Генератор псевдослучайных последовательностей Советский патент 1986 года по МПК H03K3/84 

Изобретение относится к импульсно технике.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет получения двоичных и троичных последовательностей на основе двоичных и троичных многочленов произвольной структуры и повышение помехоустойчивости генератора.

На фиг. 1 представлена структурная схема генератора псевдослучайных последовательностей; на фиг. 2 - пример вьшолнения генератора псевдослучайных последовательностей; на фиг. 3 - временные диаграммы работы генератора псевдослучайных последовательностей; на фиг. А - пример конкретного выполнения блока устранения сбоев; на фиг. 5 - пример конкретного выполнения блока управления

Генератор псевдослучайных последовательностей (фиг. 1) содержит первы регистр 1 сдвига, второй регистр 2 сдвига, m управляемых сумматоров 3.1,...,3.т: по модулю три, (га-1) неуправляемых сумматора 4. 1 , ... ,4, .(m-l) по модулю три, блок 5 устранения, сбоев, блок 6 управления, преобразователь 7 двоичного кода в троичный, генератор 8 тактовых импульсов, (m-l) двухсекционных ключей 9.,...,9.(m-l). Входы синхронизации первого 1 и второго 2 регистров сдвига соединены с выходом генератора 8 тактовых импульсов. Первый и второй входы блока 6 управления соединены соответственно с прямым и инверсным выходами первого разряда второго регистра 2 сдвига. Первый и второй прямые выходы первого управляемого сумматора 3.1 по модулю три соединены соответственно с первым и третьим входами первого неуправляемого сумматора 4.1 по модулю три, второй и четвертый входы которого соединены соответственно с первым и вторым инверсными выходами первого управляемого сумматора 3.1 по модулю три. Первый и второй прямые выходы j-ro неуправляемого сумматора 4.j по модулю три, где JF,2,...,т-2, соединены соответственно с входами первой 9.(jl) и второй 9.(j2) секций ,3-го двухсекционного ключа 9.J и третьим и первым входами (j+1)-го неуправляемого сумматора 4.(j-(-l) по модулю три, четвертый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым инверсньми выходами

(3

fi

0

5

5

0

5

j-ro неуправляемого сумматора 4.J по модулю три. Первый и второй прямые выходы k-ro управляемого сумматора 3.k по модулю три, где ,3,...,т, соединены соответственно с пятым и седьмым входами (k-1)-го неуправляемого сумматора 4.(k-1) по модулю три, шестой и восьмой входы которого соединены соответственно с первым и вторым инверсными выходами k-ro управляемого сумматора 3.k по модулю три. Первый и второй прямые выходы (m-l)-го неуправляемого сумматора 4.(m-l) по модулю три соединены соответственно с входами первой и второй секций двухсекционного ключа 9. (т-), разрядов первого регистра I сдвига соединены с первыми входами соотЕ;етствующих управляемых сумматоров 3. 1 ,,..., 3 .га по модулю три и первой группой входов блока 5 устранения сбоев 5 вторая группа входов которого соединена с выходами разрядов .второго регистра 2 сдвига и вторыми входами соответствующих управляемых сумматоров 3.1j...53.m по модулю три. Первьм выход блока 6 управления соединен с первым входом преобразова.те- ля 7 двоичного кода в троичный, второй вход, которого соединен с выходом первого разряда первого регистра 1 сдвига, информационный вход которого соединен с выходом блока 5 устранения сбоев 5 вход которого соединен с обье- диненным:и вь кодами первых секций двухсекционных ключей 9.I,...,9.(m-l) выходы вторых секций которых обьеди- нены и соединены с информационньм входом второго регистра 2 сдвига. Второй выход блока 6 управления соединен с девятыми входами неуправляемых сумматоров 4.1,...,4.(т-I) по модулю три. Третий и четвертый входы 3--го управляемого сумматора 3.1 по модулю три, где ,2,,..,т, соединены соответственно с (21+1)-м и (21+ 2)-м выходами блока 6 управления.

Каждый управляемый сумматор 3.1,.. .о.,3.ш по модулю три (фиг. 2) содержит два элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 10 и два элемента НЕ 11, выходы которых являются первым и вторым прямыми выходами управляемого ,сумматора по модулю три, первый входом которого являются объединенные первые входы элементов 2-2И-2ИЛИ-НЕ 10, вторые объединенные входы которых являются вторым входом управляемого сумматора по модулю три, третьим входом которого являются объединенные третьи входы элементов 2-2И-2ИЛИ-НЕ 10, четвертые объединенные входы которых являются четвертым входом управляемого сумматора по модулю три, первым и вторым инверсными выходами которого являются выходы элементов 2 -2И-2ИЛИ-НЕ 10, выт ходы которых соединены также с входами соответствующих элементов НЕ 11.

Каждый неуправляемый сумматор 4.1,...,4.(га-) по модулю три (фиг. 2) содержит Два элемента 3-ЗИ- ЗИЛИ-НЕ 12 и два элемента НЕ 13, выходы которых являются первым и вторым прямыми выходами неуправляемого сумматора по модулю три, первым входом которого являются объединенные первые входы элементов 3-ЗИ-ЗИЛИ-НЕ 12, вторые объединенные входы которых являются вторым входом неуправляемого сумматора по модулю три, третьим входом которого являются объединенные третьи входы элементов 3-ЗИ- ЗИЛИ-НЕ 12, четвертые объединенные

входы которых являются четвертым вхо- 25 Формирования троичных последовательдом неуправляемого сумматора по модулю три, пятым входом которого являются объединенные пятые входы элементов З-ЗИ-ЗШШ-НЕ 12, шестые объединенные входы которых являются шестым входом неуправляемого сумматора по модулю три, седьмым входом которого являются объединенные седьмые входы элементов 3-ЗИ-ЗИЛИ-НЕ 12, восьмые объединенные входы которых являются восьмым входом неуправляемого сумматора по модулю три, девятым входом которого являются объединенные девятые входы элементов 3-ЗИ-ЗИЛИ-НЕ 12, выходы которых являются первым и вторым прямыми выходами неуправляемого сумматора по модулю три и соединены с входами соответствующих элементов НЕ 13.

Блок 5 устранения сбоев (фиг. 4) содержит 2-входовый элемент ИЛИ- НЕ 14, 2т-входовый элемент И-НЕ

15,элемент ИЛИ 16 и элемент И 17, выход которого является выходом блока 5 устранения сбоев, первой группой входов которого являются первые

m входов 2т-входовых элементов ИЛИ-НЕ 14 и И-НЕ 15, вторые m входов которых являются второй группой входов блока 3 устранения сбоев, вход которого является первым входом элемента ИЛИ

16,второй вход которого соединен с выходом 2т-входового элемента ИЛИ- НЕ 14. Выход элемента ИЛИ 6 соединен

28236

с первым входом элемента И 17, второй вход которого соединен с выходом 21П-ВХОДОВОГО элемента И-НЕ 15.

Блок 6 управления (фиг. 5) содер5 жит источник 18 сигнала логического нуля, источник 19 сигнала логической единицы, (2т+2) ключей 20.1,...,20. (2т+2). Первый и второй входы первого ключа 20.1 являются соответствен10 но вторым и первым входами блока 6 управления. Выход i-ro ключа 20.1, где ,2,...,2т+2, является соответствующим i-M выходом блока 6 управления. Первые входы всех ключей

15 20, кроме первого, соединены с выходом источника 19 сигнала логической единицы. Вторые входы всех ключей 20, кроме первого, соединены с выходом источника 18 сигнала логического

20 нуля.

Генератор псевдослучайных последовательностей работает в одном из двух режимов - режиме формирования двоичных последовательностей и режиме

0

5

0

5

0

5

ностеи.

Работа генератора псевдослучайных последовательностей в режиме формиро- троичных -последовательно стей на примере реализации характеристического многочлена третьей степени ( т . е . п 3 ) :

h(x) .

Этому многочлену соответствует следующая троичная последовательность

1 1010212221002202012 11200, где М а длина последовательности и определяется по формуле М, .

Весовые коэффициенты h- этого многочлена представляются в виде двоичных двухразрядных чисел. При этом с (21+1)-го выхода блока 6 управления (фиг. 2) подается старший разряд этого числа, а с (21+2)-го выхода - , младший разряд. Соответственно, старший разряд этого числа подается на третий вход управляемого сумматора 3.1 по модулю три, а младший разряд - на четвертый вход этого сумматора. Таким образом, в рассматриваемом примере, где h,2, , что в двоичном представлении соответствует: h,10; , замыка-- нием соответствующих ключей 20 блока 6 управления на источники 18 и 19 сигналов логических нуля и единицы на третьи и четвертые входы соответствующих управляемых сумматоров 3.1, 3,2, 3.3 подаются логические сигналы, соответствующие данному полиному. Через второй ключ 20.2 блока 6 управления иа девятые входы неуправляемых сумматоров 4.1, 4.2 подается сигнал, определяющий режим работы генератора псевдослучайных последовательностей - в режиме формирования троичных последовательностей это сигнал логической единицы. Ключ 20.1 блока 6 управления также обеспечивает необходимый режим работы генератора псевдослучайных последовательностей - в режиме формирования троич- Ных последовательностей ключ 20,1 обеспечивает поступление на первый вход преобразователя 7 двоичного кода в троичный сигнала с прямого выхода первого разряда (фиг. 3&) регистра 2 сдвига. Обратная связь определяемая числом га, замыкается с помощью двухсекционных ключей 9.1,...,9.(т-1), в данном случае (так как ) с помощью ключа 9.2, по выходу последнего неуправляемого сумматора 4.1 по модулю три - в данном случае сумматора 4.2 (фиг. 3 U, Зф). Все остальные двухсекционные ключи 9 обязательно разомкнуты. Сигналы с выходов разрядов первого регистра 1 сдвига (фиг. Зг, Зе) подаются на первые входы управляемых сумматоров 3.2, 3.3 по модулю три соответственно. Подаваемые на вторые входы этих сумматоров сигналы (фиг. 34, 3) с выходов разрядов второго регистра 2 сдвига совместно с сигналами с блока 6 управления, подаваемыми на третьи и четвертые входы этих сумматоров, суммируются по модулю три в соответствии с выражениями

SI aI bl+a2 b2;

.Ъ2+а2.Ъ1,

где SI - сигнал на первом прямом выходе управляемого сумматора 3.1(3.2, 3.3) по модулю три (фиг. Зк, 3м, 3с соответственно); Sg - сигнал на вто- ром прямом выходе управляемого сумматора 3.1(3.2, 3.3) по модулю три (фиг. ЗА, 3н, Зг соответственно);

I

- сигнал с выхода соответствующего разряда регистра 1 сдвига, по- ступдющий на первый вход соответствующего управляемого сумматора 3.1 по модулю три; Ъ - сигнал, поступающий на третий вход соответствующего управляемого сумматора 3.1 по модулю три с ()-гo выхода блока

10

15

0

5

0

5

0

5

0

5

управления; а - сигнал с выхода соответствующего разряда регистра 2 сдвига, поступающий на второй вход соответствующего управляемого сумматора 3.1 по модулю три; Ъ - сигнал, поступающий на четвертьш вход соответствующего управляемого сумматора

3.1по модулю три с (21+2)-го выхода блока 6 управления.

Полученные на выходах управляемых сумматоров 3,1, 3,2 по модулю три сигналы суммируются совместно с сигналом с второго выхода блока 6 управления в неуправляемом сумматоре 4.1 по модулю три, сигналы с прямых (фиг. Зп, Зр) и инверсных выходов которого совместно с сигналами с прямых и инверснь1х выходов управляемого сумматора 3.3 по модулю три суммируются по модулю три в неуправляемом сумматоре 4.2 по модулю три. Сдвиг информации в регистрах 1 и 2 сдвига осуществляется импульсами с выхода генератора 8 тактовых импульсов (фиг, Зх), Преобразователь 7 двоичного кода в троичный преобразует поступающие на его первый (фиг. 3fr) и второй (фиг. 35) входы сигналы с вы- ходон первых разрядов регистров 1 и 2 сдвига в троичный код (фиг. За).

Работа блока 5 устранения сбоев (фиг.. 4) происходит следующим образом. Всего из 2 возможных состояний регистров 1 и 2 сдвига есть 3 -I разрешенных. Появление неразрешенных состояний регистров 1 и 2 сдвига означает возникновение сбойной ситуации. При формировании троичных последовательностей возможны два вида сбойных ситуаций: обнуление обоих регистров 1 и 2 сдвига; установление во всех или одноименных разрядах регистров 1 и 2 сдвига уровней логической единицы.

При обнулении регистров 1 и 2 сдвига на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 появляется (фиг, 3э) уровень логической единицы., через элементы ИЛИ 16 и И 17 поступит на информационный вход регистра 1 сдвига, что обеспечит устранение сбойной ситуации в следующем такте работы генератора псевдослучайных последовательностей. При установлении уровней логической едини1.1Ы в нескольких одноименных (например, I.I и 2.1; 1.1,

1.2и 2.1, 2.2) разрядах регистров

1 и 2 сдвига генератор сам восстановит нормальное функционироваЕ1ие, так как эти неразреженные состояния регистров 1 и 2 сдвига учтены при построении сумматоров 3.1 и 4.i. При установлении всех разрядов регистров 1 и 2 сдвига в единичное состояние на выходе элемента И-НЕ 15 появится уровень (фиг. Зи) логического нуля, который через элемент И 17 поступит на информационный вход регистра 1 сдвига и обеспечит устранение сбойной ситуации.

При работе генератора псевдослучайных последовательностей в режиме формирования двоичных последовательностей режим работы задается подачей сигнала логического нуля с выхода ключа 20.2 блока 6 управления (фиг. 5) на девятые входы неуправляемых сумматоров 4.1 по модулю три. При этом на первый вход преобразователя 7 двоичного кода в троичный с помощью ключа 20.1 блока 6 управлени подается сигнал с инверсного выхода первого разряда регистра 2 сдвига. Подача остальных сигналов при этом аналогична подаче сигналов в режиме ,формирования троичных последовательностей. При формировании двоичных последовательностей сбойной ситуацие является (из описанных вьпие) лишь установление регистров 1 и 2 сдвига в нулевое состояние одновременно. Устранение этой сбойной ситуации осуществляется аналогично описанной при формировании троичных последовательностей.

Формула изобретения

1. Генератор псевдослучайных последовательностей, содержащий первый и второй регистры сдвига, входы синхронизации которых соединены с выходо генератора тактовых импульсов, преобразователь двоичного кода в троичный первый неуправляемый сумматор по модулю три, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет получения двоичных и троичных последовательностей на основе двоичных и троичных характеристических многочленов произвольной структуры и повышения помехоустойчивости генератора, он содержит m управляемых сумматоров по модулю три, где m - максимальная разрядность генератора, т-2 неуправляемых сумматора по моду

лю три дополнительно, блок устранения сбоев, m-I двухсекционных ключей и блок управления, первый и второй входы которого соединены соответственно

с прямым и инверсным выходами первого разряда второго регистра сдвига, первый и второй прямые выходы первого управляемого сумматора по модулю три соединены соответственно с первым и

третьим входами первого неуправляемого сумматора по модулю три, второй и четвертый входы которого соединены соответственно с первым и вторым инверсными выходами первого управляемого сумматора по модулю три, первый и второй прямые выходы j-ro неуправляемого сумматора по модулю три, где ,2 , . . . ,т-2 , соединены соответст-- венно с входами первой и второй секций j-ro двухсекционного ключа и третьим и первым входами j+1-го неуправляемого сумматора по модулю три, четвертый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым

инверсными выходами j-ro неуправляемого сумматора по модулю три, первый и второй прямые выходы k-ro управляемого сумматора по модулю.три, где ,3,...,m, соединены.соответственно с пятым и седьмым входами k-1-го неуправляемого сумматора по модулю три, шестой и восьмой входы которого соединены соответственно с первым и вторым инверсными выходами k-ro управляемого сумматора по модулю три, первый и второй прямые выходы га-1-го неуправляемого сумматора по модулю три соединены соответственно с входами первой и второй секций m-1-ro двухсекционного ключа, выходы разрядов первого регистра сдвига соединены с первыми входами соответствующих m управляемых сумматоров по модулю три и первой группой входов блока устранения сбоев, вторая группа входов которого соединена с выходами разрядов второго регистра сдвига и ( вторыми . входами соответствующих m управляемых сумматоров по модулю три, первьш выход блока управления соединен с первым входом преобразователя двоичного кода в троичный, второй вход которого соединен с выходом первого разряда первого регистра сдвига, информационный вход которого соединен

с выходом блока устранения Сбоев,

вход которого соединен с объединенными выходами первых секций т-1 двухсекционных ключей, выходы вторых сек-i

ций которых объединены и соединены с информационным входом второго регистра сдвига, второй выход блока управления соединен с девятыми входами m-I неуправляемых сумматоров по модулю три, третий и четвертый входы ,i-ro управляемого сумматора по модулю три, где ,2,.,,,т, соединены соответственно с и 2i+2-M выходами блока управления.

2.Генератор по п. 1, отличающийся тем, что управляемый сумматор по модулю три содержит два элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ и два элемента НЕ, выходы которых являются первым и вторым прямыми выходами управляемого сумматора по модулю три, пер вым входом которого являются объединенные первые входы элементов 2-2И-2ИЛИ-НЕ, вторые объединенные входы которых являются вторым входом управляемого сумматора по модулю три, третьим входом которого являются объединенные третьи входы элементов 2-2И-2ШШ-НЕ, четвертые объединенные входы которых являются четвертым входом управляемого сумматора по модулю три, первым

и вторым инверсными выходами которого являются выходы элементов 2-2И-2ИЛИ- НЕ, выходы которых соединены также с входами соответствую1цих элементов НЕ.

3.Генератор по п. 1, о т л и - чающийся тем, что неуправляемый сумматор по модулю три содержит два элемента 3-ЗИ-ЗИЛИ-НЕ и два элемента НЕ, выходы которых являются первым и вторым прямыми выходами неуправляемого сумматора по модулю

три, первым входом которого являются объединенные первые входы элементов 3-ЗИ-ЗИЛИ-НЕ, вторые объединенные входы которых являются вторым входом неуправляемого сумматора по модулю три, третьим входом которого являются объединенные третьи входы элементов 3-ЗИ-ЗИЛИ-НЕ, четвертые объединенные входы которых являются четвертым входом неуправляемого сумматора по модулю три, пятым входом которого являют5

0

0

5

ся объединенные пятые входы элементов 3-ЗИ-ЗИЛИ-НЕ, шестые объединеннью входы которых являются шестым входом неуправляемого сумматора по модулю три, седьмым входом которого являются объединенные седьмые входы элементов 3-ЗИ-ЗИЛИ-НЕ, восьмые объединенные входы которых являются восьмым входом неуправляемого сумматора по модулю три, девятым входом которого являются объединенные девятые входы элементов 3-ЗИ-ЗИЛИ-НЕ, выходы которых являются первым и вторым прямыми выходами неуправляемого сумматора по модулю три и соединены с входами соответствующих элементов НЕ.

4„ Генератор по п. , о т л и - чающийся тем, что блок устранения сбоев содержит 2т-входовый элемент ИЛИ-НЕ, 2т-входовый элемент И-НЕ,, элемент ИЛИ и элемент И, выход которого является выходом блока устранения сбоев, первой группой входов которого являются первые m входов i; 2т-входовых элементов ИЛИ-НЕ и И-НЕ, вторые m входов которых являются второй группой входов блока устранения сбоев 5 вход которого является первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом 2т-входо- вого элемента ИЛИ-НЕ, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом 2га-входового элемента И-НЕ.

5. Генератор по п. 1, о т л и - чающийся тем, что блок управления содержит источник сигнала логического нуля, источник сигнала логической единицы, 2m-f-2 ключей, первый и второй входы первого ключа являются соответственно вторым и первым входами блока управления, выход i-ro ключа, где ,2,...,2т+2, является соответствующим i-M выходом блока управления, первые входы всех ключей, кроме первого, соединены с выходом источника сигнала логической единицы, вторые входы всех ключей, кроме первого, соединены с- выходом источника curnasia логического нуля.

0

.гу-пг.т.д

и.

то

г I и

0

t:ff

гттгI у тг fl g

Ш

ci

i-i

m

m

m

n

Cl

П1

J-l

r±i

nr

-CL. IZL

ri l

ri

m

ri

Г-Г

сллх

П П П n П П rt,riTIJI rf п r

тг fl g г----1 r-i

di

c±

m

ci

di

m

n

Cl

П1

J-l

r±i

nr

-CL. IZL

m

ri

Cxj:

гШ

. J

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора и его помехоустойчивости. Устройство содержит регистры 1 и 2 сдвига, управляемые сумматоры 3.1,.. ...,3.т ПО; модулю три, направляемые сумматоры 4.1,...,4(т-) по модулю три, блок 5 устранения сбоев, блок 6 управления, преобразователь 7 двоичного кода в троичнь й, генератор 8 тактовых импульсов и двухсекционные ключи 9.1,...,9(т-1). Введение в устройство m управляемых сумматоров по модулю три, где га - максимальная разрядность генератора, т-2 неуправляемых сумматоров по модулю три дополнительно, блока 5 устранения сбоев, т-1 двухсекционных ключей 9, блока 6 управления, конкретное выполнение управляемого и неуправляемого сумматоров, блока устранения сбоев и блока управления позволяет получить двоичные и троичные последовательности на основе двоичных и троичных многочле- нов произвольной структуры. 4 з.п. ф-лы, 5 ил. С о (Л to to 00 к 00 О) ;гда.. /

г вымдов разрядов регистра cdSata . С Mi-Of eu 3

- На регистра I

ФигЯ

С -доё регистра 2 с38ига

С регистра2 J с прямого выхода разряда 2.1 сдвига с инверсного выхода разряда 2.1

Фиг. 5