Генератор псевдослучайных последовательностей импульсов Советский патент 1982 года по МПК G06F7/58 

(54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ

1

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть использовано в качестве устройства для определения технологии связей многовходового сумматора по модулю два, на выходе которого формируются сдвинутые копии псевдослучайных последовательностей. Использование сдвинутых копий псевдослучайных последовател ьностей позволяет строить экономичные генераторы псевдослучайных чисел, а также организовать автономные устройства для имитации случайных процессов с заданными характеристиками.

Известно устройство для формирования сдвинутых копий псевдослучайных сигналов, состоящее из генератора тактовых импульсов первого элемента ЗАПРЕТ, регистра сдвига с сумматором по модулю два и т-двухвходовыми элементами И в цепи обратной связи, дешифратора, второго элемента ЗАПРЕТ, счетчика, блока памяти, сумматоров по модулю два, и индикаторов С1.

Недостатком этого устройства является его сложность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор псевдослучайных последовательностей импульсов, содержащий геИМПУЛЬСОВ

нератор тактовых импульсов, элеме1 ты ЗАПРЕТ, И, ИЛИ, счетчик, дешифратор, сумматор по модулю два, регистр сдвига C2J.

Недостатком этого генератора является недостаточно высокая точность определения топологии связей сумматора по модулю два для формирования сдвинутых копий псевдослучайной по- . следовательности.

Цель изобретения - повышение точности генератора.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор псевдослучайной последовательности, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов ЗАПРЕТ, вторые входы которых соединены с

20 выходом счетчика, счетный вход которого подключен к выходу второго элемента ЗАПРЕТ, третий вход которого подключен к выходу дешифратора, выхода первого элемента ЗАПРЕТ соединен с 25 входом СДВИГ регистра сдвига, первые разрядные выходы которого соеди.нены. с первыми входами соответствующих элементов И группы, вторые входы которых образуют группу входов генепатора, а чыходы элементов II группы соединены с соответствующими входами сумматора по модулю два, выход которого является выходом генератора и соединен с информационным входом регистра сдвига, введены коммутатор и группа сумг/1аторов по модулю два, выходы которых соединены с соответствующими входами дешифратора, вторые разрядные выходы регистра сдвига соединены с первыми входами соответствующих- сумматоров по модулю два группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами коммутатора. На фиг-. 1 приведена блок-схема генератора; на фиг. 2 - схема генератора для случая пятиразрядного регистра сдвига. Генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов, элемент 2 ЗАПРЕТ регистр 3 сдвига с сумматором по модулю два и элементами И в цепи обратной связи, дешифратор 4, элемент 5 ЗАПРЕТ, счетчик 6, сумматоры 7 по модулю два и коммутатор 8. Генератор работает следующим образом. Тумблера коммутатора 8 могут находиться либо все в единичном положе нии, режим генерирования М-последова тельности, либо i-ый тумблер в нулеВом положении, а все остальные в еди ничном, режим определения сЛ-(е), определяющий топологию связи i-ro ра ряда регистра сдвига с i-ым входом m входового сумматора по модулю два, навыходе которого получается сдвину тая на 6 тактов копия М-последовательности . Предполоиотм, что после включения генератора в нулевом положении находится первый тумблер коммутатора 8, а все остальные - в единичном. Такто вые импульсы из генератора 1 тактовы импульсов через элемент ЗАПРЕТ 2 поступают на синхровходы регистра 3 сдвига, который начинает генерировать псевдослучайную М- последователь ность . В момент времени, когда в ячейках регистра 3 хранится комбинация 100...00, т.е. первый триггер на ходится в единичном состоянии/ а все остальные в нулевом, на выходах всех двухвходовых сумматоров по модулю дв нахрдится единица. Таким образом, на выходе деишфратора 4, представляю щего собой m входовой элемент И,вырабатывается резрашающий сигнал для второго элемента ЗАПРЕТ 5. После того, как срабатывает элемент ЗАПРЕТ 5 такт.овые импульсы с генератора 1 начинают поступать на вход счетчика 6, на который перед началом работы уста навливается код числа 6, где m разрядность регистра 3 сдвига, а .В число тактов, на которые необходимо получить сдвинутую последовательност В момент времени, когда счетчик 6 ранит код 2 - 1, т.е. по истечению -1 тактов,.на выходе счетчика форируется сигнгш запрещающий прохожение импульсов счета через элемент 5 и элемент 2. Прекращение сдвига нформации в регистре 3 сдвига говоит о том, что информация, хранящаяся на регистре сдвига, является знаением символов М-последовательности ерез е-I такт. При этом на выходе сумматора по модулю два цепи обратной связи регистра 3 сдвига, фиксируетя значение двоичной цифры b(1)e{0,lJ, vn авной b () Е otj oj ((K+eJ,{i) де а (k+)-1) - содержание i-ro азряда регистра сдвига в +1-1 такт работы, а знак означает операцию cyм 1иpoвaния по модуЬюПодобным образом для любого ,т, переключая i-ый тумблер, в нулевое положение, а остальные оставляя в еди- ничном, путем моделирования () такт работы генератора М последовательност получаем значение гп Ь(1) 11о(..-а.. (k+e-1) a.Ck+e) (Z) js-l причем для каждого значения i начальные условия, т.е. значения a;(,l, j 1,m отличны и определяются из системы уравнений a.,-(k) 1 при j i (-3 aj (k) О при j i В общем случае последовательность символов М последовательности, сдвинутая на Е тактов, определяется согласно выражения a lk+ej SI a.(k) S- (k-) , (4) где сЛ(е) - коэффициенты, определяющие топологию связей многовходового сумматора по модулю два, на выходе которого получается сдвинутая на 2 тактов копия М последовательности, причем (j ()e {0,lj ,j 1 ,m. Учитывая, что в нашем случае aj(k) для каждого .i-ro эксперимента определяются согласно (3), выражение (4) принимает следующий вид а Ck+e) с,-(е) (5) Далее, учитывая (2), очевидно, что с/,-(е)Ы1), т.е. 1-ый коэффициент У ,- () определяется как значение двоичной цифры на выходе сумматора по модулю два при i-ых начальных условиях, удовлетворяющих (3). Начальные условия для

пределения i-го коэффициента соласно (3) задаются тумблерами 8,

ричем только j-ый тумблер ,,m, ключается в нулевое положение, а все остсшьные должны быть включены в единичное положение.

Таким образом, путем последовательного задания начальных значений (начального кода хранимого на регистре), посредством замыкания контактов тумблеров 8 и проведения моделирования работы генератора, Р-1 такт на выходе сумматора по модулю два, включенного в цепь обратной связи послеовательно, получаются коэффициенты ((В). При включении всех тумблеров

8в единичное положение, устройство работает как обычный генератор М последовательности .

Более подробно работу генератора псевдослучайной последовательности поясним на конкретном примере. На фиг. 2 приведена функциональная схема предлагаемого устройства при для случая, когда d- 1, г 0.5 , , . Пусть требуется определить топологию связей многовходового сумматора по модулю два, на выходе которого получается сдвинутая на тактов исходная М последовательНость. Предварительно перед каждым этапом моделирования на двоичный счетчик 6 записывается код числа 2 9 23. В первый этап моделирования только первый тумблер блока 8 устанавливаем в нулевое положение. Тактовые импульсы с блока 1 поступают на синхровходы D-триггеров егистра 3 через элемент Н 2. в момент, когда в ячейках регистра 3 сдвига будет храниться комбинация 100...00. дешифратор 4 вырабатывает единичный разрешающий сигнал, который устанавливает триггер блока 5 в единичное состояние и таким образом, разрешает прохождение импульсов с генератора 1 тактовых импульсов через элемент И блока 5 на вход счетчика 6. После G -1 тактов работы устройства в целом на счетчике хранится код числа 31, т.е. все триггеры счетчика 6 находятся в нулевом состоянии. Сигнал, формируемый на выходе блока 6, запрещает прохождение тактовых импульсов через элемент 5 и элемент 2. В этот момент на выходе сумматора по одулю два 3 фиксируется значение воичной цифры Ь(, которая однозначно определяет ), т.е. с/(9) 1. Таким образом, последовательно задаваясь различными значениями начальных условий, получаются сЛ,) .

Результаты моделирования сведены в таблицу.

Коэффициенты, определяющие топологию связей многовходового cy Iмaтopa по модулю два, на выходе которого получается сдвинутая на 9 тактов М последовательность, имс-т следуияшП вид, c/i(9) 1, cr-2f9)0, сЛэС)1, ).1,

сЛ f 9) 1 .

i ja (k) Ja2((k)|a4(k)ja5(k)Ic/,(;9)

10

15

Преимуществом предлагаемого генератора является простота и удобство определения топологии связей сумма0тора по модулю два обеспечения возможности генерирования заданной копии псевдослучайной последовательности .

5

изобретения

Генератор псевдослучайных последовательностей импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов,

0 выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов IЗАПРЕТ, вторые входы которых соедиHGinj с выходом счетчика, счетный вход которого подключен к выходу второго

5 элемента ЗАПРЕТ, третий вход которого подключен к выходу дешифратора, выход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с входом СДВИГ регистра сдвига, первые разрядные выходы которого сое0динены с первыми входами соответст-. вующих элементов И группы, вторые входы которых образуют группу входов генератора, а выходы элементов И группы соединены с соответству;э5щими входами сумматора по модулю два, выход которого является выходом генератора и соединен с информационным входом регистра сдвига, отличающийся тем, что, с целью повыше0ния точности генератора, он содержит коммутатор и группу сумматоров по модулю два, выходы которьах соединены с соответствующими входами дешифратора, вторые разрядные выходы реги5стра сдвига соединены с первыми входами соответствующих сумматоров по модулю два группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами коммутатора.

0

Источники информации, ; принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 527012, кл. С 06 F 7/58, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 3252992/18-24 (прототип)

5