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:梁在平
(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。
中国军力报告2013二、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。
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图1 线性反馈移位寄存器的构成
其特征多项式可表示为:∑==n
i i i x C x F 1
)(
梅山降糖神茶在图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。因此只要起始时,寄存器中有一个为1,M 序列就可以正常输出。为此,将图2的模型改为图3所示。
对图3所示的模型进行仿真,可得到一个为随机序列信号输出,如图4所示。
图3  修改后的M序列发生器模型
图4 M序列发生器Simulink仿真结果
传承进化三、基于Quartus II的设计
1、生成.bsf文件
双击图3中的“Signal Compiler”图标,设置如图5所示,然后单击“Compile”,生成M序列发生器的.vhd文件,用于Quartus II的设计。
图5 Signal Compiler对话框
双击M_dspbuilder文件夹中的M.qpf工程,打开M_example.vhd文件,进入File/Create、Updata/Create Synbol File for Current File,生成M_example.bsf文件。把M_example.vhd 和M_example.bsf文件拷贝到M文件夹目录下。
2、创建工程
双击桌面的Quartus II图标,创建工程,创建M_Sequence.bdf文件,添加M_example、input和output后,原理图文件如图6所示,编译通过后进行引脚分配,如图7所示,在进行编译通过后,把M_Sequence.sof下载到核心板上,观察输出波形,与DSP Builder的仿真结果进行对比。阿尔及利亚地震
图6  原理图文件
图7  引脚分配图

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