基于FPGA的m序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)★

高磊，陳志強(qiáng)，吳黎慧，蒲南江

（中北大學(xué)信息探測(cè)與處理技術(shù)研究所，山西 太原 030051）

0 引言

m 序列是偽隨機(jī)序列的一種, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 實(shí)現(xiàn)方便。在現(xiàn)代工程實(shí)踐中, m 序列在通訊、導(dǎo)航、雷達(dá)、通信系統(tǒng)性能的測(cè)量等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。例如, 在連續(xù)波雷達(dá)中可用作測(cè)距信號(hào), 在遙控系統(tǒng)中可用作遙控信號(hào), 在多址通信中可用作地址信號(hào), 在數(shù)字通信中可用作群同步信號(hào), 還可用作噪聲源及在保密通信中起加密作用等。偽噪聲發(fā)生器在測(cè)距、通信等領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到人們重視。有關(guān)產(chǎn)生m 序列發(fā)生器的方法很多。其中, 用通用數(shù)字器件構(gòu)成的特點(diǎn)是速度可以很快, 但硬件電路不便修改特性, 只能產(chǎn)生單一n 級(jí)m 序列; 用軟件方式構(gòu)成的特點(diǎn)是采用靈活的數(shù)據(jù)查詢方式可以獲得任意級(jí)數(shù)n 的本原多項(xiàng)式系數(shù),從而實(shí)現(xiàn)m 序列的產(chǎn)生, 但速度受到單片機(jī)工作速度的限制。而FPGA 具有硬件電路實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn), 又具有設(shè)計(jì)上的靈活性, 并且由于FPGA 便于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的數(shù)字系統(tǒng), 其中內(nèi)嵌了一定數(shù)量的E2PROM。因此，本文利用FPGA設(shè)計(jì)生成了3路m序列發(fā)生器。

1 基本理論

m序列是最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱，它是由帶線性反饋的移位寄存器產(chǎn)生的周期最長(zhǎng)的一種序列。m序列可以利用n級(jí)移位寄存器產(chǎn)生.可能產(chǎn)生的最長(zhǎng)周期為(2n-1)。m序列發(fā)生器的結(jié)構(gòu)主要分為兩類，一類稱為簡(jiǎn)單型碼序列發(fā)生器，另一類稱為模塊型碼序列發(fā)生器。原理圖如圖1所示。

圖1 m序列原理圖

2 設(shè)計(jì)思想

2.1 總體方案設(shè)計(jì)

本文通過控制模塊控制各個(gè)m序列發(fā)生器，從而生成不同位數(shù)的m序列。

2.2 一路m序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)

圖2 仿真實(shí)現(xiàn)

圖3 偽碼仿真圖

圖4 偽碼設(shè)計(jì)圖

2.3 控制模塊的設(shè)計(jì)

控制模塊是選擇3路信號(hào)的控制端口。如圖5所示。部分VHDL源代碼如下：

圖5 控制圖

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，可得出m序列發(fā)生器的仿真圖如圖6所示。

圖6 3路信號(hào)仿真圖

最后，通過示波器觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如圖7所示。

圖7 示波器顯示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)束語

本文論述的基于FPGA的m序列發(fā)生器簡(jiǎn)單易行，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，通過VHDL語言編寫程序完成m序列信號(hào)的生成，以及控制模塊的生成，為相關(guān)領(lǐng)域提供了較好的模型和方法，具有很強(qiáng)的實(shí)際使用價(jià)值。但本系統(tǒng)在提高碼速率方面亟待進(jìn)一步提高。

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