SU1256161A1 - Генератор псевдослучайных чисел - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к им- пульсной технике. Цель изобретени  расширение функциональных возможностей и снижение уровн  коррел ции формируемых чисел. Генератор содержит генератор 2 импульсов, элемент 3 ЗАПРЕТ, делитель 4 частоты, матор 7, регистр 8 адреса и блок 9 пам ти. Дл  достижени  поставленной цели в устройство введены регистр 5 сдвига и блок 6 пам ти с образованием новых св зей между элементами устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Q S tc ел О5 05 -; фиг.1

Description

25

Изобретение относитс  к импульсой технике.

Цель изобретени  - расширение ункциональных возможностей и сниение уровн  коррел ции формируемых 5 исел.

На фиг. 1 представлена структурна  схема генератора псевдослучайных чисел; на фиг. 2 - схема регистра сдвига. О

Генератор псевдослучайных чисел содержит шину 1 Пуск, генератор 2 импульсов, элемент ЗАПРЕТ 3, делитель 4 частоты, регистр 5 сдвига, второй блок 6 пам ти, сумматор 7, 5 регистр 8 адреса, первый блок 9 пам ти . Шина 1 Пуск соединена с первыми входами элемента ЗАПРЕТ 3, де- лител  4 частоты и регистра 8 адреса , второй вход которого соединен 20 с вторым входом делител  4 частоты и выходом элемента ЗАПРЕТ 3, второй вход которого соединен с выходом генератора 2 импульсов. Входы первого блока 9 пам ти соединены с первой группой входов сумматора 7 и выходами регистра В адреса, разр дные входы которого соединены с выходами сумматора 7, выход переноса и вход переноса которого соединены между 30 собой. Первый вход регистра 5 сдвига соединен с выходом делител  4 частоты . Шина 1 Пуск соединена с вторым входом регистра 5 сдвига, выходы которого соединены с входами второ- jj го блока 6 пам ти, выходы которого соединены с второй группой входов сумматора 7.

Регистр 5 сдвига содержит Е последовательно соединенных счетнь1Х до триггеров 10,-lOg, п-Z последовательно соединенных D-триггеров lU 11, , выход последнего из. которых (11,-го) соединен с входом первого счетчика триггера 10. Выход t-ro 45 счетного триггера 10. соединен с входом первого В-триггера 10р.,i.Входы синхронизации всех счетных триггеров 10,-lOj и D-триггеров 11,+. 11 объединены и  вл ютс  первым вхо- jo дом регистра 5 сдвига, второй вход которого соединен с входами установки всех счетных триггеров 10 и D- триггеров 11.

Генератор псевдослучайных чисел работает следующим образом.

В  чейках первого блока 9 пам ти записана последоватепьность равномерно распределенных псевдо5

О

5 0 0 j

о 5 jo

случайных т-разр дных чисел с периодом повторени  , соответствующа  одному из примитивных характеристических полиномов степени т. Во второй блок 6 пам ти записано 2 констант q, взаимно простых к периоду -1 и не удовлетвор ющих уравнению

|CLq)raod ,

где I 1,2,...,К.

Например при , и из

rh

2 возможных значений должны быть исключены значени  ,2,3,4, 27, 28, 29 и 30,  вл ющиес  решени  ми уравнени  при , значени  q 14, 15, 16 и 17, полученные при . Дл  получени  общего числа 2 16 констант могут быть исключены еще два значени  и 22, дающие максимальный уровень коррел ции псевдослучайных чисел X и X при . Дл  улучшени  взаимно коррел ционных свойств последовательностей псевдослучайных чисел Х , получаемых в отдельных циклах, где К - номер цикла, из множества допустимых значений q могут быть исключены также все значени  mod Ми значени  q.М-q., где q; - множество используемых значений q, ,2,...,m-l. При этих услови х все последова ( ..г И

тельности tX. оказываютс  независимыми , т.е. не содержат одинаковых разр дных последовательностей (М-по- слёдовательностей), и не включают взаимно обратных к себе последовательностей (последовательностей с взаимно обратным пор дком следовани  чисел ) , отличающихс  большими выбросами взаимно коррел ционной функции.

Если период -1  вл етс  составным числом, то число допустимых констант q уменьшаетс . При малых значени х периода М () общее число констант q целесообразно вз ть равным 2 или . При большем периоде (т : 9 ) с целью улучшени  коррел ционных свойств генерируемых последовательностей это число может быть уменьшено до значений 2 или . Дл  увеличени  полного периода последовательности псевдослучайных чисел, формируемых на выходах, в устройстве используетс  вспомогательный генератор псевдослучайных чисел, представл ющий собой регистр 5 сдвига с обратной св зью (фиг. 2), состо щий из счетных триггеров 10 и (пf ) I -триггеров П. Если числа п и . соответствуют параметрам примитивного характеристического полинома X +Х +1, то регистром 5 сдвига генерируетс  последовательность псевдослучайных чисел периода . При этом .полный период последовательности псевдослучайных чисел, получаемых на выходе устройства, равен произведению периодов N М(2 -1)(2 -1), Та

КИМ образом, параметры вспомогательного генератора псевдослучайных чисе ( регистра 5 сдвига) п и. I определ ютс  соответственно требуемым периодо выходной последовательности и числом 2 констант q, записанных в блок 6 пам ти.

Условием случайности следовани  отдельных циклов в последовательности псевдослучайных чисел периода N М(2 -1)-(2 -1)  вл етс  отсутствие коррел ции между последовательными индексами децимаций q и q -, где 1,N - номер цикла, ,2,... Так как последовательность индексов децимаций q, хранимых в блоке 6 пам ти , полностью определ етс  последовательностью адресов, формируемых в первых разр дах регистра 5 сдвига, требование некоррелированности от- дельных циклов последовательности поностью переноситс  на последовательность адресов, причем последовательные адреса А и должны быть некоррелированны на максимально воз- можном интервале задержки . Этому условию удовлетвор ет последовательность псевдослучайных чисел, получаема  на выходах счетных триггеров 10 в регистре 5 сдвига.

Минимальные фазовые сдвиги S бинарных последовательностей (М-по- следовательностей), получаемых на выходах этих триггеров, определ ютс 

неравенством га/Л- - 3„,„ M/2J- п/1 , гдеt - цела  часть числа , т.е. S y-XlM/lJ. Указанное значение Sf,nn  вл етс  максимально возможным дл  последовательности псевдо случайных чисел периода М. При всех значени х t S коррел ци  между Е-разр дными псевдослучайными числами А и А практически отсутствует .

Делитель 4 частоты выполнен с коэффициентом делени , равным 2-1, и фиксирует момент окончани  очеред0

5

ного цикла генерации неповтор ющихс  псевдослучайных чисел Х- .

Работа устройства инициируетс  сигналом по шине 1 Пуск. По  тому сигналу прекращаетс  прохождение тактовых импульсов с выхода генератора 2 импульсов на выход элемента ЗАПРЕТ 3, делитель 4 частоты, регистр 5 сдвига и регистр 8 адреса устанавливаютс  в исходное состо ние. Дл  регистра 8 адреса исходным состо нием  вл етс  нулевое, а дл  регистра 5 сдвига - любое, отличное от нул , например, все единицы (фиг. 2). По окончании сигнала на шине 1 Пуск тактовые импульсы начинают управл ть работой устройства.

В каждом такте работы двоичный код константы , считываемый с выходов блока 6 пам ти, суммируетс  с содержимым регистра 8 адреса, и результат суммировани  по переднему фронту импульса синхронизации записываетс  обратно в регистр 8 адреса. Этот результат  вл етс  очередным адресом, по-которому из блока 9 пам ти считываетс  очередное псевдослучайное число. В следующем такте содержимое регистра 8 адреса снова

увеличиваетс  на величину 1 . I .

В поле допустимых адресов блока 9 пам ти отсутствует один адрес, соответствующий нулевой  чейке, поэтому при переходе через граничное значение адреса -1 в результате очередного прибавлени  константы с необходима коррекци  адреса. Эта коррекци  выполн етс  с помощью Обратной св зи с выхода переноса сумматора 7 на его вход переноса. Когда результат суммировани  выходит за границу допустимых адресов, на выходе переноса сумматора 7 образуетс  единичный сигнал (единица переноса). Этот сигнал по цепи обратной св зи поступает на вход переноса сумматора 7 в младший разр д, в результате чего значение суммы на выходах сумматора 7 увеличиваетс  на единицу. Та-,. КИМ образом, при переходе через границу адресов А к очередному адресу прибавл етс  константа q-t-1 , в остальных случа х адрес модифицируетс  на величину q. Этим обеспечиваетс  работа сумматора 7 по модулю 2 -1 с исключением нулевого адреса из пол  допустимых адресов.

5125

По Олончании очередного цикла генерации по импульсу синхронизации с выхода делител  4 частоты регистр 5 сдвига устанавливаетс  в новое состо ние, в результате чего из бло- ка 6 пам ти считываетс  нова  константа q. По окончании циклов работы регистр 5 сдвига устанавливаетс  в исходное состо ние, после чего процесс генерации псевдо- случайных чисел повтор етс .

Claims (2)

1. Формула изобретени .

   1, Генератор псевдослучайных чи- сел, содержащий шин:у Пуск, соединенную с первыми входами элемента ЗАПРЕТ, делител  частоты и регистра адреса, второй вход которого соединен с вторым входом делител  часто- ты и выходом элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого соединен с выходо м генератора импульсов, первый блок пам ти , входы которого соединены с первой группой входов сумматора и вы- ходами регистра адреса, разр дные входы которого соединены с выходами сумматора, выход переноса и вход пе1 4

   реноса которого соединены.между собой , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и снижени  уровн  коррел ции формируемых чисел, он содержит второй блок пам ти и регистр сдвига, первый -вход которого соединен с выходом делител  частоты, шина Пуск соединена с вторым входом регистра сдвига, выходы которого соединены с входами второго блока пам ти, выходы которого соединены с второй группой входов сумматора.
2. 2. Генератор по и. 1, отличающийс  тем, что регистр сдвига содержит Е последовательно соединенных счетных триггеров, n-f последовательно соединенных D-триг- геров, выход последнего из которых соединен с входом первого счетного триггера, выход Z-ro счетного триггера соединен с входом первого D- триггера, входы синхронизации всех счетных триггеров и D-триггеров объединены и  вл ютс  первым входом регистра сдвига, второй вход которого соединен с входами установки всех счетных триггеров и D-триггеров.

   CUHJrpOHl/3Oци  о

   та-9 HoS/(a

   фид.2

   Редактор В.Петраш Заказ 4834/55

   Составитель Ю.Бурмистров

   Техред М.Ходанич Корректор М.Максимишинец

   Тираж 816 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   .Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4 .