基于虚拟仪器的任意m序列设计

作者：时间：2013-04-22来源：网络收藏

摘要论述了伪随机m序列的产生原理、特性以及构成方法，利用LabWindows／CVI为开发平台，设计了一种2～22级m序列发生器。仿真结果表明，该系统具有远程通信、界面友好、易于集成和扩展等优点，可实现无线激光通信系统误码率的自动化测试。
关键词 m序列；LabWindow／CVI；激光通信

无线激光通信是以光信号为载波，大气为传输介质实现点到点或点到多点信息传输的技术。该技术具有成本低、组网灵活、安装方便、无需频率许可等优点。在测试数字通信系统的误码率时，其测试结果与信号源送出信号的统计特性有关，所以随机信号是理想的信号源。但在测量单程数字通信的误码率时不能利用随机信号，只能利用性能相近的伪随机序列代替，通常使用m序列。伪随机序列是由数字电路产生的周期数列，具有良好的随机性且接近于白噪声的相关函数，并且有预先可确定性和可重复性。这些特性使得伪随机序列广泛应用于误码率测量、时延测量、噪声产生器、和通信加密等方面。m序列是由线性反馈移存器产生的周期性的最长二进制数字序列。作为一种伪随机序列，具有扩展频谱和区分通过多址接入方式使用同一传输频带不同用户信号的功能，广泛应用在扩频谱水声通信、激光测距雷达、激光通信等领域。
LabWindows／CVI是National Instrument(NI)公司推出以交互式C语言为开发平台的虚拟仪器开发软件，将功能强大的C语言与测控技术结合，具有灵活的交互式编程方式、丰富的库函数、自动检测环境、数据采集系统、过程监控系统等应用软件。
利用Labwindows／CVI开发软件，设计了用于激光通信系统误码率自动测试的2～22级任意m序列产生系统，利用系统模拟了8级m序列，并验证了系统的可行性。

1 理论基础
m序列的产生原理
通常产生伪随机序列的电路为反馈移位寄存器，包括线性反馈移位寄存器和非线性反馈移位寄存器。由线性反馈移位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移位寄存器序列，又称m序列。
图1给出了n级线性反馈移位寄存器序列产生的结构原理图，图中的CnCn-1…C1C0是反馈系数，也是特征多项式系数，由本原多项式系数确定。反馈系数的值只能取“0”或“1”，取“0”表示连接反馈，取“0”表示没有连接反馈，反馈系数直接决定了m序列的输出结果。