Генератор псевдослучайных последовательностей

Изобретение относится к импуйьсной технике и может использоваться винформационно-измерительной технике.Цель изобретения - улучшение корреляционных характеристик формируемых последовательностей,На чертеже представлена электрическая функциональная схема генерато"ра псевдослучайных последовательное- Ютей.Генератор псевдослучайных последовательностей содержит последовательносоединенные генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 регистров сдвига, де-. 15шифратор 3 и логический нреобразова:-:тель 4, последовательно соединенныеблок 5 умножения и блок б сложения,выходы которого соединены с соответствующими входами блока 2 регистров 20сдвига, первая и вторая группа выходов которого соединены соответственно с .входами блока 5 умножения и с.второй группой входов блока б сложения. Вход синхронизации логического 25преобразователя 4 соединен с выходомгенератора 1 тактовыхимпульсов.Логйческий преобразователь 4 содержит последовательно соединеиньеэлемент ИЛИ-НЕ 7, элемент НЕ 8, первый элемент И 9 и первый элемент2(2 И)-ИЛИ-НЕ 1 О, первый вход которого соединен с первым входом второгоэлемента 2 И(2 И)-ИЛИ-НЕ, 1 1, второй итретий входы которого соединены соответственно с выходом второго элемента И 12 и с первым выходом триггера13, вход которого соединен с первымвходом второго элемента И 12 и свторым входом первого элемента И 9, 4 Отретий вход которого соединен с вторым входом второго элемента И 12,третий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 7, входы которого и третий вход первого элемента 4И 9 являются группой входов логического преобразователя 4, вход синхро, низации которого соединен с входомтриггера 13, второй выход которого-соединен с четвертым входом второго 50элемента 2(2 И)-ИЛИ-НЕ 11 и е вторымвходом первого элемента 2(2 И)"ИЛИ-НЕ.1 О, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходом второго элемента И 12 и с первым выходом триггера, 13.Генератор 1 тактовых импульсов содержит последовательно соединенныеопорный генератор 14 импульсов, эле"мент И 15, счетчик 16 импульсов,блок 17 сравнения и триггер 18, датчик 19 кодов, выходы которого соединены с второй группой входов блока.17 сравнения. Второй вход элементаИ 15 соединен с выходом триггера 18,второй вход которого соединен с вторым входом счетчика 16 импульсов,с входом опорного генератора 14 импульсов и является входом "Пуск". ге-.нератара 1 тактовых импульсов.Блок 2 регистров сдвига содержитпоследовательно соединенные первый20, второй 21 и третий 22 регистры,входы синхронизации которых являются входом синхронизации блока 2 регистров, первая и вторая группы выходов которого являются выходами третьгего 22 и второго 21 регистров блока2 регистров сдвига, входы первогорегистра 20 которого являются входамиблока 2 регистров сдвига.,Генератор псевдослучайных последовательностей работает следующимобразом.Перед началом работы в первый регистр 20 блока 2 регистров сдвигазаписывается код единицы, а во вто"рой 21 и третий 22 регистры - коднуля. Генератор формирует периодичес"кие псевдослучайные последовательное"ти, период которых состоит из3оЯ а.ц элементов, где ц - простое число.Длительность генерируемой последовательности задается датчиком 19 ко. дов. Запуск генератора псевдослучайнь 1 х последовательностей осуществля. ет пусковой импульс, поступающий навход "Пуск" генератора 1 тактовыхимнульсов и осуществляющий запускопорного генератора 14 импульсов,установку счетчика 16. импульсов внулевое состояние и установку триггера 18 в единичное состояние. Сигналс выхода триггера 18 поступает навторой вход элемента И 15, разрешаяпоступление импульсов опорного генератора 14 импульсов на входы счетчика 16 импульсов и регистров 20-22блока 2 регистров сдвига.Формируемые устройством псевдослучайные последовательности могут содержать как целое число периодов,так и не целое. При равенстве кодов5. 163чисел с выходов счетчика 16 импульсов и датчика 19 кодов блоком 17сравнения выдается сигнал, которыйустанавливает триггер 18 в нулевоесостояние, Вследствие этого снимается сигнал разрешения с входа элеменФта И 15 и прекращается поступлениетактовых импульсов на входы счетчика16 импульсов и регистры 20-22. Формирование генератором псевдослучайных последовательностей новой последовательности осуществляется приповторении поступления пускового импульса на вход генератора 1 тактовыхимпульсов,На регистрах 20-22, блоке 5 умножения по модулю с 1 и блоке 6 сложенияпо модулю с 1 реализован с 1-ичный генератор псевдослучайной последовательности. Процесс его функционированияописывается следующим рекуррентнымуравнениемБ -г + аБ 1-эгде 1 ( а йа - натуральное числоБ,1-з Б-гБ- элементы с 1-ичной последовательности,Реализация рекуррентного уравнения осуществляется в поле ГалуаСР(с 1). Блок 5 умножения по модулю аи блок 6 сложения по модулю с 1 представляют собой комбинационные схемыи синтезируются на основе соответствующих таблиц истинности. Блок 5 умножения осуществляет умножение помодулю с 1 на величину а, где а - коэффициент рекуррентного уравнения прислагаемом Б 1 з, а блок 6 сложенияосуществляет сложение по модулю аслагаемых Б 1 ги а З, Б , которыеЛфполучаются соответственно на выходахвторого регистра 21 и блока 5 умножения.Дешифратор 3 и логический преобразователь 4 выполняют преобразование с 1-ичной псевдослучайной последовательности в троичную псевдослучайную последовательность, элементыкоторой принимают значения -1, О, +1,Решающие правила формированиятроичных последовательностей можнопредставить уравнениями0, если а( = Об СР(с 1)З 3( (О(,), если Ос ФО Я СР(с 1),или- 0, если М 1 = 0 АССР(с 1),1 1 (-1) ( (О), если К=СР(а),6995 6где 1 у 1- формируемая генераторомтроичная последовательность;1)с - 3-й элемент с 1-ичной псевдослучайной последовательности;5У- (К ) - индекс чисел, устанавливаемый на основании теоремы о квадратичных вычетах3 = О,И,Выбор того или другого из указанных решающего правила для формирования троичных последовательностейпроизводится при моделировании, Первоначально моделируют троичные после 15 довательности, используя первое решающее правило и в том случае, еслисформированная последовательностьимеет идеальную автокорреляционнуюфункцию, это значит, что решающее20 правило выбрано верно, в противномслучае для. формирования троичнойпоследовательности применяется второерешающее правило. Проведенный анализдля с 1 ( 31 показал, что для формиро 25 вания троичных последовательностей,период которых состоит из 31, 307,993 элементов, необходимо применениевторого решающего правила, а для остальных последовательностей - перво 30 го решающего правила, для реализациикоторого триггер 13 логического преобразователя 4 блокируется в нулевомсостоянии на все время формированияпоследовательности.При формировании троичной последовательности для с 1 = 3, с 1 = 13,например, в дешифраторе 3 используется всего два выхода, соответствующиечислам 0 и 1.4 О Сигнал низкого уровня с выходадешифратора 3, соответствующего числу О, подается на третий и второйвходы элементов И 9 и 12, являясьсигналом запрета на пропускание так 45 тового импульса с генератора 1 такто-.вых импульсов. Поэтому на выходахэлементов 2(2 И)-ИЛИ-НЕ 1 О и 11 образуются сигналы высокого уровня, соответствующие формированию элемента50 0 последовательности.В случае появления на выходе дешифратора 3 сигнала, соответствующего числу 1, с выхода дешифратора 3,соответствующего числу О, на третий55 и второй входы элементов И 9 и 12поступает сигнал высокого уровня, апоэтому во время подачи тактовогоимпульса с генератора 1 тактовых импульсов сигнал с выхода элементаИЛИ-НЕ 7 проходит через элемент И 12 на выход элемента 2(2 И)-ИЛИ-НЕ 11. Таким образом, во время формирования элемента "+1" последовательности на выходе элемента 2(2 И)-ИЛИ-НЕ 11 бу 5 дет сигнал низкого уровня, а на выходе элемента 2(2 И)-ИЛИ-НЕ 10 - сигналуровня, поскольку с выхода элемента НЕ 8 на первый вход элемента И 9 будет подаваться сигнал низкого уровня, запрещающий прохождение через него тактового импульса с генератора 1 тактовых импульсов.15При формировании элемента троичной последовательности дешифратор 3 на выходах, соответствующих числам 0 и 1, выдает сигналы высокого уровйяр которые поступают на третий и первьпл (через элемент НЕ 8) входы элемента И 9 и разрешают пройти тактовому импульсу с генератора 1 тактовых импульсов на выход элемента 2(2 И)-ИЛИ-НЕ 10, в результате чего 25Цформируется на его выходе сигнал йизкого уровня, В то же время с элемента ИЛИ-НЕ 7 поступает на вход элемента И 12 сигнал низкого уровня, который запрещает прохождение через 30 него тактового импульса, а поэтому на выходе элемента 2(2 И)-ИЛИ-НЕ 11 будет сигнал высокого уровня. При формировании логическим преобразователем 4 последовательности по второму решающему правилу триггер 3 разблокируют и он начинает работать как счетный триггер, определяя четкость и нечетность формируемых элементов последовательности. Когда производится формирование четных элементов последовательности, на втором (нулевом) выходе триггера 13 образуется сигнал высокого уровня, что 45 обеспечивает прохождение сигнала с выхода элемента И 12 на выход элемента 2(2 И)-ИЛИ-НЕ 11, а сигнала с выхода элемента И 9 - на выход элемента 2(2 И)-ИЛИ-НЕ 10, Когда же произ 50 водится формирование нечетных элементов последовательности, сигнал высокого уровня с первого (единичного) выхода триггера 13 обеспечивает про- хождение сигнала с выхода элемента55 И 12 на выход элемента, 2(2 И)-ИЛИ-НЕ 10, а сигнала с выхода элемента И 9 - на выход элемента 2(2 И)-ИЛИ-НЕ 11, Таким образом, производится смена. знаков в нечетных элементах троичной последовательности, обеспечивая формирование последовательности с идеальной периодической автокорреляцион-. ной функцией,Формула и з о б р е т е н и я1. Генератор псевдослучайных последовательностей, содержащий блок регистров сдвига, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, блок сложения и логический преобразователь, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения корреляционных характеристик формируемых последовательностей, в него введены дешифратор и блок умножения, выходы которого соединены с соответствующими входами первой группы входов блока сложения, выходы которого соединены с соответствующими входами блока регистров сдвига, первая группа выходов которого соединена с соответствующими входами блока умножения и с соответствующими входами дешифратора, выходы которого соединены с группой входов логического преобразователя, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вторая группа выходов блока регистров сдвига соединен; с второй группой входов блокасложения.2. Генератор по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что логический преобразователь содержит последовательно соединенные элемент ИЛИ-НЕ, элемент НЕ, первый элемент И и первый элемент 2(2 И)-ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с первым входом второго элемента 2(2 И)-ИЛИ-НЕ,второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом второго элемента И и с первым выходом триггера, вход, которого соединен с первым входом второго элемента И и с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, входы которого и третий вход первого элемента И являются группой входов логического преобразователя, вход синхронизации которого соединен с входом триггера, второй выход которого соединен счетвертым входом второго элемента1636995Осоответственно с выходом второгоэлемента И и с первым выходом триггера. 2(2 И)-ИЛИ-НЕ и с вторым входом первого элемента 2(2 И)-ИЛИ-НЕ, третийи четвертый входы которого соединены Составитель Ю,БурмистровРедактор В,Данко Техред Л.Сердюсова Корректор Т.Иалец Заказ 824 Тиран 473 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР 113035, Иосква, Ж, Раувская наб.д. 4/5 Производственно-издательский комбинат патент", г.уигород, ул. Гагарина; 101