伪随机码是谁发明的（伪随机码的原理与应用）

百科问答网今天要给大家分享的是有关伪随机码是谁发明的的知识，希望对于各位朋友学习伪随机码的原理与应用的过程中有帮助。

文章目录：

• 1、什么是PRBS
• 2、PRBS码到底是啥玩意？
• 3、CDMA是什么时候开始的

什么是PRBS

PRBS：Pseudo-Random Binary Sequence，即伪随机码，常用于高速串行通道的测试。为什么叫伪随机，因为其对于信道来说，码型看上去像是随机的，没有规律的出现，但实际上的码型是由生成多项式确定了的，并且有重复周期。要理解它，先从实现机制说起。

线性反馈移位寄存器这个名字，首先它是个移位寄存器，然后这个移位寄存器的输入是上一个状态的线性组合。看一个例子：

该LFSR对应的生成多项式为：

多项式里的1代表输入，即x^0。x^3与x^4分别代表移位寄存器的第3位与第4位。

移位寄存器的动作过程如同上面图中所示，每一次移位都会使移位寄存器切换到下一个状态，4位移位寄存器总共可以有2^4=16种状态，除去0000状态之外，该LFSR可以在剩下的15个状态中循环切换。

如果我们令LFSR的状态从0001开始，每一次移位都将x^4输出，则可以生成的随机码序列为：

100010011010111 - 100010011010111 - 100010011010111……

完成15个bit输出后，循环重复。

那么为什么选用第3位与第4位相加反馈？如果是选用第2位与第4位会怎么样？

同样以0001开始，LFSR的状态切换过程为：

可以看到，只遍历了6个状态就回到了初始状态，生成的随机序列为100010……

只有6个随机码，然后开始循环重复，随机性显然不如之前的多项式，而且如果使用其它初始状态，可能会生成不同的随机码。（例如初始状态为1111）

前面的生成多项式（1+x^3+x^4)称为MLS（Maximum Length Sequence），关于MLS分析有时间再单独讨论，常用的PRBS都是MLS。

不同的PRBS生成多项式可以生成不同的码型，有不同的应用场景，以PRBS7为例，移位寄存器可以遍历除0000000外的所有状态，所以可以遍历的状态为2^7-1个，生成的码型位数为2^7-1。码型中连续1最长为7位，最长连续0为6位。在实际应用中常用于8B/10B编码的信道测试，8B/10B编码的码型最长的1或0的位数为5位。同样的信道使用PRBS7码型要比8B/10B编码产生的结果要稍差一些，这样也可以保证一定的设计裕量。

PRBS码到底是啥玩意？

之前一直在讲高速串行的协议，MAC，PHY，PMD层，PMA层吗，PCS层。。。看大家回答的数量也不是很多，弱弱的问一句大家都消化了吗？的确，讲到各个层的功能，数据在芯片内部如何去运作协调这方面的确有点高深。其实坦白说哈，作为同组的一员，我也对上面的文章和刘工深感佩服（点赞点赞）。

既然上层的东西不那么好理解的话，我们还是说回点接地气的吧。我们知道，无论上层如何运作，最终还是要去到物理层上面去，最终我们的数据就在上面传输，而传输的方式就是各种不同速率的码型。从本期开始，我们将介绍下关于码型的一些东西。

PRBS：Pseudo-Random Binary Sequence，中文翻译叫做伪随机二进制序列，江湖人简称它为伪随机码。做过测试的朋友们都应该特别熟悉，就是使用PRBS这种伪随机码进行高速串行通道的测试，主要是测试误码率的情况，例如我们常用的一些协议，PCIE，USB，以太网或者下图的光模块的测试等……

当然我们信号高速串行信号仿真的时候，也会有各种prbs码型进行，一个10G-SFP+光模块PCB通道的仿真模型如下：

为什么业界公认选择这种prbs码型进行测试（仿真）呢？主要原因是这种码型与真实链路的数据传输情况非常接近。因为在真实情况中，所以的数据组合都是随机出现的，没有任何规律可言。 而PRBS 的码流在很大程度上具有这种“随机数据”的特性，“0”和“1”随机出现，这种码流的频谱特征和白噪声非常接近，所谓“白噪声”就是在一个比较宽的频域里功率密度谱均匀分布，也就是所有的频率都具有相同的能量，因此该码型能够模拟各种不同频率数据组成的情况，使测试更符合真实的情况。

那prbs这种随机码真的就是没有任何规律的吗？？当然不是，不然的话为什么还要分prbs1-31那么多种呢。之所以要叫伪随机码，其实就是码流在周期内部是随机的，但是在各个周期里面又是完全相同的。咋一看，好像说了等于没有，大家可能有疑问，在周期内部是随机的，那不还是随机嘛？其实这个随机是要打个问号的，正确来说是“有顺序的随机”。所谓顺序就是通过不同阶数的prbs码来体现，例如，我们常用的有阶数7、9、11、15、20、23、31，也就是我们常说的PRBS7、PRBS9、PRBS11、PRBS15、PRBS20、PRBS23、PRBS31。

前面说了，不同的阶数会有不同的码型，那它们之间有什么规律呢？不同阶数是怎样生成码型的呢？我们以PRBS3进行说明。

PRBS码型是由PRBS码型发生器产生的，下面是一个简单发生器的示意图：

架构很简单，就由两部分组成：移位寄存器和异或运算器。首先移位寄存器，顾名思义作用就是移位，1个bit发送后，把下一个bit推向前准备发送；异或运算，简单点说就是两个不一样就是“1”，两个一样就是“0”，因此有“1”和“1”是0，“0”和“0”是0,“1”和“0”是1。那像上面这个PRBS3发生器，进行异或的位是第二位和第三位，因此用一个多项式命名它，叫做1+X2+X3。

这样我们可以开始进行计算了。首先我们有一个初始状态“111”。我们就有了下面这么一个计算过程（画得不好，大家看内容就好）。简单说明一下，红色为异或运算过程，蓝色为每次移位后的bit，绿色为输出的数据bit，紫色说明绕一圈之后又回到了原先，循环了一次。

经过本文之后，大家是不是对感觉很高深神秘的prbs码型有了更接地气的认识和理解了呢？当然，本文举例的prbs3是比较简单的，感觉它没经过几位就可以循环一次了，大家推导起来也比较方便。

CDMA是什么时候开始的

CDMA技术的出现，源自于人类对更高质量无线通信的需求。海蒂.拉玛(Hedy Lamarr)被公认为CDMA之母，她既是“世界上最美丽的女演员”，也是无线电“跳频”技术的发明人，而正是这个跳频为CDMA技术奠定了坚实的基础。第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术，其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰。后来由美国高通公司（Quakcomm）更新为商用蜂窝电信技术，1989年11月，Quakcomm在美国的现场试验证明，CDMA用于蜂窝移动通信的容量为其AMPS容量的20倍，1995年，香港和美国的CDMA公用网开始投入商用，使CDMA技术的诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用，全球许多国家和地区都建立了CDMA商用网络，中国目前的CDMA网络也已成为世界第二大峰窝移动通信网络系统。想了解CDMA是从什么时候开始的，需要明白以下基本知识：

1.正确理解CDMA的定义。

CDMA，英文全写为Code Division Multiple Access，翻译为码分多址或分码多工或分码多重存取，它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种多路复用的无线电通信技术。即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。

2.了解CDMA技术标准的演进。

2.1 窄带CDMA技术是CDMA One。它是基于IS-95标准的各种CDMA产品的总称，分为IS-95A和IS-95B。IS-95A是1995年美国TIA正式颁布的窄带CDMA(N-CDMA)标准。它主要支持语音业务。IS-95B是IS-95A的进一步发展，于1998年制定的标准。IS-95B通过将多个低速信道捆绑在一起来提供中高速的数据业务，主要目的是能满足更高的比特速率业务的需求。

2.2 宽带CDMA技术是CDMA2000。它是由美国ITU提出的第三代移动通信空中接口标准的建议，是IS-95标准向第三代演进的技术体制方案。CDMA2000室内最高数据速率为2Mbit/s以上，CDMA2000包括CDMA2000 IX和三载波方式3X。

2.3 CDMA仍在LTE中占有一席之地。LTE是4G，采用的是OFDM技术，比基于CDMA技术的3G要高大上。进而引申了一种说法，说是LTE抛弃了CDMA技术。其实在LTE系统里，有好几个地方都采用了同CDMA系统一样的“正交码和扰码”技术。

2.4 CDMA会逐步退出。从1999年CDMA正式进入国内后，到2008年中国电信接手经营，一跃成为全球第二大CDMA网络，但时代在发展，而CDMA2000技术框几乎没变，网络速率也跟不上WCDMA的节奏，随着4G的迅猛发展，高通作为CDMA最大控制者也开始放CDMA，中国电信也宣布了将逐步退出CDMA。未来4G、5G将并行演进，2G、3G会逐步退出。

3.理清CDMA的主要特点(对比GSM)

3.1 通信容量大。在使用相同频率资源的情况下，CDMA移动网比模拟网容量大20倍，实际使用中比模拟网大10倍，比GSM要大4-5倍。

3.2 系统配置灵活。在CDMA系统中，用户数的增加相当于背景噪声的增加，造成话音质量的下降。但对用户数并无限制，操作者可在容量和话音质量之间折衷考虑。

3.3 通话质量好。 TDMA的信道结构最多只能支持4Kb的语音编码器，它不能支持8Kb以上的语音编码器。而CDMA的结构可以支持13kb的语音编码器。因此可以提供更好的通话质量并不容易掉话。

3.4 通话保密性好。

3.5 建网成本低。CDMA系统比GSM通信容量大、工作频点低，基站布放会比GSM少，节省了建网成本。

3.6 通话绿色环保。CDMA手机是GSM手机平均发射功率的2/125，幅射少，绿色环保。

关于伪随机码是谁发明的和伪随机码的原理与应用的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的知识了吗？如果你还想了解更多百科问答相关的内容，记得收藏关注本站。