高磊，陳志強，吳黎慧，蒲南江

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

0 引言

m 序列是偽隨機序列的一種, 結(jié)構(gòu)簡單, 實現(xiàn)方便。在現(xiàn)代工程實踐中, m 序列在通訊、導(dǎo)航、雷達、通信系統(tǒng)性能的測量等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。例如, 在連續(xù)波雷達中可用作測距信號, 在遙控系統(tǒng)中可用作遙控信號, 在多址通信中可用作地址信號, 在數(shù)字通信中可用作群同步信號, 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m 序列; 用軟件方式構(gòu)成的特點是采用靈活的數(shù)據(jù)查詢方式可以獲得任意級數(shù)n 的本原多項式系數(shù),從而實現(xiàn)m 序列的產(chǎn)生, 但速度受到單片機工作速度的限制。而FPGA 具有硬件電路實現(xiàn)的優(yōu)點, 又具有設(shè)計上的靈活性, 并且由于FPGA 便于實現(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)計生成了3路m序列發(fā)生器。

1 基本理論

m序列是最長線性反饋移位寄存器序列的簡稱，它是由帶線性反饋的移位寄存器產(chǎn)生的周期最長的一種序列。m序列可以利用n級移位寄存器產(chǎn)生.可能產(chǎn)生的最長周期為(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)計思想

2.1 總體方案設(shè)計

本文通過控制模塊控制各個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

圖2 仿真實現(xiàn)

圖3 偽碼仿真圖

圖4 偽碼設(shè)計圖

2.3 控制模塊的設(shè)計

控制模塊是選擇3路信號的控制端口。如圖5所示。部分VHDL源代碼如下：

圖5 控制圖

3 實驗結(jié)果

根據(jù)上述實驗步驟，可得出m序列發(fā)生器的仿真圖如圖6所示。

圖6 3路信號仿真圖

最后，通過示波器觀察實驗結(jié)果。如圖7所示。

圖7 示波器顯示的實驗結(jié)果

4 結(jié)束語

本文論述的基于FPGA的m序列發(fā)生器簡單易行，具有很強的實用性，通過VHDL語言編寫程序完成m序列信號的生成，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，具有很強的實際使用價值。但本系統(tǒng)在提高碼速率方面亟待進一步提高。

[1]樊昌信.通信原理[M].北京:人民郵電出版社,2007.

[2]張濤.雙通道偽隨機信號發(fā)生器的研究[J].電子測量與儀器學(xué)報,2008,11(2):11-151.

[3]束禮寶,宋克柱,王硯方.偽隨機數(shù)發(fā)生器的FPGA實現(xiàn)與研究[J].電路與系統(tǒng)學(xué)報，2008,8(3):121-124.

[4]鄔楊波,王曙光,胡建平.有限狀態(tài)機的VHDL設(shè)計及優(yōu)化[J].信息技術(shù),2008,28(1):75-78.

[5]張力軍.數(shù)字通信簡介[J].電子工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2003:552-552.

[6]童成意.擴頻通信技術(shù)的應(yīng)用研究[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版,2008(8):21-28.

[7]William,Sandoval.The ZigBee Revolution[DB/OL].[2005-09-23].

[8]吳先用,鄒學(xué)玉.一種m序列偽碼發(fā)生器的產(chǎn)生方法[J ].測控技術(shù),2003,22(9):56-591.