DSP技術与应用设计报告.doc

《DSP技术与应用》 课程设计报告 课 题 名 称：基于DSP Builder的伪随机序列发生器的设计与实现 学 院： 电子信息工程学院 班 级： 09电子信息工程统本01班 学 号： 0 9 1 1 0 2 0 1 0 1 49 姓 名： 王 文 仁 基于DSP Builder的伪随机序列发生器的设计与实现 摘要 2l世纪是数字化的时代，随着信息处理技术的飞速发展，数字信号处理技术逐渐发展成为一门主流技术，它在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪表技术、信息家电等高科技领域得到了越来越广泛的应用。简要分析了伪随机序列中应用广泛的m 序列的概念、原理和应用。提出了一种基于Altera 的DSP Builder 工具箱的伪随机序列产生器设计方法,并通过设计实例,说明这种方法在简化设计难度、提高设计速度和灵活性等方面的优点和应用价值。并提出了其仿真和FPGA 实现的基本方法。  目录 一、绪论 4 1、设计背景 4 I、伪随机序列 4 2、研究意义 5 I、开发软件简介 5 二、m序列原理 7 三、DSP Builer设计流程 8 四、基于DSP Builder设计的m序列发生器 9 1、利用DSP Builder库建立m序列模型 9 I、带仿真器的19阶m序列器发生器模型 9 2、完成系统仿真 9 3、由Simulink模型转成VHDL 10 6、综合 11 7、利用Modelsim完成功能仿真 11 8、编译适配 12 9、下载 12 五、课程设计心得 12 六、参考文献 12 七、附录 13 一、绪论 1、设计背景 I、伪随机序列 伪随机序列是具有某种随机特性的确定的序列。它们是由移位寄存器产生确定序列，然而他们却具有某种随机特性的随机序列。因为同样具有随机特性，无法从一个已经产生的序列的特性中判断是真随机序列还是伪随机序列，只能根据序列的产生办法来判断。伪随机序列系列具有良好的随机性和接近于白噪声的相关函数，并且有预先的可确定性和可重复性。这些特性使得伪随机序列得到了广泛的应用，特别是在CDMA系统中作为扩频码已成为CDMA技术中的关键问题。特性为序列中两种元素出现的个数大致相等。 如果把n个元素连续出现叫做一个长度为n的元素游程，则序列中长度为n的元素游程比长度为n+1的元素游程多一倍。 序列元素间有确定关系存在，但具有与随机序列类似性质的一种特殊的离散信号形式，可表示为…，ɑ-1，ɑ0，ɑ1，ɑ2，… 其中ɑi可取值0，1或1，-1；也可以取符号域GF(q)（见分组码）中的元素。前者叫二元序列，后者叫 q元序列。但实用中最主要的还是前者。序列长度可以为有限，也可以为无穷。后者主要着重的是周期序列，即存在最小正整数夞，使对一切i有ɑp=ɑp+i，p为周期。 序列的各元素为相互独立且具有相同分布的随机变量时，称为随机序列。实际应用的主要是伪随机列。它指序列元素间有确定关系存在，但具有与随机序列类似的下列性质：①在有限长度或一周期内各元素个数相差不超过1，即接近等概率；②出现 l个相同值或称l长游程的概率接近1/ql；③相关函数在τ=0时为p,τ厵0时不超过±1，式中p为序列的长度或周期。实际上有时将大体满足以上条件的序列也称为伪随机序列。 2、研究意义 在扩展频谱通信系统中，伪随机序列起着十分关键的作用。在直接序列扩频系统的发射端， 伪随机序列扩展信息序列的频谱， 在接收端， 伪随机序列将扩频信号恢复为窄带信号， 进而完成信息的接收。因此,伪随机序列产生器是扩频系统的核心单元。伪随机序列具有理想随机序列的性质， 易于产生， 具有随机性和尽可能长的周期，使第三方难以从扩频码的一小段去重建整个码序列，具有双值自相关特性等。理想随机序列在工程上无法应用， 实际上所用的均为伪随机序列。伪随机序列主要有：m 序列、Gold 序列、R-S 码、复合码以及混沌序列等. I、开发软件简介 （1）MATLAB 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，