Генератор псевдослучайной М-последовательности Советский патент 1986 года по МПК H03K3/84 

С vl 1 Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике, в част ности к генераторам псевдослучайных последовательностей, может быть использовано в имитационной или контрольно-измерительной аппаратуре для формирования псевдослучайных последо вательностей сигналов, а также в сис темах связи с адресными фазовыми пус ками и является усовершенствованием изобретения по авт.св.№ 924838. Цель изобретения - повьшение точHQCTH формирования выходной псевдослучайной М-последовательности при смене вида формируемой последователь ности в процессе работы устройства путем автоматического выбора нового вида последовательности только после поступления числа сигналов запроса, кратного длине М-последовательности, и предотвращения возникновения сбоев в работе элементов устройства за счет исключения возможности совпадения .процесса формирования оче редного символа М -последовательносоти С моментом смены ее вида. На фиг.1 представлена структурная схема генератора псевдослучайной Мпоследовательности; на фиг.2 - струк турная схема коммутатора; на фиг.З структурная схема управляемого форми рователя пачек импульсов; на фиг.4 временные диаграммы работы устройства. Генератор псевдослучайной М-последовательности содержит (4мг.I) делитель 1 частоты, элемент ЗАПРЕТ 2, элемент ИЗ, элемент ИЛИ 4, счетчик 5 импульсов, дешифратор 6, элемент 7 задержки, генератор 8 тактовых импульсов, шифратор 9, управляемый фор мирователь 10 пачек импульсов, per гистр 11 сдвига, дополнительный регистр 12, коммутатор 13, блок 14 сумматоров по модулю два, шину 15 Запрос , шину 16 начальной установки и выходные шины 17. Шина 15 Запрос соединена с входом синхронизации дополнительного ре гистра 12 и через делитель 1 частоты подключена к объединенным первым вхо дам элемента ЗАПРЕТ 2 и элемента И 3 выход которого соединен с объединенными входом управления коммутатора 13 и первым входом элемента ИЛИ 4, выход которого соединен с входом гашения счетчика 5 импульсов. Выход элемента ЗАПРЕТ 2 соединен со счет17ным входом счетчика 5 импульсов, разрядные выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора 6, выходы которого соединены с соответствующими входами шифратора 9, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами управляемого формирователя 10 пачек импульсов. Шина 15 Запрос через элемент 7 задержки соединена с входом запуска управляемого формирователя 10 пачек импульсов. Разрядные выходы дополнительного регистра 12 подключены к выходным щинам 17. Выход генератора 8 тактовых импульсов соединен с входом синхронизации управляемого формирователя 10 пачек импульсов, выход которого соединен со сдвиговым входом регистра 11, разрядные выходы которого соединены с объединенными соответствующими разрядными входами дополнительного регистра 12 и разрядными входами коммутатора 13, выходы которого соединены с соответствуюшими входами блока 14 сумматоров по модулю два, выход которого соединен с информационным входом регистра 11 сдвига. Выход .старшего из используемых разрядов (q-й) дешифратора 6 соединен с объединенными вторыми входами элементов ЗАПРЕТ 2 и И 3, объединенные второй вход элемента ИЛИ 4, вход гашения регистра 11 сдвига, входы начальной установки управляемого формирователя 10 пачек импульсов и коммутатора 13 подключены к шине 16 начальной установки. Коммутатор 13 содержит (фиг.2) элемент ИЛИ 18, счетчик 19 импульсов, дешифратор 20 и мультиплексоры 21.121.г. Счетный вход счетчика 19 импульсов является входом управления коммутатора 13, перилй вход элемента ИЛИ 18 являетсд входом начальной установки коммутатора 13, разрядные выходы счетчика 19 импульсов соединены с объединенными соответствующими адресными входами мультиплексоров 21.121.г и входами дешифратора 20, выход которого через элемент ИЛИ 18 соединей с входом гашения счетчика 19 импульсов, информационные входы мультиплексоров 21.1-21.г являются р-разрядными входами коммутатора 13, а выходы мультиплексоров 21.1-21.г - выходами коммутатора 13. Управляемый формирователь 10 пачек импульсов содержит (фиг.З) элементы ИЛИ 22, И 23, RS-триггвр 24, счетчик 25 импульсов и компаратор 26 Входом запуска формирователя 10 является вход S RS-триггера 24, пря мой выход которого соединен с первы входом элемента И 23, второй вход к торого является входом синхронизаци формирователя, выход элемента И 23, являющийся выходом формирователя, соединен со счетным входом счетчика 25, разрядные выходы которого соеди нены с соответствующими первыми вхо дами компаратора 26, вторые входа которого являются управляющими вход ми формирователя 10, а выход компаратора 26 соединен с первым входом элемента ИЛИ 22, второй вход которого является входом начальной устано ки формирователя, выход элемента ИЛИ 22 соединен с объединен1а)1ми входом R RS-триггера 24 и входом гашения счетчика 25. Счетчики 5, 19 и 25 импульсов могут быть построены на 1К-триггерах, имеющих счетный суммирующий вход +1 и вход гашения, Генератор 8 вырабатывает корот кие импульсы длительностью „ с пет- i риодом следования Генератор псевдослучайной М-последовательности работает следующим образом. Перед началом работы подачей сигнала на шину 16 начальной установки триггер 24 и счетчики 5, 19 и 25 импульсов устанавливаются в нулевое со стояние, а в регистр 11 сдвига эаносится одно из значений кода К в уч диапазоне от 1 до 2 -1, с которого затем начинается формирование основной W-последовательности. Значение . кода является запрещенным, так как при этом не выполняются условия j формирования М -последовательности. Начальную установку дополнительного регистра 12 производить не следует, так как по первому импульсу запроса в этот регистр переписывается значение кода К, хранящегося в регистре 11 сдвига. Установка счетчика 5 импульсов в нулевое состояние обеспечивает выбор одного из допустимых (например, наименьшего) значений числа К импульсов в пачке, формируемых формирователем 10. Нулевому состоянию счетчика 5 соответствует появление сигнала на первом выходе дешифратора 6, что, в свою очередь, обусловливает формирование щифратором 9 кода Kj, подаваемого на управляющие входы формирователя 10. Установка счетчика 19 импульсов в нулевое состояние обеспечивает выбор одного из допустимых (например, первого) вариантов коммутации цепей обратной связи регистра П сдвига. Частота следования тактовых импульсов f (фиг.4в) не должна превьшать максимальную частоту переключения элементов, на которых построен управляемый формирователь 10 пачек импульсов. Соотношение частоты f и частоты fj. следования сигналов запроса от внешнего генератора (не показан) выбирают из соотношения: f, |f;j ,+(K%i)-Sf, (1) где Sf,, Sf| - значения нестабильности частот следования импульсов f д и fi{ СО ответственно; К - максимальное число им пульсов в пачке. Первый сигнал запроса (обозначено на фиг.4а), поступающий на шину 15 Запрос, осуществляет перепись содержимого регистра 11 сдвига - кода Ко(.4д) в дополнительный регистр 12 (фиг.4 е), состояние разрядов которого не меняется до прихода следующего сигнала запроса (на фиг. 4 д,ё) приведены временные диаграммы для одного из разрядов регистров 1 1 и 12 соответственно, например для п-го; на фиг.4 д представлен фрагмент основной М -последовательности для и 5... 1010111011...001010111011..., определяемый последовательностью состояний регистра 11 сдвига - кодов на 4яг.4 е - соответствующий фрагмент выходной последовательности ... 101,..111 .... причем первая группа ее элементов сформирована при , а вторая - при . Сигнал запроса поступает также на вход делителя 1 частоты, на выходе оторого формируется импульс после рихода каждого Q(2 -1)-го сигнала апроса. Сигнал запроса, задержанный элеентом 7 задержки на время t, (выбирамое из условия обеспечения завершения переходных процессов в дополнительном регистре 12 при записи в него кода К, а также переходных процессов в цепочке элементов 1-2-5 6 - 9 - 10 при поступлении сигнала с запроса на шину 15), запускает управляемый формирователь 10 пачек импульсов (фиг.Дб), При этом RS-триггер 24 устанавливается в единичное состояние, тактовые импульсы, пода- ю ваемые на вход синхронизации формирователя 10, поступают через элемент на счетный вход счетчика 25 импульсов и подсчитываются им до мо-мента сравнения кода, записанного в 15 счетчике, с кодом, поданным на управляющие входы формирователя 10 Сигнал, вырабатываемый компаратором 26 при равенстве кодов на его входах, устанавливает RS-триггер 24 и счет- 20 чик 25 импульсов в нулевое состояние, при этом прекращается формирование пачки импульсов. Импульсы с выхода формирователя 10 (фиг.4г) поступают На, вхсУд синхронизации регистра 11 25 сдвига, каждый из этих импульсов осуществляет сдвиг основнойМ-последовательности на один шаг (фиг.4д).

Следующий сигнал запроса запи :ывает в дополнительный регистр 12 значение кода KQ, отстоящее от записанного ранее на К шагов в основной Мпоследовательности. Таким образом, на выходных шинах 17 формируется но- 35 вая М -последовательность.

После того, как на шину 15 посту пает () сигналов запроса, на выходных шинах 17 все элементы М -последовательности формируются по одному разу. С приходом Qr()-ro сигнала запроса /обозначено ;на фиг.4а) ; появляется сигнал на выходе делителя 1 частоты, в счетчик 5 импульсов прИ этом заносится единица, срабатывает дешифратор 6 - появляется сигнал на следующем его выходе (фиг,4з,и), шифратор 9 выдает новое значение кода Kv, что приводит к изменению числа импульсов в пачке, вырабатываемых формирователем 10 (фиг.4г). Из сопоставления фрагментов М-последовательности, приведенных на фиг.4е, следует, что для одних и тех же фрагментов, основной М -последовательности после смены числа К импульсов в пачке со ответствующие фрагменты выходной Мпоследовйтельности отличаются.

После TOFO, как для последнего из выбранных значений формируются Q-х X (2 -1) элементов выходной М-последовательности, очередной сигнал с выхода делителя 1 частоты не может поступить на счетный вход счетчнка 5 импульсов через элемент ЗАЛРЕТ 2, так как на его инверсный вход подан сигнал с последнего (q-ro) выхода дешифратора 6, при этом сигнал с выхода делителя 1 частоты через элементы И 3, ИЛИ 4 устанавливает счетчик 5 импульсов в нулевое состояние - формирователь 10 настраивается на начальное число К импульсов в пачке. Одновременно сигнал с выхода элемента И 3 поступает на вход управления коммутатора 13, состояние счетчика 19 импульсов изменяется на единицу с помощью.мультиплексоров 21, подключенных к выxdдaм счетчика 19, осуществляется выбор нового варианта коммутации цепей обратной связи определенные р выходы регистра 11 сдвига (из их общего числа п) подключаются к соответствующим г входам блока сумматоров 14 по модулю два в соответствии с правилами кодирования (выбор варианта кодирования определяется значением кода К|, записанного в счетчике 19) .

После того, как для последнего (У-го) варианта коммутации будут перебраны все допустимые значения числа К, очередной сигнал, поступающий на вход управления коммутатора 13, подсчитывается счетчиком 19, при этом срабатывает дешифратор 20, настроенный на одно значение кода К У+ 1, сигнал с его выхода через элемент Ш1И 18 осуществляет гашение счетчика 19 - устройство приведено в исходное состояние.

Последовательности максимальной длины на выходных шинах устройства формируются при значениях числа К, равных простому числу, кроме числа 2 и чисел, кратных, длине М -последовательности, равной . При этом из одной основной М -последовательности формируются все виды других возможных М-последовательностей, которые можно использовать, например в системах с фазовым адресным пуском. При невьтолнении этого условия в выходной последовательности имеются не все значения кода Kg (возможные для разрядности п), т.е. получаются последовательности немаксимальной длины. При выборе зтачений числа К, равных 2, где ,1,2,3,. формируются М-последовательности, совпадающие с основной М -последовательностью, но отличающиеся от не сдвигом фаз. Скорость выходной последовательности равна частоте f. сигналов запроса. Для правильного функционирования устройства необходимо, чтобы длительности о, сигнрла запроса удовлетворяли условию гДб 1 время задержки элемента 7 задержки. Формула изобретения 1. Генератор псевдослучайной М-последовательности по авт.св.№ 924838, отличающий ся тем, что, с целью повышения точности формирования выходной псевдослучайной М -последовательности, в него дополнительно введены элемент задержки, делитель частоты, элемент ЗАПРЕТ, элемент И, элемент ИЛИ, счетчик импульсов, дешифратор и шифратор, причем элемент задержки включен между шиной Запрос и входом запуска управляемого формирователя пачек импульсов, шина Запрос через делитель частоты подключена к первым входам элементов И и ЗАПРЕТ, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов разрядные выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами шифратора, выхода которого соединены с соответствующими управляющими входами управляемого формирователя пачек импульсов, выход старшего разряда дешифратора соединен с вторыми входами элементов ЗАПРЕТ и И, выход элемента И соеди-. нен с входом управления коммутатора и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом гашения 3178 счетчика импульсов, второй вход элемента ИЛИ, вход гашения регистра сдвига, входы начальной установки управляемого формирователя пачек импульсов и коммутатора -подключены к шине начальной установки. 2. Генератор по п.1, о т л и чающийся тем, что коммутатор содержит элемент ИЛИ, счетчик импульсов, дещифратор и мультиплексоры, счетньй вход счетчика импульсов является входом управления коммутатора, первый вход элемента ИЛИ является BjKOAOM начальной установки коммутатора, разрядные выходы счетчика импульсов соединены с объединенными соответствующими адресными входами мультиплексоров и .входами дешифратора, выход которого через элемент ИЛИ соединен с входом гашения счетчика импульсов, информационные входы мультиплексоров являются разрядными входами коммутатора,.а выходы мультиплексоров - выходами коммутатора. 3. Генератор поп.1,отличаю щ и и с я тем, что управляемый формирователь пачек импульсов содержит элементы И, ИЛИ, RS-триггер, счетчик импульсов и компаратор, вход S К8-тригрера является входом запуска формирователя, прямой выход RSтриггера соединен с первым входом элемента И, второй вход которого является входом синхронизации формирователя, выход элемента И, являющийся выходом формирователя, соединен со счетным входом счетчика импульсов, разрядные выходы которого соединены с соответствующими первыми входами компаратора, вторые входы которого являются управляющими входами формирователя, а выход компаратора соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого является входом начальной установки формирователя, выход элемента ИЛИ соединен с входом R RS-триггера и входом гашения счетчика.

2

к (

22

Т.

Si

1 2

25

1

Та

в

MIMIiMill 11 МП INI и II

ИМ Ml Ml .Ml IN 11 MM

-TilfU IT ,

L

««

II

Jl11 L

Изобретение относится к импульсной технике, является дополнительным к авт.св. № 924838. Может быть использовано в имитационной или контрольно-измерительной аппаратуре, а также системах связи с адресными фазовыми пусками. Цель изобретения повьшение точности формирования выходной псевдослучайной М -последовательности при смене вида формируемой последовательности в процессе работы устройства. Для достижения этой цели в устройство, содержащее генератор 8 тактовых импульсов, управляемый формирователь 10 пачек импульсов, регистр 11 сдвига, дополнительный регистр 12, коммутатор 13, блок 14 сумматоров по модулю два, шину 15 Запрос, шину 16 начальной установки и выходные шины 17, дополнительно -введены делитель 1 частоты, элемент 2 ЗАПРЕТ, элемент И 3, элемент ИЛИ 4, счетчик 5 импульсов, дешифратор 6, элемент 7 задержки и шифратор 9. В устройстве предотвращается возникновение сбоев за счет исключения возможности совпадения процесса формирования очередного символа М-последовательности с момента смены ее вида. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

и

oJ

фиа.4