Генератор псевдослучайной последовательности Советский патент 1981 года по МПК G06F7/58 

1

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к генераторам дискретных функций, и может быть использовано в устройствах синхронизации и кодирования в системах техники связи и автоматического регулирования.

Одной из проблем, возникающих при генерировании псевдослучайной последовательности с помощью сдвиговых регистров, является то, что сдвиговый регистр может оказаться случайно в состоянии, когда во всех его разрядах нули, т.е. происходит сбой работы генератора.

Известен генератор псевдослучайной последовательности, содержаций сдвиговый регистр, генератор тактовых импульсов, сумматор в цепи обратной связи, цепь обратной связи подключена к входу сдвигового регистра через конденсатор, а вход регистра соединен через резистор с положительным потенциалом.

Когда во всех разрядах регистра оказываются нули, на выходе обратной связи появляется низкий потенциал, и конденсатор, заряжаясь через резистор, формирует на входе (положительный потенциал и тем самым

записывает в регистр единицу, возоб.новляя генерирование псевдослучайной последовательности l.

Недостатком известного устройства является его невыская надежность, так как возможна ложная запись единицы при воздействии на конденсатор коротких импульсных помех, возникающих при переключении логических мик10росхем. Кроме того, данное устройство обеспечивает работу в узком диапазоне частот.

Известен генератор псевдослучайной последовательности, содержащий сдвиговый регистр, устройство автоматической записи единиц в регистр, дешифратор, схему контроля по четности и запоминающее устройство.

20 Сдвиговый регистр выполнен на п триггерных ячейках. Выходы К-ой и п-ой ячеек регистра через полусумматор по модулю -два заведены на вход первой ячейки регистра.. Устройство

25 автоматической записи единицы в

регистр представляет собой дешифратор одной п-разрядной нулевой комбинации (запршяенная комбинация) и выполнена в виде п-вхрдовой схемы

30 совпадения, выход которой также

заведен на вход первой ячейки регист ра.

При сбое работы генератора, т.е. при установке всех триггеров регистра в нулевое состояние, на выходе устройства автоматической записи единиц в регистр появляется сигнал, устанавливающий один или несколько триггеров регистра сдвига в единичное состояние, восстанавливая тем самым генерирование рекуррентной последовательности l2 .

Недостатком известного генератора является невысокая надежность работы связанная с тем, что выполнение устройства, автоматической записи в виде п-входовой схемы совпадения, с ростом числа разрядов в регистре, приводит к увеличению количества связей в генераторе, снижающих надежность работы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является генератор псевдослучайной последовательности, содержащий генератор тактовых импульсов, регистр сдвига, состояний из N триггеров, причем выходы N-oro и К-ого триггеров через сумматор по модулю два подключены к входу первого триггера, и устройство автоматической записи единицы в регистр, выполненное в виде (N+1)-входовой схемы совпадения И-НЕ,.к одному из входов которой подключен генератор тактовых импульсов, а к другим - инверсные выходы со всех разрядов регистра сдвига. Если по каким-либо причинам в генераторе происходит сбой, т.е. во всех разрядах регистра оказываются нули, это состояние обнаруживается схемой совпадения. И по следующемуотактовому импульсу с выхода схем совпадения с помощью асинхронного входа S в первый-триггер записывается единица, в результате чего схема устанавливается в состояние 100 и .генерация возобновляется Цз ,

Недостатком известного устройств является.сложность выполнения (N+1)входовой схемы совпадения при увеличении числа разрядов N в регистре сдвига до 30 и более. Так как для формирования сигнала записи единицы в регистр на схему совпадения необходимо подавать инверсные сигналы со всбх разрядов регистра сдвига, регис.тр сдвига необходимо строить на зЛементах, имеющих выходы по каждому разряду, что усложняет конструктивное выполнение регистра. Если эти выходы не инверсны, сигналы необходимо инвертировать, что требует введения дополнительных элементов, усложняющих конструкцию и снижающих Нсщежность. С ростом тактовой частоты при большом количестве связей в регистре сдвига уменьшает ся надежность работы генератора.

Цель изобретения - повышение надежности работы генератора путем уменьшения количества связей.

Для достижения поставленной цели в генератор псевдослучайной последовательности, содержащий регистр сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, тактовый вход регистра сдвига подключен к выходу генератора тактовых импульсов, введен счетчик, выход которого соединен со входом Запись регистра сдвига, выход i-ro (,N, N - число разрядов генератора) разряда регистра сдвига соединен с входом Сброс счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов.

Выполнение устройства автоматической записи единиц в виде счетчика позволит значительно уменьшить количество связей, так как сигнал снимается с одного (любого) разряда регистра сдвига, и тем самым повысить надежность генератора.

На чертеже представлена структурная схема генератора псевдослучайной последовательности.

Генератор содержит N-разрядный регистр 1 сдвига, состоящий из N триггеров, генератор 2 тактовых импульсов , сумматор 3 по модулю 2 в цепи обратной связи и. блок автоматической записи единиц в регистр 1, выполненный в виде счетчика 4. Счетный вход счетчика 4 соединен с генератором 2 тактовых импульсов, а вход установки нуля-- с выходом одного из разрядов регистра 1 сдвига. Выход счетчика 4 соединен с входом установки единиц одного из разрядов регистра сдвига. Обратная связь, в цепь которой включен сумматор I, определяет генерируемую последовательность импульсов. Вид обратной связи;, выбирается рекуррентным уравнением. В . частном случае рекуррентное уравнение имеет вид

N

+ х + 1 ,

Р(х)

т.е. обратная связь снимается с N-or и К-ого разрядов регистра сдвига.

Генератор работает следующим обI разом.

В момент включения генератора в регистре 1 сдвига зафиксирована некоторая комбинация нулей и единиц. Импульсы с выхода генератора 2 тактовых импульсов сдвигают содержимое каждого предыдущего разряда в последующий. Состояние первого разряда определяется суммированием по модулю два сигналов с N-oro и К-ого разрядов регистра 1 сдвига. Символы генерируемой последовательности можно считывать с выхода любого разряда. С выхода одного из разрядов-, например (N-l)-oro, символы генерируемой последовательности поступают на вход