基于cadence的七位伪随机序列电路的研究

李庆雯　何文娟　曹旭

摘 要 伪随机信号具有类似于随机噪声的一些统计特性，同时又便于重复产生和处理。目前广泛使用的伪随机信号都是由数字电路产生的周期序列得到的。一般采用的伪随机码产生电路是线性反馈的移位寄存器。伪随机码具有周期性和类似随机噪声的一些统计特性，伪随机码被广泛应用于导弹、卫星、飞船轨道测量和跟踪、雷达、导航、移动通信、保密通信和通信系统性能的测量以及数字信息处理系统中。伪随机码产生电路有俩种：线性反馈的移位寄存器和非线性反馈的移位寄存器，线性反馈的移位寄存器更容易实现。

关键字 D触发器 伪随机码 清零端 反馈移位寄存器

中图分类号：TN710 文献标识码：A

0引言

伪随机码产生电路有俩种：线性反馈的移位寄存器和非线性反馈的移位寄存器。在设计伪随机序列电路的时候需要先进行D触发器的设计，在D触发器设计的基础上形成器件，再进行伪随机序列电路的设计。

1D触发器电路设计

维持阻塞式边沿D触发器的逻辑图和逻辑符号如下图所示。该触发器由六个与非门组成，其中G1、G2构成基本RS触发器，G3、G4组成时钟控制电路，G5、G6组成数据输入电路。和分别是直接置0和直接置1端，有效电平为低电平。分析工作原理时，设为高电平，不影响电路的工作。电路工作过程如图1-1所示。

图1-1 D触发器工作原理图

维持阻塞D触发器在CP脉冲的上升沿产生状态变化，触发器的次态取决于CP脉冲上升沿前D端的信号，而在上升沿后，输入D端的信号变化对触发器的输出状态没有影响。如在CP脉冲的上升沿到来前=0，则在CP脉冲的上升沿到来后，触发器置0；如在CP脉冲的上升沿到来前=1，则在CP脉冲的上升沿到来后触发器置1。

2伪随机码产生电路设计

2.1 伪随机码介绍

伪随机信号具有类似于随机噪声的一些统计特性，同时又便于重复产生和处理。目前广泛使用的伪随机信号都是由数字电路产生的周期序列得到的。最长线性反馈移存器序列是最常见和最常用的一种伪随机序列，简称m序列，它是由具有线性反馈的移位寄存器经反馈逻辑选择产生的周期最长的序列。

2.2 伪随机码产生电路原理图

置位端和清零端都接VDD，使之无效。原理图上前三个D触发器构成周期为7的伪随机码发生器。原理图中包含4个D触发器、2个异或门和一个3输入与非门。

4个D触发器构成移位寄存器，异或门I14将D触发器将I1和I4的输出反馈回D触发器I0，构成反馈移位寄存器。

第三个D触发器输出端产生0101110的7位伪随机绝对码。由于要输出相对码，故须使用第四个D触发器将an与b n-1 异或产生bn信号（0100011）。第四个D触输出7位伪随机绝对码。

2.3 伪随机序列产生电路原理图分析

伪随机序列产生电路原理图如图2-1所示：

图2-1 伪随机序列产生电路图

通过增加D触发器的级数改变伪随机码产生器的位数，D触发器越多，周期越长，随机性越高，保密性越好。

3总结

作为产生随机数值的工具而引入的伪随机序列，其应当具备良好的随机性和平衡性，m序列是最早广泛应用于实践中的伪随机序列。m序列产生简单，随机性和相关特性都很好。但由于m序列族的规模相对较小，不能独立地满足大规模系统的要求，因此大量以m序列为基础构造的伪随机序列族产生了，其中表现尤为突出的是Gold序列.由于像m序列和Gold序列这样的优秀伪随机序列的出现，需要近似随机数值的科研领域，例如环境仿真、扩频通信等领域得到了极大的发展。相信在不久的将来，还会有更多更完美的伪随机序列产生，为科学实践做出更多的贡献。

参考文献

[1] 贾怀义，毕红军.基于m序列扩频码的研究..北方交通大学学报，2001， 25（3）：85-88.

[2] 赵星，李宝升.寻找平衡Gold序列的方法.微机发展，2005，15（9）：18-21.