Генератор случайного потока импульсов Советский патент 1992 года по МПК H03K3/84 

Изобретение относится к импульсной технике и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. № 1552362.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем расширения класса формируемых потоков импульсов за счет нечеткого задания условных вероятностей генерации импульсов.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема генератора случайного потока импульсов ;на фиг.2 - структурная электрическая схема примера реализации формирователя кодов.

Генератор случайного потока импульсов (фиг.1) содержит последовательно соединенные первый датчик 1 случайных чисел, первый цифроанэлоговый преобразователь 2, первый блок 3 сравнения и первый формирователь 4 импульсов, первый датчик 5 экспоненциального напряжения, последовательно соединенные второй датчик 6 случайных чисел, второй цифроаналоговый преобразователь 7, второй блок 8 сравнения и второй формирователь 9 импульсов,

второй датчик 10 экспоненциального напряжения, последовательно соединенные четвертый датчик 11 случайных чисел, третий цифроаналоговый преобразователь 12, четвертый блок 13 сравнения и третий формирователь 14 импульсов, третий датчик 15 экспоненциального напряжения, первый элемент И 16, второй элемент И 17, первый вход которого соединен с третьим входом третьего элемента И 18, выход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ 19 и с первым входом формирователя 20 КОДОЁ, третий датчик 21 случайных чисел, выходы которого соединены с первой группой входов третьего блока 22 сравнения и с второго группой входов пятого блока 23 сравнения, элемент 24 задержки, выход которого соединен с первым входом первого D-триггера 25 и с вторым входом второго D-триггера 26, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим входом второго элемента И 17 и с вторым входом третьего элемента И 18. Выход второго элемента И 17 соединен с вторым вхоXIOv

сл

00 00

со

го

дом элемента ИЛИ 19 и с вторым входом формирователя 20 кодов, третий вход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 19 и с выходом первого элемента И 16, второй и первый входы которого соединены соответственно с выходом первого формирователя 4 импульсов и с первым выходом первого D-триггера 25, второй вход которого соединен с выходом третьего блока 22 сравнения, вторая группа входов которого соединена с второй группой выходов формирователя 20 кодов, первая группа выходов которого соединена с первой группой входов пятого блока 23 сравнения, выход которого соединен с первым входом второ- го D-триггера 26. Второй выход первого D- триггера 25 соединен с третьим входом третьего элемента И 18, первый вход которого соединен с выходом третьего формирователя 14 импульсов. Выходы первого, второго и третьего датчиков 5, 10 и 15 экспоненциального напряжения соединены с вторыми входами соответственно первого, второго и четвертого блоков 3, 8 и 14 сравнения. Выход второго формирователя 9 им- пульсов соединен с вторым входом второго элемента И 17. Выход элемента ИЛИ 19 соединен с входами датчиков 1, 6, 21 и 11 случайных чисел, датчиков 5, 10 и 15 экспоненциального напряжения и с входом эле- мента 24 задержки.

Кроме того, генератор содержит пятый датчик 27 случайных чисел, вход опроса которого соединен с выходом элемента ИЛИ 19, блок 28 формирователей 28-1..,28-6 ус- ловных вероятностей, вход которого соединен с выходом пятого датчика 27 случайных чисел, а выходы соединены с дополнительными входами формирователя 20 кодов, а также блок 29 элементов задержки 29- 1...29-6, вход которого соединен с выходом пятого датчика 27 случайных чисел, а выходы - с входами блока 28.

Формирователь 20 -кодов (фиг.2) содержит блоки 30-35 элементов И, первый и второй блоки 36, 37 элементов ИЛИ, выходы которого являются первой группой выходов формирователя 20 кодов, второй группой выходов которого являются выходы второго блока 37 элементов ИЛИ, первая, вторая и третья группы входов блока 36 соединены соответственно с выходами первого, третьего и пятого блоков 30 и 32 и 34 элементов И, входы синхронизации которых являются соответственно третьим, вторым и первым выходами формирователя 20 кодов и соединены с входами синхронизации соответственно второго, четвертого и шестого блоков 31, 33 и 35 элементов И, выходы которых соединены соответственно с первой, второй

и третьей группами входов второго блока 37 элементов ИЛИ. На группах входов всех блоков 30-35 элементов И устанавливаются необходимые коды.

Датчик 27 и элементы задержки 29- 1 ...29-6 выполнены в виде регистров сдвига.

Формирователи 28-1...28-6 выполнены в виде ПЗУ, работающих в режиме считывания.

Генератор случайного потока импульсов работает следующим образом.

На выходах формирователей 28-1...28- 6 формируются коды взаимных условных вероятностей генерации очередного импульса потока, принадлежащего основному, первому или второму вспомогательному (модили- рующему основной) потокам при различных условиях: предыдущий импульс генератора принадлежал основному потоку, предыдущий импульс принадлежал первому вспомогательному потоку, предыдущий импульс генератора принадлежал второму вспомогательному потоку. Если обозначить события 0, 1в, 2в, как появление импульса основного, первого вспомогательного и второго вспомогательного потоков, то указанные выше условные вероятности можно представить в виде: Р(0/0), Р (0/1 в), Р(0/2в), Р(1в/0), Р(1в/1в), Р(1в/2в), Р(2в/0), Р(2в/1в), Р(2в/2в).

Тогда на выходах формирователей 28-1 ... 28-6 должны быть сформированы следующие соответствующие вероятности:

(О/О), Р2 Р(0/0) + Р (1 в/0), ,Рз-Р(0/1в).Р4 Р(0/1в) + Р(1в/1в),

Р5 Р (0/2в), Ре Р (0/2в) + Р (1 в/2в), которые зададим в виде нечетких, множеств

Pi {Pi, Mpi(Pi)},

где PI - возможное значение соответствующей условной вероятности;

Mpi(Pi) - функция принадлежности, характеризующая степень принадлежности Pi нечеткому множеству PI.

Целесообразно задавать jupt (Pi) в виде функции принадлежности типа примерного равенства линейного вида

IPi-ail

Oi

},

О)

где at, Oj - параметры положения и размаха функции принадлежности.

Формирователи 28-1...28-6 программируются следующим образом.

Датчик 27 случайных чисел вырабатывает возможные значения случайных чисел с равномерным распределением по каждому импульсу, поступающему на его вход опроса с выхода элемента ИЛИ 19. Элементы задержки 29-1...29-6 выполнены в виде регистров и рассчитаны на несколь ко (желательно различное) чисел. Этим самым обеспечивается некоррелированность двух случайных чисел, поступающих на входы каждого из формирователей 28-1...28-6,

По каждой паре случайных чисел п и п, которые образуют адресный сигнал, на выходе соответствующего формирователя 28- 1,...28-6 формируется нечеткое значение вероятности PL..Ре, которое определяется следующим образом:

из равенства

п № (РО.

при использовании (1) определяется два значения PI, равные Р|+ и PI Далее в интервале (Р|4, РГ) разыгрывается точка, которая и выбирается в качестве текущего значения соответствующей условной вероятности

Pi РГ+ П (Р+-РП.

Расчеты по формулам (2) и (3) производятся заранее для всех возможностей значений п, п, что позволяет запрограммировать формирователи 28-1...28-6 заранее.

С учетом этого формирование случайного потока импульсов производится следующим образом.

Датчики 1, 6 и 11 случайных чисел при подаче на их вход (опроса) импульса с выхода элемента ИЛИ 19 вырабатывают независимые равномерно распределенные случайные числа.

На выходах цифроаналоговых преобразователей 2,7, 12 формируются аналоговые сигналы, амплитуды которых пропорциональны сформированным случайным числам. Синхронно с датчиками 1, 6 и 11 случайных чисел включаются датчики 5, 10 и 15 экспоненциального напряжения, амплитуды выходных сигналов которых возрастают по экспоненциальным законам. Выбор экспоненциальных законов определяется в соответствии с требуемыми параметрами формируемого устройства случайного потока импульсов. При этом датчик 5 экспоненциального напряжения вырабатывает напряжение, отвечающее параметрам распределения основного (пуассоновского) потока импульсов. Датчики 10 и 15 экспоненциального напряжения вырабатывают напряжения, которые используются для выработки пуассоновских потоков импульсов, изменяющих (модулирующих) закон распределения основного потока импульсов. Сигналы с выхода датчиков 5,10 и 15 экспоненциального напряжения, а также с цифроаналоговых преобразователей 2, 7 и 12

поступают на- блоки 3, 8 и 13 сравнения соответственно.

В моменты равенства напряжений, поступающих на первые и вторые входы названных блоков сравнения, каждый из этих блоков вырабатывает сигнал, поступающий затем соответственно на формирователи 4, 9 и 14 импульсов.

Прохождение импульса, выработанного

формирователем 4, 9 или 14 импульсов, на выход устройства организуется в соответствии с требуемым законом смешения (модуляции) основного и моделирующих основной пуассоновских потоков импульсов.

Реализация требуемого закона смешения (модуляции) производится следующим образом.

Очередным выходным импульсом устройства запускается датчик 21 случайных

чисел, с выхода которого двоичное равномерно распределенное число а поступает на группы входов блоков 22 и 23 сравнения. На другие группы входов блоков 22 и 23 сравнения с выходов формирователя 20 кодов поступает одна из пар кодов вероятностей Р(0/0), Р(0/0), + Р (1в/0), Р(0/1в), Р(0/1в), + Р(1в/1в) или Р(0/2в), Р(0/2в) + Р(1в/2в). Блок 22 сравнения вырабатывает сигнал, если величина а меньше первого

элемента кода сформированной на выходе формирователя 20 кодов пары вероятностей. Блок 23 сравнения вырабатывает сигнал при условии, что величина а меньше величины второго элемента кода пары вероятностей. Сформированные блоками 22 и 23 сравнения сигналы подаются на D-входы D-триггеров 25 и 26, обеспечивая установление их в соответствующие состояния, которые управляют открытием и закрытием

элементов И 16.,. 18 для сигналов, поступающих на них с формирователей 4,3 и 14 импульсов. Синхронизация работы D-триггеров 25 и 26 организуется при помощи подачи на их входы синхронизации задержанных элементом 24 задержки стробирующих импульсов выходного потока устройства.

На выход устройства через элемент ИЛИ 19 поступает сигнал с того формирователя 4, 3 или 14 импульсов, которому соответствует открытый элемент И 16,17 или 18. Одновременно с поступлением сигнала с выхода одного из элементов И 16-18 через элемент ИЛИ 19 на выход устройства этот сигнал поступает также на один из входов

формирователя 20 кодов, что и обуславливает формирование на выходах формирователя 20 кодов соответствующей пары вероятностей, определяющей долю смещения основного и вспомогательных потоков.

Выбор указанной пары вероятностей производится путем открытия (входным сигналом на одном из входов формирователя 20 кодов) блоков 30, 31, 32 и 33 иди 34 и 35 элементов И и передачей соответствующих кодов, установленных на группах входов последних, через блоки 36 и 37 элементов ИЛИ на группы выходов формирователя 20 кодов.

Таким образом, благодаря введению дополнительных блоков и связей существенно расширяются функциональные возможности устройства, поскольку расширяется класс формируемых потоков импульсов за счет нечеткого задания условных вероятностей,

При о; 0 генератор формирует поток основного устройства.

Формула изобретения Генератор случайного потока импульсов по авт, св. № 1552362, отличающий- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены последовательно соединенные пятый датчик случайных чисел, вход опроса которого соединен с выходом элемента ИЛИ, и блок формирователей условных вероятностей, выходы которого соединены с дополнительными входами формирователя кодов, а также блок элементов задержки, информационный вход которого соединен с выходом пятого датчика случайных чисел, выходы подключены к вторым входам блока формирователей условных вероятностей, а управляющий вход подключен к выходу элемента ИЛИ.

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем расширения класса формируемых потоков импульсов за счет нечеткого задания условных вероятностей генерации импульсов. Цель достигается введением в известное устройство датчика случайных чисел, блока формирователей условных вероятностей и блока элементов задержки. Устройство также содержит датчики случайных чисел, цифро- аналоговые преобразователи, блоки сравнения, датчики экспоненциального напряжения, формирователи импульсов, формирователь кодов, элемент задержки, триггеры, элементы И, элемент ИЛ И. Приведен пример выполнения формирователя кодов. 2 ил.

фиг Л

фиг. 2