设计一个如下图所示的5级的线性反馈移位寄存器,其初始状态为 (a1,a2,a3, a4,as)=(1,0,0,1,1),并用代码实现两个功能:i.求其输出序列(保留128位即可);ii.计算输出序列的周期。 输
时间: 2024-09-24 11:06:03 浏览: 76
要设计一个五级线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register, LFSR),我们首先需要确定它的反馈多项式。通常,LFSR使用二进制系数的多项式,每个系数对应于寄存器的一个位置。对于一个五级寄存器,如果我们假设初始状态是从右往左数的最右边开始(a5, a4, a3, a2, a1),我们可以选择一个简单的反馈多项式,例如x^3 + x^2 + 1,这会产生一个循环模式。
初始状态为 (1, 0, 0, 1, 1) 对应于多项式 (1 * x^4 + 0 * x^3 + 0 * x^2 + 1 * x^1 + 1),也就是 x^4 + x + 1。
现在,我们需要定义函数来实现以下两个功能:
1. 求输出序列
2. 计算输出序列的周期
首先,让我们创建一个类 `LFSR` 来管理这个寄存器:
```python
class LFSR:
def __init__(self, initial_state=(1, 0, 0, 1, 1), feedback_poly=[1, 0, 0, 1]):
self.state = list(initial_state)
self.feedback_poly = feedback_poly
self.length = len(self.state)
def shift(self):
# 根据反馈多项式生成新的最高位
new_bit = self.calculate_feedback()
# 移位操作,最右边的元素移动到左边
self.state.pop(0)
self.state.append(new_bit)
return new_bit
def calculate_feedback(self):
# 使用异或(XOR)运算得到反馈
return sum([self.state[i] * self.feedback_poly[i] for i in range(self.length)])
def generate_output_sequence(self, num_bits=128):
output = []
while len(output) < num_bits:
output.append(self.shift())
return output[:num_bits]
def find_cycle_length(self):
cycle_length = 1
next_value = self.shift()
while next_value != self.state[0]:
cycle_length += 1
next_value = self.shift()
return cycle_length
# 初始化并生成输出序列
lfsr = LFSR((1, 0, 0, 1, 1))
output_sequence = lfsr.generate_output_sequence()
# 输出序列
print("Output sequence:", output_sequence)
# 计算周期
cycle_length = lfsr.find_cycle_length()
print(f"Cycle length: {cycle_length}")
```
这段代码首先初始化了一个 `LFSR` 类,然后使用 `shift()` 方法生成输出序列。`generate_output_sequence()` 函数用于生成指定长度的输出序列,而 `find_cycle_length()` 则用于计算周期。
运行这段代码后,你会看到输出序列和周期的结果。由于这是一个简化的例子,实际的输出序列可能会非常长,所以如果你需要查看前128位,可能需要查看程序的输出结果。如果希望了解更多信息,你可以尝试改变初始状态或反馈多项式,观察不同设置下的行为。
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