ГЕНЕРАТОР N-ЗНАЧНОЙ ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ Российский патент 1997 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам, моделирующим случайные процессы. Кроме того, может быть использовано в радиосистемах со сложными сигналами.

Известен генератор случайных чисел, позволяющий формировать n-значную случайную последовательность, содержащий m-источников шума, m-формирователей равномерно распределенных цифр, функциональный преобразователь и блок памяти.

Однако известный генератор аппаратурно сложен и не экономичен, т.к. для генерации n-значной случайной последовательности используется m-однотипных генераторов опорных последовательностей.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по сущности технического решения является генератор m-разрядных некоррелированных равномерно распределенных случайных чисел, содержащих m-разрядных равновероятностных элементов, коррелирующее устройство, блок управления, первый из которых состоит из счетного триггеров, на первый вход которого, через второй вход первого элемента И, подключен выход опорного генератора случайной последовательности, а ко второму входу первый выход блока управления, второй вход которого подключен к первому входу четвертого элемента И с выхода которого снимается i-й разряд, случайного числа. Прямой и инверсный выход счетного триггера является вторым входом, соответственно, второго и третьего элемента И, на первый вход которого подключены, соответственно, прямой и инверсный выход счетного триггера корректирующего устройства, выходы второго и третьего элементов И являются входами элемента ИЛИ, выход которого есть второй вход четвертого элемента И, второй вход счетного триггера равновероятного элемента и корректирующего устройства соединен со своим инверсным входом, на первый вход последнего, через второй вход элемента И, подключен выход генератора импульсов.

Однако данный генератор формирует равновероятные случайные числа, для генерации необходимо m отдельных равновероятных элементов, что значительно усложняет генератор в целом.

Целью изобретения является упрощение генератора n-значной псевдослучайной последовательности.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор n-значной псевдослучайной последовательности, содержащий блок управления с n выходами и n элементов И, первый входы которых соединены с соответствующим выходом блока управления, введены n сумматоров по модулю два и n регистров сдвига, причем выходы j-го (где и i-го разрядов первого регистра сдвига подключены соответственно к первому и второму входам первого сумматора по модулю два. Выходы k-го и (i+1)-го, где а разрядов l-го регистра сдвига подключены соответственно к первому и второму входам l-го сумматора по модулю два, выход каждого сумматора по модулю два соединен с информационным входом одноименного регистра сдвига и с одноименным выходом блока управления. Выход каждого регистра сдвига подключен ко второму входу одноименного элемента И, выходы элементов И являются выходами генератора.

Заявляемое устройство поясняется чертежом.

На чертеже приведена функциональная схема генератора n-значной псевдослучайной последовательности.

Генератор n-значной псевдослучайной последовательности (ПСП) содержит n регистров сдвига 1.1-1.n, n сумматоров по модулю два 2.1-2.n, блок управления (БУ) 3, n элементов И 4.1 4.n и выходы генератора 5.1-5.n.

В генераторе n-значной ПСП на выходах БУ 3 формируются последовательности импульсов с частотами следования
F, F², F⁴, F^2(n-1),(1)
которые поступают на вход "Сдвиг" соответствующих n регистров сдвига, которые генерируют опорные ПСП с периодами, соответственно
iT, (i+1)T,(2)
Генератор n-значной ПСП использует следующий принцип работы.

Известно [3] что если для получения n-значных псевдослучайных чисел (ПСЧ) используются независимые опорные последовательности ПСЧ, то их автокорреляционные функции подчиняются известной зависимости

где i независимая опорная последовательность ПСЧ;
h_i мгновенное значение i-й опорной последовательности ПСЧ (h принимает значения [0;1]
n количество опорных последовательностей ПСЧ, τ временной сдвиг.

Другими словами, автокорреляционная функция равна взвешенной сумме аналогичных функций опорных последовательностей с коэффициентами, равными квадрату веса соответствующего разряда числа, т.е. самые высокие требования "случайности" необходимо предъявлять к опорной последовательности формирующей старшие разряды n-значного случайного числа, в то время как к опорным последовательностям, формирующим младшие разряды n-значного случайного числа, требования могут быть существенно занижены без ущерба качества "случайности" n-значных случайных чисел.

Известно, что оптимальным решением, для построения генератора n-значной ПСП, является параллельно-последовательный [3] тип генератора, способный генерировать n-значную ПСП с последовательным формированием каждого разряда от младшего к старшему.

Генератор n-значной ПСП работает следующим образом.

В начальный момент времени импульсы с БУ 3 с частотами следования (1) поступает на входы "Сдвиг" n регистров сдвига 4.1-4.n, которые формируют опорные последовательности ПСЧ с периодами (2), но с одинаковым временем генерации последних. Частота формирования i-го значения n-значной ПСП от младшего разряда к старшему будет определятся (1) и подчиняться зависимости (3). Таким образом, в момент присутствия разрешающих импульсов, поступающий с выходов БУ 3 на первые входы n элементов И 4.1-4.n на их выходах будут присутствовать мгновенные значения формируемых разрядов n-значной ПСП.

По сравнению с прототипом, генератор позволяет получить n-значное ПСП более экономичным и простым способом. Для формирования каждого разряда используются генераторы с возрастающей сложностью. Самый старший разряд требует n-разрядный регистр сдвига (где n условное количество функциональных элементов регистра сдвига), а самый младший i-разрядный регистр сдвига или на n-i меньше условных функциональных элементов, не уступая при этом качеству и требованиям, предъявляемым к n-значной ПСП вообще и к i-му разряду в частности.

Тогда как в прототипе, каждый генератор опорной последовательности состоит из n-условных функциональных элементов, что значительно усложняет генератор и проигрывает предлагаемому экономичностью.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам, моделирующим случайные процессы, и может быть использовано в радиосистемах со сложными сигналами. Целью изобретения является упрощение генератора n-значной псевдослучайной последовательности. Поставленная цель достигается тем, что в начальный момент времени с выходов блока управления 3 импульсы с частотами следования F, F², F⁴, ..., F^2(n-1), поступают на входы "Сдвиг" соответствующих n регистров сдвига 1.1-1.n, которые формируют опорные последовательности ПСП с периодами iT, ..., (i+l)T, но с одинаковым временем генерации последних. Далее, каждый разряд с выходов регистров сдвига 1.1-1.n по команде с блока управления 3 переносится на вход соответствующих элементов И 4.1-4.n которых формируется окончательная n-значная ПСП. 1 ил.

Генератор n-значной псевдослучайной последовательности, содержащий блок управления с n выходами и n элементов И, первые входы которых соединены с соответствующим выходом блока управления, отличающийся тем, что в него введены n сумматоров по модулю два и n регистров сдвига, причем выходы j-го (где ) и i-го разрядов первого регистра сдвига подключены соответственно к первому и второму входам первого сумматора по модулю два, выходы k-го и (i+l)-го (где ) разрядов l-го регистра сдвига подключены соответственно к первому и второму входам l-го сумматора по модулю два, выход первого сумматора по модулю два соединен с информационным входом одноименного регистра сдвига и с одноименным выходом блока управления, выход каждого регистра сдвига подключен к второму входу одноименного элемента И, выходы элементов И являются выходами генератора.