Генератор псевдослучайной последовательности

Союз Советских Социалистических Респубдик(22) Заявлено 27 Л 8 Р 9 (21) 289692/18-24с присоединением заявки йо(23) ПриоритетОпубликовано 23 Я 8,81.Бюллетень Йо 31Дата опубликования описания 2308,81 Р 1)М К,з 0 06 Р 7/58 Государственный комитет СССР ио девам изобретений н открытий(54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к гене раторам 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, 15Известен генератор псевдослучайной последовательности, содержащий сдвиговый регистр, генератор тактовых импульсов, сумматор в цепи обратной связи, цепь обратной связи 26 подключена к входу сдвигового регистра через конденсатор, а вход регистра соединен через резистор с положительным потенциалом,Когда во всех разрядах регистра 25 оказываются нули, на выходе обратной связи появляется низкий потенциал, и конденсатор, заряжаясь через резистор, формирует на входе 1 положительный потенциал и тем самым . ЗО записывает в регистр единицу, возоб,новляя генерирование псевдослучайной последовательности 1( .Недостатком известного устройства является его невыская надежность, так как возможна ложная запись единицы при воздействии на конденсатор коротких импульсных помех, возникающих при переключении логических микросхем. Кроме того, данное устройство обеспечивает работу в узком диапазоне частот. Известен генератор Всевдослучайной последовательности, содержащий сдвиговый регистр, устройство автоматической записи единиц в регистр, дещифратор, схему контроля по четности и запоминающее устройство. Сдвиговый регистр выполнен на и триггерных ячейках, Выходы К-ой и и-ой ячеек регистра через полусумматор по модулю .два заведены на вход первой ячейки регистра. Устройство автоматической записи единицы в регистр представляет собой дешифратор одной и-разрядной нулевой комбинации (запрещенная комбинация) и выполнена в виде и-видовой схемы совпадения, выход которой такжезаведен на вход первой ячейки регистра,При сбое работы генератора, т.е.при установке всех триггеров регистра в нулевое состояние, на выходеустройства автоматической записиединиц в регистр появляется сигнал,устанавливающий один или несколькотриггеров регистра сдвига в единичное состояние, восстанавливая темсамым генерирование рекуррентнойпоследовательности 23 Недостатком известного генератораявляется невысокая надежноСть работы,связанная с тем, что выполнение устройства. автоматической записи в виде и-входовой схемы совпадения, сростом числа разрядов в регистре,приводит к увеличению количествасвязей в генераторе, снижающих надежность работы,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретениюявляется генератор псевдослучайнойпоследовательности, содержащий генератор тактовых импульсов, регистрсдвига, состояний иэ М триггеров,причем выходы М-ого и К-ого триггеров через сумматор по модулю дваподключены к входу первого триггера, и устройство автоматической записи единицы в регистр, выполненноев виде (М+1)-входовой схемы совпадения И-НЕ, к одному из входов которой подключен генератор тактовыхимпульсов, а к другим - инверсныевыходы со всех разрядов регистрасдвига, Если по каким-либо причинамв генераторе происходит сбой, т.е.во всех разрядах регистра оказываются нули, зто состояние обнаруживается схемой совпадения, И по следующемуотактовому импульсу с выхода схемысовпадения с помощью асинхронноговхода 5 в первый триггер записывается единица, в результате чего схемаустанавливается в состояние 100 игенерация возобновляется 3).Недостатком известного устройстваявляется сложность выполнения (М+1) -входовой схемы совпадения при увеличении числа разрядов М в регистресдвига до 30 и более. Так как дляФормирования сигнала записи единицыв регистр на схему совпадения необходимо подавать инверсные сигналысо всех разрядов регистра сдвига,регистр сдвига необходимо строитьна элементах, имеющих выходы покаждому разряду, что усложняет конструктивное выполнение регистра. Если эти выходы не инверсны, сигналынеобходимо инвертировать, что требует введения дополнительных элементов, усложняющих конструкцию и снижающих надежность. С ростом тактовой частоты при большом количествесвязей в регистре сдвига уменьшается надежность работы генератора. 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 45 Цель изобретения - повышение надежности работы генератора путемуменьшения количества связей.Для достижения поставленной целив генератор псевдослучайной последовательности, содержащий регистр сдвига с сумматором по модулю два вцепи обратной связи, тактовый входрегистра сдвига подключен к выходугенератора тактовых импульсов, введен счетчик, выход которого соединенсо входом "Запись" регистра сдвига,выход (-го (1=1,й, М - число разрядов генератора) разряда регистра1сдвига соединен с входом "Сброс"счетчика, счетный вход которогоподключен к выходу генератора тактовых импульсовВыполнение устройства автоматической записи единиц в виде счетчикапозволит значительно уменьшить количество связей, так как сигнал сниается с одного (любого) раэряда реистра сдвига, и тем самым повыситьадежность генератора,На чертеже представлена структурная схема генератора псевдослучайнойпоследовательности.Генератор содержит М-разрядный регистр 1 сдвига, состоящий из М триггеров, генератор 2 тактовых импульсов, сумматор 3 по модулю 2 в цепиобратной связи и блок автоматическойзаписи единиц в регистр 1, выполненный в виде счетчика 4. Счетный входсчетчика 4 соединен с генератором 2тактовых импульсов, а вход установки нуля. - с выходом одного из разрядов регистра 1 сдвига. Выход счетчика 4 соединен с входом установкиединиц одного из разрядов регистрасдвига. Обратная связь, в цепь которой включен сумматор , определяетгенерируемую последовательностьимпульсов, Вид обратной связИ, выбирается рекуррентным уравнением. В,частном случае рекуррентное уравнение имеет видР(х) = х + х + т.е. обратная связь снимается с М-огои К-ого разрядов регистра сдвига,Генератор работает следующим об,разом,В момент включения генератора врегистре 1 сдвига зафиксирована некоторая комбинация нулей и единиц.Импульсы с выхода генератора 2 тактовых импульсов сдвигают содержимоекаждого предыдущего разряда в последующий, Состояние первого разрядаопределяется суммированием по модулюдва сигналов с М-ого и К-ого разрядов регистра 1 сдвига. Символы генерируемой последовательности можносчитывать с выхода любого разряда,С выхода одного из разрядов; например (М)-ого, символы генерируемойпоследовательности поступают на вход857984 Формула изобретения счетВИИИПИ Заказ 7245/ 9 Тираж 745 Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 установки нуля счетчика 4. Если навход установки нуля поступает нулевой символ, счетчик считает тактовыеимпульсы - "считает нули". Еслиследующий символ "Единица", происходит сброс счетчика в "Нуль", Согласно свойству псевдослучайной последо.вательности, наибольшая длина серии,состоящей из нулевых символов, впоследовательности содержит И -1 нулей и встречается один раэ эа периодпоследовательности. При поступлениина вход установки нуля серии симво,лов, состоящей из И нулей и более,что свидетельствует о сбое генератора и установке во всех разрядах регистра сдвига нулей, на выходе15счетчика появляется сигнал, записывающий единицу в какой-либо разрядгистра сдвига, например 1-ый,озобновляя генерирование последоательности. 26Применение счетчика в качествеустройства автоматической записи единицы поэволит значительно повыситьнадежность генератора псевдослучайной последовательности, так как эначительно сокращает количество связейв генераторе, поскольку сигнал снимается с одного разряда регистрасдвига.Значительно упрощается конструк- ЭОтивное повьааение регистра сдвига,так как для работы счетчика необходимо иметь выход только с одного разряда. С ростом количества разрядовв регистре .сдвига количество разрядов в счетчике возрастает незначительно. Количество разряцов в счетчике связано с количеством разрядовв регистре сдвига по логарифмическому,закону КЬ 2 М,где К - количество разрядов вчике;М - количество разрядов вгистре сдвига,Так при М = 16, К 3 5, при М = 32,К 3 б, т.е. с ростом числа разрядовв регистре сдвига конструктивное выполнение счетчика значительно прощепо сравнению с М-входовой схемойсовпадения.Выделяя со счетчика сигнал, снимаемый с коэффициентом счета К2(М), можно контролировать правильность работы генератора по анализу периода повторения (М) нулей(эта комбинация в сигнале присутствует один раэ эа период). Изменениепериода повторения этой комбинацииговорит о наличии ошибки в генерируемой последовательности.Кроме того, счетчик обеспечиваетработу генератора во всем диапазонерабочих частот,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, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности генератора, он содержит счетчик, выход которого соединен с вхоДом "Запись" регистра сдвига, выход 1-го (11, М, М - число разрядов генератора) разряда регистра сдвига соединен со входом "Сброс" счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Электроника. 1976, Р 14, с. 64.2. Авторское свидетельство СССРР 374586, кл, О Об Г 7/58, 1971.3. Будинский Я. Логические цепив цифровой технике. М., 1 Связь", 1977с. 280 (прототип).