Датчик случайных кодов

О П И С А Н И Е оц 922737ИЗОВРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсниэСоциапистичесннкРеспублик(22)Заявлено 21,04. 80 (21) 2913819/18-24с присоеаинеиием заявив,В(5)Ы. Кл. 6 06 С 7/58 фюеудаустенией ванвтет ИФР аф лава юввретеввй в впуытвй(53) УДК 681. .325(088.8) Дата онублнковання описания 25.04. 82(71) Заявитель 54) ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ КОДОВ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано приматематическом модеЛировании сетей связи, систем управления,в системах формирования ключевых кодов, устройствах формирования специальных сигналов, в составе автоматизированных систем управления,9 уКяйаннцх областях возникает необходимоеть формирования всех возможных случайных кодов, содержащих в позиций, на ровно и из которых распо-.лагаются н 1", а на остальных е-п, - "О" В практике моделирования процес сов, представляемых такими кодами, часто встречаются случаи, когда недопустимо появление подряд более пр единиц или более пр нулей, К таким процессам относятся, например, известные М-последовательности и другие типы псевдослучайных Последовательностей. Такие коды моделируют источник некоторых средств с ограниченными возможностями непрерывного их формирования.Известен датчик случайных кодов, обеспечивающий получение последовательности кодов, содержащих а позиций, на и иэ которых располагаются "единицы" путем преобразования двоичного кода в циклический с постоянным числом и "единиц" из в.Случайные коды, содержащие в позиций, на и из которых находятся фединицы", могут быть получены, если на вход этого устройства подключить датчик случайных равновероятных кодов 13.Недостатком датчика является невысокое быстродействие и невозможность формирования кодов с ограниченным числом встречающихся подряд "единиц".Наиболее близким техническим решением к изобретению является датчик случайных кодов с повышенным быстродействием, содержащий генератор тактовых импульсов, первый выход которо3 9227 го соединен с входом генератора равномерно распределенных случайных напряжений, первый и второй вычитатели, первый и второй сумматоры, делитель, компаратор, элемент И-НЕ,5 блок сравнения и ключ, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым выходом генератора тактовых импульсов и с выходом генератора равномерно распределенных случайных напряжений, а выход ключа соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом делителя, а выход блока сравнения соединен с пеовым входом элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с первым входом сумматора, первый выход которого чеЭо рез компаратор соединен с первым входом первого сумматора и с вторым входом второго сумматора, второй выход которого через второй вычислитель соединен с вторым входом делителя,25 первый вход которого через йервый вычитатель соединен с выходом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ, являющимся первым выходом датчика,Зо выход компаратора является вторым выходом датчика.Датчик позволяет формировать всевозможные случайные е-позиционные коды с постоянным числом и нединиц"21Однако данный датчик не позволяет формировать коды с дополнительным заданным свойством формирования кодов с ограниченным числом следующих подряд "единиц".Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей датчика благодаря обеспечению формирования всевозможных случайных кодов, содердащих ровно и единиц и не содержащих подряд более заданного числа "единиц",45 путем введения дополнительной отрицательной обратной связи по числу непрерывно следующих "единиц", определяющей условную вероятность их появления. 50Для достижения поставленной цели в датчик случайных кодов, содержащий генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом генератора равномерно распределенных 55 случайных напряжений, первый и второй вычитатели, первый и второй сум-маторы, первый делитель, компаратор,374элемент И-НЕпервый блок сравнения и ключ, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым выходом генератора тактовых импульсов и с выходом генератора равномерно распределенных случайных напряжений, а выход ключа соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого делителя, первый вход которого через первый вычитатель соединен с выходом первого сумматора, а второй вход первого делителячерез второй вычитатель соединен с первым выходом второго сумматора, второй выход которого через компаратор :оединен с первым входом первого сумматора и с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, введены второй блок сравнения, элемент ИЛИ, третий сумматор, второй делитель и умножитель, первый вход которого соединен с выходом третьего сумматора, второй вход умножителя соединен с выходом первого делителя, а выход умножителя соединен с первым входом второго блока сравнения второй вход которого соединен с выходом ключа, а выход второго блока сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход элемента ИЛИ соединен с входом сброса третьего сумматора и с вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с счетным входом третьего сумматора и является информационным выходом датчика, выход компаратора является синхронизирующим. выходом датчика.На чертеже приведена блок-схема датчика случайных кодов.Датчик содержит генератор 1 так- товых импульсов, первый выход которого соединен с входом генератора 2 равномерно распределенных случайных напряжений, первый блок 3 сравнения, первый сумматор 4, выход которого через первый вычитательсоединен с первым входом первого делителя б, выход которого соединен с первым входом первого блока 3 сравнения, второй сумматор 7, второй выход которого через второй вычитатель 8 соединен5 9227 с вторым входом первого делителя 6, а первый выход второго сумматора 7 через компаратор. 9 соединен со своим вторым входом и с первь;м входом первого сумматора 4, первый выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с первым входом ключа 10 и вторым входом элемента И-НЕ 11, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 4, второй блок 12 сравнения, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 13, третий сумматор 14, выход которого через второй делитель 15 соединен с первым входом умножйтеля 16, второй вход которого соединен с выходом первого делителя 6, а выход умножителя 16 соединен с первым входом второго блока 12 сравнения, выход элемента И-НЕ 11 соединен с вторым входом .тре- в . тьего сумматора 14, выход первого блока 3 сравнения соединен с пеовым входом элемента ИЛИ 13, выход которого соединен с первыми входами эле- мента И-НЕ 11 и гретьего сумматора 14, второй выход генератора 1 соединен с первым входом второго сумматора 7. Выход генератора 2 соединен с вторым входом ключа 10, выход которого соединен с вторыми входами .пеового Зв блока 3 сравнения и второго блока 12 сравнения.Датчик работает следующим образом..-В исходном состоянии в вычитателе 5 в качестве уменьшаемого устанавли 35 вается число и, соответствующее общему числу "единиц" в результирующих случайных щ-позиционных кодах, в вычитателе 8 - число п 1, соответствующее числу позиций результирующего 4 в кода, в делителе 15 в качестве делителя устанавливается число п, соответствующее разрешенному числу следующих подряд "единиц". В компараторе 9 устанавливается число в. Сумматоры 4, 7 и 14. сброшены в "0"." В таком исходном состоянии на.делителе 6 формируется напряжение а, пропорциональное - , которое подает 0 ся на первый вход .блока 3. Это напряжение составляет - -ю часть от напряжения запиоания, соответствующего 6=1, при котором через блок 3 не могут проходить никакие сигналы с генератора 2. Величина - являетсяй 55 вероятностью появления "единицы" на первой позиции результирующего кода. В блоке 12 сравнения пороговымнапряжением является величина Ф,где Г= в; п - количество реализо 5вавшихся подряд ".единиц"; и р - максимально разрешенное количество следующих подряд "единиц".Через блок 12 могут проходитьс генератора 2 только сигналы с амплитудои О(ИВ исходном состоянии, вследствиеравенства п=0, величина 61=0, ичерез блок 12 не могут проходитьникакие сигналы с генератора 2 (равенство аг=О,является условием запи"рания блока 12).При поступлении каждого тактовогоимпульса с генератора 1 тактовых импульсов на ключ 10 последний открывается и пропускает с генератора 2 сигнал со случайной амплитудой О, распределенной равновероятностно на интервале 0-1. Этот сигнал с выхода ключа 10 подается на вторые входы блоков 12 и 3 сравнения.При превышении установленного порогового напряжения а, подаваемого на первый вход блока 3 с выхода делителя б т.е. при О)с), сигнал с выхода блока 3 поступает на первый вход элемента ИЛИ 13. На.второй вход элемента .ИЛИ 1.3 поступает сигнал с блока 12 в случае, если О(оГ. На выходе элемента ИЛИ 13 образуются "единицы", если хотя бы на один из входов поступают сигналы с блоков 3 и 12, и "нули", - если сигналы не поступают ни на первый, ни на второй его входы. С выхода элемента ИЛИ 13 сигнал поступает на первый вход элемента И-НЕ 11, .который выполняет роль блока формирования нормированных импульсов. Элемент И-НЕ 11 формирует "ноль", если одновременно с тактовым импульсом, поступающим на второй вход элемента И-НЕ 11 с генератора 1 тактовых импульсов, на первый вход этого элемента поступает "единица" с выхода элемента ИЛИ 13, и "единицу" если с элемента ИЛИ 13. поступает "ноль"."Единицы" и "нули" на выходе эле" мента И-НЕ 11 образуют требуемую случайную последовательность (код). Дополнительным условием, ограничивающим количество следующих подряд "единиц" является равенство п в -пр, при котором 1=1, и на выходе элемента ИЛИ 13 однозначно появляются "единица", так как на один из входов737 8окончания очередного выходного кода,Этим сигналом сбрасываются в "нольфсумматоры 4 и 7 и синхронизируютсярезультирующие коды на выходе датчика,Таким образом, символы выходныхпоследовательностей (кодов) - "единицы" и "нули" формируются с тактовой частотой генератора 1 тактовыхимпульсов, а выходные (результирующие) коды - с периодом, равным втактам, причем в,результирующих кодах обеспечивается дополнительноеусловие расположения подряд не болееи р "единиц". Длину случайных выходных кодов, количество "единиц" вних и максимально возможное количество следующих подряд "единиц" можноизменять путем изменения константв и и пр, соответственно.В датчике возможно использованиецифровых генераторов случайных чисел,равновероятностных в интервале О,в качестве блока 2. Тогда соответственно. блоки 3, 5 6, 8, 15, 16 и12 формируют цифровые выходные сигналы.Предлагаемый датчик случайныхкодов обладает большими функциональными возможностями по сравнению сизвестным и, следовательно, можетболее широко использоваться в соста- .ве моделирующих комплексов, системуправления и контрольно-испытательной аппаратуры 7 922элемента ИЛИ 13 однозначно поступает сигнал или с блока 3 при 0)Ф,или с блока 13 при 0(а. "Единица" навыходе элемента ИЛИ 13 является сигналом сброса сумматора 14,Таким образом, условная вероят"ность Р появления "единицы" на выходе датчика пропорциональна разностия-ц:ц(1-):(1 ).пр 10Импульсы с выхода элемента И-НЕ 11одновременно подаются на второй входсумматора 4, в котором формируетсясуммарный сигал п являющийся суммой сформированных в данном коде н 1 З"единиц", и на второй вход сумматора 14, в котором Формируется сигнал"п" являющийся суммой следующихподряд "единиц", С выхода сумматора4 сигнал "и" подается на вход вычи" 20тателя 5, который формирует напряжение, пропорциональное (и"п) константы и и суммы реализовавшихся "единиц" и.Импульсы с выхода генератора 1 23тактовых подаются также на вход сумматора 7, в котором формируется сум-.ма тактовых импульсов й . С первоговыхода сумматора 7 сигнал поступаетна вход вычитателя 8, который форми-. зврует напряжение, пропорциональноеразности (в-йт) константы в и суммытактовых импульсов К . Выходные сиг-.налы с вычитателей 5 и 8 поступаютна первый и второй входы делителя 6Яна выходе которого формируется напряжение а, пропорциональное отношениюс выхода делителя 6 это на"1пряжение подается на первый вход бло- вка 3,С выхода сумматора 14 сигнал нп ".подается на вход делителя 15 на вы".ходе которого формируется сгнал нт"пропорциональный отношению = ио 43далее этот сигнал подается на первыйвход умножителя 16, на. второй входкоторого подается напряжение й с выхода делителя 6, На выходе умножителя 16 образуется напряжение пропоре) Яциональное произведению акоторовподается на первый вход блока 13.С второго выхода сумматора 7 сигнал поступает на компаратор 9, выходкоторого соединен с входами сброса на.В случае осуществления равействайщв компаратор 9 формирует сигнал формула изобретения Датчик случайных кодов, содержащий генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом генератора равномерно распределенных случайных напряжений, перцый и ВщРОЙ юючиуатюли ОФРВюй и 1 тюдФН сумматоры, первый. делитель, компаратор, элемент И-НЕ, первый блок сравнения и ключ, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым выходом генератора тактовых импульсов и с выходом гене" ратора равномерно распределенных случайных напряжений, а выход ключа соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которо-. го соединен с выходом первого делителя, первый вход которого через первый вычитатель соединен с выходом первого сумматора а второй вхоДЗаказ 2582/6 Т ВНИИ дписно ная, 4 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул 992273 первого делителя через второй вычитатель соединен с первым выходом второго сумматора, второй выход которого через компаратор соединен с первым входом первого сумматора и с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с вторым вы" ходом генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход кото-в рого соединен с вторым входом первого сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика за счет ограничения числа "единиц" в коде, 15 он содержит, второй блок сравнения, элемент ИЛИ, третий сумматор, второй делитель и умножитель, первый вход которого через второй делитель соединен с выходом третьего сумматора, 20 второй вход умножителя соединен с выходом первого делителя, а выход ум 10ножителя соединен с первым входомвторого блока сравнения, второй входкоторого соединен с выходо ключа, авыход второго блока сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ,второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход элемента ИЛИ соединен с входомсброса третьего сумматора и с вторымвходом элемента И-НЕ, выход которогосоединен со счетным входом третьегосумматора и является информационнымвыходом датчика, выход компаратораявляется синхронизирующим выходомдатчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЮ 404078, кл. О 06 Г Б/Ог, г 973.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Н. 2802815/18-24;кл. С Об Г 1/02, 1979 прототип),