4-32Gbps 伪随机码序列发生器
M序列发生器
M 序列发生器M 序列（即De Bruijn 序列）又叫做伪随机序列、伪噪声(PN)码或伪随机码。
可以预先确定并且可以重复实现的序列称为确定序列；既不能预先确定又不能重复实现的序列称随机序列；不能预先确定但可以重复产生的序列称伪随机序列。
m 序列发生器是一种反馈移位型结构的电路，它由n 级移位寄存器加异或反馈网络组成，其生成序列长度p ＝2n －1，且只有1 个冗余状态即全0 状态，所以称为最长线性反馈移位寄存器序列。
由于带有反馈，因此在移位脉冲作用下，移位寄存器各级的状态将不断变化，通常移位寄存器的最后一级做输出，输出序列为[a k ]＝a 0a 1…a n －1…。
其组成框图如图3.1所示。
输出序列是一个周期序列，其特性由移位寄存器的级数、初始状态、反馈逻辑以及时钟速率(决定着输出码元的宽度)所决定。
当移位寄存器的级数与时钟确定时，输出序列就由移位寄存器的初始状态和反馈逻辑所完全确定。
当初始状态为全零状态时，移位寄存器输出全0 序列。
为了避免这种情况，需设置全0 排除电路。
数字基带信号V 1的本原多项式为84321)(x x x x x f ++++=，作为8级m 序列其最长时间周期为28-1=255，即第2，3，4，8级参与反馈经异或后送入第1 级。
所设计的8级m 序列如图3.3所示。
图3.1 m 序列组成框图a n-11a n-22a 1n-1a 0n C 1C 2C n-1C n =1C 0=1输出｛a k ｝依据上图原理，设计了一种通过手动置数产生M 序列的电路，其电路设计如图3.4所示，该图由Protel SE99绘制，再根据该图搭建硬件电路，图中的单刀开关可以用拨码开关代替。
电路分析：全0状态时，采用此方法设计的m 序列发生器不具有自启动特性。
为了使电路启动，可以断开开关S 1，将74LS194 的工作方式控制端S 1置高电平，这时S 1和S 0均为高电平，即S 1S 0＝11，74LS194 处于置数状态，把输入端的初始状态10000000 置到输出端。
mwc系统射频调制通道设计分析与校准方法研究
摘要摘要MWC系统是基于压缩感知的一种模拟信息转换架构，能够针对载频未知的多频带信号进行压缩采样，其结构主要包括对被测信号混频、滤波、低速采样以及算法重构，在硬件结构上信号调制通道主要包括功分器、混频器、滤波器等器件，其物理结构简单易于实现。
虽然数值仿真得到很完全的信号重构，但由于实际物理系统特别是射频系统中存在各类非理想特性，对重构信号影响很大。
本文将设计MWC系统射频调制通道，分析器件的非理想特性对MWC系统的影响，并研究相应的校准方法，验证其对多频带信号的频谱感知能力。
具体内容如下：1、对MWC系统理论进行深入研究，设置相应的调制通道系统参数。
分析混频、滤波和采样等环节在MWC系统中的具体作用，介绍MWC系统物理通道扩展原理，分析其信号重构过程，指出其实现信号完全重构的条件。
根据验证的多频带信号的指标，确定MWC射频系统调制通道的设计指标。
2、根据射频调制通道的设计指标进行总体方案设计。
完成对功分器、混频器、滤波器和放大器等器件的选型，并研究器件的非理想特性，如功分器的回波损耗和插入损耗，混频器的回波损耗、变频损耗和隔离度，滤波器的非矩形频响特性等。
并设计其实验测试平台，主要包括信号源、射频调制通道、采样模块以及高速伪随机序列生成模块。
3、根据选购的器件特性，简化其非理想特性模型，分析不同特性对MWC系统的影响，针对滤波器非理想的频响特性提出滤波器频域补偿法，采用正弦激励法来测量畸变的感知矩阵。
在扩展系统中，提出逐次移相修正法减小正弦激励法中对激励信号初始相位的要求。
并对这些非理想模型建模仿真，分析校准方法的有效性和可行性。
4、组建MWC系统射频调制通道和实验测试平台，进行多频带信号欠采样验证、器件非理想特性分析。
该调制通道以400MSa/s的总采样率，实现对奈奎斯特为2GHz的未知载频QPSK多频带信号的压缩采样，在使用校准方法的情况下，能以高概率重构出多频带信号的载频位置和带宽等频域特征，并实验验证了器件非理性特性对MWC系统的不良影响，最终总结了MWC系统中硬件的各类非理性特性的原因、影响和校准方法。
AWG5000系列混合信号伪随机波形生成器说明书
Arbitrary Waveform GeneratorAWG5000 Series (AWG5014 • AWG5012 • AWG5004 • AWG5002)The AWG5000 Series of Arbitrary Waveform Generators Delivers the Industry’s Best Mixed Signal Stimulus Solution for Today’s Complex Measurement ChallengesThe AWG5000 Series of Arbitrary Waveform Generators delivers theoptimal combination of industry leading sample rate, vertical resolution, signal fidelity and waveform memory length,all in an easy-to-use self-contained package.The series offers the industry’s best solution to the challenging signal stim-ulus issues faced by designers verifying,characterizing and debugging sophisti-cated electronic designs.Meeting the needs of today’s design engineers, the series provides excellent signal dynamic range and integrity.AWG5000 Series models, with a 14bits DA converter based sample rate from 600MS/s to 1.2GS/s, two to four output channels, synchronized four to eight digital marker outputs, and 28-channels of digital data outputs, easily solve the toughest measurement chal-lenges in wireless base band I/Q communications, digital consumer product design such as imaging devices, data conversion equipment and semiconductor design and test. The open Windows (Windows XP)-based instruments are easy and convenient to use and connect easily with peripherals and third-party software.AWG5000 Series.Features & Benefits1.2Gs/s and 600MS/s Models 14 bit Vertical Resolution 2 or 4Arbitrary WaveformDifferential/Single-ended Outputs –Up to 4.5V p-p Single-ended and 9V p-p at Differential Output into 50Ω–0.95ns Tr/Tf (10 to 90%) at 0.6V p-p–+/– 5ns Range (50ps Resolution) Inter Channel Skew Control–SFDR: 80dBc (1MHz),64dBc (10MHz)4 or 8Variable Level Marker Outputs–Up to 3.7V p-p Single-ended Output into 50Ω–300ps Tr/Tf (20 to 80%)at 0 to 1V–Up to 1ns Range (50ps Resolution) Delay Control28 Bits Ch 1/Ch 2Variable Level Digital Data Output–Up to 3.7V p-p Single-ended Output into 50Ω–300ps Tr/Tf (20 to 80%)at 0 to 1VUp to 32M Point Record Length For Longer Data Streams Down to 800ps Resolution Edge Timing Shift Control Real-time Sequencing Creates Infinite Waveform Loops, Jumps,and Conditional BranchesEasy to Use and Learn Shortens Test TimeIntuitive User Interface Based on Windows 2000 XP Convenient Bench Top Form FactorIntegrated PC Supports Network Integration and Provides a Built-in DVD, Removable Hard Drive,LAN and USB portsApplicationsDesigning, Testing and Deploying Wireless Communications: –High Fidelity QuadratureModulation I and Q Base-band Signals (Polar Modulation:I/Q + Magnitude Control, Two Pair of I/Q for MIMO)Imaging–Stimulus Signals for Imaging Display and Recording Devices (CCD, LCD)Data Conversion–Stimulus Signals for DataConversion Devices (ADC, DAC)Mixed Signal Design and Test –2/4Ch Analog + 4/8Ch Marker Outputs + 28 Bit Digital Data OutputsReal-world, Ideal or Distorted Signal Generation – Including All the Glitches, Anomalies and ImpairmentsEnhanced/Corrupted Playback of DSO Captured SignalsWaveform Vectors Imported from Third-party T ools such as MathCAD,MATLAB, Excel and OthersArbitrary Waveform GeneratorAWG5000 Series (AWG5014 • AWG5012 • AWG5004 • AWG5002)AWG5000 Series • /signal_sources2EVM/Constellation measurement.Typical Signal Injection.Arbitrary Waveform GeneratorAWG5000 Series (AWG5014 • AWG5012 • AWG5004 • AWG5002) RTSA Spectrum view.9-PAM with 250 Mbps.Mixed signal test by TDS/TLA iView.™AWG5000 Series • /signal_sources3Arbitrary Waveform GeneratorAWG5000 Series (AWG5014 • AWG5012 • AWG5004 • AWG5002)4AWG5000 Series • /signal_sourcesArbitrary Waveform GeneratorAWG5000 Series (AWG5014 • AWG5012 • AWG5004 • AWG5002)AWG5014AWG5012AWG5004AWG5002Arbitrary WaveformsWaveform Length 1 to 16,200,000 points (or 1 to 32,400,000 points,option 01)Number of Waveforms 1 to 16,000Sequence Length 1 to 4,000stepsSequence Repeat Counter 1 to 65,536 or infiniteSequence Control Repeat count,Trigger,Go-to-N and JumpJump Mode Synchronous and AsynchronousRun ModesContinuous Waveform is iteratively output.If a sequence is defined,the sequence order and repeat functions are appliedTriggered Waveform is output only once when an external,internal,GPIB,LAN or manual trigger is receivedGated Waveform begins output when gate is true and resets to beginning when falseSequence Waveform is output as defined by the sequenceClock GeneratorSampling Frequency10 MS/s to 1.2GS/s10 MS/s to 600 MS/sResolution8digitsInternal ClockAccuracy Within ±(1 ppm + Aging),Aging:within ±1 ppm/yearClock Phase Noise Less than –90dBc/Hz at 100kHz offsetInternal Trigger GeneratorInternal Trigger RateRange 1.0μs to 10.0sResolution3digits,0.1μs minimumSkew Control Between OutputsRange– 5 ns to + 5nsResolution5psAWG5000 Series • /signal_sources5Arbitrary Waveform GeneratorAWG5000 Series (AWG5014 • AWG5012 • AWG5004 • AWG5002)AWG5000 Series • /signal_sources6AWG5014AWG5012AWG5004AWG5002Main Arbitrary Waveform Output Resolution14 bitsAnalog OutputOutput StyleDifferential Output Impedance 50ΩConnectorBNC FrontAmplitude Output Voltage Normal:–4.5 V to + 4.5V,Direct –0.3V to +0.3V Amplitude Normal:20mV p-p to 4.5V p-p ,Direct; 20mV p-p to 0.6V p-pResolution 1mVDC Accuracy±(2.0% of Amplitude + 2mV) at offset = 0V Offset (into 50Ω) Range Normal:–2.25V to +2.25V,Direct:N/A Resolution 1mVAccuracy±(2% of offset +10mV at minimum amplitudePulse Response Rise/Fall time:(10% to 90%).Normal:1.4ns (2.0V p-p ),Direct:0.95ns (0.6V p-p )Bandwidth (–3dB)Normal:250MHz (2.0V p-p ),Direct:370MHz (0.6V p-p )Ringing Normal:750mV p-p (4.5V p-p filter through),80mV p-p (2.0V p-p filter through),Direct:60mV p-p (0.6V p-p )Low Pass Filter High range:100MHz,20MHz,Low range:through,100MHz,20MHz,Direct:N/ADelay from Marker Normal:17.5ns to 19.4ns (20MHz filter),3.8ns to 5.7ns (100MHz filter),0 to 1.9ns (Through),Direct:–1.5ns to 0.4nsSine Wave Characteristics (1.2GS/s clock,32 waveform points,37.5MHz signal frequency)(600MS/s clock,32 waveform points,18.75MHz signal frequency)Harmonics Normal:≤–40dBc (2.0V p-p ),Direct ≤=–49dBc (0.6V p-p )Normal:≤–46dBc (2.0V p-p ),Direct ≤=–55dBc (0.6V p-p )Non Harmonics Normal:≤–60dBc (2.0V p-p ,DC to 600MHz)Normal:≤–60dBc (2.0V p-p ,DC to 300MHz)Phase noise ≤–85dBc/Hz (2.0V p-p ,10kHz offset) –85dBc/Hz (2.0V p-p ,10kHz offset) SFDR 50dBc (Normal,37.5MHz,1.2GS/s,2.0V p-p )56dBc (Normal,18.75MHz,600MS/s,2.0V p-p )60dBc (Normal,10MHz,600MS/s,1.0V p-p )60dBc (Normal,10MHz,600MS/s,1.0V p-p )80dBc (Normal,1MHz,600MS/s,1.0V p-p )80dBc (Normal,1MHz,600MS/s,1.0V p-p )64dBc (Direct,10MHz,600 MS/s,0.6V p-p )64dBc (Direct,10MHz,600MS/s,0.6V p-p )80dBc (Direct,1MHz,600 MS/s,0.6V p-p )80dBc (Direct,1MHz,600MS/s,0.6V p-p )Arbitrary Waveform GeneratorAWG5000 Series (AWG5014 • AWG5012 • AWG5004 • AWG5002) Auxiliary OutputsOutput Style Single-endedOutput Impedance50ΩConnector BNC FrontLevel (into 50Ω)(Twice for Hi_Z input)Output Windows–1.00 V to + 2.7VAmplitude0.10 Vp-p to 3.7 Vp-pResolution10mVDC Accuracy±(10% of setting +120mV) Maximum Output Current±54mA /chRise/Fall Time (20% to 80%)300 ps(1.0 Vp-p,Hi +1.0V,Lo 0V) Skew Adjust Between MarkersRange0 to 1000ps Resolution50psRandom Jitter (Typical)1010 clock patternRMS5psrmsTotal Jitter (Typical)2^15–1PN data patternPeak to Peak (p-p)80psp-pClock (VCO) OutRange600MHz to 1.2GHzAmplitude0.4 Vp-pinto 50Ωto GND Impedance:50Ω,AC coupling Connector BNC Rear10MHz Reference OutAmplitude 1.2 Vp-p into 50Ω.Max 2.5 Vp-popenImpedance50Ω,AC couplingConnector BNC RearDC OutputsNumber of Outputs4:independently controlled outputsRange–3.0 to +5.0VResolution10mVMax.Current±100mAConnector2x4 pin header on front panelAWG5000 Series • /signal_sources7Arbitrary Waveform GeneratorAWG5000 Series (AWG5014 • AWG5012 • AWG5004 • AWG5002)AWG5000 Series • /signal_sources8Trigger In Impedance 1 k Ωor 50ΩPolarity POS or NEG ConnectorBNC FrontInput Voltage Range1 k Ω:±10V.50 Ω:±5V Threshold Level –5.0 V to 5.0VResolution 0.1VTrigger Jitter2.0ns to 4.5ns (Typical) Trigger Mode Minimum Pulse Width 20nsTrigger Hold-off 832* sampling_period – 100ns Delay to Analog Out128* sampling_period + 250ns Gate Mode Minimum Pulse Width 1024* sampling_period + 10ns Delay to Analog Out640* sampling_period + 260ns Event Input Impedance 1 k Ωor 50ΩPolarity POS or NEG ConnectorBNC FrontInput Voltage Range 1 k Ω:±10V.50 Ω:±5V Threshold –5.0 V to 5.0VResolution0.1VSequence Mode Mode Minimum Pulse Width 20nsEvent Hold Off 1024* Sampling Period + 10nsDelay to Analog Out640* Sampling Period + 280 ns (Jump timing:Asynchronous jump)External Clock IN Input Voltage Range 0.2 V p-p to 0.8 V p-p Impedance50Ω,AC coupledConnectorBNC RearReference Clock IN Input Voltage Range 0.2 V p-p to 3.0 V p-p Impedance50Ω,AC coupledFrequency Range 10MHz,20MHz,100MHz (with ±0.1%)ConnectorBNC RearPhase Lock IN Input Ranges5MHz to 600MHz (acceptable frequency drift is ±0.5%)Input Voltage Range 0.2 V p-p to 3 V p-pConnectorBNC RearAdd IN For each analog channel Impedance 50Ω,DC coupledDC Gain 1BandwidthDC to 100MHz at –3 dBInput Voltage Range ±1.0V ConnectorBNC RearArbitrary Waveform GeneratorAWG5000 Series (AWG5014 • AWG5012 • AWG5004 • AWG5002)(Third party software creation waveform data:MATLAB,MathCad,Excel)S/W driver for 3rd party S/W IVI-com driver and MATLAB libraryInstrument Control/Data Transfer PortsGPIB Remote control and data transfer.(Conforms to IEEE-Std 488.1,compatible with IEEE 488.2 and SCPI-1999.0)Ethernet (10/100/1000Base-T)Remote control and data transfer.(Conforms to IEEE 802.3).RJ-45Computer System & Peripherals Windows XP Professional,512 MB SDRAM,80 GB removable Hard Drive at rear (available front mount kit),CD-RW/DVD drive at front,included USB compact keyboard and mousePC I/O Ports USB 2.0 compliant ports (6 total,2 front,4 rear),PS/2mouse and keyboard connectors (rear panel),RJ-45 Ethernet connector (rear panel) supports 10/100/1000BASE-T,XGA outDisplay Characteristics10.4inch,LCD color display with touch screen,1024 (H)x768 (V) (XGA)Power Supply100 to 240VAC,47 to 63HzPower Consumption450WSafety UL61010-1,CAN/CSA-22.2,No.61010-1-04,EN61010-1,IEC61010-1Emissions EN 55011 (Class A),IEC61000-3-2,IEC61000-3-3Immunity IEC61326,IEC61000-4-2/3/4/5/6/8/11Regional CertificationsEurope EN61326Australia/New Zealand AS/NZS 2064AWG5000 Series • /signal_sources9Arbitrary Waveform GeneratorAWG5000 Series (AWG5014 • AWG5012 • AWG5004 • AWG5002)Ordering Information Arbitrary WaveformGenerator MainframeAWG50141.2GS/s,4-channel,14bits,16M point/channel Arbitrary Waveform Generator.AWG50121.2GS/s,2-channel,14bits,16M point/channel Arbitrary Waveform Generator.AWG5004600MS/s,4-channel,14bits,16M point/channel Arbitrary Waveform Generator.AWG5002600MS/s,2-channel,14bits,16M point/channel Arbitrary Waveform Generator.All Models Include:Accessory pouch,front cover, USB mouse,compact USB key board,lead set for DC output,stylus for touch screen 2 each, Windows®XP operating system restore DVD and instructions,AWG5000 Series product software CD and instructions,Document CD with Browser,Quick Start User Manual,registration card,Certificate of Calibration,power cable.Note:Please specify power cord and language option when ordering.Instrument OptionsAWG5014/AWG5012,AWG5004/AWG5002Opt.01 – Waveform Length Expansion (from 16 M to 32 M).AWG5012/AWG5002Opt. 03 –28 bits digital data outputs (digital data of ch 1 and ch 2).Common OptionsInternational Power PlugsOpt. A0 – North America power.Opt. A1 –Universal EURO power.Opt. A2 – United Kingdom power.Opt. A3 – Australia power.Opt. A5 – Switzerland power.Opt.A6 –Japan power.Opt.A10 – China power.Opt.A99 – No power cord or AC adapter.Language OptionsOpt. L0 – English.Opt. L5 – Japanese.Opt. L7 –Simplified Chinese.Opt. L8 – Traditional Chinese.ServiceOpt. CA1 – A single calibration event.Opt. C3 – Calibration service 3 years.Opt. C5 – Calibration service 5 years.Opt. D1 –Calibration data report.Opt. D3 – Calibration data report 3 years (withoption C3).Opt. D5 – Calibration data report 5 years (withoption C5).Opt. R3 –Repair service 3 years.Opt. R5 –Repair service 5 years.Post-sales Service Options:(e.g.,AWG5012-CA1).CA1 – A single calibration event.R3DW – Repair service coverage 3 years.R5DW – Repair service coverage 5 years.R2PW –Repair service coverage 2 yearspost warranty.R1PW –Repair service coverage 1 yearpost warranty.Product UpgradeAWG5014, AWG50UPOpt.M14 – Waveform Length Expansionfrom 16 M point to 32 M point.Product UpgradeAWG5012, AWG50UPOpt. M12 – Waveform Length Expansionfrom 16 M point to 32 M point.Opt.D13 –Digital Data Outputs.Product UpgradeAWG5004, AWG50UPOpt. M04 – Waveform Length Expansionfrom 16 M point to 32 M point.Product UpgradeAWG5002, AWG50UPOpt.M02 – Waveform Length Expansionfrom 16 M point to 32 M point.Opt.D03 –Digital Data Outputs.AWG5000 Series • /signal_sources 10Arbitrary Waveform GeneratorAWG5000 Series (AWG5014 • AWG5012 • AWG5004 • AWG5002)WarrantyOne-year parts and labor.AWG5000 Series • /signal_sources11Arbitrary Waveform GeneratorAWG5000 Series (AWG5014 • AWG5012 • AWG5004 • AWG5002)For Further InformationTektronix maintains a comprehensive, constantly expanding collection of application notes, technical briefs and other resources to help engineers working on the cutting edge of technology. Please visit Copyright © 2008, Tektronix. All rights reserved. Tektronix products are covered by U.S. and foreign patents, issued and pending. Information in this publication supersedes that in all previously published material.Specification and price change privileges reserved. 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All other trade names referenced are the service marks, trademarks or registered trademarks of their respective companies. 07/08 JS/WOW 76W-20381-3Contact Tektronix:ASEAN/Australasia (65) 6356 3900Austria +41 52 675 3777Balkans, Israel, South Africa and other ISE Countries +41 52 675 3777Belgium 07 81 60166Brazil & South America (11) 40669400Canada 1 (800) 661-5625Central East Europe, Ukraine and the Baltics +41 52 675 3777Central Europe & Greece +41 52 675 3777Denmark +45 80 88 1401Finland +41 52 675 3777France +33 (0) 1 69 86 81 81Germany +49 (221) 94 77 400Hong Kong (852) 2585-6688India (91) 80-22275577Italy +39 (02) 25086 1Japan 81 (3) 6714-3010Luxembourg +44 (0) 1344 392400Mexico, Central America & Caribbean 52 (55) 5424700Middle East, Asia and North Africa +41 52 675 3777The Netherlands ***********Norway 800 16098People’s Republic of China 86 (10) 6235 1230Poland +41 52 675 3777Portugal 80 08 12370Republic of Korea 82 (2) 6917-5000Russia & CIS +7 (495) 7484900South Africa +27 11 206 8360Spain (+34) 901 988 054Sweden 020 08 80371Switzerland +41 52 675 3777Taiwan 886 (2) 2722-9622United Kingdom & Eire +44 (0) 1344 392400USA 1 (800) 426-2200For other areas contact Tektronix, Inc. at: 1 (503) 627-7111Updated 12 November 2007roduct(s) are manufactured in ISO registered facilitie Product(s) complies with IEEE Standard 488.1-1987,RS-232-C,and with Tektronix Standard Codes and Formats.。
fpga 伪随机二进制序列 作用
fpga 伪随机二进制序列作用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）是一种可重构的硬件平台，可以实现定制的数字逻辑电路功能。
FPGA在许多领域都有广泛应用，其中之一是生成伪随机二进制序列（Pseudo Random Binary Sequence，PRBS）。
伪随机二进制序列是一种特殊的数字序列，具有类似于随机序列的特征，但实际上是根据特定算法生成的。
在现实世界中，我们经常需要使用具有随机性质的序列，比如在通信系统中进行数据调制和解调、信号分析和测试等。
FPGA生成伪随机二进制序列的过程基于特定的算法和初始种子值。
常见的算法有线性反馈移位寄存器（Linear Feedback Shift Register，LFSR）和伪随机数发生器（Pseudo Random Number Generator，PRNG）。
下面，我们将探讨伪随机二进制序列在不同领域的应用。
首先，在通信系统中，伪随机二进制序列被广泛应用于数据调制和解调。
调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，解调则是将模拟信号转换为数字信号的过程。
在数字调制中，我们需要将原始数据通过一系列的变换映射到不同的频率或相位上，以便在传输过程中提供更好的抗干扰性能。
伪随机二进制序列可以用作调制器和解调器之间的同步信号，确保数据在传输过程中正确地被解调。
其次，信号分析也是伪随机二进制序列的重要应用领域之一。
信号分析是指对特定信号进行检测、测量和解释的过程，以从中获得关键信息。
在通信和雷达领域，我们经常需要对信号进行频谱分析，以检测其中的频率成分和特征。
伪随机二进制序列可以用作信号激励源，通过将其与待分析信号混合，可以提取出待分析信号的频谱特征。
最后，在测试和验证领域，伪随机二进制序列发挥着至关重要的作用。
在芯片设计和电路板测试中，我们经常需要对电路进行功能测试和故障诊断。
伪随机二进制序列可以用作测试源，通过将其输入待测试电路，我们可以观察电路的输出响应，并判断电路是否正常工作。
实验一伪随机码发生器实验
实验一 伪随机码发生器实验一、实验目的1、 掌握伪随机码的特性。
2、 掌握不同周期伪随机码设计。
3、 用基本元件库和74LS系列元件库设计伪随机码。
4、 了解ALTERA公司大规模可编程逻辑器件EPM7128SLC84内部结构和应用。
5、 学习FPGA开发软件MAXPLUSⅡ，学习开发系统软件中的各种元件库应用。
6、 熟悉通信原理实验板的结构。
二、实验仪器1、 计算机 一台2、 通信基础实验箱 一台3、 100MHz 示波器 一台三、实验原理伪随机码是数字通信中重要信码之一，常作为数字通信中的基带信号源；扰码；误码测试；扩频通信；保密通信等领域。
伪随机码的特性包括四个方面：1、 由n 级移位寄存器产生的伪随机序列，其周期为-1； n 22、 信码中“0”、“1” 出现次数大致相等，“1”码只比“0”码多一个；3、 在周期内共有-1游程，长度为 i 的游程出现次数比长度为 i+1的 游程出现次数多一倍；n 24、 具有类似白噪声的自相关函数，其自相关函数为：()()⎩⎨⎧−≤≤=−−=221012/11n nτττρ其中n 是伪随机序列的寄存器级数。
例如：四级伪码产生的本原多项式为X 4＋X 3+1。
利用这个本原多项式构成的4级伪随机序列发生器产生的序列为：1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0相应的波形图如图1-1所示：图1-1 四级伪随机序列波形图用4个D 触发器和一个异或门构成的伪码发生器具有以下特性： 1、 周期为24-1=15；2、 在周期内“0”出现24 -1-1=7次，“1”出现24 -1=8次；3、 周期内共有24 -1 =8个游程；4、 具有双值自相关特性，其自相关系数为：⎩⎨⎧−≤≤−−==221)12(10144τ / τ ρ(τ)四、实验内容及步骤1、在MAXPLUSⅡ设计平台下进行电路设计 1.1 四级伪随机码发生器电路设计电路原理图如图1-2所示。
图1-2 四级伪随机码电路原理图在MAXPLUS II 环境下输入上述电路，其中： dff ------ 单D触发器 xor ------ 二输入异或门 nor4 ------ 四输入或非门 not ------ 反相器clk ------ 时钟输入引脚（16M时钟输入） 8M ------ 二分频输出测试点引脚 nrz ------ 伪随机码输出引脚 1.2 实验电路编译及FPGA 引脚定义完成原理图输入后按以下步骤进行编译：(1) 在Assign Device 菜单选择器件MAX7128SLC84。
基于FPGA的伪随机序列发生器设计方案
基于FPGA的伪随机序列发生器设计方案1基本概念与应用1)1FSR：线性反馈移位寄存器(1inear feedbackshiftregister,1FSR)是指给定前一状态的输出，将该输出的线性的薮再用作输入的移位寄存器。
异或运算是最常见的单比特线性函数：对寄存器的某些位进行异或操作后作为输入，再对寄存器中的各比特进行整体移位。
1FSR产生的两种形式为伽罗瓦(Ga1ois)和斐波那契(FibonaCCi)两种形式。
也有成为外部(Ex隹rna1)执行方式和内部(Interna1)执行方式。
(1)伽罗瓦方式(Interna1)X0X4X17! ! TepCount ,-Θ□□EF-Γ>4300000000Θ{3B0-*~*DaiaFtowW>)∙ι.x4.χ“(Ga1oisImp1ementation)Ga1ois方式特征数据的方向从左至右，反馈线路是从右至左。
其中XCo项(本原多项式里面的T'这一项)作为起始项。
按照本原多项式的指示确定异或门(XOR)在移位寄存器电路上的位置。
如上图所示XM。
因此Ga1ois方式也有人称作线内或模类型(M-型)1FSRo(2)斐波那契方式(Externa1)TapCountB*0;E3t3-⅛QEHIH30GHZHHDGIFSHpcivncrTMrig(M)-X14.X,>♦X n»1(Fibonacciimp1ementation)从图中我们可以看到Fibonacci方式的数学流向和反馈形式是恰好跟Ga1ois方式相反的，按照本原多项式，其中XCO这一项作为最后一项，这里需要一个XOR∏,将本原多项式中所给的taps来设定它的异或方式。
因此Fibonacci方式也被叫做线外或者简型(S-型)1FSR。
2)本原多项式本原多项式是近世代数中的一个概念，是唯一分解整环上满足所有系数的最大公因数为1的多项式。
本原多项式不等于零，与本原多项式相伴的多项式仍为本原多项式。
用于SRAM PUFs的伪随机数发生器的FPGA实现
用于SRAM PUFs的伪随机数发生器的FPGA实现李冰;周岑军;陈帅;吉建华【摘要】信息安全问题日益突出,而随机数则是信息安全系统的基石.本文以哈希算法为核心设计了一种伪随机数发生器,其以静态随机存储器物理不可克隆函数(Static Random Access Memory Physical Unclonable Functions,SRAM PUFs)为熵源,能够产生大量的伪随机序列.通过对熵源有效性的在线监测以及对种子的动态重播操作,本文提出的用于SRAM PUFs的伪随机数发生器提高了伪随机序列的安全性,可应用于各种高安全等级加密系统中.该发生器在FPGA开发平台上得到实现,其发生速度达598.1 Mbps.随机数检测套件NIST分析结果表明:该伪随机数发生器的输出通过了所有测试项目,具有良好的随机性.%The problem of information security is becoming serious,and the random numbers are the cornerstone of information security systems.This paper proposes a Hash-based pseudo-random number generator (PRNG) which takes static random access memory physical unclonable functions (SRAM PUFs) as entropy sources.This PRNG verifies the availability of entropy sources online and reseeds dynamically which improved the security of pseudo-random numbers.Therefore,it can be securely applied in high-level secure cryptographic protocols.This PRNG is implemented on FPGA development platform and the generation speed is up to 598.1Mbps.Experimental results of the NIST statistical test suite show that,the pseudo-random numbers generated by this PRNG pass all random tests and have good randomness.【期刊名称】《电子学报》【年(卷),期】2017(045)009【总页数】7页(P2106-2112)【关键词】伪随机数发生器;哈希算法;静态随机存储器物理不可克隆函数;熵检验;现场可编程门阵列【作者】李冰;周岑军;陈帅;吉建华【作者单位】东南大学微电子学院,江苏南京210000;东南大学微电子学院,江苏南京210000;东南大学微电子学院,江苏南京210000;深圳大学信息工程学院,广东深圳518060【正文语种】中文【中图分类】TP331随机序列是一个重要的加密基元，广泛的用在密钥产生、认证协议系统中[1].通常使用真随机数发生器(True Random Number Generator,TRNG)从物理噪声源中导出种子，PRNG将该种子通过确定的算法扩展成为一个统计学上随机的周期性序列[2].种子的随机程度是衡量一个伪随机数发生器性能优劣的重要指标.PUFs最主要的优点就是不需要存储任何保密信息.当加密系统需要使用这些信息时，只需要从PUFs的物理特性中导出即可[3]，这使得攻击者想要获取保密信息变得非常困难.本文将SRAM PUFs作为TRNG向PRNG提供种子.该方法可以确保种子无法被攻击者预测，进而保证PRNG输出的伪随机序列的安全性.同时SRAM PUFs不需要搭建额外的电路来实现，因此也降低了系统的资源消耗[4].本文实现的PRNG系统适用于广泛的SRAM芯片，能够在线检验熵源的有效性并进行动态重播操作.目前大多数的加密系统中使用LFSR或者改进的LFSR来产生伪随机数，这种结构使得随机数容易被复原[5].本文根据NIST SP800-90A的说明设计了完整的PRNG硬件架构，其具有抗预测性和抗回溯性.因此该设计相较于其他设计[6,7]具有较高的安全性和较快的发生速度，且能够实时检测、替换熵源，可被很好地应用于各种加密系统中.6管SRAM单元是由图1中两个交叉耦合的CMOS反相器构成的双稳态电路[8]，其利用两个对称正反馈环结构(图1中的A、B)来使单元保持在逻辑1或逻辑0这两个状态上.由于制造过程中产生的微小差异，SRAM芯片中大部分单元的两个反馈环并不对称，导致出现以下两种类型的SRAM单元：(1)噪声单元：制造差异很小，以至于上电后偏向于逻辑1或逻辑0是一个受到环境变量影响的概率事件；(2)认证单元：制造差异很大，以至于上电后总是偏向于逻辑1或逻辑0.因此本文将噪声单元产生的不稳定值作为熵数据，压缩产生种子.对于SRAM PUFs，其激励为SRAM芯片的上电过程，其响应为SRAM芯片单元中未初始化的值.因此，可以通过对SRAM芯片进行不断地上电、下电操作提取出种子.为了描述种子的随机性，本文在这里引入最小熵Hmin这个概念：Hmin表示一个随机变量随机性的最差情况[8]，即该随机变量在混乱程度最小时的不可预测性.1bit随机变量的Hmin的计算如式(1)所示：其中P0为随机变量为逻辑0的概率，P1为逻辑1的概率.假设SRAM PUFs中所有单元都是独立的，且每个单元都可看作1bit的随机变量，则n个单元的SRAM PUFs所包含的最小熵和(Hmin)total的计算如式(2)所示：其中(Pi)max为第i个单元的max(P0,P1)值.根据上一节中(Hmin)total的式(2)，本文设计了最小熵提取模块，其具有两个关键参数：(1)SRAM PUFs的下电时间T；(2)SRAM PUFs的上、下电次数Non-off. 参数T关系到SRAM芯片中的数据残留问题，即SRAM芯片下电后，SRAM单元中的值仍会保留一段时间.若在该段时间内对SRAM芯片上电，噪声单元将不会处于亚稳态状态，即只能提供很小的熵值.根据文献[9]的实验结果，该实验使用的所有SRAM芯片数据残留时间都在3s以下.为了针对最小熵模块设定最适合的参数T，本文对4个系列的芯片(HM62256ALP-10，HY62256ALP-70，WS62256LLPG-70，UT62256CPC-70LL)进行了测试.测试方法为：不同的T条件下，统计从SRAM芯片0地址开始能够产生256bit熵所需要的SRAM单元数量Num，结果如图2所示.从图中可以得出：当T大于5s时，SRAM单元的数量趋于稳定，因此本文中最小熵提取模块的参数T被设置为5s.同时图2表明，实验中使用的所有SRAM芯片在常规环境下都能够产生足够的最小熵，即都能够作为SRAM PUFs.参数Non-off关系到SRAM单元熵值的稳定性.根据上一节中式(2)，只有当P0与P1是稳定的，计算出的最小熵才符合真实情况.若Non-off太小，会导致PRNG 的安全性下降；若Non-off太大，将会延长数据处理时间并且浪费大量逻辑资源.根据文献[6]的实验结果，当Non-off大于100后，最小熵将会趋于一个稳定的值.由于该实验结果与芯片类型无关，因此本文初步将Non-off设置为100.本文提出的最小熵提取模块结构如图3所示，其在运行时分为两个阶段：检验阶段与压缩阶段，具体内部组成模块功能如下：Switch模块根据最小熵提取模块的运行阶段切换PUF Initial模块、PUF Process 模块与SRAM PUFs的接口.Counter模块控制SRAM芯片的上电与下电.当PUF Initial模块和PUF Process 模块发出下电信号时，Counter模块将SRAM芯片的电源接地，并进行计时.当计时达到T，该模块将对SRAM芯片重新进行上电.PUF Initial模块从SRAM PUFs中遍历地址地读取Non-off次上、下电后SRAM PUFs中的值，并写入之后的FIFO中.SRAM Control模块将FIFO中的数据顺序写入FPGA内嵌SRAM中.接收到安全强度请求后，该模块将相应的(Hmin)total发送给Pipeline Adder模块，并将按照一定地址读取规则将FPGA内嵌SRAM中的数据输入Pipeline Adder模块.该地址规则为：针对某单元第i次上、下电后的值与第i+1次的值，由于两种SRAM芯片的位宽不同，储存在FPGA内嵌SRAM内实际间隔了10000个地址，因此读取0地址的值之后，应读取地址10000的值，以此类推.Pipeline Adder模块由16级流水线组成.每一级流水将输入的16位数据中的固定位进行相加，以Non-off数据为一组，将相加结果通过一个log2查找表，实现式(2)中log2 (Pi)max的计算.该模块将Num组数据的最小熵和相加，当该数值大于PRNG模块所请求的安全强度时，表明该SRAM PUF可被用作PRNG的种子源，完成检验阶段，并发送出相应的Num.若接收完所有数据，最小熵和依然无法达到要求，该模块将发出更换SRAM PUF的信号.PUF Process模块根据Num从SRAM PUFs中读取上电后的初始值，通过SHA Control模块以及SHA256核心计算模块压缩成256bit的种子.这些种子通过Get Entropy模块写入Entropy Pool，等待PRNG模块的读取，完成压缩阶段.为了防止环境噪声大幅变化导致SRAM PUFs熵减小，甚至失效，该模块在产生50个种子后将返回检验阶段，对SRAM PUFs再次检验.当最小熵提取模块重新进入检验阶段，Entropy Pool中的所有种子将被清空.PRNG模块根据NIST SP800-90A的说明[10]进行硬件实现，该模块的运行流程图如图4所示，共分为3个阶段：实例化阶段、发生阶段、重播阶段.该PRNG有3个额外输入：nonce、personalization string、additional input以及2个主要参数：安全强度、种子寿命.上述3个额外输入为系统提供了安全缓冲来抵挡一定的攻击，在本设计中分别将其设置为单向递增序列、一组随机序列、另一组随机序列.该PRNG向下兼容的支持112、128、192、256bit安全强度，对应需要从熵源中获取种子的最小熵值.种子寿命为一个种子能用于产生伪随机序列的次数.当发生模块内部计数器递增到该值时，应立即停止产生伪随机序列，并启动重播模块重新获取PRNG系统的种子.该参数的值在说明中并未规定，在本设计中初步将其设为100，有待进一步实验证明其最优值.PRNG模块结构如图5所示，具体内部组成模块功能如下：(1)数据控制模块该模块控制PRNG的额外输入nonce、personalization string、additional input以及安全强度、种子寿命等参数输入.(2)实例化模块该模块获取种子与两个额外输入后，根据式(3)～(5)产生PRNG的初始内部状态Vini、Cini.其中leftmost(a，b)的函数功能为从左至右截取序列a中前b bit.(3)发生模块该模块获取实例化模块产生的初始内部状态Vini、Cini后，根据一组式(6)～(8)产生伪随机序列P-Numbers.P-Numbers =leftmost (Hash (V)‖Hash (V+1) ‖…‖ Hash (V+n),request-n)其中request-n为应用请求生成的伪随机序列的数量，该数量最大为524288bit. 发生模块在输出产生的伪随机序列之前，必须先对内部状态进行更新，其根据一组式(9)、(10)更新V.其中seed counter为种子寿命计数器，每生成一次伪随机序列，递减1.当种子寿命用尽或接收到重播请求时，发生模块会启动重播模块，进行重新播种操作.之后发生模块将使用从重播模块获得的Vupdate和Cupdate来代替Vini和Cini.由于式(8)中对V的一系列哈希计算不依赖于之前的结果，因此为了加快伪随机序列的发生速度，设计中采用了并行的SHA256算法核，由Hash Control模块控制. (4)重播模块该模块重新从最小熵提取模块中获取种子，种子的熵值与初始种子熵值相同.之后该模块从发生模块中获取当前的内部状态V，根据式(11)～(13)产生新的内部状态Vupdat和Cupdate，并发送清空seed counter计数器的指令.Vupdate=leftmost (Hash (0x01‖new seed material)‖Hash (0x02‖new seed material),440)Cupdate=leftmost (Hash (0x01‖34’h440‖Vupdate)‖Hash (0x02‖34’h440‖Vupdate),440)第3节中设计的最小熵提取模块与第4节中设计的PRNG模块共同组成了PRNG 系统.图6描述了该系统运行时PRNG模块内部状态的转换.伪随机数即从这些内部状态中推导出，一旦攻击者能够预测内部状态，那么该系统就处于不安全状态.假设在Statex时系统发生了状态泄露，攻击者获得了相关信息并且假设其可获得系统的输出.下面本文将在该假设条件下，就该系统所具有的抗回溯性与抗预测性进行相关讨论.抗回溯性：一个内部状态的泄露无法对之前系统输出的伪随机序列的安全性造成影响[10].本文设计的系统采用Hash算法作为核心.该算法的单向性特点可以确保在Statex状态已知的情况下，无法从输出中推导、复原出状态State1到状态Statex-1，即通过式(8)与式(10)无法得出之前的V.抗预测性：一个内部状态的泄露无法对之后系统输出的伪随机序列的安全性造成影响[10].本文设计的系统能够进行周期性动态重播操作.通过重播操作，系统获得新的种子能够将Statex的信息隐藏于Statey中，此时仅仅获得Statex信息的攻击者是无法计算出新的未来状态Statey+1，即通过式(12)无法得出之后的V.应用于高安全级别加密系统中的PRNG应能够在部分内部状态被攻击者窃取的情况下，保持功能的完整性.通常PRNG将受到以下三种攻击[11]：密码分析攻击、边信道攻击、针对熵源的攻击.(1)密码分析攻击密码分析攻击又被称为直接密码攻击[12].针对本文提出的系统实施该种攻击，攻击者需要对SHA-256算法进行密码分析破解.就目前而言，该Hash算法还未得到有效的破解.更换Hash算法也时抵御该种攻击的有效手段.(2)边信道攻击针对PRNG的边信道攻击可分为时间分析攻击[13]和功耗分析攻击[14]，攻击者通常使用PRNG泄露出的额外信息来实施该类攻击.根据上文所述该PRNG具有的抗回溯性与抗预测性，攻击者依然无法预测其输出.(3)针对熵源的攻击本文设计的PRNG系统以SRAM PUFs作为熵源.目前针对其的攻击方法有：半侵入式攻击方法[15,16]以及基于数据残留衰退的边信道攻击方法[17].文献[15]所述半侵入式攻击方法，主要针对SRAM PUFs中的认证单元，目的是获得认证单元中相对稳定的输出，从而破解认证协议、窃取密钥，相反地，噪声单元的存在将加大该类攻击实施的难度.文献[16]通过侵入式方法修改SRAM电路来使其单元偏置，达到克隆出目标SRAM PUF中唯一的响应的目的.该文献假设目标SRAM PUF中的噪声单元已被一个模糊提取器过滤，因此该方法同样是针对认证单元的输出.本文设计的PRNG系统利用的是SRAM PUFs中的噪声单元，其输出受到温度、电压、芯片老化等因素影响为一个概率事件.系统每次动态重播过程都会使噪声单元产生不可预测的输出差异.同时该PRNG系统中种子具有最少112bit 的熵值(最小支持安全强度)，意味着预测出种子的概率将不会小于1.93E-34，因此进行预测与克隆均存在很大难度.文献[17]所述基于数据残留衰退的边信道攻击方法通过控制SRAM芯片的供电电压或下电时间向其注入错误，从而获得其上电模式，最终克隆出其中的认证单元.在注入错误过程中，将极大程度改变SRAM单元中所包含的最小熵(如图2所示)，文中的最小熵提取模块将会检测出该异常，并返回错误信号.为了抵抗潜在的能够克隆、预测出完整SRAM PUFs的攻击方法，本文设计的PRNG系统将根据最小熵检测结果Num动态地从SRAM PUFs响应中截取不同数量的SRAM单元作为熵数据.同时SRAM PUFs在本系统中处于不停振荡状态，检验阶段与压缩阶段对于攻击者来说是模糊的，实施攻击具有一定难度.本文设计的PRNG系统在搭载了Altera公司的Cyclone IV EP4CE115F29C7N系列FPGA芯片的DE2开发板上实现，其实物图如图7所示.图中编号1为最小系统板，其上搭载了用作SRAM PUFs的SRAM芯片.编号2为由三极管组成的开关电路，用于最小熵控制模块中的Counter模块通过CS信号线控制SRAM芯片电源的上电与下电.表1为对该伪随机数发生器所消耗的逻辑资源以及存储资源的统计.综合考虑资源消耗与伪随机数发生速度之间的平衡，本设计在发生模块中采用了四组并行的SHA256算法核心.该种配置能够稳定运行在68.43MHz时钟频率下，产生伪随机数的速度为598.1Mbps.本文使用了NIST SP800-22中的随机性测试套件[18]对PRNG系统产生的伪随机序列进行了测试.我们分别将20块SRAM芯片(HM62256ALP-10，HY62256ALP-70，WS62256LLPG-70，UT62256CPC-70LL各5块)作为SRAM PUFs，对每块芯片产生的20组伪随机序列(由100个长度为1003520bit的序列构成)进行了测试.通常将显著性水平α与P-Value进行比较，以判断原假设是否正确.若P-Value≥α，那么被检测序列是随机的；若P-Va lue <α，那么被检测序列是非随机的.本文中将显著性水平α设置为0.01，意味着当P-Value≥0.01时，被检测序列在置信水平大于99%上通过了随机性检验.测试结果表2所示.本文设计了用于SRAM PUFs的PRNG，在最小熵提取模块中采用了16级流水线，在发生模块中采用了4组SHA256算法核并行计算的设计方法，使其达到598.1Mbps的发生速度.该设计以SRAM PUFs为种子源，能够在线检验其熵值并且动态进行重播操作，提高了PRNG的安全性.本文通过分析该PRNG具有的抗回溯性、抗预测性以及对三类攻击具有的抗性，表明其可以应用于安全级别较高的加密系统中.最后的测试结果表明：该PRNG的输出通过了NIST测试套件的所有随机性检测项目，其能够产生大量随机性良好的伪随机数.【相关文献】[1]Van Herrewege A.Lightweight PUF-Based Key and Random NumberGeneration[M].Belgian:KU Leuven,2015.19-26.[2]Tsoi K H,Leung K H,Leong P H pact FPGA-based true and pseudo random number generators[A].Arnold J.Proceedings of Field-Programmable Custom Computing Machines[C].New York:IEEE Computer Society,2003.51.[3]Wachsmann C,Sadeghi A.Physically unclonable functions(PUFs):applications,models,and future directions[J].Synthesis Lectures on Information Security Privacy & Trust,2014,9(1):1-91.[4]Holcomb D E,Burleson W P,Fu K.Power-up SRAM state as an identifying fingerprint and source of true random numbers[J].IEEE Transactions on Computers,2009,58(9):1198-1210. 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伪随机序列发生器设计
伪随机序列发生器设计伪随机序列发生器（PRNG）是一种通过算法生成的看似随机的数字序列。
与真随机序列不同，伪随机序列是在一定条件下按照确定性算法生成的。
在计算机系统中，PRNG具有广泛的应用，包括密码学、模拟、游戏等领域。
本文将讨论如何设计一个伪随机序列发生器。
1.随机性的度量：在设计PRNG之前，我们需要了解随机性的度量。
一个好的伪随机序列发生器应该具有高周期性（周期长度大），均匀性（数字出现的频率相似）和不相关性（序列中的数字之间没有明显的关联）。
周期指的是序列重复之前所产生的数字数量。
均匀性可以通过观察数字出现的频率和统计分析来评估。
不相关性指的是序列中的任意两个数字之间没有明显的关联。
2.线性反馈移位寄存器（LFSR）：LFSR是一种常见的PRNG设计方法。
它由一个位寄存器和一些异或门组成。
位寄存器中的每个位都线性地与寄存器中的其他位进行异或运算，并且每次循环位寄存器向右移位。
输入位是通过将一些位与1或0常量进行异或来确定的。
3.LFSR的优化：为了改善LFSR的性能，在设计中可以考虑一些优化措施。
一种常见的优化措施是增加反馈函数的复杂性。
通过使用非线性函数，可以在相同的位数下获得更长的周期。
另一个优化措施是根据需要选取适当的位数。
位数越大，周期越长，但计算成本也增加。
4.添加非线性元素：为了进一步提高伪随机序列的质量，我们可以添加一些非线性元素。
一种方法是使用置换函数。
置换函数将输入映射到不同的输出，从而增加了数字之间的不相关性。
另一种方法是使用哈希函数。
哈希函数将输入的随机性扩展到更大的空间中，并通过混淆输入来减少数字之间的关联。
5.分析和测试：设计一个PRNG后，我们需要对其进行分析和测试。
常用的测试方法包括统计测试、重复序列测试和关联测试。
统计测试可以用于检查输出数字的频率。
重复序列测试可以用于验证序列中是否存在重复数字。
关联测试则是用于检查序列中数字之间的关联性。
总结：设计一个高质量的伪随机序列发生器需要考虑随机性度量、LFSR和优化、非线性元素的添加以及分析和测试的步骤。
Gold码发生器的设计与仿真
Gold码发生器的设计与仿真作者：魏瑞来源：《电脑知识与技术》2014年第30期摘要：Gold（戈尔德）码是伪随机码的一种，伪随机码在扩展频谱通信系统中起着十分关键的作用，伪随机序列发生器是扩频通信系统中重要的组成部分。
本设计主要介绍m序列和Gold序列的生成原理，提出了采用EDA实现Gold序列的一般方法，本方法通过模块化m序列发生器，用原理图的方式设计了一个码长为25-1=31的Gold序列，通过QuartuII编译仿真并成功下载测试。
关键词：Gold码； m序列；伪随机码中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）30-7039-02扩频通信因其具有保密性好、截获概率低、抗干扰性能强以及多址复用等优点，目前已经在现代军事通信、卫星通信、移动通信以及指挥控制通信中得到了广泛应用。
Gold码是扩频通信中应用较多的一种扩频码。
该文重点研究了基于EDA的Gold码发生器的设计与仿真。
1 Gold码Gold码是R·Gold为了解决m序列个数不多且m序列之间的互相关函数值不理想而提出的提出了一种基于一对周期和速率均相同的m序列优选对模2加后得到的码序列。
他的特点是随着级数n的增加，Gold码序列的数量远超过同级数的m序列的数量，且Gold码序列具有良好的自相关特性和互相关特性，因此在扩频通信得到了广泛的应用。
2 Gold码的产生原理及设计1） Gold码的产生原理Gold序列具有良好的自、互相关特性，且地址数远远大于m序列地址数。
如有两个m序列，它们的互相关函数的绝对值有界，且满足以下条件：[R（τ）=2n+12+1，2n+22+1，][][n为奇数n为偶数，n不是4的倍数] （1）我们称这一对m序列为优选对。
每改变两个m序列相对位移就可得到一个新的Gold序列，当相对位移2n-1位时，就可得到一簇2n-1个Gold序列。
再加上两个m序列，共有2n+1个Gold序列码。
伪随机码脉冲信号发生器电路设计
伪随机码脉冲信号发生器电路设计摘要由于伪随机码在CDMA（Code Division Multiple Access）技术中得到了广泛的应用，为更好的利用CDMA技术，需了解伪随机码脉冲信号。
本课题主要是应用CPLD技术，设计一个伪随机码脉冲信号发生器电路，所用到的主要元器件有74LS74、EPM7128SLC84—15 MAX 7000可编程逻辑器件及一些门电路等，并利用MAX+PLUS Ⅱ软件来观察电路波形及CPLD综合实验板来检测电路的功能是否达到设计要求。
关键词伪随机码 CPLD 74LS74 EPM7128SLC-15ABSTRACTPseudorandom code is wide use in CDMA （Code Division Multiple Access）technology, to make use of CDMA technology,we should know Pseudorandom code Pulses. My design is based on CPLD technology ,and design a circuit to produce pseudorandom code. Device I used as follows:74LS74、EPM7128SLC84-15 MAX 7000 progranmable logic device 、some gate circuit and so on .At last ,we can use MAX+PLUSⅡsoftware and the board of CPLD which is comprehensive to inspect the application of this circuit is right or wrong.Keywords pseudorandom code;CPLD;74LS74;EPM7128SLC84-15 MAX 7000 progranmable logic device第1章绪论 (4)1.1伪随机序列的概念 (4)1.2伪随机序列的产生 (4)1..3几种伪随机序列的比较 (4)1.3.1 m序列 (4)1.3.2 M序列 (4)第2章主要元器件说明 (6)2.1 核心模块EPM7128SLC84-15 (6)2.1.1开关模块 (7)2.1.2 LED显示模块 (8)2.1.3 相关资源分配为： (9)2.2 74LS74 (10)2.2.1 74LS74引脚图 (10)2.2.2 74LS74功能表 (10)第3章原理图及逻辑示意图 (11)3.1原理框图 (11)3.1．1四级移位寄存器构成的m序列： (11)3.1.2四级移位寄存器构成的M序列： (11)3.2电路图 (12)3.2.1 四级移位寄存器构成的m序列： (12)3.2.2 四级移位寄存器构成的M序列： (13)第4章电路的时序波形及功能验证 (14)4.1 四级m序列： (14)4.2 四级M序列： (16)4.3 使用CPLD实验板检测电路功能是否达到实验要求： (18)第5章总结 (19)感谢辞 (20)参考文献 (21)第1章绪论在通信系统中，对误码率的测量、通信加密、数据序列的扰码和解码、扩频通信等方面均要用到伪随机序列，伪随机序列的特性对系统的性能有重要的影响，因此有必要了解和掌握伪随机序列的的概念和特性。
伪随机序列发生器设计
伪随机序列发生器设计
伪随机序列发生器（PRNG）是生成伪随机数字序列的算法，用于实现
一种统计分布的结果。
它与真正随机序列发生器（TRNG）有所不同，它会
生成完全随机的序列。
伪随机序列发生器（PRNG）一般用于实现加密算法、在游戏中实现随机数据，以及在模拟环境中实现随机事件等多种用途。
1）伪随机序列发生器的硬件部分：目前伪随机序列发生器均采用数
字电路来实现，一般是采用静态只读存储器（SRAM）实现，可以提供高速、稳定和可靠的性能。
2）伪随机序列发生器的算法：伪随机序列发生器需要一个有效的算
法来生成伪随机数字。
比较常用的算法有线性同余法、梅森旋转法、高斯
随机数法等。
3）伪随机序列发生器的参数：伪随机序列发生器需要选择适当的参
数来实现随机序列的变化，可以选择常数、Seed值、基量值等。
4）伪随机序列发生器的测试：需要对伪随机序列发生器进行充分的
测试，以确保它的算法是有效的，能够生成随机数字，而且经过测试不会
有规律性。
总而言之，伪随机序列发生器的设计需要考虑硬件部分、算法、参数
以及测试等多个要素，以确保它能够有效地生成伪随机数字，而且不会有
规律性。
AFG3000C系列功能、伪随机波形和脉冲生成器产品介绍说明书
Arbitrary Function GeneratorsAFG3000C SeriesDatasheetFeatures &Bene fits10MHz,25MHz,50MHz,100MHz,or 240MHz Sine Waveforms 14bits,250MS/s,1GS/s,or 2GS/s Arbitrary Waveforms Amplitude up to 20V p-p into 50ΩLoads5.6in.Color TFT LCD Display for Full Con fidence in Settings and Waveform ShapeMultilanguage and Intuitive Operation Saves Setup Time Pulse Waveform with Variable Edge Times AM,FM,PM,FSK,PWM Sweep and BurstDual-channel Models Save Cost and Bench SpaceUSB Connector on Front Panel for Waveform Storage on Memory DeviceUSB,GPIB,and LANLabVIEW and LabWindows/IVI-C DriversApplicationsElectronic Test and Design Sensor Simulation Functional Test Education and TrainingProduct DescriptionUnmatched performance,versatility,intuitive operation,and affordability make the AFG3000C Series of Function,Arbitrary Waveform,and Pulse Generators the most useful instruments in the industry.Superior Performance and VersatilityUsers can choose from 12different standard waveforms.Arbitrary waveforms can be generated up to 128K in length at high sampling rates.On pulse waveforms,leading and trailing edge time can be set independently.External signals can be connected and added to the output signal.Dual-channel models can generate two identical or completely different signals.All instruments feature a highly stable time base with only ±1ppm drift per year.Intuitive User Interface Shows More Information at a Single GlanceColor TFT LCD screen on all models shows all relevant waveform parameters and graphical wave shape at a single glance.This gives full con fidence in the signal settings and lets you focus on the task at hand.Shortcut keys provide direct access to frequently used functions andparameters.Others can be selected conveniently through clearly structured menus.This reduces the time needed for learning and relearning how to use the instrument.Look and feel are identical to the world's most popular TDS3000Oscilloscopes.ArbExpress™Software Included for Creating Waveforms with EaseWith this PC software waveforms can be seamlessly imported from any Tektronix oscilloscope,or de fined by standard functions,equation editor,and waveformmath.1981DatasheetCharacteristicsAFG3000C Series CharacteristicsCharacteristic AFG3011C AFG3021CAFG3022C AFG3051CAFG3052CAFG3101CAFG3102CAFG3251CAFG3252CChannels11/21/21/21/2 Waveforms Sine,Square,Pulse,Ramp,Triangle,Sin(x)/x,Exponential Rise and Decay,Gaussian,Lorentz,Haversine,DC,NoiseSine Wave1µHz to10MHz1µHz to25MHz1µHz to50MHz1µHz to100MHz1µHz to240MHz Sine wave in Burst Mode1µHz to5MHz1µHz to12.5MHz1µHz to25MHz1µHz to50MHz1µHz to120MHz Effective maximumfrequency out10MHz25MHz50MHz100MHz240MHzAmplitude Flatness(1V p-p)<5MHz:±0.15dB≥5MHz to10MHz:±0.3dB<5MHz:±0.15dB≥5MHz to20MHz:±0.3dB≥20MHz to25MHz:±0.5dB<5MHz:±0.15dB≥5MHz to45MHz:±0.3dB≥45MHz to50MHz:±0.5dB<5MHz:±0.15dB≥5MHz to25MHz:±0.3dB≥25MHz to100MHz:±0.5dB<5MHz:±0.15dB≥5MHz to25MHz:±0.3dB≥25MHz to100MHz:±0.5dB≥100MHz to200MHz:±1.0dB≥200MHz to240MHz:±2.0dBHarmonic Distortion(1V p-p)10Hz to20kHz:<-60dBc≥20kHz to1MHz:<-55dBc≥1MHz to5MHz:<-45dBc≥5MHz to10MHz:<-45dBc 10Hz to20kHz:<-70dBc≥20kHz to1MHz:<-60dBc≥1MHz to10MHz:<-50dBc≥10MHz to25MHz:<-40dBc10Hz to20kHz:<-70dBc≥20kHz to1MHz:<-60dBc≥1MHz to5MHz:<-50dBc≥5MHz to50MHz:<-40dBc10Hz to1MHz:<-60dBc≥1MHz to5MHz:<-50dBc≥5MHz to100MHz:<-37dBc10Hz to1MHz:<-60dBc≥1MHz to5MHz:<-50dBc≥5MHz to25MHz:<-37dBc≥25MHz to240MHz:<-30dBcTHD<0.2%(10Hz–20kHz,1V p-p)Spurious(1V p-p)10Hz to1MHz:<-60dBc≥1MHz to10MHz:<-50dBc 10Hz to1MHz:<-60dBc≥1MHz to25MHz:<-50dBc10Hz to1MHz:<-60dBc≥1MHz to50MHz:<-50dBc10Hz to1MHz:<-60dBc≥1MHz to25MHz:<-50dBc≥25MHz to100MHz:<-50dBc+6dBc/octave10Hz to1MHz:<-50dBc≥1MHz to25MHz:<-47dBc≥25MHz to240MHz:<-47dBc+6dBc/octavePhase noise,typical<-110dBc/Hz at10MHz,10kHz offset,1V p-p<-110dBc/Hz at20MHz,10kHz offset,1V p-p Residual clock noise-63dBm-63dBm-63dBm-57dBm-57dBm Square Wave1µHz to5MHz1µHz to25MHz1μHz to40MHz1µHz to50MHz1µHz to120MHz Rise/Fall time≤50ns≤9ns≤7ns≤5ns≤2.5ns Jitter(RMS),typical500ps500ps300ps200ps100ps Ramp Wave1µHz to100kHz1µHz to500kHz1μHz to800kHz1µHz to1MHz1µHz to2.4MHz Linearity,typical≤0.2%of peak output≤0.1%of peak output≤0.1%of peak output≤0.15%of peak output≤0.2%of peak output Symmetry0.0%to100.0%Pulse Wave1mHz to5MHz1mHz to25MHz1mHz to40MHz1mHz to50MHz1mHz to120MHz Pulse width80.00ns to999.99s16.00ns to999.99s12ns to999.99s8.00ns to999.99s 4.00ns to999.99s Resolution10ps or5digitsPulse duty0.001%to99.999%(Limitations of pulse width apply)Edge transition time50ns to625s9ns to625s7ns to625s5ns to625s 2.5ns to625s Resolution10ps or4digitsLead delayRange(Continuous Mode):0ps to Period(Triggered/Gated Burst Mode):0ps to Period–[Pulse Width+0.8*(Leading Edge Time+Trailing Edge Time)] Resolution10ps or8digitsOvershoot,typical<5%Jitter(RMS),typical500ps500ps300ps200ps100psArbitrary Function Generators—AFG3000C SeriesCharacteristic AFG3011C AFG3021CAFG3022C AFG3051CAFG3052CAFG3101CAFG3102CAFG3251CAFG3252COther Waveforms1µHz to100kHz1µHz to500kHz1μHz to800kHz1µHz to1MHz1µHz to2.4MHz Noise Bandwidth(-3dB)10MHz25MHz50MHz100MHz240MHz Noise type White GaussianInternal Noise Add When activated,output signal amplitude is reduced to50%Level0.0%to50%of amplitude(V p-p)settingResolution1%DC(into50Ω)-10V to+10V-5V to+5V–5V to+5V-5V to+5V-2.5V to+2.5V Arbitrary Waveforms1mHz to5MHz1mHz to12.5MHz1mHz to25MHz1mHz to50MHz1mHz to120MHz Arbitrary waveforms inBurst Mode1mHz to2.5MHz1mHz to6.25MHz1mHz to12.5MHz1mHz to25MHz1mHz to60MHzEffective analogbandwidth(-3dB)8MHz70MHz100MHz225MHz Nonvolatile memory4waveformsMemory:Sample rate (1K=1024points)2to128K:250MS/s2to128K:250MS/s2to16K:1GS/s>16K to128K:250MS/s2to16K:1GS/s>16K to128K:250MS/s2to16K:2GS/s>16K to128K:250MS/sVertical resolution14bitsRise/Fall time≤80ns≤14ns≤10ns≤8ns≤3nsJitter(RMS),typical4ns4ns1ns at1GS/s4ns at250MS/s1ns at1GS/s4ns at250MS/s500ps at2GS/s4ns at250MS/sAmplitudeRange(50Ωload)20mV p-p to20V p-p10mV p-p to10V p-p10mV p-p to10V p-p20mV p-p to10V p-p≤200MHz:50mV p-pto5V p-p>200MHz:50mV p-pto4V p-pRange(open circuit or High Z)40mV p-p to40V p-p20mV p-p to20V p-p20mV p-p to20V p-p40mV p-p to20V p-p≤200MHz:100mV p-pto10V p-p>200MHz:100mV p-pto8V p-pAccuracy±(2%of setting+2mV)(1kHz sine wave,0Voffset,>20mV p-p amplitude)±(1%of setting+1mV)(1kHz sine wave,0V offset,>10mV p-p amplitude)Resolution0.1mV p-p,0.1mV RMS,1mV,0.1dBm or4digitsUnits V p-p,V RMS,dBm(sine wave only)and Volt(high/low setting)Output impedance50ΩLoad impedance setting Selectable:50Ω,1Ωto10.0kΩ,High Z(Adjusts displayed amplitude according to selected load impedance)Isolation<42V pk maximum to earthShort-circuit protection Signal outputs are robust against permanent shorts againstfloating groundExternal voltageprotectionTo protect signal outputs against external voltages use fuse adapter013-0345-xxDC OffsetRange(50Ωload)±(10V pk–Amplitude pp/2)±(5V pk–Amplitude pp/2)±(5V pk–Amplitude pp/2)±5V pk DC±2.5V pk DC Range(open circuit orHigh Z)±(20V pk–Amplitude pp/2)±(10V pk–Amplitude pp/2)±(10V pk–Amplitude pp/2)±10V pk DC±5V pk DCAccuracy±(2%of|setting|+10mV+1%of amplitude(V p-p))±(1%of|setting|+5mV+0.5%of amplitude(V p-p)) Resolution1mV3DatasheetSystem CharacteristicsCharacteristic DescriptionFrequency Resolution1μHz or12digitsInternal Frequency ReferenceStability All except ARB:±1ppm,0°C to50°CARB:±1ppm±1µHz,0°C to50°CAging±1ppm per yearPhase(except DC,Noise,Pulse)Range-180°to+180°Resolution0.01°(sine),0.1°(other waveforms)When activated,output signal amplitude is reduced to50%Level0.0%to50%of amplitude(V p-p)settingResolution1%Main Output50ΩRemote Programming GPIB,LAN10BASE-T/100BASE-TX,USB1.1Compatible with SCPI-1999.0and IEEE488-2standardsConfiguration times,max typical USB LAN GPIB Function change81ms81ms81ms Frequency change(except Pulse) 2.5ms6ms 3.2ms Frequency change(Pulse)40ms37ms32ms Amplitude change90ms97ms90ms Select user ARB(4k points from USBMemory)48ms50ms49msSelect user ARB(128k points fromUSB Memory)260ms266ms240msData download time for4000pointwaveform data,typical47ms78ms320ms Power Source100-240V,47-63Hz,or115V,360-440HzPower Consumption Less than120WWarm-up Time,typical20minutesPower-on Self Diagnostics,typical<10sAcoustic Noise,typical<50dBADisplay 5.6in.Color TFT LCDUser Interface and Help Languages English,French,German,Japanese,Korean,Portuguese,Simplified and Traditional Chinese,Russian(user selectable) ModulationAM,FM,PMCharacteristic DescriptionCarrier Waveforms All,except Pulse,Noise,and DCSource Internal/ExternalInternal Modulating Waveform Sine,square,ramp,noise,ARB (AM:maximum waveform length4,096; FM/PM:maximum waveform length2,048)Internal ModulatingFrequency2mHz to50.00kHzAM Modulation Depth0.0%to+120.0%Min FM Peak Deviation DCMax FM PeakDeviationSee following table,Modulation:Max FM Peak Deviation PM Phase Deviation-360.0°to+360.0°Pulse Width ModulationCharacteristic DescriptionCarrier Waveform PulseSource Internal/ExternalInternal ModulatingWaveformSine,square,ramp,noise,ARB(maximum waveform length2,048) Internal ModulatingFrequency2mHz to50.00kHzDeviation0%to50.0%of pulse periodModulation:Max FM Peak DeviationCharacteristic AFG3011C AFG3021CAFG3022C AFG3051CAFG3052CAFG3101CAFG3102CAFG3251CAFG3252CSine5MHz12.5MHz25MHz50MHz120MHz Square 2.5MHz12.5MHz20MHz25MHz60MHz ARB 2.5MHz 6.25MHz12.5MHz25MHz60MHz Others50kHz250kHz400kHz500kHz 1.2MHzArbitrary Function Generators—AFG3000C Series Sweep:Max Start/Stop FrequencyCharacteristic AFG3011C AFG3021CAFG3022C AFG3051CAFG3052CAFG3101CAFG3102CAFG3251CAFG3252CSine10MHz25MHz50MHz100MHz240MHz Square5MHz25MHz40MHz50MHz120MHz ARB5MHz12.5MHz25MHz50MHz120MHz Others100kHz500kHz800kHz1MHz 2.4MHzFrequency Shift KeyingCharacteristic DescriptionCarrier Waveforms All,except Pulse,Noise,and DCSource Internal/ExternalInternal ModulatingFrequency2mHz to1.000MHzNumber of Keys2SweepCharacteristic DescriptionWaveforms All,except Pulse,Noise,and DCType Linear,logarithmicSweep Time1ms to300sHold/Return Time0ms to300sMax Total Sweep Time300sResolution1ms or4digitsTotal Sweep TimeAccuracy,typical≤0.4%Min Start/Stop Frequency All except ARB:1µHz ARB:1mHzMax Start/StopFrequencySee chart,belowBurstCharacteristic DescriptionWaveforms All,except Noise and DCType Triggered,gated(1to1,000,000cycles or Infinite) Internal Trigger Rate1μs to500.0sGate and Trigger Sources Internal,external,remote interfaceAuxiliary InputsCharacteristic DescriptionModulation Inputs Channel1,Channel2Input range All except FSK:±1VFSK:3.3V logic levelImpedance10kΩFrequency range DC to25kHz(122kS/s)External Triggered/Gated Burst InputLevel TTL compatibleImpedance10kΩPulse width100ns minimumSlope Positive/Negative,selectableTrigger delay0.0ns to85.000sResolution100ps or5digitsJitter(RMS),typical Burst:<500ps(Trigger input to signal output)10MHz Reference InputImpedance1kΩ,AC coupledRequired InputVoltage Swing100mV p-p to5V p-pLock Range10MHz±35kHzExternal Add Input(CH1)AFG3101C,AFG3102C,AFG3251C,AFG3252C onlyImpedance50ΩInput range-1V to+1V(DC+peak AC)Bandwidth DC to10MHz(-3dB)at1V p-pAuxiliary OutputsCharacteristic DescriptionTrigger Output(Channel1)Level Positive TTL level pulse into1kΩImpedance50ΩJitter(RMS),typical AFG3011C/21C/22C:500psAFG3051C/52C:300psAFG3101C/02C:200psAFG3251C/52C:100psMax Frequency 4.9MHz(4.9MHz to50MHz:A fraction of the frequency is output;>50MHz:no signal is output)Clock Reference Out(10MHz)AFG3101C,AFG3102C,AFG3251C,AFG3252C onlyImpedance50Ω,AC coupledAmplitude 1.2V p-p into50Ωload5DatasheetPhysical CharacteristicsBenchtop ConfigurationDimensions mm in. Height156.3 6.2 Width329.613.0 Depth168.0 6.6 Weight kg lb. Net 4.59.9 Shipping 5.912.9Environmental and Safety Characteristics Characteristic DescriptionTemperatureOperating0°C to+50°CNonoperating-30°C to+70°CHumidityOperating≤+40°C:≤80%>+40°C to50°C:≤60% Altitude Up to10,000ft./3,000mEMC ComplianceEuropean Union EU Council Directive2004/108/EC Safety UL61010-1:2004CAN/CSA C22.2No.61010-1:2004IEC61010-1:2001Arbitrary Function Generators —AFG3000CSeriesBNC Fuse Adapter and 0.125A FuseOrdering InformationAFG3011C,AFG3021C,AFG3022C,AFG3051C,AFG3052C,AFG3101C,AFG3102C,AFG3251C,AFG3252CArbitrary Function GeneratorIncludes:Quick-start user manual,power cord,USB cable,CD-ROM withspeci fications and performance veri fication manual,programmer manual,service manual,LabView and IVI drivers,CD-ROM with ArbExpress™software,and NIST-traceable calibration certi ficate.Please specify power plug when ordering.International Power PlugsOptionDescriptionOpt.A0North America power Opt.A1Universal EURO powerOpt.A2United Kingdom power Opt.A3Australia power Opt.A5Switzerland powerOpt.A6Japan power Opt.A10China powerOpt.A11India power Opt.A12Brazil power Opt.A99No power cord or AC adapter Note :Includes front-panel overlay.Manual OptionsOptionDescriptionOpt.L0English (071-1631-xx)Opt.L1French (071-1632-xx)Opt.L2Italian (071-1669-xx)Opt.L3German (071-1633-xx)Opt.L4Spanish (071-1670-xx)Opt.L5Japanese (071-1634-xx)Opt.L6Portuguese (071-3042-xx)Opt.L7Simple Chinese (071-1635-xx)Opt.L8Traditional Chinese (071-1636-xx)Opt.L9Korean (071-1637-xx)Opt.L10Russian (071-1638-xx)Opt.L99No manualServiceOptionDescriptionOpt.C3Calibration Service 3Years Opt.C5Calibration Service 5Years Opt.D1Calibration Data ReportOpt.D3Calibration Data Report 3Years (with Opt.C3)Opt.D5Calibration Data Report 5Years (with Opt.C5)Opt.R5Standard Warranty Extended to 5YearsOpt.R5DW Standard Warranty Extended to 5Years After Product PurchaseSILV400Standard Warranty Extended to 5YearsWarrantyThree-year warranty on parts and labor.Recommended AccessoriesAccessoryDescriptionRackmount KitRM3100Fuse adapter,BNC-P to BNC-R013-0345-xx Fuse set,3pcs,0.125A.159-0454-xx BNC cable shielded,3ft.012-0482-xx BNC cable shielded,9ft.012-1256-xx GPIB cable,double shielded012-0991-xx 50ΩBNC terminator011-0049-02Tektronix is registered to ISO 9001and ISO 14001by SRI Quality SystemRegistrar.Product(s)complies with IEEE Standard 488.1-1987,RS-232-C,and with Tektronix Standard Codes and Formats. 7Datasheet Contact Tektronix:ASEAN/Australasia(65)63563900Austria0080022554835*Balkans,Israel,South Africa and other ISE Countries+41526753777Belgium0080022554835*Brazil+55(11)37597627Canada180********Central East Europe and the Baltics+41526753777Central Europe&Greece+41526753777Denmark+4580881401Finland+41526753777France0080022554835*Germany0080022554835*Hong Kong4008205835India0008006501835Italy0080022554835*Japan81(3)67143010Luxembourg+41526753777Mexico,Central/South America&Caribbean52(55)56045090Middle East,Asia,and North Africa+41526753777The Netherlands0080022554835*Norway80016098People’s Republic of China4008205835Poland+41526753777Portugal800812370Republic of Korea00180082552835Russia&CIS+7(495)7484900South Africa+41526753777Spain0080022554835*Sweden0080022554835*Switzerland0080022554835*Taiwan886(2)27229622United Kingdom&Ireland0080022554835*USA180*********European toll-free number.If not accessible,call:+41526753777Updated10February2011For Further Information.Tektronix maintains a comprehensive,constantly expandingcollection of application notes,technical briefs and other resources to help engineers workingon the cutting edge of technology.Please visit Copyright©Tektronix,Inc.All rights reserved.Tektronix products are covered by U.S.and foreign patents,issued and rmation in this publication supersedes that in all previously published material.Specification and price change privileges reserved.TEKTRONIX and TEK are registered trademarks ofTektronix,Inc.All other trade names referenced are the service marks,trademarks,or registered trademarksof their respective companies.17Dec201276W-28281-1。
nordic mac 编码规则 -回复
nordic mac 编码规则-回复Nordic MAC（Media Access Control）编码规则是一种用于无线通信系统中的数据传输协议。
它主要应用于北欧地区的蓝牙设备中，为蓝牙技术的规范提供了一种有效的通信方式。
本文将逐步回答关于Nordic MAC编码规则的相关问题，解释其工作原理、优势以及如何应用于实际生活中。
第一部分：Nordic MAC编码规则的简介Nordic MAC编码规则是由蓝牙技术的领导者之一——Nordic Semiconductor公司所提出和开发的。
它是一种使用FHSS （Frequency-Hopping Spread Spectrum）技术的数据传输规则，旨在提高蓝牙设备之间的通信质量和可靠性。
该规则主要应用于Nordic Semiconductor公司的蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy，BLE）解决方案中，为用户提供了稳定和高效的数据传输能力。
第二部分：Nordic MAC编码规则的工作原理Nordic MAC编码规则工作原理基于FHSS技术，该技术通过在频谱中快速切换使用的频道来减少干扰。
具体而言，Nordic MAC编码规则将蓝牙通信信道划分为多个不重叠的子信道，并使用可预测的伪随机序列来选择要在每个时间段中发送的信道。
这种随机切换信道的方式可以最大程度地降低外部干扰以及与其他蓝牙设备之间的干扰。
第三部分：Nordic MAC编码规则的优势Nordic MAC编码规则的使用具有以下几个重要优势：1. 抗干扰能力强：通过FHSS技术，Nordic MAC编码规则可以在频谱中快速切换信道，从而有效地降低由其他设备引起的干扰。
这可以提供更可靠的通信连接和更稳定的数据传输。
2. 节省功耗：采用Nordic MAC编码规则的蓝牙设备可以更高效地利用能量，延长设备的电池寿命。
这对蓝牙低功耗解决方案尤其重要，使得这些设备更适合于电池供电的应用领域。
伪随机序列发生器设计
实验七伪随机序列发生器设计一、实验目的1．掌握伪随机序列（m序列）发生器的基本原理和设计方法；2．深入理解VHDL中signal和variable的不同及其应用；二、设计描述及方法1．伪随机序列概述在扩展频谱通信系统中，伪随机序列起着十分关键的作用。
在直接序列扩频系统得发射端，伪随机序列将信息序列的频谱扩展，在接收端，伪随机序列将扩频信号恢复为窄带信号，进而完成信息的接收。
m序列又称为最长线形反馈移位寄存器序列，该序列具有很好的相关性能。
m序列发生器的基本结构为：其中（C r，C r-1，…，C0）为反馈系数，也是特征多项式系数。
这些系数的取值为“1”或“0”，“1”表示该反馈支路连通，“0”表示该反馈支路断开。
下图为实际m序列发生器的电路图：图中利用D触发器级联的方式完成移位寄存器的功能。
在系统清零后，D触发器输出状态均为低电平，为了避免m序列发生器输出全“0”信号，图中在“模二加”运算后添加了一个“非门”。
从图中A、B、C、D四个节点均可得到同一m序列，只是序列的初始相位不同。
特征多项式系数决定了一个m序列的特征多项式，同时也决定了一个m序列。
下表给出了部分m 序列的反馈系数（表中的反馈系数采用八进制表示）2．电路设计基本方法本实验要设计一个寄存器级数为5的m序列发生器，从m序列发生器反馈系数表可知，有三个反馈系数可选，即可以产生三种不同的m序列；在以下设计的接口描述中choice（1 downto0）为m序列选择输入信号，clk为时钟输入信号，reset为复位信号，psout为m序列输出信号。
三、程序代码library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity mps isport (clk,reset : in std_logic;choice : in std_logic_vector(1 downto 0);psout: out std_logic );end mps;architecture behave of mps issignal a :std_logic_vector(4 downto 0);signal k:std_logic;beginprocess(clk,reset,choice,a)begincase choice iswhen "00"=> k<=not(a(3) xor a(2));when "01"=> k<=not(a(4) xor a(3)xor a(2)xor a(0));when "10"=> k<=not(a(4) xor a(2)xor a(1)xor a(0));when others =>k<='X';end case;if clk'event and clk='1' thena(0)<=k;for i in 1 to 4 loopa(i)<=a(i-1);end loop;end if;if(reset='1') thena<="00000";end if;end process;psout<=a(4);end behave;四、功能仿真五、RTL级电路。
二进制伪随机序列码分析及图案发生器电路设计
二进制伪随机序列码分析及图案发生器电路设计
罗跃元
【期刊名称】《重庆邮电学院学报：自然科学版》
【年(卷),期】1996(008)003
【摘要】作者主要分析讨论了伪随机序列码的随机特性，介绍了２Ｍｂ／ｓ，８Ｍｂ／ｓ，３４Ｍｂ／ｓ数字传输系统误码测试仪中图案发生器的设计方法，同时还介绍了电路器件的选用和电路的检测方法等。
【总页数】6页(P59-64)
【作者】罗跃元
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN914.3
【相关文献】
1.二进制码传输在井下温压测试系统中的应用分析及建议 [J], 王金龙;韩吉声;努尔买买提;芦志伟
2.基于SystemView的4位m序列发生器数学模型的分析及电路设计 [J], 陈军
3.一种二进制伪随机序列盲识别方法 [J], 张天骐;赵亮;张婷;杨凯
4.基于PLC程序实现格雷码转换成二进制码 [J], 马东来
5.二进制与非二进制Turbo码性能研究 [J], 骆超;史萍
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扩频通信中伪随机序列编解码器的FPGA实现
扩频通信中伪随机序列编解码器的FPGA实现
廖芳
【期刊名称】《电子技术应用》
【年(卷),期】2007(33)11
【摘要】提出一种基于FPGA技术的伪随机序列编解码器的设计方案,用以模拟扩频通信的过程,可用于现今高校的扩频通信技术教学工作.
【总页数】4页(P159-162)
【作者】廖芳
【作者单位】中央民族大学,信息工程学院实验中心,北京,100081;Crop Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Science, Chengdu, Sichuan 610066, China
【正文语种】中文
【中图分类】TN91
【相关文献】
1.基于FPGA的扩频通信中伪随机序列跳码技术的实现 [J], 孙程;王言鑫;刘洪朋;华宏旭
2.H.264中采用FPGA实现的变长码编解码器 [J], 陆伊;骆勇俊;杨爱良
3.扩频通信芯片开发中基带成形滤波器的设计及FPGA实现 [J], 黄文海;陈哲
4.短波扩频通信系统中数字相关器的FPGA设计与实现 [J], 臧磊;杜栓义
5.扩频通信系统中伪随机序列的研究 [J], 周慧琴
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m序列发生器的作用
m序列发生器的作用
m序列发生器是一种能够产生伪随机序列的电子设备或算法。
它的主要作用有：
1. 加密通信：m序列发生器可以用于生成加密密钥序列，用于对通信数据进行加密，保护通信内容的安全性。
2. 伪随机数生成：m序列发生器可以用于生成伪随机数序列，可以应用在密码学中的伪随机数生成算法、模拟实验、随机化算法等应用中。
3. 信号处理：m序列发生器可以用于产生具有特定性质的信号序列，如具有较好频谱特性的序列、跳频信号序列等，广泛应用于通信领域、雷达系统、无线电测量等各种信号处理应用中。
4. 探测器测试：m序列发生器可以用于对数字通信中的接收机进行性能测试，通过与已知正常输入进行比较，可以检测接收机的误码率、误比特率、误帧率等性能指标。
总之，m序列发生器的作用主要体现在加密通讯、伪随机数生成、信号处理和探测器测试等方面。
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4-32Gbps伪随机码序列发生器
PRBS32A发生器
●数据码率4Gbps-32Gbps;
●行标PRBS7、PRBS9、PRBS11、PRBS15、PRBS17、PRBS20、PRBS23、
PRBS29、PRBS31;
●可调差分数据输出幅值1V-1.2V(32Gbps);
●11ps上升或16ps下降时间PBRS数据输出;
●同步输出17ps上升/下降时间；
●用户可选择的时钟除以1-256同步触发输出范围;
●用户界面自带USB接口。
描述：
4Gbps-32Gbps的伪随机码序列发生器，单端半速率时钟确保了仪器的操作，输入一个16GHz的频率相对应输出一个32Gbps伪随机序列码，输出0V-1.2V 差分可调的数据，触发器输出的是一个由用户定义的1–256划分比例，输入/
输出SMA母头连接器与内部交流耦合，所有操作和调整控制是由一个用户界面访问控制接口通过USB端口连接，电源供应是包含交直流电源。
电学参数：
参数最小值典型值最大值单位注释说明
时钟输入
单端振幅6001000mV pp
频率216GHz
输出数据
差分振幅01200mV pp可调试
数据码率432Gbps
上升/下降时间11/16ps20%-80%工作周期455055%
触发输出
频率0.000116GHz
单端振幅600mV pp
工作周期475053%
上升/下降时间151719ps20%-80%
输入/输出为交流耦合
机械尺寸：
参数典型值单位注释说明
长124mm
宽107mm
高58mm无橡胶脚。