随机序列在fpga上的应用论文

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1、随机序列在FPGA上的应用毕业论文目录1绪论11.1设计背景11.1.1伪随机序列发展11.1.2伪随机序列的用途11.1.3伪随机序列研究现状21.2设计目的和意义32FPGA简介42.1FPGA器件的应用状况与发展趋势42.2FPGA概述52.3FPGA开发编程原理62.4FPGA开发流程62.5硬件设计意识93Verilog硬件描述语言113.1Verilog硬件描述语言简介113.2Verilog语言的基础知识学习123.2.1VerilogHDL的语言要素124伪随机序列284.1伪随机序列的原理284.2m序列（伪随机序列）的性质304.3m序列（伪随机

2、序列）的设计314.4m序列的产生方法335随机序列在FPGA上实现355.1FPGA基础实验——按键消抖控制LED亮灭355.1.1.实验任务355.1.2.实验环境355.1.3实验原理355.1.4实验程序355.1.5实验结果375.2FPGA产生基于LFSR的伪随机数实验375.2.1.概念375.2.2.由LFSR引出的产生方法385.2.3.verilog实现395.2.4实验结果47结论48致谢49参考文献501绪论1.1设计背景1.1.1伪随机序列发展随着通信技术的发展，在某些情况下，为了实现最有效的通信应采用具有白噪声条统计特性的信号;为了实现高

3、可靠的保密通信，也希望利用随机噪声;另外在测试领域，大量的需要使用随机噪声来作为检测系统性能的测试信号。然而，利用随机噪声的最大困难是它难以重复再生和处理。伪随机序列的出现为人们解决了这一难题。伪随机序列具有类似随机噪声的一些统计特性，同时又便于重复产生和处理，有预先的可确定性和可重复性。由于它的这些优点，在通信、雷达、导航以及密码学等重要的技术领域中伪随机序列获得了广泛的应用。而在近年来的发展中，它的应用范围远远超出了上述的领域，如计算机系统模拟、数字系统中误码测试、声学和光学测量、数值式跟踪和测距系统等也都有着广阔的使用。1.1.2伪随机序列的用途伪随机序列通常

4、由反馈位移寄存器产生，又可分为线性反馈位移寄存器和非线性反馈位移寄存器两类。由线性反馈位移寄存器产生的周期最长的二进制数字序列称为最大长度线性反馈位移寄存器，即为通常说的m序列，因其理论成熟，实现简单，应用较为广泛。伪随机序列的特点决定了它有着重要并且广泛的应用，这里举出一些有代表性的用途。误码率测量。在数字通信中误码率是一项重要的质量指标，在时间测量数字通信系统的误码率时，一般来说，测量结果与信源发出信号的统计特性有关。通常认为二进制信号061和1是以等概率随机出现的。所以测量误码率时最理想的信源应是伪随机序列产生器。这两测量的结果，我们认为是符合实际运用时的情况

5、。时延测量。有时我们需要测量信号经过某一传输路径所收到的时间延时，例如，需要测量某一演示线的时间延时。另外，我们还常常通过测量一无线电信号在某个介质中的传播时间，从而这算传播距离，即利用无线电信号测距。这就是说，这种测距的原理实质上也是测量延时。噪声产生器，测量通信系统的性能时，常常使用噪声产生器，由它给出具有所要求的统计特性和频率特性的噪声，并且可以随意控制其强度，以便得到不占用信噪比条件下的系统性能，例如，在许多情况下，要求它能产生限带白色高斯噪声。通信加密、数据序列的加扰与解扰、扩展频谱通信、分离多径技术等等。1.1.3伪随机序列研究现状迄今为止，人们获得的伪

6、随机序列仍主要是PC（相控）序列，移位寄存器序列（m和M序列），Gold序列，GMW序列，级联GMW序列，Kasami序列，Bent序列，No序列。61其中m序列是最有名和最简单的,也是研究的最透彻的序列。m序列还是研究其它序列的基础。它序列平衡，有最好的自相关特性，但互相关满足一定条件的族序列数很少(对于本原多项式的阶数小于等于13的m序列，互为优选对的序列数不多于6)，且线性复杂度很小。M序列族序列数极其巨大（当寄存器级数等于6时，有226个序列）。但其生成困难，且其互相关特性目前知之甚少，一般很少用。Gold序列互相关函数为3值，序列部分平衡，有良好的相关特性

7、，族序列数相对较大，但它有致命的弱点，线性复杂度很低，仅是相同长度的m序列的两倍，这制约了Gold序列的广泛应用，特别在抗干扰及密码学中的应用。GMW序列具有序列平衡，线性复杂度大，自相关性能好（同m序列）等优点。它是非线性序列，且数量比m序列多。作为单个序列GMW序列有优势，但一族GMW序列满足一定互相关条件的序列数很少。一般不用于多址通信作地址码。级联GMW序列平衡性和相关性同于GMW序列，族数比GMW序列多，一般情况下，线性复杂度比GMW序列大。Kasami序列分小集Kasami序列和大集Kasami序列。小集Kasami序列族序列数大，且互相关值达wel