M序列原理及代码

1、m序列

1.1概述

1.1.1实验原理

（1）m序列概念和用途

①概念：

m序列是由n级线性移位寄存器产生的周期为P=2^n-1的码序列，是最长线性移位寄存器序列的简称。

②用途：

码分多址系统主要采用两种长度的m序列：一种是周期为P=2^15-1的m 序列，又称为短PN序列；另一种是周期为P=2^42-1的m序列，又称为长PN 序列。

（2）m序列的产生

①4级m序列的码序列发生器

假设初始状态为0001，在时钟作用下，产生的m序列的状态表。

4级m序列的周期P=24-1=15，相应的输出序列为：100010011010111。

②线性移位反馈移位寄存器反馈系数Ci

③m序列特性

均衡性：在一个周期中，m序列中“1”的个数比“0”的个数多1个。

游程特性：长度为k的游程数占游程总数的1/2^k

移位相加特性：一个m序列与其循环移位逐位比较，相同码的位数与不同码的位数相差1位。

自相关特性：表征一个信号与延迟后自身信号的相似性。

④m序列的构造——反馈线性反馈移存器

1.1.2实验意义

m序列是目前广泛应用的一种伪随机序列，在所有的伪随机序列中，m序列是最重要、最基本的一种伪随机序列。它容易产生，规律性强，有很好的自相关性和较好的互相关特性。m序列的生成是接下来的实验的基础,具有指导性的意义。

1.1.3系统的主要功能

设计本原多项式系数为13、23、103、203的m序列。

1.1.4使用方法

输入m后，输出相应的m序列。

1.2程序设计

1.2.1设计思想

由m序列的产生过程，即通过带反馈的移位寄存器产生，容易想到EDA中的结构化的程序设计思想，即以DFF触发器作为底层文件，进行顶层文件设计，获得m序列。此设计的优点是程序思路简单，结构清晰，只要做出一种反馈系数的m序列，容易得到其他反馈系数的m序列；但也存在缺点，那就是结构化的设计使得代码写的过长。

1.2.2软件设计流程及描述

（1）流程图

（2）描述

clk上升沿触发程序，用case语句选择m为13,23,103,203中的哪种情况。做出判断后首先用if语句判断初始状态为全零的特殊情况，即若初始状态为全零则设置为非零状态。之后将最低位到次高位的数值依次右移一位，再将最高位和次高位异或后送到最低位，输出波形。

1.3源程序代码

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity untitled3 is

port(m:in std_logic_vector(1 downto 0);

clk:in std_logic;

m_out:out std_logic );

end entity untitled3;

architecture behave of untitled3 is

signal out1:std_logic_vector(6 downto 0);

--out1<=”0000000”;

begin

process(clk)

begin

if clk'event and clk='1'then

case m is

when"00"=> --13 m序列

if out1(2 downto 0)="000"then out1(0)<='1';

else

out1(1 downto 0)<=out1(2 downto 1); --右移

out1(2)<=out1(0) xor out1(1);

end if;

when"01"=> --23 m序列

if out1(3 downto 0)="0000"then out1(0)<='1';

else

out1(2 downto 0)<=out1(3 downto 1); --右移

out1(3)<=out1(0) xor out1(1);

end if;

when"10"=> --103 m序列6级

if out1(3 downto 0)="000000"then out1(0)<='1';

else

out1(4 downto 0)<=out1(5 downto 1); --右移

out1(5)<=out1(0) xor out1(1);

end if;

when"11"=> --203 m序列7级

if out1(3 downto 0)="0000000"then out1(0)<='1';

else

out1(5 downto 0)<=out1(6 downto 1); --右移

out1(6)<=out1(0) xor out1(1);

end if;

when others=>null;

end case;

m_out<=out1(0);

end if;

end process;

end architecture behave;

1.4仿真图

3级M序列

4级M序列

6级M序列1.5测试波形