Датчик случайных кодов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 997036(22) Заявлено 30. Об. 81 (21) 3314297/18-24 Р 11 М Кп з с присоединением заявки Нов 6 06 Г 7/58 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 15,0283. Бюллетень Мо 6 Дата опубликования описания 15. 02. 83 54) ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ КОДОВ а ся чИзобретение относится к вычисли=тельной технике и может быть использовано при математическом моделиро- .вании сетей связи, систем управления,в системах Формирования ключевых кодов, устройствах Форйирования специальных кодов, в составе автоматизированных систем управления, решениипоисковых задач. 1 ОВ укаэанных областях возникает необходимость Формирования таких последовательностейизтт 1-позиционных случайных двоичных кодов, .содержащих пор 1 единиц, что сумма единиц по каждой 1-й позиции в кодах такой последовательности равна п 1,Если символы каждого кода последо в тельности рассматривать как строкуматрицы, а символы одной и той же позиции всех кодов последовательностикак элементы столбца этой матрицы,то укаэанные последовательности представля 1 от собой случайные матрицы,размером итх ис о 1 единицами в каждойстроке и И 1 единицами в каждом столбце . 25Известен датчик случайных кодов,.обеспечивающий получение последовательности кодов, содержащих тъ позиций, на ти 1 из которых располагаютединицы, путем преобразования двои ного кода в циклический с постоянным числом Ж 1 единиц из ти. Случайные коды, содержащие п позиций, на И 11 из которых находятся единицы, могут быть получены, если на вход этого устройства подключить датчик случайных равновероятных кодов ).1 1.Недостатком этого датчика является невысокое быстродействие и невозможность формирования таких последовательностей из т 1 случайных ти-позиционных кодов с заданным числом единиц, чтобы сумма единиц по. каждой 4-и позиции всех кодов последовательности была наперед заданной постоянной величиной.Наиболее близким к предлагаемому является датчик случайных кодов, содержащий генератор тактовых. импульсов, первый выход которого соединен с входом генератора равномерно распределенных случайных напряжений, первый, второй и третий сумматоры, первый и второй делители, умножитель, компаратор, элемент Й-НЕ, первый и второй блоки сравнения, элемент ИЛИ, ключ, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым выходом генератора тактовых импульсов и с выходом генератора равномерно рас 997036йрвдвленных случайных напряжений, авыход ключа соединен с первым входомпервого блока сравнения, второй входкоторого соединен с выходом первогоделителя, первый вход которого через первый вычитатель соединен с вы:ходом первого сумматора, а второйвход делителя через второй вычитательсоединен с первым выходом второго сумматора, второй выход которого. черезкомпаратор соединен с входом сбросапервого сумматора и с входом сбросавторого сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом генератора равномерно распределенных 5случайных напряжений и с первым входом элемента И-НЕ, первый вход умножителя через второй делитель соединен с выходом третьего сумматора,второй вход умножителя соединен с 2 Овыходом первого делителя, а выходумножитвля соединен с первым входомвторого блока сравнения, второйвход которого соединен с выходомключа, а выход второго блока сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход соединен со входом.сброса третьего сумматора и со вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен со счетныии входами второго и третьего сумматоров иявляется информационным выходом датчика, выход компаратора,являетсясинхрониэирующим выходом датчика,Этот датчик позволяет формироватьвсе возможные случайныеи-позиционные коды, содержащие ровнои 1 единиц и не содержащие подряд болеезаданного числа единиц, что достигает ся введением двух отрицательных обратных связей (по числу сформированных единиц и по числу непрерывно следующих единиц), определяющих условную вероятность появления единиц в,коде )2),Однако укаэанный датчик формирует соверщенно независимые случайныекоды и не позволяет формировать такие последовательности иэ И случайных И-позиционных кодов с заданнымчислом единиц, чтобы сумма единицпо каждой 1 -й позиции всех кодов последовательности была наперед заданной постоянной величиной.Целью изобретения является расширение функциональных воэможностейдатчика за счет формирования такихпоследовательностей из И случайныхВ-позиционных кодов с заданным числом1 единиц, чтобы сумма единиц по 40каждой-й позиции всех кодов последовательности была наперед заданнойпостоянной величиной И 1, что достигается путем введения дополнительной обратной связи по числу сформированных Яединиц по каждой-той позиции последовательных кодов.Цель достигается тем, что в датчик, содержащий генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом генератора равномерно распределенных случайных напряжений, с первым входом элемента И-НЕ и с первым входом ключа, первый сумматор, второй вход которого сое динен с выходом генератора равномврно распределенных случайных напряжений, а выход соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнвния, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом элемента И НЕ,выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого через первый вычитатель соединен спервым входом первого делителя, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения и с первым входом умножителя, второй вход которого соединен с выходом второгоделителя, а выход соединен со вторымвходом второго блока сравнения, второй сумматор, первый вход которого соединен со вторым выходом генератора тактовых импульсов, первый выход второго сумматора через второй вычита- . тель соединен со вторым входом первого делителя, а второй выход через первый компаратор соединен со своим вторым входом и со входом сброса первого сумматора, введены дополнительно третий сумматор, второй компаратор, первый и второй коммутаторы и группа сумматоров,опврвые входы которых соединены с соответствующими выходами первого коммутатора, а выходы этих сумматоров соединены с соответствующими входами второго коммутатора, выход которого. соединен со входом второго делителя, первый вход первого коммутатора соединен с выходом элемента И-НЕ, а второй его вход соединен с первымвыходом генератора тактовых импульсови с первым входом второго коммутатора, первый вход третьего сумматора соединен с выходом первого компаратора,а выход третьего сумматора через второй компаратор соединен со своим вторым входом и со входами сброса сумматоров группы, выход первого компаратора является выходом синхронизации кодов, выход второго компаратора является выходом синхронизации кадров. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого датчика.Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 равномерно распределенных случайных напряжений, первый блок 3 сравнения, первый сумматор 4, первый вычитатель, первый делитель б, второй сумматор 7, второй вычитатель 8, первый компаратор 9, ключ 10,элемент И-НЕ 11, второй блок 12 сравнения, элемент ИЛИ 13, первый коммутатор 14, второй делитель 15, умножитель 16, группу 17 сумматоров, второй коммутатор 18, третий сумматор 19, второй компаратор 20, информационный выход 21 датчика, выход 22 синхронизации кодов, выход 23 синхронизации последовательностей (кадров).Датчик случайных кодов работает следующим образом.В исходном состоянии в вычитателе .5 в качестве уменьшаемого устанавливается числом 1, соответствующее общему числу единиц в результирующих случайных Ф-позиционных кодах, во втором вычитателе 8 - число е, соответствующее числу позиций в кодах последовательности, во втором делителе 15 в качестве делителя устанавливается число И 1, соответствующее заданному количеству единиц по одной какой-либо позиции кодов последова, тельности. В компараторе 9 устанавливается числоуи, в компараторе 20 - число ю, соответствующее заданному колйчеству кодов в одной результирующей последовательности, Сумматоры 4,7,171 -17 сброшены на "0". Первый , кольцевой коммутатор 14 находится на первой позиции (коммутирует выход элемента И-НЕ 11 с сумматором 17), а второй кольцевой коммутатор 18 - нам-й позиции (коммутирует вход второго делителя 15 с сумматором 1 ).В таком исходном состоянии на первом делителе б Формируется напряг жение а, пропорциональное - в , кото-, рое подается на второй вход блока 3.й Это напряжение составляет-юФ часть от напряжения запирания, соответствующего а=1, при котором через блок 3 не могут проходить никакие сигналы с генератора 2 случайных наИ 1пряжений. Величина . - является веИроятностью появления диницы на первой позиции результирующего кода.Во втором блоке сравнения 12 пороговым напряжением является величинаИ 2а где 1:-, й 2 - количество реализовавшихся единиц по 1 -и позиции кодов последовательности, И 1- заданное количество единиц по каждой позиции в кодах последовательности, Через блок 12 могут проходить с генератора 2 случайных напряжений только сигналы с амплитудой с а, В исходном состоянии вследствие равенства И 2= 0 (для всех) величина а = О, и через блок 12 не могут проходить никакие сигналы с генератора 2 (равенство а," = 0 является условием запирания блока 12).При поступлении каждого тактового импульса с генератора 1 тактовых импульсов на ключ 10 последний открывается и пропускает с генератора 2равномерно распределенных случайныхнапряжений сигнал со случайной амплитудой О, распределенной равновероятно на интервале 0-1, Этот сигнал с выхода ключа 10 подается на первые входы блоков сравнения 3 и 12. Припревышении установленного пороговогонапряжения а, подаваемого на второй вход блока 3 с выхода делителя (т.е. при Ц а), сигнал с выхода блока 3 поступает на первый вход элемента ИЛИ 13, На второй вход элемента ИЛИ 13 поступает сигнал с блока 12 в случае, если Ос ат. На выходе элемента ЙЛИ 13 образуются единицы, еслихотя 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 эле" мента ИЛИ 13 сигнал поступает на первый вход элемента И-НЕ 11, который выполняет роль блока формирования нормированных импульсов. Элемент И-НЕ 11 Формирует "0", если одновременно с тактовым импульсом, поступающим на второй вход элемента И-НЕ 11 с генератора 1 тактовых импульсов, на первый вход этого элемента поступает сигнал "1" с выхода элемента ИЛИ 13, а "1", если с элементаИЛИ 13 поступает "0"Единицы и нулина выходе элементаИ-НЕ 11 образуют требуемые случайные коды последовательности. Дополнительным условием, ограничивающим количество единиц по-й позиции кодов последовательности является равенство И,2 = и 1, при котором 1 = 1 и на выходе элемента ИЛИ 13 однозначно появляются "1", так как на один из входов элемента ИЛИ 13 однозначно поступает сигнал или с блока 3 при Ц 1 а, или с блока12 при Ос а.Таким образом, условная вероятностьпоявления "1" на выходе датчика пропорциональна разности-Р=Импульсы с выхода элемента И-НЕ 11 одновременно подаются на первый входсумматора 4, в котором Формируется суммарный сигналЮ 2, являющийся суммой сформированных в данном коде последовательности единиц, и на первый вход кольцевого коммутатора 14, который последовательно, начиная с первой позиции кода, на каждый такт, при поступлении на его второй вход очередного тактового импульса с выхода генератора 1 тактовых импульсов подключает выход элемента И-НЕ 11 к первому входу очередного997036 1 олиисное Тираж 7 935/ ВНИИПИ Филиал. ППП "Патент", г. ужгород Проектная,ответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, а вторые входыпервого и второго блоков сравнениясоединены соответственно с выходомпервого делителя и с выходом умножителя, первый вход которого соединенс выходом второго делителя, а второйвход умножителя соединен с выходомпервого делителя, первый вход которого через первый вычитатель соединен с выходом первого .сумматора, авторой вход первого делителя черезвторой вычитатель соединен с первымвыходом второго сумматора; второй выход которого через первый .компаратор соединен с первым входом первого.сумматора и с первым входом второго сумматора, второй вход которогосоединен с вторым. выходом генераторатактовых импульсов, первый выход которого соединен с.выходом элементаИЛИ, а выход элемента И-НЕ соединен с 20вторым входом первого сумматора иявляется информационным выходом датчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, -что, с целью расширения функциональных возможностей датчика за счет формирования заданной стохастическойматрицы, он содержит первый и второйкоммутаторы, группу сумматоров, второй компаратор и третий сумматор,первый вход которого соединен с вы-.ходом первого компаратора, а выход .третьего сумматора через второй компаратор соединен с вторым входомтретьего сумматора и с первыми входамисоответствующих сумматоров группы,вторые входы которых соединены с соответствующими выходами первого коммутатора, первый вход которого соединен с выходом элемента И-НБ, а второй вход первого коммутатора соединенс первым выходом генератора тактовыхимпульсов и с первым входом второгокоммутатора, группа входов которого соединена с выходами соответствующих сумматоров группы, а выходвторого коммутатора соединен с входом второго делителя, выход первогокомпаратора является выходом синхронизации кодов, выход второго компаратора является выходом синхронизации кадров.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе,1. Авторское свидетельство СССР9 404078, кл. 6 Об Г 7/58, 1972.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2913819/18-.24,кл. 6 Об Г 7/58, 1980 (прототип),