Генератор случайного процесса Советский патент 1988 года по МПК H03K3/84 

Ш (Л

Изобретение относится к импульсной технике. Цепь изобретения - расширение функциональных возможностей за счет формирования случайных процессов, заданных в явной форме. Формирование случайного процесса обеспечивается предварительной записью в блоки 2.1-2.N памяти матрицы вероятностей перехода, в блоки 3.1-З.М памяти отображений элементов матрицы дискретных законов распределения времени ожидания процесса, в блок 3.

4

СА

14:

СО

143

(М+1) памяти - двоичных кодов масштабных коэффициентов. Импульсом по иине 7 Пуск в регистр 8 записьгоают код, обеспечивающий вьщачу на входы управления управляемого генератора случайного кода (ГСК) 1 элементов матрицы вероятностей перехода с блоков 2c,1-2.N памяти, а на входы управления управляемого ГСК 4 - соот- петствующих кодов с блоков 3.1-З.М памяти. Этим же импульсом, задержанным элементом задержки 6, производится опрос ГСК 1. Дополнительно задержанный элементом задержки 9 этот же импульс производит опрос ГСК 4, с выхода которого поступает на входы

: 1

Изобретение относится к импульсной :технике и может быть использовано IB информационно-измерительной тех}шке I Целью изобретения является расти- |рение функциональных возможностей ге- |нератора за счет формирования случай- iHbtx процессов, заданных в явной: форме

Г На фиг. 1 представлена структур- ;ная схема генератора случайного про- ;цесса; на фиг. 2 - пример выполнения управляемого генератора случайного кода.

Генератор случайного процесса (фиг. 1) содержит первый управляе- мый генератор 1 случайного кода, со ответствующие группы входов управления которого соединены с выходами соответствуюи их блоков 2.1-2.N памяти первой группы 2, адресные входы бло- ков 2.1-2.N памяти которой соединены с вторыми группами адресных входов соответствуюпщх блоков 3.1-3.(М+1) памяти второй группы 3, выходы блоков 3.1-З.М памяти которой соединены с соответствующими группами входов управления второго управляемого генератора 4 случайного кода, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами преобразова- теля 5 код - временной интервал, выход которого соединен с первым элементом 6 задержки, 1ииной 7 Пуск с входом синхронизации регистра 8, вто

43

преобразователя 5 код - временной интервал. Последний формирует на своем выходе сигналы, организующие дальнейшую работу устройства. Коды с выхода ГСК 1 поступают на другую группу адресных входов блоков 3,1-3. (М+1) памяти, содержимое последнего из которых управляет работой преобразователя 5 код-- временной интервал, осуществляющего переход от дискретного распределения времени ожидания (пребывания) процесса в данном состоянии к непрерьтному для формирования дискретного марковского процесса или цепи Маркова. Приведен пример реализации ГСК 4. 1 ЗоП. ф-лы, 2 ил.

рой элемент 9 задержки,выход которого соединен с входом опроса второго управляемого генератора 4 случайного кода и с входом синхронизации преобразователя 5 код - временной интервал, входы управления которого соединены с соответствующими выходами блока 3.(М+1) памяти второй группы 3, вторые группы адресных входов блоков 3.1-3. () памяти которой соединены с соответствующими выходами ре- гис тра 8, соответствующие информационные входы которого соединены с первыми группами адресных входов блоков 3.1-3.(М+1) памяти второй группы 3 и с выходами первого управляемого генератора 1 случайного кода, вход опроса которого соединен с выходом первого элемента 7 задержки и с входом второго элемента 9 задержки

Управляемый генератор 1(4) случайного кода содержит генератор 10 случайного потока импульсов, выход которого, соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ 11, выход которого соединены с входом коммутатора 12, выходы которого соединены с входами соответствующих преобразователей 13.1- 1-3.N код - интенсивность группы 13, выходы преобразователей 13.1-13.N код - интенсивность которой соединень с соответствую1цими входами первого регистра 14, выходы которого соедийены с соответствую цими входами шифратора 15, выходы которого соединены с соответствующими входами второго регистра 16, выходы которого являются выходами управляемого генератора 1(4) случайного кода, вход опроса которого соединен с входом синхронизации второго регистра 16 и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ 11, Труп- Q пы входов управления управляемого генератора 1(А) случайного кода соединены с входами управления соответ- ствующих преобразователей 13.1-13.N код - интенсивность.

Блок 3.1 памяти содержит группу блоков памяти, адресные входы которых объединены и являются второй группой адресных входов блока 3.1 памяти, и группу мультиплексоров, вькоды кото- 20 рых являются выходами блока 3.1 памяти, а адресные входы мультиплексоров объединены и являются первой группой адресных входов блока 3.1 памяти. При этом k-й (k 1 ,m) разрядньй вьгход j-ro (j l,) блока памяти группы соединен с j-M входом k-ro мультиплексора группы.

Генератор случайного процесса работает следующим образом.

Для формирования случайного (полумарковского - удовлетворяющего марковскому свойству отсутствия последействия только наполовину) процесса, заданного в явной форме, производят предварительную подготовку генератора. Для этого в блоки 2.1-2.N памяти группы 2 записьгеают матрицу и |,Я , J, k 1, N вероятностей пе35

рехода которой представляют собой т-разрядные двоичные коды Х- , свя45

занные с вероятностями и: соотношением , где j - адрес строки k-ro блока 2.k памяти 2. Аналогично в М (первых по порядку) блоков 3.1-З.М памяти группы 3 запи сывают п-разрядные коды , 1 1,М, которые являются соответствующим отображением элементов матрицы дискретных законов ffi( t)j распределения времени ожидания (пребьшания) полумарковского процесса в состоянии j при условии, что следующим состоянием, в которое перейдет генератор, будет k. Соответственно в (М+1)-и блок 3.(М+1) памяти группы 3 записйвают двоичные коды масштабных коэффициентов С

ичных

: преобразователя случайных дво- кодов X е 0,М-1, в случайные.

5 25 30

40

50

интервалы со средним М(Т1 v г..1

tS.,

где - интенсивность стабилизированного источника случайного потока импульсов, входящего в состав преобразователя 5 код-временной интервал.

Начальное состояние О моделируемого полумарковского процесса задают путем установки соответствующего двоичного кода X V в регистре 16 первого управляемого генеQ

0

5

5

ратора 1 случайного кода.

Импульс по niisHS 7 Пуск поступа- 5 ет на вход синхрош- зации регистра 8 и записывает в него код Х Vj,. С выхода регистра 8 этот код поступает на адресные входы блоков 2.1-2.N памяти группы 2 и вторые адресные входы блоков 3.1--Зо(М+1) памяти группы 3. С выходов блоков 2,1-2.N памяти первой группы 2 на соответствующие входы управления (задания вероятностей) первого управляемого генератора 1 5 случайного кода поступают двоичные коды элементов строки матрицы ,Я вероятностей перехода. Спустя время выполнения последней операции, заданное первым элементом 6 задерж- 0 ки, импульс с шины 7 Пуск генератора проходит на вход опроса первого управляемого генератора 1 случайного кода.

Работа первого (второго) управляемого генератора 1(4) случайного кода состоит в следующем. Импульсы генератора 10 случайного потока импульсов через постоянно открытьй (в отсутствие импульсов опроса) элемент ЗАПРЕТ 11 поступают на вход коммутатора 12. На выходах последнего формируются N независимых друг от друга случайных потоков импульсов с одинаковыми интенсивностями. С помощью преобразователей 13.1-13.N код - интенсивность группы 13 интенсивности N случайных потоков импульсов ослабляются пропорционально двоичным кодам, присутствующим на соответствующих входах управления (задания вероятностей кодов) первого (второго) управляемого генератора 1(4) случайного кода.

В регистре 14 несовместных случайных событий моделируется марковский процесс с N состояниями по безуслов ной матрице интенсивностей перехода. (т.е. такой матрицы, в которой элементы одного столбца одинаковы). В

0

0

соответствии с этим финальные вероятности состояний регистра 14 равны относительному весу соответствующих двоичных кодов в совокупности всех двоичных кодов, присутствующих на управляющих входах управляемого генератора 1(4) случайного кода. С помощью шифратора 15 пространственно распределенное событие, заключающееся в том, что в текущий момент времени k-й разряд регистра 14 находится в единичном состоянии, преобразуется в позиционный двоичный код k, присутствующий на входе регистра 16.

Импульс опроса управляемого генератора 1 случайного кода воздействует на вход синхронизации регистра 16 и фиксирует в нем случайный двоичный код k следующего состояния, в кото- рое перейдет устройство. Код следующего состояния устройства пост -пает на первые группы адресных входов блоков 3.1-3.(М+1) памяти группы 3. С выходов блоков 3.1-З.М памяти группы 3 на соответствуюпще группы входов управления (задания вероятностей) второго управляемого генератора 4 случайного кода поступают двоичные коды дискретного закона (t) распределения времени пребывания процесса в состоянии j при условии, что следующим состоянием будет k. На вход управления (масштабный) преобразователя 5 код - временной интервал по- ступа ет двоичный код коэффициента

Через время, заданное вторым элементом 9 задержки, в регистре 16 второго управляемого генератора 4 фиксируется двоичный код X,, которьм с помощью преобразователя 5 код - времензаной интервал трансформируется в держанный на время ожидания Т импульс пуска устройства полумарковского процесса на втором цикле его работы.

Работа преобразователя 5 код - временной интервал состоит в осуществлении перехода от дискретного рас- пределения времени ожидания к непре рывному.

В начале второго цикла работы код k следующего состояния, выра- ботанньй вторым управляемым генератором 4, переносится в регистр 8, на выходе которого он становится кодом.

5

0 5

0

5

Q

5

0

5

экспоненциальное распределе- о

j k текущего состояния. В дальнейшем работа генератора полумарковского процесса повторяется.

Генератор формирует дискретный марковский процесс, если времена ожидания в каждом состоянии случайны и имеют ние.

Генератор моделирует цепь Маркова, если времена ожидания в каждом сое- - тоянии одинаковы и равны единице.

Формула изобретения

. I

2. Генератор по п. 1, отли- с чающийся тем, что yпpaвляe ый генератор cny iaflHoro кода содержит генератор случайного потока импульсов, выход которого соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ, выход Q которого соединен с входом коммутатора, выходы которого соединены с входами соответствующих преобразователей код - интенсивность группы, выходы преобразователей код - интен- J5 сивность которой соединены с соответствующими входами первого регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами шифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами второго регистра, выходы которого являются выхода№1 управляемого генератора случайного кода, вход опроса которого соединен с входом синхронизации второго регистра и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, группы входов управления управляемого генератора случайного кода сое- дцнены с входами управления соответ- ст вукж(их преобразователей код - интенсивность.