[發(fā)明專利]一種基于m序列發(fā)生器的本原多項式偽隨機(jī)序列發(fā)生器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310284355.3
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN103440119A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李金喜;陳順方;丁勇飛;徐丁海;李裕;方正
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58
• 代理公司: 上海和躍知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31239
• 代理人: 杜林雪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信的遙控遙測領(lǐng)域，尤其涉及數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)中的擴(kuò)譜通信技術(shù)，是一種偽隨機(jī)序列發(fā)生器的實現(xiàn)方法。

技術(shù)背景

偽隨機(jī)序列具有類似隨機(jī)噪聲的某些統(tǒng)計特性，同時又能夠重復(fù)產(chǎn)生。由于它具有隨機(jī)噪聲的優(yōu)點，又避免了隨機(jī)噪聲的缺點，因此偽隨機(jī)序列現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于許多重要領(lǐng)域,如密碼學(xué)、擴(kuò)頻通訊、導(dǎo)航、現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的電子對抗技術(shù)等等。

如圖2所示，常用的偽隨機(jī)序列為m序列,是最長線性反饋移位寄存器序列的簡稱,通常我們采用反饋移位寄存器來產(chǎn)生。我們常常希望用盡可能少的級數(shù)產(chǎn)生盡可能長的序列，一個N(N>=2,N為自然數(shù))級線性反饋移位寄存器產(chǎn)生的序列最長周期等于（2^N-1），例如：4級反饋線性移存器產(chǎn)生的序列的周期最長為15，其對應(yīng)的本原多項式常用的為x⁴+x+1。一般，只要找到本原多項式，我們就能由它構(gòu)成m序列發(fā)生器。在制作m序列發(fā)生器時，移位寄存器反饋線的數(shù)目直接決定于本原多項式的項數(shù)，為了使m序列發(fā)生器的組成盡量簡單，我們希望使用項數(shù)最少的本原多項式，但是尋找本原多項式并不是很簡單的，經(jīng)過前人的大量計算，也僅僅找到了部分本原多項式,其生成序列的周期也為有限的，且每一個本原多項式只對應(yīng)一個偽隨機(jī)序列。然而，在實際應(yīng)用中，比如在作戰(zhàn)時跳頻通信系統(tǒng)采用m序列來進(jìn)行頻點的跳變控制，發(fā)送控制代碼對無人機(jī)進(jìn)行操控，由于m序列的周期性有限，在敵方截獲我方地面所發(fā)的控制信號后，經(jīng)過短時間的檢測，其跳頻圖案規(guī)律易被識別，從而對我方的通信系統(tǒng)產(chǎn)生致命的打擊，有可能決定戰(zhàn)爭的勝負(fù)；同樣，在密碼學(xué)中對信息進(jìn)行加密處理也要求所需的偽隨機(jī)序列周期盡可能長，從而降低被敵方破解的概率。現(xiàn)代的信息戰(zhàn)爭對通信設(shè)備的抗干擾技術(shù)要求越來越高，而偽隨機(jī)序列的產(chǎn)生即是通信抗干擾技術(shù)中一個最為關(guān)鍵的要素。這一迫切的作戰(zhàn)需求要求我們使用項數(shù)盡量少的本原多項式來構(gòu)造周期更長、個數(shù)更多的偽隨機(jī)序列，從而滿足快速發(fā)展的信息對抗戰(zhàn)爭的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于在已知m序列本原多項式的基礎(chǔ)上產(chǎn)生周期更長、種類更多的多進(jìn)制（M（M>=2，M為自然數(shù)）比特）偽隨機(jī)數(shù)組成的偽隨機(jī)序列，降低偽隨機(jī)序列實現(xiàn)長周期性的復(fù)雜度。

本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于m序列發(fā)生器的本原多項式偽隨機(jī)序列發(fā)生器，包含設(shè)置本原多項式單元、多進(jìn)制M比特參數(shù)設(shè)置單元、線性反饋邏輯單元、移位寄存器單元，其特征在于還包含加法運算單元、模2^M運算單元，其中設(shè)置本原多項式單元根據(jù)m序列選擇設(shè)置本原多項式，從而決定線性反饋移位寄存器單元結(jié)構(gòu)；

多進(jìn)制M比特參數(shù)設(shè)置單元根據(jù)用戶需求進(jìn)行設(shè)置，對應(yīng)于數(shù)學(xué)的賦值運算；

線性反饋邏輯單元將線性移位寄存器單元中對應(yīng)于m序列本原多項式相應(yīng)的寄存器中M比特偽隨機(jī)數(shù)的實際值送入加法運算單元；

加法運算單元即對線性反饋邏輯單元輸送到加法運算單元的值進(jìn)行加法運算并將結(jié)果輸入到模2^M運算單元；

模2^M運算單元的輸出與移位寄存器單元的輸入連接，移位寄存器的輸出與線性反饋邏輯單元的輸入連接，從而迭代產(chǎn)生M比特偽隨機(jī)數(shù)組成的多進(jìn)制偽隨機(jī)序列。

進(jìn)一步，包含常數(shù)累加單元，常數(shù)累加單元中設(shè)有常數(shù)項，加法運算單元對線性反饋邏輯單元的輸出結(jié)果與常數(shù)累加單元中的常數(shù)項進(jìn)行加法運算，再輸入模2^M運算單元。

依據(jù)上述特征，常數(shù)累加單元中設(shè)置的常數(shù)項為C(C=1)。

或者常數(shù)累加單元中設(shè)置的常數(shù)項為偶數(shù)G，G∈[0,2^M-1]。

與現(xiàn)在技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于本偽隨機(jī)序列發(fā)生器基于m序列發(fā)生器的本原多項式，通過簡單的數(shù)學(xué)運算，能夠得到周期為原m序列周期的2^M-1或2^M-2倍的多進(jìn)制（M比特）偽隨機(jī)數(shù)組成的偽隨機(jī)序列，且加法運算中偶數(shù)不同時能生成不同的偽隨機(jī)序列，此方法簡單易行，在跳頻通信、加密通信等抗干擾通信設(shè)備中不易被敵方截獲，提高了采用偽隨機(jī)序列系統(tǒng)的可靠性，增強了采用偽隨機(jī)序列通信設(shè)備的安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基本框圖

圖2為現(xiàn)有m序列發(fā)生器電路圖（周期為2²⁵-1,本原多項式x²⁵+x³+1）

圖3為實施例一中的偽隨機(jī)序列發(fā)生器的電路圖