SU1127079A1 - Генератор псевдослучайных последовательностей - Google Patents

Abstract

1. ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙ . НЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ, содержащий генератор М-последовательности, первый Jзaдaющий регистр., отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей гелератора путем увеличени  числа псевдослучайных последовательностей с заданным распределением веро тностей логической единицы в них, в него введены второй задающий регистр , И блоков сумматоров по модулю два, М блоков приоритета, П эле- . ментов И-ИЛИ, выходной регистр, блок управлени , первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом синзрониза- дни выходного регистра, входами установки выходного регистра и генератора -последовательности, вхо дом синхронизации генератораМ -последовательности , выходы которого соединены с первьо-ш входами (р блоков сумматоров по модулю два, выходы которых соединены с входами соответствующих п блоков приоритета, выходы которых соединены с первыми входами соответствук цих П элементов И-ИЛИ, выходы которых соединены с информационными входами выходного регистра, выходы первого заданмцего регистра Соединены с вторыми входами П элементов И-ИЛИ, выходы второго задающего регистра соединены с вторыми входами И блоков сумматоров по модулю два, четвертый выход блока управлени  соединен с входами синхронизации первого и второго  адающих регистров, 2. Генератор по п. 1, от л ичающийс  тем, что блок приоритета содержитП1-1 элементов И, isd An-у элементов Н, причем выходi-го ( -1) элемента НЕ соедио со нен со входом каждого k -го элемента И (ksi,).

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике.

Известен генератор псевдослучайных кодов, содержащий выходной регистр , регистр маски, блок пам ти, преобразующий регистр, регистр сдвига с обратной св зью и блок синхронизации , позвол ющий формировать псевдослучайные сигналы с перестраиваемой веро тностью по влени  логического О (1) на каждом его выходе путем накоплени  в преобразующем регистре дизъюнкций логических произведений опорных циклических последовательностей блока па м ти и псевдосучайных последовательностей регистра сдвигас обратной св зью Л .

Недостатками этого генератора  вл ютс  низкое быстродействие, вызванное тем, что каждый элемент формируемой последовательности получаетс  за несколько последовательных циклов обращени  к блоку пам ти, а также ограниченный диапазон веро тностей логического О (1) в выходных последовательност х генератора .

I

В данном генераторе возможно получение веро тностей по влени  логического О в формируемых последовательност х , равных 0,5 или (10 ,5 ), где k - число единиц в соответствующих опорных циклических последо 1ательност х .

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому  вл етс  генератор псевдослучайных двоичных последовательностей, содержащий генератор ЛЛ-последовательности, задающий регистр, группу мультиплексоров , адресные входы которых соединены с выходами генераторам -последовательности соответственно, а канальные входы группы мультиплексоров соединены с выходами задающего регистра соответственно 2J .

Однако такой генератор на каждом своем выходе может формировать псевдослучайную последовательность с заданным значением веро тности по влени  логической единицы (нул ) и не позвол ет варьировать положением единицы (нул ) в формируемых последовательност х, т.е. измен ть структуру выходных последовательностей .

127079а

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей , генератора путем увеличени  числа псевдослучайных последовательностей 5 с заданным распределением веро тностей логической единицы в них. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в генератор псевдослучайных последовательностей, содержащий

генераторМ-последовательности, 1ервый задающий регистр, введены второй задающий регистр,г} блоков сумматоров по модулю два,п блоков приоритета,и элементов И-ИЛИ,

5 выходной регистр, блок управлени , первый, второй и третий выходы которого соединены соответствеино с входом синхронизации выходного регистра , входами установки выходно20 го регистра и генератора М-последовательности , входом синхронизации генератора М-последовательности, выходы которого соединены с первыми входами П блоков сумматоров по модулю два, выходы которых соединены с

входами соатветствующих П блоков приоритета выходы которых соединены с первьми входами соответствующих и элементов И-ИЛИ, выходы которых соединены с информационными входами выходного регистра, выходы первого задающего регистра соединены с вторыми входами п элементов И-ИЛИ, выходы второго задающего регистра

соединены с вторыми входами П блоков сумматоров по модулю два, четвертый выход блока управлени  соединен с входами синхронизации первого и второго задающих регистров.

Блрк приоритета содержитП)-1

элементов И,т-1 элементов НЕ, причем выход 1 -го (i 1... m -1) элемента НЕ соединен с входом каждого k--ro элемента И (,).

На фиг. 1 приведена функциональна  схема генератора псевдослучайных последовательностей; на фиг.2 функциональна  схема блока приоритета; на фиг. 3 - пример выполнени 

первого и второго задающих регистров; на фиг. 4 - пример выполнени  блока управлени ; на фиг. 5 - временные диаграммы работы блока управлени .

Генератор псевдослучайных последовательнрстёй (фиг. 1) содержит генератор 1М -последовательности, первый 2 и второй 3 задающие регистры П блоков 4-1.. .4-Г) сумматоров по модулю два, ч блоков ,,,5-п приоритета , И элементов И-РШИ 6-1...6-Ц выходной регистр 7, блок 8 управлен первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом синхронизации выходного регистра 7, входами установки выходного регистра 7 и генератора 1М -по следовательности, входом синхрониз.а ции генератора 1 М-последовательное ти, выходы которого соединены с пер выми входами И блоков 4-1...4-п сум маторов по модулю два, выходы кото|рых соединены с входами соответствующих блоков 5-1,...5-Цприоритета , выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов И-ИЖ 6-1... 6-П, выходы которых соединены с информационными входами выходного регистра 7, вы ходы первого задающего регистра 2 соединены с вторыми входами п элементов И-ИЛИ 6-1... 6-П, выходы второго задающего регистра 3 соединены с вторыми входами И блоков .4-1... 4-П сумматоров по модулю два четвертый выход блока 8 управлени  соединен с входами синхронизации первого 2 и второго 3 задающих регистров . Блок 5, приоритета (фиг. 2) сопержит т-1 элементов И 9-1... 9-Ом-1 ). (т-1) элементов НЕ 10-1...10 ( wi-l). причем выхол 1-го (1.. .т-1 элемента НЕ соединен со входом каждого k -го элемента И (,). Задающие регистры 2 и 3 реализованы одинаково (фиг. 3). Каждый из , HWC содержит регистр и ft-tn переключателей , с помощью которых на информационные входы регистра может быть подана логическа  единица (ноль). . Блок 8 управлени  (фиг. 4) содержит R5 -триггер 11, переключатель 12, элемент НЕ 13, генератор 14 так товых импульсов,) -триггер 15, элемент И 16, вычитающий счетчик 17, переключатели 18-1... 18-5, блок 19 индикации. Генератор псевдослучайных последовательностей работает следующим образом. В исходном состо нии переключатель 12 блока 8 управлени  находитс в положении Стоп (см. фиг. 4). На выходе Q триггера 11 присутствует сигнал логического нул  (фиг. 5а), на выходе Q - логической еднницй (фиг. 5б). Сигнал с выхода Q триггера 11 поступает на входы синхронизации задающих регистров 2 и 3 и записывает в них управл ющие слова, выбранные на переключател х. Управл ющее слово первого задающего регистра 2 задает веро тности по влени  логической единицы в каждой из п выходных псевдослучайных последовательностей . Управл ющее.слово регистра 2 имеет ц полей по m разр дов в каждоЦ, причем разр ды из k-го пол  (..l) подключены к входам элемента 6-к и задают веро тность по влени  логической единицы в к-ой выходной последовательности генератора .- . , Управл ющее слово второго задающего регистра 3 содержит коды, определ ющие структуру выходных последовательностей генератора. Аналогично управл ющему слову регистра 2 управл ющее слово регистра 3 имеет п полей по ГУ) разр дов р каждом. Разр ды регистра 3 из к-го пол  (к 1....П) подключены к входам сумматоров по модулю два из группы 4-к и задают очерёдность следовани  1 и О, в к-й ьыходной последовательности генератора. Сигнал логического нул  с инверсного вьжодаК5 триггера 11 в блоке 8 управлени  производит запись в вычигакнций счетчик 17 с переключателей 18-1, 182 ,.... 18-S двоичного кода длины формируемых генератором последовательностей . Сигнал логического нул  с инверсного выхода RS -триггера 11 подаетс  также наЗ) -входО -триггера 15, который по положительному фронту тактового импульса генератора 14 тактовых импульсов (фиг.5в) устанавливаетс  в нулевое состо ние (фиг.5г). При этом сигнал логического нул  с выхода)-триггера 15 запрещает прохождение тактовых импульсов от генератора 14 тактовых импульсов на счетный вход вычитающего счетчика 17 и вход синхронизации генератора 1М -последовательности, а также через элемент И 16 (фиг. 5д), элемент НЕ 13 (фиг. 5е) на вход синхронизации выходного регистра 7. Сигнал логического нул  с инверсного выхода RS -триггера 11 блока 8 управлени  поступает также на входы установки выходного регистра 7 и ге3 нератора 1М последовательности и устанавливает их в исходные кодовые комбинации. Выходной регистр 7, например , устанавливаетс  в исходную композицию 00...О, агенератор 1 М-последовательности - в исходную комбинацию 11... t. Запуск генератора осуществл етс  путем установки переключател  12 блока 8 управлени  в положение Пуск. При этом на R-вход 5 -триггера 11 подаетс  сигнал логического нул  через контакты переключател  12. R5 -триггер 11 устанавливае с  в нулевое состо ние. На пр мом выходе R5 -триггера 11 формируетс  сигнал логического нул , который за прещает запись информации в первый 2 и второй 3 задающие регистры. На инверсном выходе RS -триггера 11 фор мируетс  сигнал логической единицы, запрещающий запись исходных кодовых комбинаций в вычитаюпрШ счетчик 17, выходной регистр 7 и генератор 1 -последовательности. Сигнал логической ейиницы с инверсного выхода Я5 -триггера 11 подаетс  также наР входf-триггера 15 в блоке 8 управлени . По положительному фронту так тового импульса от генератора 14 тактовых импульсов D-триггер 15 устанавливаетс  в единичное состо ние Сигнал логической единицы с выхода 3)-триггера 15 разрешает прохождение тактовых импульсов через элемент И 16 на счетный вход вычитающего счетчика t7, вход синхронизации генератора 1М-последовательности, а также через элемент И 16 и элемент НЕ 13 на вход синхронизации выходного регистра 7. Сигнал логической единицы с выхода)-триггера 15, поступа  на вход блока индикации 19, вызывает свечение светодиода, что свидетельствует о формировании генератором выходных псевдослучайных последоТвательностей. Тактовые импульсы с выхода элемента И 16 блока 8 управлени , поступа  на вход синхронизации генератора 1М -последова тельности; вызывают формирование на его выходах псевдослучайных кодов. С помощью элемента И 16 в последова тельность псевдослучайных кодов генератора Ш -последовательности вкл чаетс  нулева  комбинаци , котора  формируетс  между кодовыми комбинаци ми 00...01 и 10.0.00, Сформиро79 ванные генератором 1М -последовательности псевдослучайные последовательности подаютс  на первые входы блоков 4-1...4-П сумматоров по модулю два и повтор ютс  на выходах тех сумматоров по модулю два, на вторые входы которых поступают сигналы логического нул  от второго задающего регистра 3, или инйертируютс  теми сумматорами по модулю два, на вторые входы которых поступают сигналы логической единицы от второго задающего регистра 3. Преобразованные таким образом псевдослучайные последовательности поступают на входы блоков 5-1... 5-П приоритета. Каждый из блоков 5-к приоритета представл ет собой комбинационнзто логическую схему реализукицую следующую совокупность переключательных функций: У Xf-i х у. .. , Xj/... Д X, X, .«.У - выходные сигналы с блока Ь-к приоритета; ... входные сигналь блока 5-к приоритета. Из приведенных вьте соотношений легко заметить следующие свойства псевдослучайных последовательностей, формирующихс  на выходах блоков 5-1...5-п приоритета: в каждом такте работы генератора лишь один выходной сигнал блока 5-к приоритета (к 1,2...rj ) принимает значение 1; веро тность по влени  1 на -м выходе блока 5-к приоритета А. 2 Справедливость последнего свойства , в частности, можно показать следующим образом. Пусть - разр дность генератора 1М-последовательности. Тогда за период генератор 1М тпоследовательности сформирует 2 разр дных кодов, причем каждый 8разр дный код встречаетс  в последовательности кодов лишь один раз. Отсюда следует, что за период в произвольно выбранных i разр дах генератора 1 М-последовательности () каждый i -разр дный код встретитс  раз.. На входы блока 5-к приоритета поступают сигналы а- с сумматоров по модулю два из блока 4-к: а,,-, i 1,2,...,т, . где ....Ь - выходные сигналы генератора 1М -последовательности; с,С2,...Су„- код из второго задающего регистра 3. -м выходе блока 5-к приоритета формируетс  логическа  единицаJ если на входы блока поступает код а ал .. .а,-. i 0, , т.е. еслигенератор 1М последовательности формирует i -разр дный код , ,,j..., Ь;., ,. Этотi -разр дньй код /за период последовательности генера тора Ш -последовательности формируетс  2 раз. Отсюда веро тности по влени  логической единида на i -м выходе блока 5-к приорц-уетов G 1, 2... т) С|. 2. Из приведенных вьше рассуждений также вид но, что при изменении управл к цего слова во втором регистре 3 можно измен ть очередность следовани  1 и О в формируемых блоками 5-1...5-О приоритета последовательност х без изменени  веро тностей й Причем на каждом -м выходе блоков 5г-1... 5- П приоритета можно ползгчит 2 различных последовательностей с веро тностью по влени  логической единицы 2 . Псевдослучайные последовательности с вьиодов блоков 5-1...5-4 приоритета поступают на входы соответствукнцих элементов И-ИЛИ 6-1... 6-Л. которые предназна }Чены дл  объединени  по ИЛИ этих . последовательностей с целью получени  выходных последовательностей с заданными веро тност ми по влени  логической единицы Р.Р,... Р . В силу первого и второго свойств псевдослучайных последовательностей формируемых блоками 5-1..5-П приоритета , на выходах элементов И-ИЛИ 6-1... 6-1) получают последоваm . . тельности с веро тност ми P.SJ- 2 к 1,2...п . где(3, « тк содержимое к-го пол  управл ющего слова, записанного в первом задающем регистре 2. Код, где Ji может принимать значени  1 798 или о, определ   таким образом, веро тность Р, дл  к-й выходной последовательности генератора. Очевидно , что веро тность Рц (,2,.:. .И) может принимать значени  0,2, ,..(2 -1) Псевдослучайные последовательности с выходов элементов И-ШШ 6-1,,. 6- ,п поступают на информационные входы выходного регистра 7, куда они записьгоаютс  тактовыми импульсами, подаваемыми на вход синхронизации выходного регистра 7. Работа генератора продолжаетс  описанным выше образом до тех пор, пока он не сформирует N значений выходных псевдослучайных последовательностей . По пе)реднему фронту N-го тактового импульса с выхода элемента И 16 вычйтакиций счетчик 17 в блоке 8 управлени  устанавливаетс  в нулевое состо ние. После окончани  этого тактового импульса на выходе вычитанщего счетчика 17 формируетс  сигнал логического нул  (фиг, 5ж), который обнул ет D -триггер 15 и затем удерживает его в нулевом состо нии . Сигнал логического нул  с выходаВ-триггера 15 запрещает прохождение тактовых импульсов от генератора 14 тактовых импульсов через элемент И 16. На вход блока 19 индикации поступает сигнал логического нул , и светодиод прекращает светитьс  что указывает на окончание работы генератора. На калздом к-м выходе генератора .(к 1,2... .4 ) может быть сформировано максимально t + г (4 -1) псевдослучайных последовательностей (т разр дность блока 5-к приоритета) разной структуры и с разными веро ттност ми по влени  единицы в них. Таким образом, в предлагаемом уст ройстве достигаетс  по сравнению с известным устройством формирование большого числа выходньк псевдослучайных последовательностей с заданным распределением веро тностей логической единицы в них при одновременном изменении очередности следовани  единиц и нулей.

7 А

L

Фиг.З

а б

.rLTLTLnJl-rLru

гиЪ.--ЛГЬПГ|.

е

LTLT

ж

иг.

1 гъггл г

Claims (2)

1. ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ, содержащий генератор М-последовательности, первый задающий регистр,отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей гелератора путем увеличения числа псевдослучайных последовательностей с заданным распределением вероятностей логической единицы в них, в него введены второй задающий регистр, П блоков сумматоров по модулю два, И блоков приоритета, Ц эле- . ментов И-ИЛИ, выходной регистр, блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом синзронизации выходного регистра, входами установки выходного регистра и ге нератора^ -последовательности, вхо дом синхронизации генераторам -последовательности, выходы которого соединены с первыми входами /р блоков сумматоров по модулю два, выходы которых соединены с входами соответствующих п блоков приоритета, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих П элементов И-ИЛИ, выходы которых соединены с информационными входами выходного регистра, выходы первого задающего регистра соединены с вторыми входами П элементов И-ИЛИ, выходы второго задающего регистра соединены с _о вторыми входами И блоков сумматоров ® по модулю два, четвертый выход блока управления соединен с входами синхронизации первого и второго задающих регистров.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что блок приоритета содержит m-Ι элементов И, |hi-l) элементов НЕ, причем выходi -го (ι=1.....т-1) элемента НЕ соединен со входом каждого к -го элемента И (каi ,k>·» ).

SU „.,1127079