巴克码序列检测
巴克码初稿
*******************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。
前言在通信系统中，同步技术起着相当重要的作用。
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。
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。
当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波，获得此相干载波的过程称为载波提取，或称为载波同步。
实验十五 帧同步信号提取实验
实验十五帧同步信号提取实验实验十五帧同步信号提取实验一、实验目的1．掌握巴克码识别原理。
2．掌握同步保护原理。
3．掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态的概念。
二、实验内容1．观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态。
2．观察帧同步器的假同步现象、漏识别现象和同步保护现象。
三、实验器材1．信号源模块2．同步信号提取模块3．20M双踪示波器4．频率计一台一台四、实验原理于数字通信系统传输的是一个接一个按节拍传送的数字信号单元，即码元，因而在接收端必须按与发送端相同的节拍进行接收，否则，会因收发节拍不一致而导致接收性能变差。
此外，为了表述消息的内容，基带信号都是按消息内容进行编组的，因此，编组的规律在收发之间也必须一致。
在数字通信中，称节拍一致为“位同步”，称编组一致为“帧同步”。
在时分复用通信体统中，为了正确地传输信息，必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码，它可以是一组特定的码组，也可以是特定宽度的脉冲，可以集中插入，也可以分散插入。
集中式插入法也称为连贯式插入法，即在每帧数据开头集中插入特定码型的帧同步码组，这种帧同步法只适用于同步通信系统，需要位同步信号才能实现。
适合做帧同步码的特殊码组很多，对帧同步码组的要求是它们的自相关函数尽可能尖锐，便于从随机数字信息序列中识别出这些帧同步码组，从而准确定位一帧数据的起始时刻。
于这些特殊码组{x1,x2,x3,?,xn}是一个非周期序列或有限序列，在求它的自相关函数时，除了在时延j＝0的情况下，序列中的全部元素都参加相关运算外；在j≠0的情况下，序列中只有部分元素参加相关运算，其表示式为R(j)??xixi?j i?1n?j通常把这种非周期序列的自相关函数称为局部自相关函数。
对同步码组的另一个要求是识别器应该尽量简单。
目前，一种常用的帧同步码组是巴克码。
巴克码是一种非周期序列。
一个n位的巴克码组为{x1，x2，x3，?，xn}，其中xi取值为＋1或－1，它的局部自相关函数为15－1 R(j)??xixi?ji?1n?j?n???0或?1?0?j?00?j?n j?n目前已找到的所有巴克码组如表15-1所列。
巴克码
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 ===⎧⎪==+-<<⎨⎪≥⎩∑目前已发现的所有巴克码组如表1：表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，8位的巴克码发生器应在输入时钟信号作用下依次产生“01110010”的码元序列。
1.2 系统设计框图巴克码发生器巴克玛发生器设计原理如图1.2所示。
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。
巴克码自相关波形
巴克码自相关波形
摘要：
一、巴克码自相关波形的概念
二、巴克码自相关波形的性质
三、巴克码自相关波形在信号处理中的应用
四、巴克码自相关波形的实际应用案例
五、总结与展望
正文：
巴克码自相关波形是一种在信号处理领域广泛应用的波形，具有独特的性质和优点。
它是一种通过巴克码序列进行自相关运算得到的波形，具有高度的周期性和规律性，因此被广泛应用于信号处理、通信和数据压缩等领域。
巴克码自相关波形的性质主要表现在其高度的周期性和规律性。
巴克码是一种伪随机数序列，具有长周期性和均匀分布性，这使得巴克码自相关波形具有很好的相关性和互相关性。
同时，巴克码自相关波形还具有很好的稳定性，可以在不同的应用场景中保持稳定的性能。
巴克码自相关波形在信号处理中的应用主要包括信号检测、信号估计和信号压缩等。
在信号检测中，巴克码自相关波形可以用于检测信号的存在和位置。
在信号估计中，巴克码自相关波形可以用于估计信号的参数，如幅度、相位和频率等。
在信号压缩中，巴克码自相关波形可以用于信号的压缩和传输，提高信号的传输效率。
巴克码自相关波形在实际应用中有很多成功的案例。
例如，在通信系统
中，巴克码自相关波形可以用于实现高效的信号调制和解调。
在数据压缩中，巴克码自相关波形可以用于实现高效的信号压缩和传输。
在雷达系统中，巴克码自相关波形可以用于实现高效的信号检测和跟踪。
总的来说，巴克码自相关波形是一种具有广泛应用前景的波形，其在信号处理领域的应用具有重要的理论和实际意义。
巴克码自相关波形
巴克码自相关波形摘要：1.巴克码的简介2.巴克码的自相关波形特性3.巴克码在通信中的应用4.巴克码的优缺点5.我国在巴克码研究和发展方面的成果正文：一、巴克码的简介巴克码（Barker Code）是一种线性分组码，它的编码方式具有较好的自相关特性。
巴克码是由美国数学家Claude Shannon和英国电气工程师Rudolf K.approaches共同提出的，主要用于数字通信系统中，以提高信号传输的可靠性。
二、巴克码的自相关波形特性巴克码的自相关波形具有如下特点：1.码元长度：巴克码的码元长度为2的整数次幂，如4、8、16等。
2.编码方式：巴克码采用线性分组编码，编码后的信号具有较低的相关性。
3.相关性：巴克码的自相关函数在码元间隔内呈现为矩形波，而在码元间隔外则迅速衰减至接近零。
4.码间干扰：由于巴克码具有较低的相关性，码间干扰较小，有利于提高信号传输的可靠性。
三、巴克码在通信中的应用巴克码在通信领域有广泛的应用，如在数字调制、信道编码、数据传输等方面都有显著的优势。
特别是在多址接入技术中，巴克码可以有效降低码间干扰，提高信号传输的效率。
四、巴克码的优缺点优点：1.较低的码间干扰，有利于提高通信质量。
2.简单的编码和译码算法，降低系统复杂度。
3.良好的自相关特性，有助于提高信号传输的可靠性。
缺点：1.码率较低，传输速率受限。
2.编码长度受限，不利于高速数据传输。
五、我国在巴克码研究和发展方面的成果近年来，我国在巴克码研究和发展方面取得了显著成果。
不仅在理论研究上有所突破，还成功将其应用于实际通信系统中，提高了通信质量。
未来，我国将继续加大对巴克码等编码技术的研究力度，推动通信技术的发展。
总之，巴克码作为一种具有良好自相关特性的线性分组码，在我国通信领域具有重要地位。
在多址接入、信道编码等方面具有广泛的应用前景。
巴克码相位调频脉冲压缩
巴克码相位调频脉冲压缩
巴克码相位调频脉冲压缩 (BPC) 是一种数字脉冲压缩技术，用于提高雷达系统的目标检测和分辨率能力。
原理
BPC 使用巴克码序列对宽带脉冲进行相位调制。
巴克码是一种二进制序列，由正相和负相脉冲组成。
相位调制将脉冲压缩到比原始脉冲更窄的持续时间。
当压缩脉冲与目标回波叠加时，相位调制被反转。
这导致巴克码序列的匹配滤波器输出一个尖锐的峰值，指示目标的位置和距离。
优点
•高范围分辨率：BPC 可以实现非常窄的脉冲宽度，提高目标的范围分辨率。
•低旁瓣电平：BPC 的匹配滤波器响应具有低旁瓣电平，这有助于抑制混响和干扰。
•高处理增益：BPC 可以提供高处理增益，提高雷达的信噪比。
•成本低：BPC 的数字实现相对简单且成本低。
缺点
•脉冲重复频率 (PRF) 限制：BPC 要求高 PRF 以避免范围模棱两可。
•多径效应：BPC 对多径效应敏感，这可能会导致目标 ghosting。
•运动补偿：对于运动目标，需要运动补偿技术以保持相位对齐。
应用
BPC 用于各种雷达应用，包括：
•空中交通管制
•测绘
•导航
•火控系统
•电子战
替代方案
其他数字脉冲压缩技术包括：
•线性调频脉冲压缩 (LFM)
•二进制相位编码 (BPC)
•极化相位编码 (PPC)。
巴克码原理
巴克码原理巴克码原理是一种数字通信中常用的编码原理，它是由美国工程师贝尔提出的。
巴克码的特点是能够有效地减小信号的带宽，提高信号的传输效率，因此在数字通信领域得到了广泛的应用。
巴克码原理的核心思想是利用频率间隔较大的正弦波来表示数字信号，通过对正弦波的频率进行调制来传输数字信息。
在巴克码中，每一个数字被表示为一段特定频率的正弦波，这些正弦波被称为“巴克码”。
巴克码的生成过程是通过将数字信号进行数字滤波和频率调制来实现的。
首先，将数字信号经过数字滤波器进行滤波，得到一组频率间隔较大的正弦波。
然后，根据数字信号的取值来调制这些正弦波的频率，从而生成巴克码信号。
巴克码的优点之一是它能够有效地减小信号的带宽。
由于巴克码使用频率间隔较大的正弦波来表示数字信号，因此可以在较小的频带内传输更多的信息，提高了信号的传输效率。
这对于数字通信系统来说是非常重要的，特别是在带宽有限的情况下，巴克码能够更好地满足信号传输的需求。
此外，巴克码还具有良好的抗干扰性能。
由于巴克码的频率间隔较大，使得它对于频率偏移和噪声的影响较小，因此在实际的数字通信系统中，巴克码能够更好地抵抗信道噪声和干扰，提高了系统的可靠性和稳定性。
然而，巴克码也存在一些局限性。
由于巴克码的频率间隔较大，使得它的波形包含了大量的高频成分，这对于传输介质的要求较高，因此在实际应用中需要考虑传输介质的特性和成本。
总的来说，巴克码原理是一种非常重要的数字通信编码原理，它在数字通信系统中发挥着重要的作用。
通过巴克码原理，我们能够更有效地利用有限的频带资源，提高数字信号的传输效率和抗干扰性能，为数字通信系统的发展提供了重要的技术支持。
在未来的数字通信领域，巴克码原理有望得到更广泛的应用和发展。
数电设计序列检测器
五.实验要求
写出实现巴克码1110010序列检测器的设计 写出实现巴克码1110010序列检测器的设计 1110010 思路,并列出详细的设计过程. 思路,并列出详细的设计过程. 画出序列检测器的电路图. 画出序列检测器的电路图. 接线验证电路是否符合要求. 接线验证电路是否符合要求. 详细说明在设计操作中遇到问题与解决方法. 详细说明在设计操作中遇到问题与解决方法. 对实验结果进行分析. 对实验结果进行分析.
�
对串行输入的序列信号进行检测当电路输入序列连续送入1110010时检测器输出为1指示灯亮
序列检测器
一. 实验目的
熟悉和掌握时序电路的设计方法. 熟悉和掌握时序电路的设计方法.
二.实验器材
根据设计的电路,自行详细地列出 根据设计的电路, 所需要的芯片,电阻,电容等, 所需要的芯片,电阻,电容等,以 备连接验内容 设计一个巴克码1110010序列检测器. 设计一个巴克码1110010序列检测器. 1110010序列检测器 设计要求: 设计要求:
对串行输入的序列信号进行检测,当电 对串行输入的序列信号进行检测, 路输入序列连续送入1110010 1110010时 路输入序列连续送入1110010时,检测器 输出为1,指示灯亮;其他情况,检测器 输出为1 指示灯亮;其他情况, 输出都为0 输出都为0.
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设计范例(续)
state_comb: Process (present_state, Xi) begin case Present_state is when S0 => Z <= ' 0 '; if Xi =' 1' then next_state <= S l; else next_state <= S0; end if; when Sl => Z <= ' 0 '; if Xi = ' l ' then next_state <= S2; else next_state <= S0; end if; When S2 => Z <= ' 0'; if Xi = ' l ' then next_state <= S3; else next_state <= S0; end if; when S3 => Z <=' 0‘; if Xi =' l ' then next_state <= S3; else next_state <= S4; end if; when S4 => Z <= ' 0‘; if Xi =' l ' then next_state <= S l; else next_state <= S5; end if;
双进程状态机模型
输出信号 外界输入信号
下一状态
当前状态信号
状态 译码 PROCESS1
下一状态
状态 当前状态信号2
END
state_clk: process (clk) begin if (clk'event and clk =' l ' ) ) then present_state <= next_state; end if; end process state_clk; end archjcq;
波形仿真
序列检测器仿真波形
设计范例(续)
when S5 => Z <= ' 0 '; if Xi =' l ' then next_state <= S6; else next_state <= S0; end if; when S6 => Z <= ' 0'; if Xi = ' l ' then next_state <= S2; else next_state <= S7; end if; when S7=> Z <=' l '; if Xi = ' 1 ' then next_state <= Sl ; else next_state <= S0; end if; end case; end process state_comb;
巴克码序列检测器设计
物理与电子工程学院 廖磊
设计要求
某通信接收机的同步信号为巴克码 1110010。 设计一个检测器，其输入位串行码x，输 出位检测结果y，当检测到巴克码时，输 出1。
巴克码序列检测器状态转换图
设计范例
library ieee; use ieee.std_logic_ll64.all; entity jcq is port (clk, Xi: in std_logic; Z: out stdJogic ); end jcq; architecture archjcq of jcq is type StateType is (S0, Sl, S2, S3, S4, S5, S6, S7); signal present_state, next_stat: StateTyPe; begin