SU1734092A1 - Генератор псевдослучайной последовательности чисел - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике. Цель изобретени  - повышение точности задани  веро тности по влени  единичных символов в формируемой последовательности . Генератор содержит регистр сдвига 1, генератор тактовых импульсов 2, счетчик 3, элементы И 4 и 5. формирователь импульса 6, блок ключей 7, делитель частоты 8, сумматор по модулю два 11, кольцевые регистры 12, мультиплексор 10 1 ил , 1 табл.

Description

И д Кан ал N

4 №

;Јь о

Ю

ю

i

Изобретение относитс  к вычислительной технике и св зи и может быть использо- ьачс дл  тестировани  цифровых электронных блоков, веро тностно-статистических испытаний систем дл  статистического моделиро- вачи  и дл  формировани  псевдослучайных сигналов.

Цель изобретени  - повышение точности задани  веро тности по влени  единичных символов в формируемой после- /ловательности.

На чертеже приведена структурна  электрическа  схема генератора.

Генератор содержит регистр сдвига с обратной св зью 1, генератор 2 тактовых импульсов, счетчик 3, элементы 1/1 4 и 5, формирователь 6 импульса . блок 7 ключей, делитель 8 частоты, N каналов 9 формировани , каждый канал 9 формировани  содержит мультиплексор 10, сумматор 11 по модулю два, два кольцевых регистра 12 и входы 13 установки веро тностей,

Генератор работает следующим образом .

В регистре сдвига 1 с обратной св зью формируетс  нелинейна  псевдослучайна  последовательность. Используетс  трехразр дный регистр 1 сдвига с обратной св зью, формирующий на трех своих выходах циклически сдвинутые на один такт не- линейные последовательности вида

11101000

01110100

00111010,

длина которых, выраженна  числом эле- ментов, определ етс  в общем случае как 2т, где т - число  чеек регистра 1 сдвига с обратной св зью. В данном случае m 3 и длина периода выходных последовательностей регистра 1 составит восемь двоичных элементов. Перва  из последовательностей , веро тность по влени  единичных символов в которой равна 112. подаетс  непосредственно на первый информационный вход мультиплексора 10. Втора  и треть  по- следовательности с выходов регистра 1 сдвига подаютс  на соответствующие входы элемента И 5, где производитс  логическое умножение этих последовательностей. На выходе элемента И 5 по витс  последова- тельность вида 00110000 с веро тностью по влени  единичных символов, равной 1/4, Эта последовательнссть подаетс  на второй информационный мультиплексора 10, а также на второй вход элемента И 4, на первый вход которой подаетс  последовательность с первого разр дного выхода регистра 1 сдвига. В результате логического умножени  элементов этих последовательностей на выходе элемента И 4 получим результирующую последовательность

11101 000 ®00 1 10000

00100000,

веро тность по влени  единичных символов в которой равна 1 /8. Эта последовательность подаетс  на третий информационный вход мультиплексора 10. Таким образом, на информационных входах мультиплексора 10 имеетс  совокупность базисных последовательностей с веро тност ми по влени  единичных символов Р, (0,5) i 1 2. 3. Нелинейна  псевдослучайна  последовательность вырабатываетс  в регистре 1 сдвига под воздействием тактовых импульсов , поступающих на его тактовый вход С с выхода генератора 2 тактовых импульсов. Эти импульсы поступают также на вход делител  8, коэффициент делени  которого выбираетс  равным 2 (коэффициент делени  равен 8). Через каждые восемь тактов на выходе делител  8 по вл етс  единичный сигнал, который измен ет на единицу состо ние счетчика 3, емкость которого также равна 2т. От заднего фронта этого же сигнала запускаетс  формирователе, б импульса , посто нна  времени которого выбираетс  примерно равной 1.5t™ где t™ - период следовани  тактовых импульсов. Сигналом с выхода формировател  6 импульса открываетс  по управл ющему входу блок 7 ключей и на входе записи S0 регистра 1 сдвига с обратной св зью устанавливаетс  лог .1. Состо ние управл ющих входов S0 и Si регистра 1 сдвига с обратной св зью принимает значение 11. т.е. регистр переключаетс  в положение параллельной записи информации по входам Di. D и Оз. Это приводит к тому, что при поступлении следующего тактового импульса на вход С регистра 1 сдвига с обратной св зью через открытый блок 7 ключей новое состо ние счетчика 3 переписываетс  в  чейки регистра 1 сдвига с обратной св зью, так что на каждом периоде базисных последовательностей мен етс  начальное состо ние регистра 1 сдвига, что приводит к изменению расположени  единичных символов в базисных последовательност х от периода к периоду, но веро тность по влени  единичных символов в них остаетс  неизменной. После перезаписи формирователь 6 импульсов возвращаетс  в исходное состо ние на входах So и Si регистра 1 сдвига с обратной св зью устанавливаетс  комбинаци  01 т.е. он переключаетс  в режим сдвига и все последующие на периоде базисных последовательностей тактовые импульсы будут производить сдвиг информации в регистре

1 сдвига с обратной св зью. Из сформиро- ванныхтаким образом базисных последовательностей с фиксированной веро тностью по влени  единичных символов может быть создана результирующа  последовательность с произвольным, наперед заданным значением веро тности по влени  единичных символов . Это осуществл етс  с помощью независимых каналов 9 формировани , в которых производитс  временное мультиплексирование базисных последовательностей посредством мультиплексора 10 по программе , предварительно запи, анной по входам 13 в кольцевые регистры 12. Пусть каждый кольцевой регистр 12 имеет по четыре двоичных разр да, старшие разр ды этих регистров св заны с соответствующими управл ющими входами мультиплексора 10 и система адресации приведена в таблице.,

При этом на четвертый информационный вход мультиплексора 10 подаетс  посто нный нулевой сигнал. Предположим, что в кольцевых регистрах 12 была записана последовательность адресныу кодов Верхний регистр -. 0011 Нижний регистр „.. 1001 Эти коды циклически сдвигаютс  под действием сигнала, поступающего с выхода делител  8, т.е. через каждые восемь тактов. В течение первых восьми тактов на управл ющие входы мультиплексора 10 поступаГ11 ет код 1 , на этом интервале к выходу

мультиплексора 10 подключаетс  третий информационный вход и через сумматор 11 по модулю два, на втором входе которого присутствует нулевой сигнал, на выход канала 9 выдаетс  базисна  последовательность с веро тностью по влени  единичного символа , равной 1/8. По истечении восьми тактов сигналом с выхода счетчика 3 производитс  циклический сдвиг содержимого регистров 12 и на управл ющие входы мультиплексора

10 будет подаватьс  следующий код

что соответствует подключению к выходу мульплексора 10 первого информационного входа и выдаче на выход канала 9 формировани  базисной последовательности с Pi 1 /2. Далее в соответствии с адресными кодами выдаютс  базисные последовательности с Pi 0 и с Pi 1/4. Тогда результирующа  веро тность на четырех периодах различных базисных последовательностей будетфавна 7/32, т.е. она может быть задана с точностью до 1/32. В общем случае результирующа  веро тность определ етс  по формуле:

(P )J

i 1, m,

где п - число разр дов в регистрах 12.

Таким образом, можно задать веро тности от 0 до 0,5. Значени  результирующей веро тности большей 0,5 задаютс  путем годачи единичного сигнала по входу 13 сумматора 11 по модулю два. При совокупности ранее рассмотренных кодов в данном случае на выход канала 9 формировани  будет поступать инвертированна  с помощью сумматора 11 по модулю два результирующа  последовательность. Суммарна  веро тность по влени  единичных символов в ней до инвертировани  равн лась 7/32. тогда после инвертировани  эта веро тность будет равна дополнению до единицы , т.е. РЈ(1 -7/32) 25/32.

Путём смены начального состо ни  регистра сдвига, вырабатывающего базисные псевдослучайные последовательности, осуществл етс  дополнительное перемешивани  структуры результирующего сигнала, т.е. он более приближаетс  к случайному.

Точность задани  результирующей веро тности может неограниченно увеличиватьс  либо с помощью увеличени  числа  чеек регистра сдвига m (при этом увеличиваетс  число базисных последовательностей и число входов мультиплексора), либо с помощью увеличени  числа п (при фиксированной т), определ ющего количество размещенных базисных последовательностей на периоде результирующей последовательности. В этом случае необходимо увеличить разр дность кольцевых регистров 12.

Дл  генератора возможно аналитически выразить результирующую веро тность через веро тности базисных последовательностей ,  вл ющихс  отрицательными степен ми двойки, в соответствии с приведенным выражением дл  результирующей 5 веро тности F. При достаточном числе временных позиций п, на которых размещаютс  базисные последовательности, можно получить практически любой закон распределени  единичных символов в результирующей

0 последовательности. Дл  рассмотренного выше примера (п 4) результирующа  последовательность с веро тностью Р 4/32 можно получить, располага  базисные последовательности с соответствующими веро тно5 ст ми PJ на четырех позици х как 1/2. 0. 0. О и как 1/8, 1/8, 1/8, 1/8. В первом случае единичные символы группируютс , во втором распределены по всему периоду результирующей последовательности.

0

5

0

5

0

5

0

Claims (1)

1. Формула изобретени  Генератор псевдослучайной последовательности чисел, содержащий регистр сдвига с обратной св зью, генератор тактовых импульсов, счетчик, два элемента И, форми- рователь импульса, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены блок ключей, делитель частоты и N каналов формировани , причем каждый канал формировани  содержит мультиплексор, сумматор по модулю два и два кольцевых регистра, выходы старших разр дов первого и второго кольцевых регистров в каждом канале формировани  соединены соответственно с первым и вторым управл ющими входами мультиплексора этого канала формировани , тактовые входы первого и второго кольцевых регистров каждого канала формировани  объединены и подключены к выходу делител  частоты, в каждом канале формиро- вани  выход мультиплексора соединен с первым входом сумматора по модулю два, выходы сумматоров по модулю два каждого канала формировани   вл ютс  выходами генератора , вторые входы сумматоров по модулю два каждого канала формировани   вл ютс  входами задани  веро тности генератора,

   выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом регистра сдвига с обратной св зью и подключен к входу делител  частоты, выход которого соединен с тактовым входом счетчика, выход которого соединен с информационным входом блока ключей, выход которого соединен с информационным входом регистра сдвига с обратной св зью, первый разр дный выход которого соединен с первым входом первого элемента И и с одноименными информационными входами мультиплексоров каналов формировани  второй разр дный выход регистра сдвига с обратной св зью соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторыми информационными входами мультиплексоров всех каналов формировани  и подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с третьими информационными входами мультиплексоров каналов формировани , выход делител  частоты через формирователь импульса соединен с управл ющим входом блока ключей и с входом записи регистра сдвига с обратной св зью, третий разр дный выход которого соединен с вторым входом второго элемента И.