m序列发生器设计实现
m序列发生器设计实现
河南师范大学设计性实验报告学期：2014-2015学年第 1 学期m序列发生器设计实现_实验实验小组成员：班级：2013级网络工程班学院：计算机与信息工程学院填表日期： 2014年 11月 29 日实验项目简介：1 问题描述通常产生伪随机序列的数字电路为一反馈移位寄存器。
根据其构成结构，它又分为线性反馈移位寄存器和非线性反馈移位寄存器两类，由线性反馈移位寄存器产生的周期最长的二进制数字序列称为最大长度线性反馈移位寄存器序列，简称m序列。
2.实验原理：此实验是用4位移位寄存器实现可控乘/除法2到8步长为2n电路通过分析不难看出本次实验的乘除法运算中一个只出现三个数字2、4、8写成二进制为0010、0100、1000可以发现每一次乘法都只是将1向左移一个位每一次除法则是向右移一位，那么就可以使用74194双向移位寄存器。
首先要了解4位移位寄存器。
工作原理：74194是一个4位双向移位寄存器。
它具有左移、右移、并行输入数据、保持以及清除等五种功能：当~R=1MA MB=00MA MB=01MA MB=10MA MB=113．一个完整的系统应具有以下功能：1）控制信号的移动方向，通过改变S1S0的编码状态，使移位器左移、右移、保持等。
2）可以得到m序列的周期,通过观察示波器中CLK与Sl或者Sr的波形，可以得出m序列的周期。
4.实验目的：1、掌握M序列信号产生的基本方法2、利用EWB产生M序列信号，设计电路做成M序列信号发5.实验条件：学院提供公共机房，1台/学生微型计算机。
实验总结：1.在实验的过程中，小组成员积极准备。
通过实验加深了对74194芯片性能的了解，提高了各个成员的动手能力。
2.但是由于知识掌握不够全面准确的原因，实验过程中多次出现问题，小组成员积极思考，最终解决了问题。
3.在观察m序列周期的过程中，出现了周期同预期不符合的情况，最终发现是输入脉冲时出现了问题。
南昌大学M序列信号发生器实验报告
南昌大学信息工程学院M序列信号发生器课程设计班级：姓名：学号：基于MULTISIM的序列信号发生器实验目的实验要求实验元件实验原理MLTISIM知识简介MLTISIM中仿真仪器实验设计仿真分析仿真电路示波器显示输出波形实验结果实验结论实验感想一、实验目的：1、掌握M序列信号产生的基本方法2、利用MULTISIM产生M序列信号，设计电路做成M序列信号发生器3、掌握M序列 0 状态消除的基本手段二、实验要求：在MULTISIM中采用移存器自启动电路设计仿真M=31序列信号发生器电路，采用虚拟逻辑分析仪观察波形输出。
要求自制时钟脉冲信号，并能清楚地观察到M序列稳定的波形。
采用EDA进行图形仿真，硬件电路来实现。
三、实验元件函数发生器，双端输入示波器，74LS30，74LS164,74LS005V直流电源四、实验原理1、MULTISIM 软件的简介在众多的 EDA 设计和仿真软件中，MULTISIM 软件以其强大的仿真设计应用功能，在各高校电信类专业电子电路的仿真和设计中得到了较广泛的应用。
软件及其相关库包的应用对提高学生的仿真设计能力，MULTISIM更新设计理念有较大的好处。
MULTISIM（电子工作平台）软件，最突出的特点是用户界面好，各类器件和集成芯片丰富，尤其是其直观的虚拟仪表是 MULTISIM 软件的一大特色。
它采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。
MULTISIM 软件所包含的虚拟仪表有：示波器，万用表，函数发生器，波特图图示仪，失真度分析仪，频谱分析仪，逻辑分析仪，网络分析仪等。
这些仪器的使用使仿真分析的操作更符合平时实验的习惯。
电子设计自动化（EDA）技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。
是在计算机辅助设计EDA（CAD）技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统。
基于FPGA的m序列信号发生器设计
基于FPGA的m序列信号发生器设计摘要：m序列是一种伪随机序列(PN码)，广泛用于数据白噪化、去白噪化、数据传输加密、解密等通信、控制领域。
基于FPGA与Verilog硬件描述语言设计井实现了一种数据率按步进可调、低数据误码率、反馈多项式为的m序列信号发生器。
系统时钟为20MHz，m序列信号发生器输出的数据率为20～100 kbps，通过2个按键实现20 kbps步进可调与系统复位，输出误码率小于1%。
m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称，它是由带线性反馈的移位寄存器产生的周期最长的一种伪随机序列。
是由移位寄存器、反馈抽头及模2加法器组成。
m序列一旦反馈多项式及移位寄存器初值给定，则就是可以预先确定并且可以重复实现的序列，该特点使得m序列在数据白噪化、去白噪化、数据传输加密、解密等通信、控制领域使用广泛。
因此，深入学习研究m序列具有重要的实际意义。
1 m序列信号发生器的组成基于FPGA的m序列信号发生器硬件结构极其简单，仅需两个独立按键(一个是复位按键与另一个控制数据率切换按键)、一个48 MHz 的用于提供系统时钟有源晶振、系统电源、一块配置芯片、几个简单的电阻与电容即可实现。
按键去抖动、按键复位、按键切换数据率、时钟分频等功能均在FPGA内部编程实现。
2 m序列信号发生器的关键设计本文中m序列信号发生器的反馈多项式为。
其反馈及移位寄存器的关系图如图2所示。
从本设计中的反馈及移位寄存器的关系图可以看出，一个时钟周期，移位寄存器右移一位，最高位输入为x0、x2、x3、x4及x8的异或(模2相加)。
m序列的输出是移位寄存器的最低位。
图2所示的关系是m序列呈现为随机性、周期性的根本原因。
为了满足信号发生器输出数据率20 kbps的步进通过按键可调，则生成按步进20 kbps可调的时钟是实现该功能的关键。
当按键发生，时钟的输出频率加20 kbps。
在实际电路中，按键会有很大抖动，对系统会造成很大的不稳定性，因此，必须想办法减小这样的不利影响。
基于FPGA可配置m序列发生器的设计与实现
基于FPGA可配置m序列发生器的设计与实现作者：晏浩文陈伟吴琼黄庆超刘建国祝宁华来源：《现代电子技术》2018年第08期摘要：针对某些设计场合对可变m序列的需求，提出并验证了一种基于FPGA的m序列发生器方案。
该方案采用线性反馈移位寄存器的结构，可通过外设对发生器的初始状态进行配置来改变所产生的m序列。
使用ModelSim仿真软件对此设计进行了仿真，并将该m序列发生器应用于某光跳频保密通信系统中完成了实验验证。
结果表明，使用该方案实现的m序列发生器结构简单、易于集成，可产生大量不同的m序列，且具有可动态配置的特点。
关键词： FPGA； m序列；信号发生器；移位寄存器； ModelSim仿真软件；光跳频通信系统中图分类号： TN911⁃34； TN918 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2018）08⁃0001⁃04Abstract： In allusion to the demand of variable m⁃sequence in some design occasions， anm⁃sequence generator scheme based on FPGA is proposed and verified. In the scheme， the linear feedback shift register structure is adopted， and the generated m⁃sequence can be changed by using peripherals to configure the initial state of the generator. The Modelsim simulation software is used to perform simulation for the design， and the m⁃sequence generator is applied to a certain optical frequency hopping secure communication system to accomplish the experimental verification. The results show that the m⁃sequence generator realized by this scheme has simple structure， is easy to be integrated， can produce a large number of different m⁃sequences， and has the characteristic of dynamic configuration.Keywords： FPGA； m⁃sequence； signal generator； shift register； ModelSim simulation software； optical frequency hopping communication systemm序列作为伪随机序列[1]的一种，具有优良的伪随机序列性质，在雷达[2]、导航[3]、常规通信[4⁃5]、保密通信[6]、地球物理勘察[7]和电子对抗[8]等领域中都有着广泛的应用。
课程设计论文基于FPGA的m序列发生器
基于FPGA的ｍ序列发生器摘要ｍ序列广泛应用于密码学、通信、雷达、导航等多个领域，本文提出了一种基于FPGA的伪随机序列产生方法，应用移位寄存器理论从序列的本原多项式出发，获得产生该序列的移位寄存器反馈逻辑式，结合FPGA芯片结构特点，在序列算法实现中采用元件例化语句。
算法运用VHDL语言编程，以A1tera的QuartusⅡ软件为开发平台，给出了序列的仿真波形。
序列的统计特性分析表明：该方法产生的序列符合ｍ序列的伪随机特性，验证了算法的正确性。
关键词：ｍ序列；移位寄存器理论；VHDL语言目录摘要 (I)1 m序列 (1)1.1 理论基础 (1)1.1.1 线性反馈移位寄存器 (2)2 m序列的性质 (5)2.1 均衡性 (5)2.2游程特性 (5)2.4 自相关特性 (5)2.5 伪噪声特性 (7)3 m序列的应用 (9)3.1 扩展频谱通信 (9)3.2 通信加密 (10)4 开发工具简介 (11)4.1 Quartus II简介 (11)4.2 数字系统开发流程 (12)4.3 FPGA简介 (12)5 m序列生成器仿真分析 (16)5.1 反馈系数表存储器设计 (16)5.2 移位存储器设计 (17)5.3 仿真分析 (18)参考文献 (20)附录 (22)1 m序列m序列是伪随机序列的一种 ,结构简单 ,实现方便。
在现代工程实践中 , m 序列在通讯、导航、雷达、通信系统性能的测量等领域中有着广泛的应用。
例如 , 在连续波雷达中可用作测距信号 , 在遥控系统中可用作遥控信号 , 在多址通信中可用作地址信号 , 在数字通信中可用作群同步信号 ,还可用作噪声源及在保密通信中起加密作用等。
伪噪声发生器在测距、通信等领域的应用日益受到人们重视。
目前，m序列产生实现方法主要有3种：(1)门电路实现该方法设计简单，但随移位寄存器级数的增长，电路装调困难，且占用的印制板面积较大。
(2)DSP编程实现该方法专业性过强，不适合一般用户。
M序列发生器设计实验指导书
M序列发生器设计实验一、实验原理：M序列码也称伪随机序列码，其主要特点是：（1）每个周期中，“1”码出现2n-1次，“0”码出现2n-1次，即0、1出现概率几乎相等。
（2）序列中连1的数目是n，连0的数目是n-1。
（3）分布无规律，具有与白噪声相似的伪随机特性。
由于具有这些特点，m序列码在通信、雷达、系统可靠性测试等方面获得了广泛地应用。
m序列码发生器是一种反馈移位型结构的电路，它由n位移位寄存器加异或反馈网络组成，其序列长度M＝2n-1，只有一个多余状态即全0状态，所以称为最大线性序列码发生器。
由于其结构已定型，且反馈函数和连接形式都有一定的规律，因此利用查表的方式就设计出m 序列码。
列出部分m序列码的反馈函数F和移存器位数n的对应关系。
如果给定一个序列信号长度M，则根据M＝2n-1求出n，由n查表便可以得到相应的反馈函数F。
二、基于DSP Builder 的设计M 序列发生器可由线性反馈寄存器（Linear Feedback Shift Registers,LFSR ）来产生，如图1所示。
图1 线性反馈移位寄存器的构成其特征多项式可表示为:∑==ni i i x C x F 1)(在图1中涉及的乘法和加法都是指模二运算的乘法和加法，即逻辑与和逻辑或。
要产生最长的线性反馈移位寄存器序列的n 级移位寄存器，其特征多项式必须是n 次本原多项式。
例如n=5，可以生成M 序列的5级LFSR 的特征多项式，即：125++x x ，此式可生成的M 序列的周期为：125-。
下面以M 序列发生器模型125++x x 为例，利用DSP Builder 构建一个伪随机序列发生器。
图2显示了上式的DSP Builder 模型表述，这里采用相连的延时单元级作为移位寄存器，用异或（XOR ）完成模二加运算，输出为Output 。
图2 M 序列发生器模型但应注意，图2所示的电路一般无法正常工作。
这是由于在DSP Builder 默认的延时单元在开始工作时，存储内容为0，而对于M 序列来说，起始序列为全0，那么根据多项式，输出序列也将为0.全0序列不是正常的M 序列。
基于MATLAB的一种m序列设计与实现
ｉ性进行验证，对工程技术人员有很大的参考价值。
关键词ｍ序列ＭＡＴＬＡＢ相关性平衡性
１ 引言
扩频技术在导航、通信、测控等领域都得到广泛 应用，扩频系统的抗干扰、保密、多址、捕获与跟踪等 都与扩频码的设计密切相关，因此扩频码的生成和 性能评估是扩频系统的关键核心技术，决定了系统
的性能甚至成败。扩频系统对扩频序列的要求是：① 尖锐的自相关特性；②尽可能小的互相关值；③足 够多的序列数；④序列平衡性好；⑤工程上易实现。
ｔｅｃｈｎｉｃｉａｎｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍ ｓｅｑｕｅｎｃｅ，ＭＡＴＬＡＢ，ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ，ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ
安德鲁喜获德国ｉＣＥ动车组长期合同
，７康普公司全资子公司暨全球通信系统及设备领域领袖企业安德鲁无线通信公司，近日成功斩获一项德国ＩＣＥ动 车组长期合同，将为其提供更先进的无线覆盖通信系统。
Ｎ＝２＾ｎ一１：
ｒｅｇｉｓｔｅｒ＝［ｚｅｒｏｓ（１，ｎ一１）１］；％初始状态 ｍｓｅｑｆｕｎｃ ｌ（１）＝ｒｅｇｉｓｔｅｒ（ｎ）； ％第一个输出码元
ｆｏｒ ｉｉ＝２：Ｎ
ｎｅｗｒｅｇｉｓｔｅｒ（１）＝ｍｏｄ（ｓｕｍ（ｆｂｅｏｎｎｅｅｔｉｏｎ． 水ｒｅｇｉｓｔｅｒ），２）；
ｆｏｒ ｉｊ＝２：ｎ， ｎｅｗｒｅｇｉｓｔｅｒ（ｉｊ）＝ｒｅｇｉｓｔｅｒ（ｉｊｉ一１）；
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；之路。本文基于ＭＡＴＬＡＢ平台编制了一种ｍ序列生成及相关性评估程序
一类基于FPGA的m序列发生器的设计
[收稿日期]20060525 [作者简介]邹学玉(1965),男,1988年大学毕业,副教授,博士生,现主要从事现代通信理论与技术、网络通信新技术方面的教学与研究工作。
一类基于FPGA 的m 序列发生器的设计 邹学玉,易国华 (长江大学电子信息学院,湖北荆州434023)[摘要]基于FP GA 的存储器结构,设计了产生m 序列的本原多项式的存储格式及其查询算法,并且提出了对任意级数n 的m 序列发生器的产生方法。
试验表明,使用该方法实现的m 序列发生器,结构简单,速度快,适用范围广。
[关键词]m 序列;信号发生器;FP GA[中图分类号]TP312;TN91414[文献标识码]A [文章编号]16731409(2006)03008403m 序列是伪随机序列[1～3]的一种,结构简单,实现方便。
在现代工程实践中,m 序列在通讯、导航、雷达、通信系统性能的测量等领域中有着广泛的应用。
例如,在连续波雷达中可用作测距信号,在遥控系统中可用作遥控信号,在多址通信中可用作地址信号,在数字通信中可用作群同步信号,还可用作噪声源及在保密通信中起加密作用等。
伪噪声发生器在测距、通信等领域的应用日益受到人们重视。
有关产生m 序列发生器的方法很多。
其中,用通用数字器件构成[4]的特点是速度可以很快,但硬件电路不便修改特性,只能产生单一n 级m 序列;用软件方式构成的特点是采用灵活的数据查询方式可以获得任意级数n 的本原多项式系数,从而实现m 序列的产生,但速度受到单片机工作速度的限制[5]。
而FP GA 具有硬件电路实现的优点,又具有设计上的灵活性,并且由于FP GA 便于实现大规模的数字系统,其中内嵌了一定数量的E 2PROM 。
为此,笔者将m 序列的本原多项式系数以表格的形式存储于FP GA 的E 2PROM 中,根据级数n 来查询本原多项式系数表,以得到其相应的本原多项式系数,由此设计出m 序列发生器。
1 基于FPGA 的m 序列产生原理m 序列信号发生器是在n 级线性移位寄存器[2]的基础上,加上反馈逻辑电路构成的。
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河南师范大学设计性实验报告
学期：2014-2015学年第 1 学期
m序列发生器设计实现_实验
实验小组成员：
班级：2013级网络工程班
学院：计算机与信息工程学院
填表日期： 2014年 11月 29 日
实验项目简介：
1 问题描述
通常产生伪随机序列的数字电路为一反馈移位寄存器。
根据其构成结构，它又分为线性反馈移位寄存器和非线性反馈移位寄存器两类，由线性反馈移位寄存器产生的周期最长的二进制数字序列称为最大长度线性反馈移位寄存器序列，简称m序列。
2.实验原理：
此实验是用4位移位寄存器实现可控乘/除法2到8步长为2n电路通过分析不难看出本次实验的乘除法运算中一个只出现三个数字2、4、8写成二进制为0010、0100、1000可以发现每一次乘法都只是将1向左移一个位每一次除法则是向右移一位，那么就可以使用74194双向移位寄存器。
首先要了解4位移位寄存器。
工作原理：74194是一个4位双向移位寄存器。
它具有左移、右移、并行输入数据、保持以及清除等五种功能：
当~R=1MA MB=00
MA MB=01
MA MB=10
MA MB=11
3．一个完整的系统应具有以下功能：
1）控制信号的移动方向，通过改变S1S0的编码状态，使移位器左移、右移、保持等。
2）可以得到m序列的周期,通过观察示波器中CLK与Sl或者Sr的波形，可以得出m序列的周期。
4.实验目的：
1、掌握M序列信号产生的基本方法
2、利用EWB产生M序列信号，设计电路做成M序列信号发
5.实验条件：学院提供公共机房，1台/学生微型计算机。
实验总结：
1.在实验的过程中，小组成员积极准备。
通过实验加深了对74194芯片性能的
了解，提高了各个成员的动手能力。
2.但是由于知识掌握不够全面准确的原因，实验过程中多次出现问题，小组成
员积极思考，最终解决了问题。
3.在观察m序列周期的过程中，出现了周期同预期不符合的情况，最终发现
是输入脉冲时出现了问题。