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m序列的产生原理及其性质

2024-06-08 12:15| 来源: 网络整理| 查看: 265

1 LFSR         1.1 定义

                线性反馈移位寄存器(LFSR,linear feedback shift register)由n个移位寄存器和若干个异或门组成(各个反馈系数路径只由模二加/异或组成为线性反馈),如下图所示。n级移位寄存器共有2^n个状态,除去全0状态外还剩2^{n}-1种状态,故一个n级线性反馈移位寄存器产生的最长周期为2^{n}-1。 

在这里插入图片描述

                        

                        LFSR有2种形式,分别为异或门内/外接LFSR,如下图。其中,有n级移位寄存器(Q_{1}~Q_{n}),有n+1个反馈系数(g_{0}~g_{n},只能取值0或1,取0/1分别表示反馈通路不存在/存在)。

                LFSR的对应的特征多项式为:F\left ( x \right )=\sum_{i=0}^{n}C_{i}x^{i},其中x的次幂表示元素的对应位置(x^{0}=1表示没有寄存器Q_{0})。   

         1.2 特性 

                对于LFSR有几个特性:

                        ①初始状态(种子SEED)相同,输出序列相同;

                        ②输出序列看起来是随机的(伪随机序列),但达到一定位数后会循环;

                        ③LFSR可以产生的最长的随机序列是2^{n}-1长度(即m序列),其中n表示寄存器的数目。

2 m序列

        伪随机(或伪噪声,Pseudorandom Noise,PN)码序列是一种常用的地址码,是一具有与白噪声类似的自相关性质的0和1所构成的编码序列。m序列属于PN码的一种。

        2.1 定义

                m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称。

        2.2 m序列的产生

                一个LFSR能否产生m序列(最长线性移位寄存器序列),决定于反馈系数C_{i}(i=0,1,2,...,n),下表列出了部分m序列的反馈系数,其中必有C_{0}=C_{n}=1

                n级线性反馈移位寄存器产生m序列(P=2n-1[m序列的周期])的充要条件:移位寄存器的特征多项式F(x)为本原多项式。

                当F(x)为n次本原多项式,就一定能产生m序列,满足以下三个条件:

                        ①F(x)是不可约的,即不能再分解多项式;

                        ②F(x)可整除xp+1,这里p=2n-1;

                        ③F(x)不能整除xq+1,这里q



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