什么是PN码?
PN码,又称为伪随机噪声码,是一种由数字电路产生的长序列二进制码。PN码由一组二进制数字按照特定算法生成,这种代码的特性是具有良好的随机性和周期性,可以用于各种应用场景,如通信系统、信号处理、调制解调等。
PN中为何能承载年份信息
在PN码中,倘若一个位(bit)的值不会变化,那么就能在原始码流中嵌入信息。假设PN码的某段二进制数00101100010,其中第3~6位一直是1111。那么,我们可以规定:”1111″的代表的数字表示当前年份。
PN码的生成方式
PN码的生成需要一个初始值(种子),根据特定的算法不断地演进产生新序列。现在通用的PN码产生方式是通过线性反馈移位寄存器(LFSR)实现的。该算法的具体实现流程为:
准备好一个初始值(种子)
设定一个多项式,将该多项式转换为二进制数作为“反馈信息”
将该多项式的位数减去1,得到寄存器长度p
将种子放入p位的寄存器中
重复执行以下操作:
读取寄存器的末位,作为本周期的输出数据
将寄存器向右移动一位,并通过异或操作计算新的末位的值。
读取此时的寄存器状态作为新的种子,重复以上步骤
PN的应用场景
PN码具有良好的随机性和复杂度,因此在通信、加密、调制等领域被广泛应用,如:
直接序列扩频(DS-CDMA)技术的扰码
无线电的跳频技术
数字电视的时钟同步
软件保护加密算法等
PN码的优势与劣势
优势:
具有良好的随机性,能够抵抗破解
易于实现和处理,可用硬件电路或软件算法来实现生成
能够在无噪声和加性高斯噪声的环境下,有效提升信号抗噪声性能
劣势:
为了避免码串重复,码长需要达到一定长度,因此需要较多的存储空间和带宽
码序列相对固定,不便于频繁修改,长时间使用风险大
PN码检测方法
在信息传递的过程中,PN码与原始数据一起传输,因此检测PN码的正确性至关重要。检测方法如下:
通过预先设定的多项式,对接收到的PN码进行校验,确保其与发送方的PN码序列一致
根据PN码序列,还原原始数据流
根据预设规则,检验还原的原始数据是否符合要求
若数据正确,继续执行后续处理;否则,返回错误处理流程
PN码在生活中的应用案例
PN码在生活中有很多应用,例如:
库存管理:将产品码标记为特定PN码,便于统一管理
防伪溯源:在包装盒或标签上加入PN码,防止仿冒和非法销售
QR码:QR码本质上也是一种PN码,可以被用于移动支付、电子门票、名片等各种场景
结论
PN码是一种重要的序列码,在通信、加密、调制等领域都有广泛应用。在应用PN码时,需要慎重考虑其存储空间、更新频率和周期性,并对其进行合理的校验和检测。随着技术的不断发展,PN码在未来必将发挥更大的潜力和作用。