Двухканальный генератор случайного процесса Советский патент 1984 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для моделирования двух дискретных случа ных процессов, связанных взаимным четырехмерным распределением, т. е. двумерного векторного случайного процесса. Известны устройства для моделиро вания случайных процессов с двумерн ми распределениями f 1 7 и 2 J. Однако они не дают возможности моделирования двух статистически, связанных случайных процессов. Известен также многоканальный генератор случайного процесса, который позволяет моделировать М связанных случайных процессов SJ. Однако степень связанности проце сов ограничена рамками корреляционной теории. Наиболее близким к предлагаемому является двухканальный генератор случайного процесса, содержащий пер вую группу источников шума, выходы которых соединены с входами трех не линейных преобразователей, компаратора и ключей, выходы которых являются выходами генератора и соединены с входами других компараторов, выходы которых соединены с входами блоков памяти, выходы которых соеди нены с управляющими входами нелинейных преобразователей, выходы которых соединены с первыми входами схем сравнения, вторые входы которых подключены к выходам источников .шума второй группы, а выходы схем сравнения соединены с входами элемента И, выход которого соединен с управляющими входами ключей 4 . Недостатками данного генератора являются невысокие точность и быстр действие. Каждая пара значений двух канального случайного процесса зада ется взаимным двумерным распределением и может быть сформирована толь ко тогда, когда очередная пара значений случайных чисел от первой группы источников шума удовлетворит трем двумерньм плотностям вероятнос ти: двум собственным и взаимной. Если вероятность удовлетворения каж дой из двумерных плотностей 0,1, эт значит, что только каждая тысячная пара первых случайных чисел может быть использована. Цель изобретения - повьшение точ ности и быстродействия устройства, 32 Для достижения постарленной цели в двухканальный генератор случайного процесса, содержащий три компаратора, группу блоков памяти, генератор импульсов, выход которого соединен с входом источника шума, выход которого соединен с входом блока схем сравнения, выходы первого компаратора соединены с первыми адресными входами соответствующих блоков памяти группы, вторые адресные входы которых подключены к выходам второго компаратора соответственно, выходы третьего компаратора соединены с третьими адресными входами соответствующих блоков памяти группы, введены два коммутатора, источник постоянных напряжений, группа ключей, сумматор и блок памяти, первый и второй выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами генератора и соединены с входами первого и второго компараторов, одноименные выходы блоков памяти группы объединены между со.б.ой и подключены к группе информационных входов первого коммутатора соответственно, управляющий вход которого объединен с управляющим входом второго коммутатора и подключен к выходу генератора импульсов, группа выходов первого коммутатора подключена к группе входов блока схем сравнения соответственно, группа выходов которого соединена с управляющими входами соответствующих ключей группы, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам источника постоянных напряжений, а выходы ключей группы соединены с группой входов сумматора соответственно, вход которого подключен к выходу источника шума, а выход сумматора соединен с информационным входом второго коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока памяти, первый выход второго коммутатора соединен с входом третьего компаратора. На чертеже приведена блок-схема енератора. Генератор содержит компараторы 1, локи 2 памяти, коммутатор 3, блок 4 хем сравнения, источник 5 шума, клюи 6, источник 7 постоянных напряжеий, сумматор 8, коммутатор 9, блок 10 памяти и генератор 11 импульсов.

Генератор предназначен для моделирования двух статистически связанных случайных процессов, заданных- . совместным распределением, т.е. двумерного векторного случайного процесса. Система блоков 2 памяти предназначена для запоминания этой функции распределения, компараторы 1 для выбора условных распределений, соответствующих уже сформированным значениям случайного векторного процесса, коммутатор 3 и коммутатор 9 1ДЛЯ осуществления переключений в зависимости от того, по какому каналу формируется значение случайного процесса, блок 4 схем сравнения, источник 5 шума, ключи 6, источник 7 i постоянных напряжений и сумматор 8 предназначены для формирования оче-. редного значения случайного процесса с заданным законом распределения. Блок 10 памяти необходим для хранения сформированных значений.

При формировании двумерного векторного случайного процесса число выходов компараторов 1 равно числу квантований случайных величин. Число блоков памяти составляет . Число выходов третьего компаратора , а также число строк и столбцов потенциометров в каждом блоке памяти определяется числом уровней квантовани переменных. Количество входов и выходов блока 4 схем сравнения, выходов источника 7 постоянных напряжений, первых входов сумматора 8 и нисло ключей первой группы равно N. Блок 10 памяти состоит из двух ячеек

Генератор работает следующим образом.

Предварительно в блоках 2 памяти выставляется условная плотность вероятности моделируемого процесса, в последние ячейки которых записываются два любых первых значения. Произвольным образом следует выбрать также два предыдущих значения. Коммутатор 3 должен в первый такт работы подключить к входу блока 4 схем сравнения выходы того столбца блоков памяти, на котором выставляется частная плотность вероятности. Подобрав таким образом начальное подключение столбца памяти, можно осуществлять включение генератора. Пуск осуществляется включением генератора 11 импульсов, который запускает источник 5 шума и производит переброс коммутаторов 3 и 9 на формирование зна чения процесса второго канала. К входам второго коммутатора.3 подключены выходы соответствующего столбца матрицы соответствующего блока 2 памяти, поэтому равномерно распределенная случайная величина от источника 5 шума проверяется схемой 4 сравнения на соответствие условной плотности вероятности. В зависимости от того, в какой амплитудный интервал попадает случайная от источника 5 величина, открывается соответствующий выход блока 4 схем сравнения и через соответствующий ключ 6 масштабирующая

величина с выхода источника 7 постоянных напряжений поступает на первый вход сумматора 8, на выходе которого будет значение Величина jC второго выхода коммутатора 9 поступает на второй вход блока 10 памяти, с выхода которого на выход генератора и на вход второго компаратора 1 поступает величина (2 Начинается новый цикл формирования очередного значения случайного процесса (на этот раз первого канала).

Коммутатор 3 подключает к входам блока 4 схем сравнения выходы очередного столбца матрицы соответствующего блока памяти, случайная величина х. от источника 5 шума сравнивается с соответствующей новой условной плотностью. В зависимости от того, в какой амплитудный интервал попадет случайная величина от источника 5, открывается соответствующий выход блока 4 схем сравнения. На входе первого коммутатора 9 появляется новое значение, которое поступает на первый вы ход первого коммутатора 9 и записывается в первую ячейку блока 10 памяти. Одновременно эта величина поступает на вход третьего компаратора 1.

По входам второго коммутатора 3 подключается новый столбец матрихда блока памяти.

Таким образом, может быть сформирован случайный двумерный векторный процесс произвольной длины. Точность предложенного устройства выше, чем у прототипа, так как слу.чайные процессы в каналах связаны взаимной четырехмерной плотностью

вероятности.

Быстродействие предложенного устройства намного вьшге быстродействия прототипа, так как каждое значение

сигнала источника шума преобразуется в очередное значение двухканального случайного процесса. По сравнению с баэовьм объектом предложенное устройство позволяет расширить класс решаемых задач, так как базовый объект дает возможность моделировать только случайную последовательность чисел с одномерным нормальным распределением.

ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащий три компаратора, группу блоков памяти, генератор импульсов, выход которого соединен с входом источника шума, выход которого соединен с входом блока схем сравнения, выходы первого компаратора соединены с первыми адресными входами соответствующих блоков памяти группы, вторые адресные входы которых подключены к выходам второго компаратора соответственно, выходы третьего компаратора соединены с третьими адресными входами соответствующих блоков памяти группы, отличающийся тем,что,с целью повышения точности и быстродействия генератора, он содержит два коммутатора, источник постоянных напряжений, группу ключей, сумматор и блок памяти,первый и второй выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами генератора и ccfединены с входами первого и второго компараторов, одноименные выходы блоков памяти группы объединены между собой и подключены к группе информационных входов первого коммутатора соответственно, управляющий вход которого объединен с управляющим входом второго коммутатора и подключен к выходу генератора импульсов, группа выходов первого коммутатора подключена к группе входов блока схем сравнения соответственно, группа выходов которого соединена с управляющими входами соответствующих ключей группы, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам источника постоянных напряжений , а выходы ключей группы соединены с группой входов сумматора сооо ответственно, вход которого подклю4 4 чен к выходу источника шума, а выход сумматора соединен с информационным входом второго коммутатора, первый и СО второй выходь которого соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока памяти, первый выход второго коммутатора соединен с входом третьего компаратора.