一个4级LFSR的结构常数是[c1, c2, c3, c4]=(1, 0, 1, 1),(1)请画出此LFSR的结构图,给出反馈函数; (2)若初始状态为1101,求输出序列和周期。
时间: 2024-12-13 08:20:29 浏览: 14
(1)对于一个4级线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register,LFSR),其结构通常由一个循环移位网络和一位反馈门组成。给定的常数序列 [c1, c2, c3, c4] = (1, 0, 1, 1) 表示了从左到右的反馈位置。根据这个序列,我们可以画出LFSR的结构如下:
```
_________
| |
X^4 ----> XOR(c4) -----> X^3
| |
v v
+---> X^2
| |
v v
+---------+
| |
X^2 ----> XOR(c2) -----> X^1
| |
v v
+---------+
X^1 ----> XOR(c1) ----> 输出
```
这里的`X^n`表示输入端,`XOR`表示异或操作。反馈函数可以表示为:\( F(x_4, x_3, x_2, x_1) = x_1 \oplus x_4 \oplus x_3 \oplus x_2 \)
(2)初始状态为1101,也就是 \( x_4 = 1, x_3 = 1, x_2 = 0, x_1 = 1 \)。按照LFSR的工作原理,每次移位后将最右边的一位作为新的反馈值,并丢弃其余部分。我们来进行一次完整的移位过程来观察输出序列。
- 第一步移位后:\( x_4 \rightarrow x_1, x_1 \rightarrow x_4 \oplus x_1 \oplus x_3 \oplus x_2 \)
- 第二步移位后:\( x_3 \rightarrow x_2, x_2 \rightarrow x_3 \oplus x_2 \)
- 第三步移位后:\( x_2 \rightarrow x_3, x_3 \rightarrow x_2 \)
- 因为 \( x_2 = x_3 \), 根据常数序列,输出将会是一个无限循环,所以\( x_2 \)不会再改变。
由于 `x_2` 保持不变,这意味着输出序列会是一个固定的模式:\( 1101 \)。对于4级LFSR,当反馈序列导致最长线性无关集为全部状态时,周期达到最大,即为2^(LFSR的级数)-1。所以对于4级LFSR,理论上的最大周期为15。但是在这个例子中,因为反馈不是最大的线性无关集,实际上它会有更短的周期。为了确定具体的周期,我们需要继续移位并寻找周期长度,或者分析反馈矩阵来找到最小的不动点集合。不过从简单的观察来看,这可能是个循环周期,可能小于15次。
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