Генератор псевдослучайных последовательностей Советский патент 1983 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти приме нение при моделировании случайных процессов и реализации шумоподобных сигналов. При формировании некоторых видов шумолодобных сжгнапов и вдрделировании случайных процессов находят при менение многозначные псевдослучайные последовательности (псп). Известны устройства формирования многозначных ПСП. В одном из них квазиортогональная многозначная ПСП периода м -р 1, / 2 снимается с выхода генератора р-значной линейной рекуррентной последовательности, удовлетворяющей примитивному и неприводимому характеристическому полиному в поле G{p),. Недостатком таких устройств явля ется невозможность получения ортого Нгшьных сигналов. Известно устройство для формиров ния многозначных ПСП периода м ,« 7/3, содержащее генератор тактовых импульсов, два генератора двоичных №-последовательностей од накового периода NX , фазовращатель и коррелятор.. Устройство вырабатыва ет квазиортогональную многозначную ПСП с двухуровневой периодической . функцией автокоррел.яции (ПФАК) вида M -NV-- , К5о(п1ойм) () -Hj|jM, (moaАЛ) . () Ансамбль сигналов весьма представителен . Недостатками данного устройства являются низкое быстродействие, свя занное с тем, что каждое значение ПСП вычисляется в течение М периодов тактовых импульсов, а также то что уровень боковых лепестков ПФАК (при сдвигах К О (mod м) отличен от нуля, т.е. ПСП неортогональна со своими циклическими перестановка ми. Наиболее близким к изобретению является генератор ПСП, содержащий последовательно соединенный генератор тактовых импульсов, генератор двоичной «-последовательности периода 2 -l,- ftl/3,- цепочку из м ячеек памяти, к выходам которых подключены два сумматора параллельного действия, выходы которых подключены к входам блока вычитания. Причем подключение входов сумматоров к выходам м ячеек памяти определяется законом формирования дЪугой двоичной m -последовательности того же периода м. Генератор с высоким быстро действием вырабатывает квазиортогональную многозначную ПСП с ПФАК вида .(1). Каждое значение П.СП вычисляется в течение одного периода тактб вых импульсов f 2 . Недостатком известного генератора .является сложность аппаратурной реализации, связанная с использованием двух м-входовых сумматоров параллельного действия, имеющих ПОРА входов и вырабатывакяцих на выходе при . реализации .средствами цифровой техники К1 разрядный .код результата. Кгивдый из этих сумматоров содержит MO Л w полных одноразрядных сумматоров. Кроме того, формируемая ПСП не является ортогональной. Цель изобретения - упрощение устройства и обеспечение формирования многозначных ПСП, ортогональных со своими циклическими перестановкамк (с нулевой корреляцией).. Поставленная цель достигается тем., что генератор ортогональных псевдослучайных последовательностей, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами генератора м-последовательности и регистра сдвига, информационный вход.которого соединен с выходом генератора м-последовательности , а разрядные выходы регистра сдвига соединены с соответствуклцими входами сумматора, введены- источник единичного сигнала и элемент НЕ, вход которого подключен к И-му ( И - число разрядов сумматора) выходу сумматора, ( У1+1)-й вход которого подключен к источнику единичного сигнала, вк.соды всех разрядов, кроме первого и и-го, сумматора совместно с выходом элемента НЕ образуют группу выходов генератора, В результате обеспечивается формирование многозначной ПСП периода М 2 -1, и 3, ортогональной со своими циклическими перестановками, ПФАК которой имеет вид р,ч О.,- (,niodM) IО . -и K.o(w)oa.(v). Одновременно обеспечивается суественное упрощение аппаратурной еализации генератора за счет, исключения одного сумматора параллельного действия и И-разрядного блока вычитания. Для некоторого м общее количество ортогональных ПСП где S количество м-последовательностей ериода м . На фиг. 1 приведена структурная хема генератора, на фиг. 2 и 3 севдослучайная последовательность ее периодическая функция автокореляции. Выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к тактовым входам генератора 2 двоичной м-последовательности периода м 2 -1, и V 3 и регистра 3 сдвига, содержащего мячеек памяти, выходы которых подклю чвахл к входам сумматора 4. Подключение f входов сумматора 4 к выхо дам ячеек памяти регистра 3 определяется законом формирования другой двоичной м-последовательности тогЬ же периода м , щ ичем/ если сим вол этой ПСП а, i О/ « 1 равен 1(0), то к входу сумматора 4 подкшбчае т ся .одноимён ный 1 ( О ) вьЬсод ( м - i) -и ячейки памяти. Дополнительный вход сумматора 4 подкл чен к выходов источника единичного сигнала 5, в качестве которого может быть использован резистор, подключенный к источнику питания. Выходом сумматора. 4 является и-разрядный код. Выходы сумматора 4, соо ветствующие всем разрядам, кроме первого н «-ГО,.подключены к выходу устройства, йдход сумматора 4, соответствукхций и-му разряду, через инвертор 6 подключен к выходам старшего разряда и знакового разряд устройства. Устройство работает следующим об разом. . Генератором 2 вьарабатывается дво ичная т-последовательность период w 2 -1, и 7/3, длительность символа которой определяется периодом тактовых импульсов, Сфсчрмированная двоичнё1Я последовательность поступа ет на цепочку 3 из м ячеек памяти, образ.ующую м-разрядный регистр сдв га. -Выходы ячеек памяти подключены к входам сумматора 4, причем порядо подключения определяется другой дво ичной т:-последовательностью того ж периода /л. Так, если л -и символ этой последовательности а 1,-i 1, то к входу сумматора 4 подклю- чается 1 выход ( М 4)-и ячейки п мяти. В качестве импульсов сдвига , используются тактовые импульсы. Дополнительный (м+1)-й вхоД сум- ; матора 4 подключен к источнику единичного сигнала 5. При таком подключении в каждом такте формироваиия д -последовательности сумматором 4 вырабатывается И-разрядный двоичный код, соответствующий.увеличенному на единицу числу совпадений между генерируемой пл-последовательностью и Vn -последовательностью определяющей порядок подключения выхода ячеек памяти к входам сумматора 4 . Выходсумматора 4, соответствующий и-му разряду кода, через инвертор 6 определяет значения старшего и знакового разрядов кода результата, а выходы сумматора 4, соответствующие разря ам от второго до (и-1)-го, подключены к выходам генератора и определяют значения младших разрядов результата. Таким образом, формируется и -разрядный двоичный дополнительный код многозначной ПСП, сфтогональной со своими циклическими перестановками, при сокращении оборудования более, чем на 30%. Каждая пара m-последовательностей образует две сопряжен ные ортогональные ПСП. Количество уровней ПСП определяется значностью взаимокорреляционной функции исходных двоичных 1-поспедоватёль«рстей. В ряде случаев младшие разряды кода результата для всех значений ортого калькой ПСП являются нулевыми и могут быть отбрсяиены. В качестве примера рассмотрим работу генератора в случае, когда генерируемая двоичная 1-последователь-. ность периода Ал 2 -1 7 описывается характ1гристкческим полинсмсж , (х) ... О, moiofl.i...), а ки-последовательность, определяющая порядок подключения выходов per гистра 3 к входам сумматора 4 - характеристическим полиномом f5(X) ( .,0,1110010,1,..).. В таблице для каждого сдвига К приведены значения, количество совпадений NQ, подсчитываемое сумматором 4 параллельного, действия, количество совпадений, увеличенное на единицу NO +1, двоичный код числа Np-fl, значения сигнала на выходе инвертора б, дополнительный двоичный код результата и десятичный эквивалент. .

ГЕНЕРАТСФ ОРТОГОНАЛЬНЫХ ; ПСЕКЗОСЛУЧАЙЙЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ, содецрясамий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактсюьата входами генерат(а кл-послвдовательности и регистра сдвига, информационнЕяй вход которого соединен с выходом генератора м-последовательности, а разрядные выходы регистра сдвига соединены с соответствующими входами сумматора, о т л йчающийся тем, Что, с целью упрощения генератора, он содержит источник единичного сжгнала и элемент НЕ, вход которого подключен к и -му ( число разрядов сумматора) выходу сумматора, ( и-И)-й вход которого подключен к источнику единичного сигнала, выходы всех разрядов, кремле первого и л-го, суладатора совместно с выходом элемента НЕ образуют группу выходов генератора. § Фиг. Допопиитедьный код псп (п-разря8ный)

6 110

О 1 2

б 110 2 010

+1

001 +1 001 -1

111

В последней графе таелищг представлена ортогональная многозначная ПСП . периода «и 7.,

Полученные ортогональные пСП яв- 20 ляются многозначным последовательным сигналом и могут использоваться в качестве модулирунидах функций при формировании последовательных шумоподобных сигналов (нйпример много- 25

Продолжение таблицы

частотных), а также при моделирова рии случайных процессов.

Поскольку получаемые ПСП Имеют двухуровневую ПФАК при нулевом уровне остатков, подобную ПФАК импульсного сигнала, то они являются идеальным сложным сигналом для дальномерных измерений.

Ni