генератор псевдослучайных последовательностей

Классы МПК:G06F7/58 генераторы случайных или псевдослучайных чисел
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-11-12
публикация патента:

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах для формирования кодовых последовательностей. Техническим результатом является увеличение объема формируемых максимальных последовательностей. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, n1 умножителей, сумматор по модулю два на n1 вход, регистр сдвига с синхровходом, с последовательным входом, с параллельным входом на n1 разряд, входом асинхронной установки и с выходом на n1 разряд, параллельный регистр обратной связи генератора М-последовательности на n1 разряд, нелинейный генератор с входом начального состояния на 2·n 2 разрядов и выходом на n2 разряда, параллельный (n1+n2)-разрядный регистр, (n1 +n2) буферных элементов, параллельный регистр коммутации с информационными входом на (n1+n2) разрядов и выходом на (n1+n2) разрядов, где n 1 - количество двоичных разрядов чисел, снимаемых с выхода регистра сдвига, n2 - количество двоичных разрядов чисел, снимаемых с выхода нелинейного генератора. 2 ил. генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444

генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444

Формула изобретения

Генератор псевдослучайных последовательностей, содержащий генератор тактовых импульсов, n1 умножителей на два входа и выход каждый и сумматор по модулю два на n1 вход, отличающийся тем, что в него введены регистр сдвига с синхровходом, с последовательным входом, с параллельным входом на n1 разряд, входом асинхронной установки и с выходом на n1 разряд, параллельный регистр обратной связи генератора М-последовательности на n1 разряд с информационным входом, синхровходом и выходом на n1 разряд, нелинейный генератор с входом начального состояния на 2·n2 разрядов, входом инициализации, синхровходом и выходом на n 2 разряда, параллельный (n1+n2)-разрядный регистр с информационным входом, синхровходом и выходом, (n 1+n2) буферных элементов, каждый из которых имеет информационный вход, управляющий вход и выход, параллельный регистр коммутации с информационными входом на (n1 +n2) разрядов, выходом на (n1+n2 ) разрядов и с синхровходом, причем синхровходы регистра сдвига, нелинейного генератора и параллельного (n1+n2 )-разрядного регистра соединены с генератором тактовых импульсов, k-й разряд выхода регистра сдвига соединен с первым входом k-то умножителя соответственно, k-й разряд выхода параллельного регистра обратной связи генератора М-последовательности соединен с вторым входом k-го умножителя соответственно, выход которого соединен с k-м входом сумматора по модулю два соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , выход которого соединен с последовательным входом регистра сдвига, вход инициализации нелинейного генератора, вход асинхронной установки регистра сдвига, синхровход параллельного регистра обратной связи генератора М-последовательности и синхровход параллельного регистра коммутации соединены с входом инициализации генератора псевдослучайных последовательностей, параллельный вход регистра сдвига на n1 разряд и информационный вход параллельного регистра обратной связи генератора М-последовательности на n 1 разряд соединены с первой группой разрядов входа начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей (данная группа включает 2·n2 разрядов), вход начального состояния нелинейного генератора на 2·n2 разряда соединен с второй группой разрядов входа начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей, информационный вход параллельного регистра коммутации на (n1+n 2) разряда соединен с третьей группой разрядов входа начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей (вход начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей содержит 3·(n1+n2) двоичных разрядов), выходы нелинейного генератора и регистра сдвига соединены с младшими и старшими разрядами входа параллельного (n1+n 2)-разрядного регистра соответственно, 1-й разряд выхода параллельного (n1+n2)-разрядного регистра соединен с информационным входом 1-го буферного элемента соответственно, управляющие входы которого соединены с 1-м разрядом выхода параллельного регистра коммутации соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , выходы (n1+n2) буферных элементов представляют собой разряды выхода генератора псевдослучайных последовательностей, нелинейный генератор содержит n2 мультиплексоров с двумя информационными входами, управляющим входом и выходом каждый, n2 одноразрядных регистра с информационным входом, синхровходом и выходом каждый, схему операции логического «И», имеющую n2 входов и выход с инверсией, схему операции логического «ИЛИ», имеющую два входа и выход, n2 буферных элемента с информационным входом, управляющим входом и выходом каждый, а также параллельный регистр обратной связи с n2-разрядным информационным входом, n2-разрядным выходом и с синхровходом, причем первый информационный вход первого мультиплексора соединен с выходом схемы операции логического «И», входы которой соединены с выходами n2 буферных элементов соответственно, при этом информационный вход i-го буферного элемента соединен с выходом i-го одноразрядного регистра соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , управляющие входы каждого из n2 мультиплексоров соединены в входом инициализации генератора псевдослучайных последовательностей, а первый информационный вход j-го мультиплексора соединен с выходом (j-1)-го одноразрядного регистра соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , второй информационный вход i-го мультиплексора соединен с i-м разрядом первой подгруппы второй группы разрядов входа начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , выход i-го мультиплексора соединен с входом i-го одноразрядного регистра соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , синхровходы каждого из n2 одноразрядных регистров соединены с выходом схемы операции логического «ИЛИ», первый вход которой соединен с входом инициализации генератора псевдослучайных последовательностей, а второй ее вход является входом подключения к генератору тактовых импульсов соответственно, каждый управляющий вход i-го буферного элемента соединен с i-м разрядом параллельного регистра обратной связи соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , информационный вход которого соединен с второй подгруппой первой группы разрядов входа начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей, а его синхровход соединен с входом инициализации генератора псевдослучайных последовательностей, каждый выход i-го одноразрядного регистра соединен с i-м разрядом выхода нелинейного генератора соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , где

n1 - количество двоичных разрядов чисел, снимаемых с выхода регистра сдвига, целое положительное число,

n2 - количество двоичных разрядов чисел, снимаемых с выхода нелинейного генератора, целое положительное число,

k, 1, i, j - целые положительные числа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах для формирования кодовых последовательностей.

Известны генераторы псевдослучайной последовательности (ПСП), например, в [1] на с.146, фиг.4.2.1 (генератор М-последовательностей), содержащий селектор двоичных импульсов, первый и второй регистры с обратными связями, формирователь синхроимпульсов и генератор тактовых импульсов.

Известен генератор псевдослучайных последовательностей, приведенный в книге [1] на с.147, фиг.4.2.3 (генератор М-последовательностей), выбранный в качестве прототипа, содержащий генератор тактовых импульсов, регистр сдвига с синхровходом, с последовательным входом и с выходом на n1 разряд, n1 умножителей и сумматор по модулю два на n1 вход.

Устройство-прототип имеет следующие функциональные связи.

Выход генератора тактовых импульсов соединен с синхровходом регистра сдвига, а n1 разряд с выхода регистра сдвига через n1 умножителей соединены с n1 входами сумматора по модулю два, выход которого соединен с последовательным входом регистр сдвига и, кроме того, является выходом устройства.

Работает устройство-прототип следующим образом. С генератора тактовых импульсов импульсы поступают на синхровход регистра сдвига. Разряды выхода регистра сдвига, сигналы поступают на выход устройства, а также через n1 умножителей поступают на соответствующие входы сумматора по модулю два, с выхода которого сигнал поступает на последовательный вход регистра сдвига, а также на выход устройства.

Недостатком данного устройства является небольшая сетка периодов. Например, для 10-разрядного регистра можно сформировать 60 шт. М-последовательностей. Данное обстоятельство ограничивает функциональные возможности данного генератора псевдослучайных последовательностей, что обусловлено следующей особенностью. При фиксированной разрядности сдвигового регистра устройство позволяет формировать возможное количество различающихся М-последовательностей с периодом N=2n -1 (под различающимися М-последовательностями понимаются последовательности, каждую из которых нельзя было бы представить в виде циклического сдвига любой другой), определяемое по формуле вида [2, с.33]

генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 ,

где генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 (N) - функция Эйлера. Например, при n=13, Q1 =60. Величина Q1 является сравнительно небольшой по отношению к возможному количеству 2n-1 двоичных последовательностей, различие которых определяется обратными связями n-разрядного регистра сдвига. Существенные различия объясняются применением линейных операций (сложения по модулю два) в цепи обратной связи. Эти недостатки устранены в предлагаемом устройстве.

Техническим результатом предлагаемого устройства является расширение функциональных возможностей - увеличение объема формируемых максимальных последовательностей путем подключения двух двоичных регистровых генераторов псевдослучайных последовательностей (ГПСП) с обратной связью (линейного генератора М-последовательности и нелинейного генератора с нелинейной обратной связью с максимальными взаимно простыми периодами) через функциональный цифровой преобразователь, формирующий систему классов вычетов по формуле

генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444

где хi - двоичные n2 -разрядные числа, формируемые нелинейным ГПСП, yi - двоичные n1-разрядные числа, формируемые линейным генератором М-последовательности.

Нелинейный генератор описывается нелинейным рекуррентным уравнением вида [3, с.51-52]

генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444

где qj(t) - двоичный символ на выходе j-го разряда регистра сдвига на t-м такте, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , ci - двоичные константы, определяющие вид обратной связи, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 - операция инверсии двоичного значения, вычисляемого схемой операции логического «И», генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 и генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 - операции поразрядного сложения по модулю два. Количество Q2 нелинейных последовательностей, формируемых нелинейным ГПСП при заданном n определяется по формуле [2, с.32-33]

генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 .

Например, при n=13, Q2=2 4083.

Предлагаемое устройство позволяет увеличить объем формируемых максимальных последовательностей до величины Q=Ql·Q2. При этом максимальный период получаемых последовательностей на выходе устройства равен величине 2n·(2n-1).

Технический результат в генераторе псевдослучайных последовательностей, содержащем генератор тактовых импульсов, n1 умножителей на два входа и выход каждый и сумматор по модулю два на n 1 вход, достигается тем, что в него введены регистр сдвига с синхровходом, с последовательным входом, с параллельным входом на n1 разряд, входом асинхронной установки и с выходом на n1 разряд, параллельный регистр обратной связи генератора М-последовательности на n1 разряд с информационным входом, синхровходом и выходом на n1 разряд, нелинейный генератор с входом начального состояния на 2·n2 разрядов, входом инициализации, синхровходом и выходом на n 2 разряда, параллельный (n1+n2)-разрядный регистр с информационным входом, синхровходом и выходом, (n 1+n2) буферных элементов, каждый из которых имеет информационный вход, управляющий вход и выход, параллельный регистр коммутации с информационными входом на (n1 +n2) разрядов, выходом на (n1+n2 ) разрядов и с синхровходом, причем синхровходы регистра сдвига, нелинейного генератора и параллельного (n1+n2 )-разрядного регистра соединены с генератором тактовых импульсов, k-й разряд выхода регистра сдвига соединен с первым входом k-го умножителя соответственно, k-й разряд выхода параллельного регистра обратной связи генератора М-последовательности соединен со вторым входом k-го умножителя соответственно, выход которого соединен с k-м входом сумматора по модулю два соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , выход которого соединен с последовательным входом регистра сдвига, вход инициализации нелинейного генератора, вход асинхронной установки регистра сдвига, синхровход параллельного регистра обратной связи генератора М-последовательности и синхровход параллельного регистра коммутации соединены с входом инициализации генератора псевдослучайных последовательностей, параллельный вход регистра сдвига на n1 разряд и информационный вход параллельного регистра обратной связи генератора М-последовательности на n 1 разряд соединены с первой группой разрядов входа начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей (данная группа включает 2·n2 разрядов), вход начального состояния нелинейного генератора на 2·n2 разряда соединен с второй группой разрядов входа начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей, информационный вход параллельного регистра коммутации на (n1+n 2) разряда соединен с третьей группой разрядов входа начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей (вход начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей содержит 3·(n1+n2) двоичных разрядов), выходы нелинейного генератора и регистра сдвига соединены с младшими и старшими разрядами входа параллельного (n1+n 2)-разрядного регистра соответственно, l-й разряд выхода параллельного (n1+n2)-разрядного регистра соединен с информационным входом l-го буферного элемента соответственно, управляющие входы которого соединены с l-м разрядом выхода параллельного регистра коммутации соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , выходы (n1+n2) буферных элементов представляют собой разряды выхода генератора псевдослучайных последовательностей, нелинейный генератор содержит n2 мультиплексоров с двумя информационными входами, управляющим входом и выходом каждый, n2 одноразрядных регистра с информационным входом, синхровходом и выходом каждый, схему операции логического «И», имеющую n2 входов и выход с инверсией, схему операции логического «ИЛИ», имеющую два входа и выход, n2 буферных элемента с информационным входом, управляющим входом и выходом каждый, а также параллельный регистр обратной связи с n2-разрядным информационным входом, n2-разрядным выходом и с синхровходом, причем первый информационный вход первого мультиплексора соединен с выходом схемы операции логического «И», входы которой соединены с выходами n2 буферных элементов соответственно, при этом информационный вход i-го буферного элемента соединен с выходом i-го одноразрядного регистра соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , управляющие входы каждого из n2 мультиплексоров соединены в входом инициализации генератора псевдослучайных последовательностей, а первый информационный вход j-го мультиплексора соединен с выходом (j-1)-го одноразрядного регистра соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , второй информационный вход i-го мультиплексора соединен с i-м разрядом первой подгруппы второй группы разрядов входа начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , выход i-го мультиплексора соединен с входом i-го одноразрядного регистра соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , синхровходы каждого из n2 одноразрядных регистров соединены с выходом схемы операции логического «ИЛИ», первый вход которой соединен с входом инициализации генератора псевдослучайных последовательностей, а второй ее вход является входом подключения к генератору тактовых импульсов, соответственно, каждый управляющий вход i-го буферного элемента соединен с i-м разрядом параллельного регистра обратной связи соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , информационный вход которого соединен со второй подгруппой первой группы разрядов входа начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей, а его синхровход соединен с входом инициализации генератора псевдослучайных последовательностей, каждый выход i-го одноразрядного регистра соединен с i-м разрядом выхода нелинейного генератора соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , где n1 - количество двоичных разрядов чисел, снимаемых с выхода регистра сдвига, целое положительное число, n2 - количество двоичных разрядов чисел, снимаемых с выхода нелинейного генератора, целое положительное число, k, l, i, j - целые положительные числа.

Схема генератора псевдослучайных последовательностей приведена на фиг.1, а схема блока нелинейного генератора - на фиг.2.

Генератор псевдослучайных последовательностей (фиг.1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, умножители генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , на два входа и выход каждый, сумматор 3 по модулю два на n1 вход, регистр 4 сдвига, параллельный регистр 5 обратной связи генератора М-последовательности, нелинейный генератор 6 с входом начального состояния на 2·n2 разряда, входом инициализации и синхровходом, параллельный (n 1+n2)-разрядный регистр 7 с информационными входом на (n1+n2) разрядов, выходом на (n1+n2) разрядов и синхровходом, буферные элементы 8.l с информационным и управляющим входами, а также с выходом, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , параллельный регистр 9 коммутации с (n1+n 2)-разрядным информационным входом, с (n1+n 2)-разрядным выходом, а также с синхровходом; вход 10 является входом инициализации генератора псевдослучайных последовательностей и соединен с входом асинхронной установки регистра 4 сдвига, с синхровходом параллельного регистра 5 обратной связи генератора М-последовательности, с входом инициализации нелинейного генератора 6 М-последовательности, с синхровходом параллельного (n1 +n2)-разрядного регистра 7 коммутации и с управляющим входом для мультиплексоров 13.i (фиг.2), генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , вход 11 является входом начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей, при этом первая подгруппа первой группы разрядов данного входа, содержащая n1 разряд, поступает на параллельный вход регистра 4 сдвига, вторая подгруппа первой группы разрядов данного входа, содержащая n 1 разряд, поступает на информационный вход параллельного регистра 5 обратной связи генератора М-последовательности, вторая группа разрядов данного входа, содержащая 2·n2 разряда, является входом начального состояния нелинейного генератора 6, а третья группа разрядов данного входа, содержащая (n 1+n2) разрядов, является информационным входом параллельного регистра 9 коммутации, выход 12 является (n 1+n2)-разрядным выходом генератора псевдослучайных последовательностей. Причем группа из n2 разрядов, соединенная с выходом нелинейного генератора 6, является группой младших разрядов, а группа из n1 разрядов, соединенная с выходом регистра 4 сдвига, является группой старших разрядов, при этом данные две группы разрядов соединены с информационным входом параллельного (n1+n2)-разрядного регистра 7, i-й разряд с выхода которого поступает на информационный вход буферного элемента 8.i соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 i-й разряд с выхода параллельного регистра 9 коммутации поступает на управляющий вход буферного элемента 8.i соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , разряды, снимаемые с выходов буферных элементов 8.i, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , являются разрядами выхода 12 генератора псевдослучайных последовательностей.

На фиг.2 представлен нелинейный генератор 6, который включает n2 мультиплексоров генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 с двумя информационными входами, управляющим входом и выходом каждый, n2 одноразрядных регистра 14.i, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , с информационным входом, синхровходом и выходом, схему 15 операции логического «И» на n2 входов и один выход с инверсией, схему 16 операции логического «ИЛИ» на два входа и один выход, n2 буферных элемента 17.i, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , с информационным входом, управляющим входом и с выходом каждый, параллельный регистр 18 обратной связи, с n2 -разрядными входом, с n2-разрядными выходом, а также с синхровходом; нелинейный генератор 1 имеет выход 20 на n 2 разряда, причем первый информационный вход мультиплексора 13.1 соединен с выходом схемы 15 операции логического «И», входы которой соединены с выходами буферных элементов 17.i, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , при этом информационный вход каждого буферного элемента 17.i соединен с выходом одноразрядного регистра 14.i соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , а управляющий вход каждого буферного элемента 17.i - с i-ми разрядами параллельного регистра 18 обратной связи соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 . Управляющие входы каждого из n2 мультиплексоров 13.i, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , соединены с входом 10 инициализации генератора псевдослучайных последовательностей, а первый вход мультиплексора 13.j соединен с выходом одноразрядного регистра 14. (j-1), генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , соответственно. Второй вход каждого мультиплексора 13.i соединен с i-м разрядом первой подгруппы второй группы 11.2. разрядов входа 11 начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 . Информационный вход параллельного регистра 18 обратной связи соединен со второй подгруппой второй группы 11.2. разрядов входа 11 начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей, а синхровход параллельного регистра 18 обратной связи - с входом 10 инициализации генератора псевдослучайных последовательностей. Выход каждого мультиплексора 13.i соединен с входом информационным входом одноразрядного регистра 14.i соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 . Синхровходы одноразрядных регистров 14.i, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , соединены с выходом схемы 16 операции логического «ИЛИ», первый вход которой соединен с входом 10 инициализации генератора псевдослучайных последовательностей, а второй ее вход является входом 19 подключения к генератору тактовых импульсов, соответственно. Выход каждого одноразрядного регистра 14.i соединен с i-м разрядом выхода 20 нелинейного генератора 6 соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 .

Все блоки, приведенные на фиг.1 и фиг.2, имеют стандартную и опубликованную в литературе реализацию, а также имеют входы электропитания, которые не изображены на фиг.1 и фиг.2.

Рассмотрим генератор псевдослучайных последовательностей в работе. В предлагаемом генераторе вычисление элементов псевдослучайных последовательностей производится на основе двух генераторов псевдослучайных последовательностей, один из которых, генератор М-последовательности, является линейным, а другой - нелинейным. По сравнению с прототипом ([1] на с.147, фиг.4.2.3), в устройство введены регистр 4 сдвига с синхровходом, с последовательным входом, с параллельным входом на n1 разряд, входом асинхронной установки и с выходом на n1 разряд, параллельный регистр 5 обратной связи генератора М-последовательности на n1 разряд с информационным входом, синхровходом и выходом на n1 разряд, нелинейный генератор 6 с входом начального состояния на 2·n2 разрядов, входом инициализации, синхровходом и выходом на n2 разряда, параллельный (n1+n2)-разрядный регистр 7 с информационным входом, синхровходом и выходом, (n1 +n2) буферных элементов 8.1, ..., 8.(n1 +n2), каждый из которых имеет информационный вход, управляющий вход и выход, параллельный регистр 9 коммутации с информационными входом на (n1+n2) разрядов, выходом на (n1+n2) разрядов и с синхровходом.

Сущность изобретения в том, что предлагаемый генератор реализует процедуру последовательного вычисления элементов псевдослучайных последовательностей согласно формуле

генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444

где хi - элементы периодической последовательности с периодом m1, образующие полную систему наименьших неотрицательных вычетов по модулю m1 [4, с.86], yi - элементы периодической последовательности с периодом, равным m2, где m1 и m2 - натуральные числа, m1>2, m2>2. При фиксированном хi при использовании элементов y i по формуле (2) формируется класс вычетов мощностью m 2. При условии, что m1 и m2 - взаимно простые, последовательность, образованная согласно (2), имеет период, равный произведению m1·m2.

При этом блок нелинейного генератора позволяет получить периодическую последовательность согласно формуле вида (1).

Технический результат выражен в увеличении объема формируемых максимальных последовательностей путем применения нелинейного генератора, объединенного с генератором М-последовательности через функциональный цифровой преобразователь на основе параллельного регистра.

Значения элементов псевдослучайных периодических последовательностей, n1- и n2-разрядные числа хi и yi соответственно, формируемые по синхросигналу, подаваемому с генератора 1 тактовых импульсов на синхровход регистра 4 сдвига и синхровход нелинейного генератора 6, поступают с выходов регистра 4 сдвига (старшие разряды, y i) и нелинейного генератора 6 (младшие разряды, хi ) на вход параллельного (n1+n2)-разрядного регистра 7. По синхросигналу, поступающему с генератора 1 тактовых импульсов, значения xi и уi заносятся в параллельный (n1+n2)-разрядный регистр 7. При этом каждый i-й разряд, снимаемый с выхода регистра 7, поступает на информационный вход буферного элемента 8.i соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , буферный элемент 8.i коммутируется путем подачи на его управляющий вход i-го разряда параллельного регистра 9 коммутации соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444

выход буферного элемента 8.i является i-м разрядом выхода 12 генератора псевдослучайных последовательностей соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 .

При подаче напряжения питания происходит инициализация генератора псевдослучайных последовательностей.

На этапе инициализации на вход асинхронной установки регистра 4 сдвига, на синхровход параллельного регистра 5 обратной связи генератора М-последовательности, на вход инициализации нелинейного генератора 6 и на синхровход параллельного регистра 9 коммутации с входа 10 инициализации генератора псевдослучайных последовательностей поступает сигнал (значение логической «1»), согласно которому в регистр сдвига заносится информация, поступающая с первой подгруппы первой группы разрядов входа 11 начального состояния генератора псевдослучайных последовательностей, в параллельный регистр 5 обратной связи генератора М-последовательности - информация со второй подгруппы первой группы разрядов входа 11, в нелинейный генератор 6 - информация со второй группы разрядов входа 11, а в параллельный регистр 9 коммутации - информация с третьей группы разрядов входа 11. На управляющий вход каждого мультиплексора 13.i поступает значение логической «1» с входа 10, тем самым обеспечивая прохождение на выход каждого мультиплексора 13.i значения, поступающего на его второй вход с i-го разряда первой подгруппы второй группы 11.2 разрядов входа 11 соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 . Значение логической «1» с входа 10 поступает также на один из входов схемы 16 операции логического «ИЛИ», а затем через схему 16 поступает на синхровходы каждого из одноразрядных регистров 14.i соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , тем самым обеспечивая сохранение значений с выхода каждого мультиплексора 13.i в одноразрядном регистре 14.i соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 . Генерирование псевдослучайной последовательности нелинейным ГПСП с заданными свойствами согласно (1) осуществляется путем приведения соответствующих буферных элементов 15.i в открытое либо закрытое состояние в соответствии со значениями величин сi - двоичных констант, определяющих вид обратной связи и поступающими на управляющий вход соответствующего буферного элемента 15.i с i-го разряда параллельного регистра 18 обратной связи, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 .

На этапе функционирования с генератора 1 тактовых импульсов поступает синхросигнал на синхровход регистра 4 сдвига, на синхровход нелинейного генератора 6 и на синхровход параллельного (n1+n2)-разрядного регистра 7. В данной связи, в регистре 4 сдвига производится логический сдвиг двоичных значений его разрядов, а значение, формируемое на его последовательном входе при использовании сумматора 3 по модулю два, заносится в младший разряд регистра 4 сдвига, в нелинейном генераторе 6 (фиг.2) синхросигнал с генератора 1 тактовых импульсов поступает через схему 16 операции логического «ИЛИ» на синхровходы каждого из одноразрядных регистров 14.i, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , а также в параллельный (n1+n2)-разрядный регистр 7 заносятся значения хi (младшие разряды) и yi (старшие разряды), снимаемые с выходов нелинейного генератора 6 и регистра 4 сдвига, соответственно. В соответствии с информацией, записанной в i-й разряд параллельного регистра 9 коммутации, который соединен с управляющим входом буферного элемента 8.i, значение с выхода i-го разряда регистра 7 поступает на информационный вход буферного элемента 8.i, а затем проходит (или не проходит) с выхода буферного элемента 8.i как i-й разряд выхода 12 генератора псевдослучайных последовательностей, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 . На управляющий вход мультиплексора 13.i поступает значение логического «0» с входа 10, тем самым обеспечивая прохождение сигналов с первого информационного входа мультиплексора 13.i, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , на его выход. Значение с выхода мультиплексора 13.i поступает на вход одноразрядного регистра 14.i, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , и заносится в него по синхросигналу, поступающему с генератора 1 тактовых импульсов (через вход подключения 19 к генератору 1) на вход схемы 16, а затем с выхода схемы 16 на синхровходы каждого из одноразрядных регистров 14.i, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 . Значения с выхода каждого одноразрядного регистра 14.i поступают на информационные входы буферных элементов 17.i соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 . В случае, если в i-м разряде параллельного регистра 18 обратной связи записана логическая «1», то она будет подана на управляющий вход буферного элемента 17.i и значение, поступившее на информационный вход буферного элемента 17.i, поступает на i-й вход схемы 15, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , а в случае, когда в i-м разряде регистра 18 записан логический «0», то на i-й вход схемы 15 поступает логический «0», генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , тем самым обеспечивая запрет на прохождение информации, поступившей на информационный вход буферного элемента 17.i. Значение, снимаемое с выхода схемы 15, поступает на первый информационный вход мультиплексора 13.1, а на первый информационный вход каждого мультиплексора 13.i поступает значение, снимаемое с выхода одноразрядного регистра 14.(i-l) соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 На i-й разряд выхода 20 нелинейного генератора поступают значения, снимаемые с выхода одноразрядного регистра 14.i соответственно, генератор псевдослучайных последовательностей, патент № 2446444 , вычисляемые согласно (1).

Источники информации

1. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации/В.Б.Пестряков, В.П.Афанасьев, В.Л.Гурвич и др. М.: Сов. радио, 1973. 424 с.

2. Свердлик М.Б. Оптимальные системы и сигналы. М.: Сов. радио, 1975. 200 с.

3. Иванов М.А., Чугунков И.В. Теория применения и оценка качества генераторов псевдослучайных последовательностей. М.: «КУДИЦ-ОБРАЗ». 2003. 240 с.

4. Бухштаб А.А. Теория чисел. М.: Просвещение, 1966. 384 с.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2446444

patent-2446444.pdf

Класс G06F7/58 генераторы случайных или псевдослучайных чисел

способ и устройство детектирования -  патент 2506631 (10.02.2014)
способ нелинейного трехмерного многораундового преобразования данных dozen -  патент 2503994 (10.01.2014)
генератор случайных чисел на основе трехзначной логики -  патент 2495479 (10.10.2013)
генератор гиперхаотических колебаний -  патент 2472210 (10.01.2013)
способ формирования регулярных последовательностей с элементами, составленными из двоичных сигналов -  патент 2469382 (10.12.2012)
способ формирования нерегулярных последовательностей с элементами, составленными из двоичных сигналов -  патент 2467378 (20.11.2012)
имитатор бликовых переотражений лазерного излучения морской поверхностью -  патент 2451302 (20.05.2012)
формирование последовательностей скремблирования в системе связи -  патент 2442278 (10.02.2012)

генерация случайных чисел с использованием хаоса с непрерывным временем -  патент 2440602 (20.01.2012)
генератор псевдослучайных бинарных последовательностей -  патент 2427886 (27.08.2011)
Наверх