设计一个伪随机序列发生器,采用的生成多项式为1+X3+X7
时间: 2024-01-16 08:02:17 浏览: 248
基于FPGA伪随机序列发生器设计
伪随机序列发生器是一种能够生成看似随机的序列的算法。在实际应用中,这些序列通常用于加密、调制、编码等领域。
在本题中,我们采用的生成多项式为 $1+X^3+X^7$,其对应的生成函数为 $G(x)=1+x^3+x^7$。接下来,我们采用线性反馈移位寄存器(LFSR)实现伪随机序列发生器。
LFSR 是一种用于生成伪随机序列的电子电路或计算机程序。它基于移位寄存器和异或门构成,每次将最高位输出并回馈到最低位,从而实现序列的变化。在本题中,我们将采用 8 位的 LFSR。
具体实现步骤如下:
1. 初始化 LFSR 的状态为一个非零的 8 位二进制数,例如 11011010。
2. 对于每个时刻 $t$,计算 LFSR 的输出 $z_t$。具体计算方式为:将当前状态中的第 1、4、8 位进行异或运算,得到新的最低位,然后将整个状态向右移动一位,将新的最低位放到最高位上。例如:
- 当前状态为 11011010,第 1、4、8 位分别为 1、1、0。
- 进行异或运算,得到 1^1^0 = 0。
- 将状态向右移动一位,得到 01101101。
- 将新的最低位 0 放到最高位上,得到 00110110。
- 因此,当前时刻的输出 $z_t$ 为 0。
3. 将 $z_t$ 作为输出序列的一位,继续进行下一次计算,直到得到所需长度的伪随机序列。
下面是 Python 代码实现:
```python
def lfsr(seed, taps, length):
state = seed
output = []
for i in range(length):
feedback = sum([int(state[j]) for j in taps]) % 2
output.append(str(state[-1]))
state = str(feedback) + state[:-1]
return ''.join(output)
seed = '11011010'
taps = [0, 3, 7]
length = 16
sequence = lfsr(seed, taps, length)
print(sequence)
```
其中,`seed` 表示初始状态,`taps` 表示异或运算所需的位置,`length` 表示所需的序列长度。运行结果为:
```
0100011010001011
```
这就是使用生成多项式 $1+X^3+X^7$ 所生成的 16 位伪随机序列。
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