目录 摘要 (1) 一、前言 (2) 1.1 CDMA帧同步背景 (2) 二、帧同步提取基本原理 (3) 2.1 CDMA含义 (3) 2.2基本原理 (3) 2.2.1发端用户数据成帧 (3) 2.2.2 收端帧同步提取 (3) 三、帧同步提取设计 (6) 3.1课程设计分析 (6) 3.2帧同步提取测试设计步骤 (7) 3.2.1实验箱设置 (7) 3.2.2“发端数据成帧”测量步骤 (7) 3.3单片机程序流程图如下 (9) 四、帧同步提取测试结果 (10) 4.1课程设计实物链接图 (10) 4.2“发端数据成帧”实验过程 (10) 4.3实测收端帧同步误码： (11) 五、课设总结 (12) 参考文献 (13) 附录（源程序） (14)
摘要 在当今这个信息高速发展的时代，移动通信已经成为生活中不可或缺的一部分。在移动环境下点对点的传输问题已经得到解决，那么对于给定资源应该采用什么多址技术使得有限的资源能传输更大容量的信息？移动通信系统的发展经历了第一代模拟移动通信系统、第二代数字移动通信系统和第三代移动通信系统（IMT-2000）。第一代移动通信系统包括AMPS、TACS和NMT等体制。第二代数字移动通信系统包括GSM、IS-136(DAMPS)、PDC、IS-95等体制。一个典型的数字蜂窝移动通信系统包括：移动台（MS）、基站分系统（BSS）、移动交换中心（MSC）、原籍（归属）位置寄存器（HLR）、访问位置寄存器(VLR)、设备标识寄存器（EIR）、认证中心（AUC）和操作维护中心（OMC）。而这其中，多址技术便主要解决众多用户如何高效共享给定频谱资源的问题。常规的多址方式有三种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。数字通信时，一般总是以一定数目的码元组成一个个的“字”或“句”，即组成一个个的“群”进行传输，因此群同步信号的频率很容易由位同步信号经分频而得出，但是每群的开头和末尾时刻却无法由分频器的输出决定。群同步的任务就是要给出这个“开头”和“末尾”的时刻。群同步有时也称为帧同步。本次课程设计主要研究帧同步的提取及实现方法。 关键词：CDMA 帧同步移动通信
运放组成的波形发生器电 路设计 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
运放组成的波形发生器电路设计、装配与调试 1． 运放组成的波形发生器的单元电路 运放的二个应用：⑴ 线性应用-RC 正弦波振荡器 ⑵ 非线性应用-滞回比较器 ⑴ RC 正弦波振荡器 RC 桥式振荡电路如图3-9所示。 图3-9 RC 桥式振荡电路 RC 桥式振荡电路由二部分组成： ① 同相放大器，如图3-9（a ）所示。 ② RC 串并联网络，如图3-9（b ）所示。 或图3-9（c ）所示，RC 串并联网络与同相放大器反馈支路组成桥式电路。 同相放大器的输出电压uo 作为RC 串并联网络的输入电压，而将RC 串并联网络的输出电压作为放大器的输入电压，当f=f 0时, RC 串并联网络的相位移为零，放大器是同相放大器，电路的总相位移是零，满足相位平衡条件，而对于其他频率的信号，RC 串并联网络的相位移不为零，不满足相位平衡条件。由于RC 串并联网络在 f=f 0 时的传输系数F ＝1/3，因此要求放大器的总电压增益Au 应大于3，这对于集成运放组成的同相放大器来说是很容易满足的。由R 1、R f 、V 1、V 2及R 2构成负反馈支路，它与集成运放形成了同相输入比例运算放大器。 只要适当选择R f 与R 1的比值， 就能实现Au>3的要求。其中，Ｖ1、Ｖ2和R 2是实现自动稳幅的限幅电路。 1 1R R A f u + =RC f π210=
① 振荡原理 RC 桥式振荡电路如图3-9所示。根据自激振荡的条件，φ=φa+Φf=2πn ，其中RC 串并联网络作为反馈电路，当f=fo 时，φf=0°，所以放大器的相移应为φa=0°，即可用一个同相输入的运算放大器组成。又因为当f=fo 时，F=1/3，所以放大电路的放大倍数A ≥3。起振时A>3，起振后若只依靠晶体管的非线性来稳幅，波形顶部容易失真。为了改善输出波形，通常引入负反馈电路。其振荡频率由RC 串并联网络决定，图3-9（c ）为RC 桥式振荡电路的桥式画法。RC 串并联网络及负反馈电路中的Rf+'2 R 、R1正好构成电桥四臂，这就是桥式振荡器名称的由来。在RC 串并联网络中， 取C C C R R R ====2121， 当虚部为零，即)/(11221C R C R ωω=时，3/1=F ② 稳幅原理 V 1、V 2和R 2是实现自动稳幅的限幅电路。V 1、V 2仅一只导通，导通的二极管和R 2并联等 效电阻为'2R 。根据同相放大器的放大倍数计算公式：1 ' 2 1R R R A f ++=可知输出电压幅度与 '2 R 有关。 )1()1(1 11111// 1 2 121211222211 222 2122 22 2221 11C R C R j R R C C C R j R C j R C R j R Z Z Z U U F C R j R C j R Z C j R Z o f ωωωωωωωω-+++ =++ ++= +==+= =+=?? ?
2.巴克码识别器 巴克码识别器是比较容易实现的，这里以七位巴克码为例，用7级移位寄存器、相加器和判决器就可以组成一识别器，具体结构如图7-16所示。7级移位寄存器的1、0端输出按照1110010的顺序连接到相加器输入，接法与巴克码的规律一致。当输入数据的“1”存入移位寄存器时，“1”端的输出电平为+1，而“0”端的输出电平为-1；反之，存入数据“0”时，“0”端的输出电平为+1，“1”端的电平为-1。 当发送端送来的码元自右向左进入时，首先考虑一个简单的情况：假设只计算巴克码（1110010）进入的几个移位寄存器的输出，此时将有巴克码进入一位，二位……七位全部进入，第一位移出尚留六位……前六位移出只留一位等13种情况。经过计算可得相加器的输出就是自相关函数，设码元进入移位寄存器数目为a，码元尚留在移位寄存器的数目是b，这是就可以得到a、b和j之间的关系式 图7-167位巴克码识别器 （7-38） 根据上述关系可以得到表7-2，它反映了相加器输出与a、b之间的关系。 表7-2 实际上述群同步码的前后都是有信息码的，具体情况如图7-17（a）所示，在这种情况下巴克码识别器的输出波形如图7-17（b）所示。
图7-17 识别器输入和输出波形 当七位巴克码在图7-17中的t1时刻，正好已全部进入了7级移位寄存器，这时7个移位寄存器输出端都输出+1，相加后得最大输出+7，如图7-17（b）所示，而判决器输出的两个脉冲之间的数据，称为一群数据或称为一帧数据。 当然，对于信息而言，由于其具有的随机特性，可以考察一种最不利的情况：即当巴克码只有部分码在移位寄存器时，信息码占有的其它移位寄存器的输出全部是+1，在这样一种对于群同步最不利的情况下，相加器的输出将如表7-3所示。由此可得到相加器的输出波形如图7-18所示。图中横坐标用a表示，由a、b和j之间的关系可知，。 表7-3 由图7-18可以看出，如果判决电平选择为6，就可以根据a＝7时相加器输出的7，大于判决电平6而判定巴克码全部进入移位寄存器的位置。此时识别器输出一个群同步脉冲，表示群的开头。一般情况下，信息码不会正好都使移位寄存器的输出均为+1，因此实际上更容易判定巴克码全部进入移位寄存器的位置。后面还要讲到如果巴克码中有误码时，只要错一个码，当a＝7时相加器输出将由7变为5，低于判决器的判决电平。因此，为了提高群同步的抗干扰性能，防止漏同步，判决电平可以改为4。但改为4以后容易发生假同步，这些问题在性能分析时要进一步讨论。
******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2012年春季学期 计算机通信与网络课程设计 题目：差错控制编码的编译码设计与仿真 专业班级：09级通信一班 姓名：李杰 学号：09250106 指导教师：彭铎 成绩：
摘要 通信系统必须具备发现及检测差错的能力，并采取措施纠正，使差错控制在所能允许的尽可能小的范围内，这就是差错控制过程，也是数据链路层的主要功能之一。 本课程设计编辑了巴克码的编码和译码的程序，并实现了它的编译码过程；该程序可以对输入的5位的信息码进行巴克码编码，对于接收到的5位码字可以进行译码，从而判定是否是巴克码,整个过程是用MATLAB语言实现的。 关键词：编码；译码；MATLAB；巴克码
目录 前言 (1) 第1章基本原理 (2) 1.1 设计目的及意义 (2) 1.2 巴克码与帧同步 (2) 1.3 巴克码的产生和识别 (5) 第2章 MATLAB软件与介绍 (8) 2.1 MATLAB软件的特点 (8) 2.2 现有工业控制系统 (10) 2.3 MATLAB应用的工业控制系统中去的应用前景 (10) 第3章仿真过程及结果分析 (11) 3.1 程序流程图 (11) 3.2 仿真程序 (13) 3.3 程序仿真图 (15) 参考文献 (20) 总结 (21) 致谢.................................................................................................................... 错误！未定义书签。
课题三 多种波形发生器的设计与制作 方波、三角波、脉冲波、锯齿波等非正弦电振荡信号是仪器仪表、电子测量中最常用的波形，产生这些波形的方法较多。本课题要求设计的多种波形发生器是一种环形的波形发生器，方波、三角波、脉冲波、锯齿波互相依存。电路中应用到模拟电路中的积分电路、过零比较器、直流电平移位电路和锯齿波发生器等典型电路。通过对本课题的设计与制作，可进一步熟悉集成运算放大器的应用及电路的调试方法，提高对电子技术的开发应用能力。 1、 设计任务 设计并制作一个环形的多种波形发生器，能同时产生方波、三角波、脉冲波和锯齿波，它们的时序关系及幅值要求如图3-3-1所示。 图3-3-1 波形图 设计要求： ⑴ 四种波形的周期及时序关系满足图3-3-1的要求，周期误差不超过%1±。 ⑵ 四种波形的幅值要求如图3-3-1所示，幅值误差不超过%10±。 ⑶ 只允许采用通用器件，如集成运放，选用F741。
要求完成单元电路的选择及参数设计，系统调试方案的选取及综合调试。 2、设计方案的选择 由给定的四种波形的时序关系看：方波决定三角波，三角波决定脉冲波，脉冲波决定锯齿波，而锯齿波又决定方波。属于环形多种波形发生器，原理框图可用3-3-2表示。 图3-3-2 多种波形发生器的方框图 仔细研究时序图可以看出，方波的电平突变发生在锯齿波过零时刻，当锯齿波的正程过零时，方波由高电平跳变为低电平，故方波发生电路可由锯齿波经一个反相型过零比较器来实现。三角波可由方波通过积分电路来实现，选用一个积分电路来完成。图中的u B电平显然上移了+1V，故在积分电路之后应接一个直流电平移位电路，才能获得符合要求的u B波形。脉冲波的电平突变发生在三角波u B的过零时刻，三角波由高电平下降至零电位时，脉冲波由高电平实跳为低电平，故可用一个同相型过零比较器来实现。锯齿波波形仍是脉冲波波形对时间的积分，只不过正程和逆程积分时常数不同，可利用二极管作为开关，组成一个锯齿波发生电路。由上，可进一步将图3-3-2的方框图进一步具体化，如图3-3-3所示。 图3-3-3 多种波形发生器实际框图 器件选择，设计要求中规定只能选用通用器件，由于波形均有正、负电平，应选择由正、负电源供电的集成运放来完成，考虑到重复频率为100Hz(10ms),故选用通用型运放F741（F007）或四运放F324均可满足要求。本设计选用F741。其管脚排列及功能见附录三之三。
TDMA详解 1，什么是TDMA TDMA：Time Division Multiple Access 又称时分多址。TDMA协议将时间轴化成一定的时元，每个时元划分为时隙，在每个时元内给每个网络站点分配一定数量的时隙以发射信号，而不在发射信号的时隙中则接收其他站点所发射的信号。每个网络站点均备有准确的时钟，为了实现时分多址工作，要以一指定站的时钟为基准，其他站点的时钟则预知同步，形成统一的系统时钟。 TDMA网络时隙的划分方法应根据实际的通信需求来决定。网络的时隙划分必须满足通信的实时性需求，同时也应考虑网络的效率，时隙太小网络的实时性好但是效率太低，时隙太长又不能保证通信的实时性。TDMA协议应用在对实时性要求比较高的数据通信中。性能比较稳定不存在CDMA协议（码分多址）的多址效应和远近效应。 2，TDMA系统的同步于定时 由于TDMA系统是以时间来分割来区分不同信道，通信双方只允许在规定的时隙发送和接收信号，因此在时间上同步TDMA通信系统正常工作的前提条件。 2.1位同步 在数字通信系统中，发端按照确定的时间顺序，逐个传输数据脉冲序列中的每个码元。而在接收端必须有准确的抽样判决时刻才能正确的判决所发送的码元，因此，接收端必须提供一个确定抽样判决时刻定时脉冲序列，这个定时脉冲序列的重复频率必须与发送的数码脉冲一致。同时在最佳判决时刻（称之为最佳相位时刻）对接收码元进行抽样判决。 为了得到码元的定时信号，首先要确定接收到信息数据流中是否包含有位定时的频率分量，如果存在此分量，就可以利用滤波器从信息数据流中把位定时信息提取出来。 如果基带信号为随机的二进制不归零码序列，则这种信号本身不包含位同步信号，为了获得位同步信号，需要在基带信号中插入位同步的导频信号，或者对该基带信号进行某种码型变换以得到同步信息。 实现位同步的的方法和载波同步类似，也有插入导频法和直接法两种，而在直接法中又分为滤波法和锁相法。考虑到TDMA通信系统是按时隙以突发方式传输信号的，为了迅速、准确、可靠地获得位同步信息，宜采用插入导频法而不宜采用自同步法。 插入导频法与载波同步时的插入导频法类似，它也是在基带信号频谱的零点插入所需的导频信号如图a，如果经过某种相关编码处理后的基带信号，其频谱的第一个零在?=（1/Tb）
第一类：基本数字逻辑 本组内题目用基本门电路和中规模集成芯片实现 1. 彩灯控制器 设计一个彩灯控制电路，要求红、黄、绿三种颜色的灯在时钟信号作用下，按下表规定的顺序转换状态。表中1表示亮、0表示灭。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 2. 投币式自动售饮料机 设计一个自动售饮料机电路。它的投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币。投入一元五角钱硬币后机器自动给出一杯饮料；投入两元硬币后，再给出饮料的同时找回一枚五角的硬币。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 3. 医护人员传呼系统 用9个开关模拟1~9号病房的呼叫输入信号，9号优先级最高；9~1优先级依次降低；用一个数码管显示呼叫信号的病房号码，没有呼叫时显示0，有多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼叫（其他呼叫号用指示灯显示）；同时用蜂鸣器提醒医护人员注意，蜂鸣器在医护人员按下应答按钮后停止。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 4. 巴克码信号发生器 巴克码信号是二相编码信号的一种，在多普勒雷达中得到了广泛应用。设计一个7位的巴克码（1110010）产生电路，用一个开关来控制信号发生器的启停。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 5. 亲子鉴定器 父母血型与子女血型的遗传规律如下表所示，要求设计一电路，输入父母血型，子女可能出现血型的对应指示灯亮。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。
EDA实验报告
实验14选1数据选择器的设计 一、实验目的 1．学习EDA软件的基本操作。 2．学习使用原理图进行设计输入。 3．初步掌握器件设计输入、编译、仿真和编程的过程。 4．学习实验开发系统的使用方法。 二、实验仪器与器材 1．EDA开发软件一套 2．微机一台 3．实验开发系统一台 4．打印机一台 三、实验说明 本实验通过使用基本门电路完成4选1数据选择器的设计，初步掌握EDA设计方法中的设计输入、编译、综合、仿真和编程的过程。实验结果可通过实验开发系统验证，在实验开发系统上选择高、低电平开关作为输入，选择发光二极管显示输出电平值。 本实验使用Quartus II 软件作为设计工具，要求熟悉Quartus II 软件的使用环境和基本操作，如设计输入、编译和适配的过程等。 实验中的设计文件要求用原理图方法输入，实验时，注意原理图编辑器的使用方法。例如，元件、连线、网络名的放置方法和放大、缩小、存盘、退出等命令的使用。学会管脚锁定以及编程下载的方法等。 四、实验要求 1．完成4选1数据选择器的原理图输入并进行编译； 2．对设计的电路进行仿真验证； 3．编程下载并在实验开发系统上验证设计结果。 五、实验结果 4选1数据选择器的原理图： 仿真波形图：
管脚分配：
实验2 四位比较器 一、实验目的 1．设计四位二进制码比较器，并在实验开发系统上验证。 2．学习层次化设计方法。 二、实验仪器与器材 1．EDA 开发软件 一套 2．微机 一台 3．实验开发系统 一台 4．打印机 一台 5．其它器件与材料 若干 三、实验说明 本实验实现两个4位二进制码的比较器，输入为两个4位二进制码0123A A A A 和 0123B B B B ，输出为M （A=B ），G （A>B ）和L （A巴克码信号处理的计算机仿真
巴克码信号处理的计算机仿真 侯民胜 (北京航空工程技术研究中心 北京 100076) 摘 要:巴克码信号是二相编码信号的一种,在PD 雷达中得到了广泛应用。对巴克码信号进行匹配滤波处理可使输出信噪比达到最大。介绍了匹配滤波器的设计原理,给出白噪声匹配滤波器的传递函数模型。在Matlab/Simulink 平台上,建立雷达发射信号为巴克码信号时匹配滤波器的仿真模型。计算机仿真表明,巴克码信号经匹配滤波器后脉冲宽度被压缩,信噪比得到了显著提高。该滤波器的脉冲压缩功能,解决了一般脉冲雷达通过增加脉冲宽提高作用距离与距离分辨力下降的矛盾。 关键词:巴克码信号;信号处理;匹配滤波器;信噪比;计算机仿真 中图分类号:TN95312 文献标识码:B 文章编号:10042373X (2008)232075203 Computer Simulation of Signal Processing of B arker Code HOU Minsheng (Beijing Aeronautical Technology Research Center ,Beijing ,100076,China ) Abstract :Barker code signal ,one of the two 2phase code signal ,is used widely in PD radar.Matched filter processing can make the output SNR reach the maximum.The design principle of matched filter is introduced ,and the model of transfer func 2tion of matched filter for white noise is given.Based on Matlab/Simulink ,the simulation model of matched filter for Baker code signal is setup.The simulation show that the pulse width is pressed when the Baker code signal through a matched filter ,and the SNR is enhanced evidently.This matched filter solved the conflict between the raising of detection range and the falling of the range resolution in common pulse radar by pulse pressing. K eywords :Barker code signal ;signal processing ;matched filter ;SNR ;computer simulation 收稿日期:2008205212 现代雷达要求既能探测远距离目标,又要有高的距离分辨力[1]。高的距离分辨力要求有极窄的脉冲宽度,这就限制了发射功率的增加,从而影响雷达的探测距离。采用脉冲压缩技术,发射宽脉冲信号,接收时经脉冲压缩后变成窄脉冲,可以解决雷达作用距离和距离分辨力之间的矛盾[2]。脉冲压缩雷达的发射信号一般为调频信号和二相编码信号。在有限的二相编码序列中,巴克码序列为最佳序列,它具有理想的自相关特性,在PD 雷达中得到了广泛的应用[3]。1 巴克码特性 相位编码信号的一般表达式为[4]: s (t )=∑N -1 n =0 rect 1T ( t -nT )exp (j2πf 0t +θn ) (1) 式中,f 0为信号频率,N 为码长度,T 为子脉冲宽度,θn 为巴克码相位,取0或π。 其复包络信号为: u (t )=∑N -1 n =0 rect 1T ( t -nT )exp (j θn ) (2) 巴克码序列是相位编码信号的一种,具有理想的自 相关特性。巴克码的自相关函数的主峰和旁瓣均为底边宽度为2T 的等腰三角形,主瓣峰值是旁瓣峰值的13倍。目前能够找到的巴克码只有7种,子脉冲长度分别为:2,3,4,5,7,11,13。已经证明巴克码的最大长度为13位。 对式(1)取傅里叶变换可得到巴克码信号的频谱: U (f )=T sinc (f T ) ∑ N -1 n =0 c n exp (-j2πf n T )(3) 式中,c n =exp (θn ),取1或-1。2 巴克码信号的匹配处理 现代雷达信号处理系统的设计一般都采用匹配滤波 器,使输出信噪比达到最大。根据最佳匹配理论,白噪声环境下,巴克码信号最佳匹配滤波器的传输函数为[5]: H (f )=kU 3 (f ) (4)式中,k 为常数,U (f )为巴克码信号的频谱。 巴克码信号最佳匹配滤波器的组成如图1所示。第一级为子脉冲匹配滤波器,第二级为一个延迟加权网络。 5 7《现代电子技术》2008年第23期总第286期 通信与信息技术