在无线通信领域，扩频通信技术因其独特的抗干扰和保密性优势，被广泛应用于DS-CDMA（直接序列码分多址）移动通信系统中。PN码（Pseudo-Noise码，伪随机码）生成器是扩频通信的关键组件，其作用是产生具有特定统计特性的随机码序列，用于编码和解码信息，实现用户间的多址复用。本文主要探讨了基于SRL16E的PN码生成器设计，旨在提高生成器的效率和减少资源消耗。
PN码生成器的核心是线性反馈移位寄存器（LFSR）。LFSR由一系列移位寄存器组成，其内部数据在每个时钟周期按位右移，而反馈路径中的逻辑门（通常是异或门）则根据预设的反馈函数，将一部分寄存器输出反馈回输入端，形成循环序列。LFSR的状态数量与寄存器的长度有关，一般有（2^N - 1）种状态，其中N为寄存器数量。当N增大时，产生的PN序列长度增长，其中最长时间的序列称为M序列，具有良好的统计特性。
为了生成特定的PN序列，LFSR需要通过并行加载技术填充新的序列。这一过程要求在特定时钟周期内，新序列必须正确加载到LFSR中，并在下一个时钟周期开始输出。如图1所示的PN码生成器原理图，展示了17种寄存状态的转换过程。并行加载时，新序列在T=0时钟周期加载，T=17时通过fillsel指示反馈加入，确保序列在移位过程中不受影响。
SRL16E是一种查找表（LUT）为基础的移位寄存器，特别适合于构建PN码生成器。在FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）中，SRL16E作为基本单元，可以高效地生成16阶LFSR，显著减少了资源占用。相较于传统的ASIC方法，SRL16E在FPGA中使用更加灵活，而且可以减少专用触发器资源。例如，使用Xilinx Virtex II系列FPGA中的Slice结构，一个Slice即可实现16阶LFSR，而用常规触发器则需要16个Slice。
以LFSR多项式g(x) = 1 + x^5 + x^17为例，结合SRL16E，我们可以构建如图3所示的PN码生成器电路。在实际设计中，可以使用ISE软件进行综合，得到如图4所示的模块图，并通过XST综合工具进行仿真，如图5所示的波形图验证了PN码生成器的正确工作。综合报告显示，该设计仅占用4个Slice单元，证明了SRL16E在节省资源方面的优势。
总结来说，基于SRL16E的PN码生成器设计不仅提高了PN码生成的效率，还显著降低了FPGA资源的占用。这种设计方法在CDMA系统乃至更广泛的网络通信系统中具有广阔的应用前景，因为它能降低功耗和成本，同时保持系统的性能和稳定性。未来，随着通信技术的不断发展，SRL16E及其类似技术有望在更多复杂系统中发挥重要作用。
