SU997036A1 - Датчик случайных кодов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычисли- тельной технике и может быть использовано при матетгатическом моделировании сетей св зи, систем управлени , в системах формировани  ключевых кодов , устройствах формировани  специальных кодов, в составе автоматизированных систем управлени , решении поисковых задач.

В указанных област х возникает необходимость форнировани  таких последовательностей изtn -позиционных случайных двоичных кодоп, содержащих по ml единиц, что сумма единиц по каждой i-й позиции в кодах такой последовательности равна nil

Если символы каждого кода последовательности рассматр1ивать как строку матрицы, а символы одной и той же позиции всех кодов последовательности как элементы столбца этой матрицы, то указанные последовательности представл ют собой случайные матрицы размером мхи с in 1 единицами в каждой строке и И1 единицами в каждом столбце .

Известен датчик случайных кодов, обеспечивак дий получение последовательности кодов, содержащих Vn пози--, ций, на г1 из которых располагаютс  единищл, путём преобразовани  двойчного кода в циклический с посто нным числом JMl единиц из ги. Случайные коды, содержащие m позиций,на ml из которых наход тс  единицы, могут быть , если на вход этого устройства подключить датчик случайных равноверо тных кодов tlj.

Недостатком этого датчика  вл етс  невысокое быстродействие и невоз10 можность формирдвани  таких последовательностей из И случайных rvi-noзиционных кодов с заданным числом единиц, чтобы сумма единиц по каждой f-й позиции всех кодов последователь15 ности была наперед заданной посто нной величиной.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  датчик случайных кодов, содержащий генератор тактовых импульсов,

20 первый выход которого соединен с входом генератора равномерно распределенных случайных напр жений, первый, второй и третий сумматоры, первый и второй делители, умножитель, компа25 ратор, элемент И-НЕ, первый и второй блоки сравнени , элемент ИЛИ, ключ, первый и второй входаа которого соединены соответственно с первым выходом генератора тактовых импульсов и

30 с выходом генератора равномерно расПределенных случайных напр жений, а ...выход ключа соединен с первым входо первого блока сравнени , второй вхо которого соединен с выходом первого .делител , первый вход которого через первый вычитатель соединен с вы ходом первого сумматора, а второй вход делител  через второй вычитате соединен с первым выходом второго с матора, второй выход которого, через йомпаратор соединен с входом сброса первого сумматора и с входом сброса .второго сумматора, второй вход кото рого соединен с вторым выходом гене ратора тактовых импульсов, первый в ход -которого соединен с входом гене ратора равномерно распределенных случайных напр жений и с первым вхо дом элемента И-НЕ, первый вход умно жител , через вторОй делитель соединен с выходом третьего сумматора, ;второй вход умножител  соединен с выходом первого делител , а -выход умножител  соединен с первым входом второго блока сравнени , второй вход которого соединен с выходом ключа, а выход второго блока сравнени  соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнени , а выход соединен со входом сброса третьего сумматора и со вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен со счетными входами второго и третьего сугиматоров и  вл етс  информационным выходом датчика , выход компаратора. вл етс  синхронизирующим выходом датчика, Этот датчик позвол ет формировать все возможные случайные И1-по.зиционные коды, содержащие ровнот единиц и не содержащие подр д более заданного числа единиц, что достигае с  введением двух отрицательных обратных св зей (по числу сформированных единиц и по числу непрерывно сле дующих единиц), определ ющих условную веро тность по влени  единиц в; коде , Однако указанный датчик формирует совершенно нeзaвиcи 5ыe случайные коды и не позвол ет формировать такие последовательности из и случайных 1М-позиционных кодов с заданным числом единиц, чтобы сумма единиц по.каждой ч-И позиции всех кодов по следовательности была наперед заданной посто нной величиной. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей датчика за счет формировани  таких последовательностей из И случайных ц-поз.иционных кодов с заданным число fnl единиц, чтобы сумма единиц по каждой -1-и позиции всех кодов последовательности была наперед заданной посто нной величиной И 1, что достига етс  путем введени  дополнительной о ратной св зи по числу сформированных единиц по каждой i-той позиции последовательных кодов. Цель достигаетс  тем, что в датчик , содержащий генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом генератора равномерно распределенных случайных напр жений , с первым входом элемента И-НЕ и с первым входом ключа, первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом генератора равномерно распределенных случайных напр жений , а выход соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнени , выходы которых соединены соответственно с первьм и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом элемента И-НБ, выход которого .соединен с первым входом первого сумматора, выход которого через первый вычитатель соединен с первым входом первого делител , вы- ход которого соединен со вторым входом первого блока сравнени  и с первым входом умножител , второй вход которого соединен с выходом второго делител , а выход соединен со вторым входом второго блока сравнени , вто- рой сумматор, первый вход которого соединен со вторым выходом генератора тактовых импульсов, первый выход второго сумматора через второй вычита- . тель соединен со вторым входом первого делител , а второй выход через первый компаратор соединен со своим вторым входом и со входом сброса первого сумматора, введены дополнительно третий сумматор, второй компаратор, Первый и второй коммутаторы и группа су№4аторов,первые входы которых соединены с соответствующими выходами первого коммутатора , а выходы этих сумматоров соединены с соответствующими входами второго коммутатора, выход которого соединен со входом второго делител , первый вход первого коммутатора соединен с выходом элемента И-НЕ, а второй его вход соединен с первым . выходом генератора тактовых импульсов и с первым входом второго коммутатора , первый вход треть.его сумматора соединен с выходом первого компаратора , а выход третьего сумматора через второй компаратор соединен со своим вторым входом и со входами сброса сумматоров группы, выход первого компаратора  вл етс  выходом синхронизации кодов, выход второго компаратора  вл етс  выходом синхронизации кадров. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого датчика. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 равномерно распределенных случайных напр жений , первый блок 3 сравнени , первый сумматор 4, первый вычитатель

5, первый делитель б, второй сумматор 7, второй вычитатель 8, первый компаратор 9, ключ 1О, элемент И-НЕ 11, второй блок 12 сравнени , элемен ИЛИ 13, первый коммутатор 14, второй делитель 15, умножитель 16, группу 1 сумматоров, второй коммутатор 18, третий 19, второй компаратор 20, информационный выход 21 датчика , выход 22 синхронизации кодов, выход 23 синхронизации последователь ностей (кадровК.

Датчик случайных кодов работает следующим образом.

В исходном состо нии в вычитателе .5 в качестве уменьшаемого устанавливаетс  число nil, соответствующее об|цему числу единиц в результирующих случайных Ш-позиционных кодах, во втором вычитателе 8 - число т, соответствующее числу Позиций в кодах последовательности, во втором делителе 15 в качестве делител  устанавливаетс  число lal, соответствующее эада нсму количеству единиц по одной какой-либо позиции кодое последова ,тельности. В компараторе 9 устанавливаетс  числоVM, в компараторе 20 число v, соответствующее заданному количеству кодов в одной результирующей последовательности. Сумматоры ,, сброшены на О. Первый кольцевой когл утатор 14 находитс  на первой позиции (коммутирует выход элемента И-НЕ 11 с суютатором 17), а второй кольцевой коммутатор 18 позиции (коммутирует вход второго делител  15 с су Ф1атором 1) .

В таком исходном состо нии на первс н делителе 6 формируетс  папр m

жекие а, пропорциональное -;гг, которое подаетс  на второй вхол блока 3.

Щ

Это напр жение составл ет --- -ю

часть от напр жени  запирани , соответствующего , при котором через блок 3 не могут проходить никакие сигналы с генератора 2 случайных напр жений . Величина --т-  вл етс  веро тностью по влени  единицы на первой позиции результирующего кода.

Во втором блоке сравнени  12 пороговым напр жением  вл етс  велич-ин

af, где { ---, - количество

реализовавшихс  единиц по ч -и позиции кодов последовательности, И1 заданное количество единиц по каждой позиции ,в кодах последовательности. Через блок lii могут проходить с генератора 2 cЛS laйныx напр жений толь ко сигналы с амплитудой U af. В исходном состо нии вследствие равенства М2 О (дл  всех i ) величина а О, и через блок 12 не могут проходить никакие сигналы с генератора

2 (равенство а О  вл етс  условием запирани  блока 12).

При поступлении уажлого тактового импульса с генератора 1 тактовых импульсов на ключ 10 последний открываетс  и пропускает с генератора 2 равномерно распределенных случайных напр жений сигнал со случайной амплитудой и, распределенной равноверо тно на интервале 0-1. Этот Сигнал с выхода ключа 10 подаетс  на первые входы блоков сравнени  3 и 12. При превышении установленного порогового напр жени  а, подаваемого на второй вход блока 3 с выхода делител  (т.е. при и а) , сигнал с выхода блока 3 поступает на первый вход элемента ИЛИ 13. На второй вход элемента ИЛИ 13 поступает сигнал с блока 12 в случае, если . На выходе элемента ИЛИ 13 образуютс  единицы, есл хот  бы на один из входов поступают сигналы с блоков 3 и 12, и нули, если сигналы не поступают ни на первый ни на второй его входы. С выхода элемента ИЛИ 13 сигнал поступает на первый вход элемента И-НЕ 11, который выполн ет роль блока формировани  нормированных нмпульсов. Элемент И-НЕ 11 формирует О, если одновременно с тактовым импульсом, поступак цим на второй вход элемента И-НЕ 11 с генератора 1 тактовых импульсов, на первьай вход этого элемента поступает сигнал 1- с выхода элемента ИЛИ 13, а 1, если с элемента ИЛИ 13 поступает 0..Едини1да и нули на выходе элемента-И-НЕ 11 образуют требуемы.е случайные коды последовательности . Дополнительным условием, ограничивающим количество единиц по 4-й позиции кодов последовательности  вл етс  равенство И 2 и1, при котором J 1 и на выходе элемента ИЛИ 13 однозначно по вл ютс  1, так как на один из входов элемента ИЛИ 13 однозначно поступает сигнал или с блока 3 при U 7 if или с блока 12 при и а.

Таким образом,условна  веро тност по влени  1 на выходе датчика пропорциональна разности

Claims (1)

1. с(-ак аСн-)-а((-)Импульсы с выхода элемента И-НЕ 11 одновременко подаютс  на первый вход сумматора 4, в котором формируетс  суммарный сигнал W2j  вл ющийс  суммой сформированных в -данном коде последовательности единиц, и на первый вход кольцевого коммутатора 14, который последовательно, начина  с первой позиции кода, на каждый такт, при поступлений на его второй вход очередного тактового импульса с выхода генератора 1 тактовых импульсов подключает выход элемента И-НЕ 11 к первому входу очередного сумматора 17 столбцов ( - номер сумматора, соответствуницего i-и позиции кода). По окончаний очередноrov i -позиционного кода коммутатор 14 вновь подключает выход элемента И-НЕ 11 к первому сумматору . столбцов,- соответствующему первой п зиции следующего кода и т1д. Таким образом, каждый сумматор17 столбцов формирует сумму единиц И 2 по вл ющихс  на -и позиции кодов последовательности (кадра). С выходов сумматоров 17 -17ру, сиг налы через второй .кольцевой коммутатор 18 при приходе на его второй вход последовательных тактовых импульсов с генератора 1 тактовых импульсов поступают поочередно, с опе режением относительно первого кольц вого коммутатора 14 на одну позицию на вход второго 15, .на выходе которого фО1 1руетс  сигнал , пропорциональный отношению и 2 / 1, и далее этот сигнал подаетс  на пер вый вход умножител  16. С выхода первого, сумматора 4 сиг нал т2 подаетс  на вход первого вьач тател  5, который формирует напр жение , пpoпopциo aлы oe (Jfnl-|il2) - разности константы Wl и суммы)п 2 реализовавшихс  единиц. Импульсы с выхода генератора 1 тактовых импульсов подаютс  также на вход второго сумматора 7, в кото ром формируетс  сумма тактовых импульсов М, С первого выхода второг сумматора 7 сигнал поступает на вхо второго вьгеитател  8, который форми рует напр жение, пропорциональное разности (VTI-MY) константы m и суммы тактовых импульсов N-J-. Выходные импульсй с вьлчктателей 5 и 8поступаю на первый и второй входы первого де лител  6, на выходе которого формируетс  напр жение а, пропорциональное отнсшешпо )Дт-М) , с выхода первого делител  б это напр жение подаетс  на первый вход первого блока сравнени  3 и на второй вход умножител  16. На выходе умножител  16 образуетс  напр жение, пропорциональное произведению af, . которое подаетс  на первый вход вто рого блока сравнени  12. Со второго выхода второго сумглато ра 7 сигнал поступает на компаратор выход которого соединен с входами сброса на О суьвлаторов 4 и 7, с выходом 22 синхронизации результирующих кодов (строк) и с первым входом третьего сумматора 19, в котором формируетс  сумма кодов (строк) W.i ре зультирующей последовательности (кад ра). В случае осуществлени  равенства Vvi первый компаратор 9 формирует сигнал окончани  очередного кода выходной последовательности. Этим сигналом сбрасываютс  на О сумматоры 4 и 7 и синхронизируютс  коды (строки) на выходе датчика. С выхода третьего сумматора 19 сигнал поступает на вход второго компаратора 20, выход которого соединен со входом сброса третьего сумматора 19, .входами сброса сумматоров 17 17уу и с выходом 23 синхронизации кадров . В-случае равенства второй компаратор 20 формирует сигнал окончани  очередного кадра. Этим сигналом сбрасываютс  в О третий cyм лaтop 19, сумматоры 17 Hi синхронизируютс  результирующие кадры (последовательности ) на выходе датчика. Таким образом, символы в кодах выходных последовательностей (кадров) единицы и нули формируютс  с тактовой частотой генератора 1 тактовых импульсов, коды (строки) - с периодом , равным fn тактам, а выходные (результирующие) кадры (последовательности ) - с периодом, равным И х Ж тактам, причем случайные коды в результирующих последовательност х содержат заданное -количество единиц ml, а сумма единиц по любой позиции кодов последЬвательности равна наперед заданной величине И 1. Количество случайных кодов в последовательност х (кадрах), длину случайных кодов, количество единиц в кодах и количество единиц по какойлибо позиции кодов -последовательности можно измен ть путем изменени  констант И ,т ,ml, W 1 соответственно. Все блоки предлагаемого устройства известны, их практическа  реализаци  не представл ет трудностей. Предлагаемый датчик случайных кодов обладает дополнительными функциональными возможност ми по сравнению с прототипом и, следовательно, может более широко использоватьс  в составе моделирующих комплексов, систем управлени , контрольно-испытательной аппаратуры. Формула изобретени  Датчик случайных кодов, содержащий генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом генератора равномерно распределенных случайных напр жений, первый и второй выЧитатели, первый и второй сумматоры, первый и второй делители, умножитель, первый компаратор , элемент И-НЕ, первый и второй блоки сравнени  и ключ, первый и второй входы которого соединены соответств нно с первым выходом генератора тактовых импульсов и с выходом генератора равномерно распределенных случайных напр жений а выход ключа соединен с первыми входами первого и-второго блоков сравнени ,, выходы которых соединены со