Генератор псевдослучайных последовательностей

Дотонищевьньа код юсп (в- разряднвй) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Авторское свндвтельство СССР 9 524174, кл, 0 06 Г 7/58, 1974.2. Анторское сзидетелъство СССР по заявке 9 2472520/18-24, кл, 6 06 Г 7/58 1977 (прототип). (54)(57) ГЕНЕРАТОР ОРТОГОНАЛЬНЫХ ПСЕИДОСЛУЧАЙННХ ПОСЛЕЛОВАТЕЛЬНОСГЕй содержащий генератор тактовых импульсоз, выход которого соединен с тактоийми входами генератора м-после . довательности и регистра сдвига, информационный вход которого соединен с выходом генератора м-последовательности, а разрядные выходы регистра сдвига соединены с соответствукщнми входами сумматора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения генератора, он содержит источник единичного сигнала и элемент НЕ, вход которого подключен ки -му ( Ь - число разрядов сумматора) выходу сумматора, ( и +1-й вход которого подключен к источнику единичного сигнала, выходы всех разрядов, кроме первого и и -го, сумматора совместно с выходом элемента НЕ образуют группу выходов генератора.5 О 55 6 О Ь 5 Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при моделировании случайных процессов и реализации шумоподобных сигналов.При формировании некоторых видов .щумоподобных сигналов и моделировании случайных процессов находят применение многозначные псевдослучайные последовательности (ПСП).Известны устройства формирования многозначных ПСП. В одном из них квазиортогональная многоэначная ПСП периода и -р" -1, и э 2 снимается с выхода генератора Р-значной линейной рекуррентной последовательности, удовлетворяющей примитивному и неприводимому характеристическому полиному в поле 0(р),рЪ 3.Недостатком таких устройств является невозможность получения ортогональных сигналов.Известно устройство для Формирования многозначных ПСП периода М= 2"-1, и 7 3, содержащее генератор тактовых импульсов, два генератора, двоичных е -последовательностей одинакового периода м, Фазовращатель и коррелятор, Устройство вырабатывает квазиортогональную многоэначную ПСП с двухуровневой периодической Функцией автокорреляции (ПФАК) вида Ансамбль сигналов весьма представителен (11,Недостатками данного устройстваявляются низкое быстродействие, связанное с тем, что каждое эначейиеПСП вычисляется в течение М периодов тактовых импульсов, .а также то,что уровень боковых лепестков ПФАК(при сдвигах КФ 0 (под м) отличенот нуля, т,е. ПСП неортогональнасо своими циклическими перестановкамиеНаиболее близким к изобретениюявляется генератор ПСП, содержащийпоследовательно. соединенный генератор тактовых импульсов, генератордвоичной м-последовательности периода М 2" -1, И Ъ 3, цепочку иэ мячеек памяти, к выходам которых подключены два сумматора параллельногодействия, выходы которых подключенык входам блока вычитания. Причемподключение входов сумматоров к выходам м ячеек памяти определяетсязаконом Формирования другой двоичной9 и -последовательности того же периода м, Генератор с высоким быстродействием вырабатывает квазиортогональную многоэначную ПСП с ПФАК вида (1). Каждое значение ПСП вычисля. ется в течение одного периода такто=вых импульсов ( 21,Недостатком известного генератораявляется сложность аппаратурной реализации, связанная с использовани 5 .ем двух ь-входовых сумматоров параллельного действия, имеющих по м входов и вырабатывающих на выходе приреализации средствами цифровой техники и разрядный .код,результата.О. Каждый из этих сумматоров содержит, Ио И" полных одноразрядных сумматоров.Кроме того, формируемая ПСП неявляется ортогональной,15 Цель изобретения - упрощение устройства и обеспечение формированиямногозначных ПСП, ортогональныхсо своими циклическими перестановками (с нулевой корреляцией),Поставленная цель достигаетсятем., что генератор ортогональныхпсевдослучайных последовательностей,содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами генератора м-последовательности и регистра сдвига, информационный вход. которого соединен свыходом генератора Р-последовательности, а разрядные выходы регистрасдвига соединены с соответствующимивходами сумматора, введены источникединичного сигнала и элемент НЕ,вход которого подключен к и -му( И - число разрядов сумматора) выходу сумматора, ( и +1)-й вход которого подключен к источнику единичного сигнала, вы.оды всех разрядов,кроме первого и и-го, сумматора совместно с выходом элемента НЕ образуют группу выходов генератора,40 В результате обеспечивается Фор-мирование многозначной ПСП периодаМ = 2 и -1, и Ъ 3, ортогональной со.своими циклическими перестановками,ПФАК которой имеет вид45 Ч-Юй(к): 1 кд- К =-О(еод м) ( 0 ир кто Ьодю). Одновременно обеспечивается су-щественное упрощение аппаратурной реализации генератора за счет исключения одного сумматора параллельного действия н И -разрядного блока вычитания.Для некоторого М общее количество ортогональных ПСП Ф.в 2 Су гдеколичество м-последовательностей периода мНа Фиг. 1 приведена структурная схема генератора, на фиг. 2 и 3 - псевдослучайная последовательность и ее периодическая функция автокорреляции,1023326 Числосовпаде- йоний ИО Десятичный эквивалент результата Двоичный дополнительный код ре- зультата Двоичный код числ Сдви О 110 5 001 Выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к тактовым входам генератора 2 двоичной м -последовательности периода м= 2 -1, и3 и регистра 3 сдвига, содержащего м. ячеек памяти, выходй которых подклю.чены к входам сумматора 4. Подключение в входов сумматора 4 к выходаи ячеек памяти регистра 3 определяется законом Формирования другой двоичной м-последовательности того же периода м, причем, есле 1-й сне- вол этой ПСП о;,О, и -1 равен "1"("О"), то квходу сумматора 4 подключается, одноименный ф 1 ф (" О") вЫход (м)-й ячейки памяти. До полнительный вход сумматора 4 подключен к выходу источника единичного сигнала 5, в качестве которого может быть использован резистор, подключенный к источнику питания. Вы ходом сумматора,4 является и -разрядный код. Выходы сумматора 4, соответствующие всем разрядам, кроме первого и, пго,.подключены к выходу устройства. Выход сумматора 4, 25 соответствующий И-му разряду, через инвертор 6 подключен к выходам старшего разряда и знакового разряда устройства.Устройство работает следующим образом.Генератором 2 вырабатывается дво ичная ю-последовательность периодаи = 2" -1, и ЪЗ, длительность символа которой определяется периодом тактовых импульсов. СФормированная двоичная последовательность поступает на цепочку 3 из м ячеек памяти, образующую м -разрядный регистр сдвига."Выходы ячеек памяти подключены к входам :умматора 4, причем порядок 40 подключения определяется другой дво". ичной м:-последовательностью того же периода м. Так, если-й символ этой последовательности 0= 1, =О,Иф= 1, то к входу сумматора 4 йодклю чается "1" выход (М= м.)-й ячейки памяти. В качестве импульсов сдвига ,используются тактовые импульсы. Дополнительный (м +1)-й вход сумматора 4 подключен к источнику единичного сигнала 5. При таком подключении в каждом такте формирования м-последовательности сумматором 4 вырабатывается И-разрядный двоичный код, соответствующий,увеличенному на единицу числу совпацеиий между генерируемой м -последовательностью и ь -последовательностьюр определяющей порядок подключения выхода ячеек памяти к входам сумматора 4. Выходсумматора 4,соответствующий и-му разряду кода, через инвертор 6 определяет значения старшего и знакового разрядов кода результата, а выходы сумматора 4, соответствующие разря дкам от второго до (И)-го, подключены к выходаи генератора и определяют значения младших разрядов результата.таким образом, Формируется И:разрядный двоичный дополнительный код многозначной ПСП, ортогональной со своими циклическими перестановками, при сокращении оборудования более, чем на 30. Кажцая пара е -последовательностей образует две сопряженные ортогональные ПСП. Количество уровней ПСП определяется значностью взаимокорреляционной Функции исходных двоичных .ю-последовательностей. В ряде случаев младшие разряды кода результата для всех значений ортого нальной ПСП являются нулевыми и мо- . гут быть отброшены. В качестве примера рассмотрим работу генератора в случае, когда генерируемая двоичная е-последовательность периода М= 2 -1 = 7 описываЪется характеристическим полиномомЧ(х) - хехфе( о, ооо,1),а ю-последовательность, определякщая порядок подключения выходов ре-,гистра 3 к входам сумматора 4 - характеристическим полиномом Ч(Х) е- хвх 9(а,оооо,1).,В таблице для каждого сдвига Кприведены значения, количество совпадений йо, подсчитываемое сумматором 4 параллельного действия, количество совпадений, увеличенное наединицу йо +1, двоичный код числай+1, значения сигнала на выходеийвертора 6, дополнительный двоичныйкод результата и десятичный эквивалент.+1 Двоичный код числа ;4(р +1 Десятичный зквивалент результата Сдвиг К Числосовпадений 100блицы представОзначная ПСП астотных),ии случайны сногаль нымНОме асов оставитель А. ехред А.Бабин орректор А. дзятко андура Редакт одписное ка ета СССРрытийнаб., д. 4 Проектная, 4 В последней граФе талена ортогональная мног, периода е 7,Полученные ортогональные ПСП яв- Ю ляются многозначным последовательным сигналом и могут использоваться в качестве модулирующих Функций при Формировании последовательных шумоподобных сигналов (например много 213/ЗЗ Тираж 706 ВНИИПИ Государственного комипо.делам изобретений и отк 3035, .Москва, Ж, Рауыская Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород,Двоичный дополнительный код ре- зультата а также при моделирова"х процессов.Поскольку получаемое ПСП имеют хуровневую ПФАК при нулевом уров- остатков, подобную ПФАК импульо сигнала, то они являются идеслОжным снгналОм для даль рных измерений.