Генератор псевдослучайных последовательностей

Союз СоветскикСоциалистическмкРеспублик ОП ИСАЙИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ953638 Ф(51)М. Кл,с присоединением заявки РЙ -Я 06,Р 7/58 3 Ьеударстаанньй комитетСССР ие делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 23,08,82(71) Заявитель Минский радиотехнический ннститут(54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ 1Изобретение относится к вычислительной технике и может найти. применение при моделировании случайных процессов и исследовании помехоустойчивости различных систем, а также в бортовых и наземных системах радиосвязи и радионавигации для измерения параметров движущегося объекта в качестве модулирующих сигналов,Известно устройство формирования псевдослучайных последовательностей, содержащее регистр сдвига и сумматор по модулю два в цепи обратной связи, позволяюшее получить псевдослучайную последовательность максимальной длительи 15 ности с периодом 2 -1 111. Недостаток этого устройства - напи- чие корреляции между генерируемой последовательностью и задержанной после О довательностью относительно самой себя на некоторое число дискретов, а также узость класса формируемых псевдослучай+ ных последовательностей. 2Известен формирователь псевдослучайных последовательностей, содержащий б"- разрядный регистр сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи и Р дополнитепьных сумматоров по модулю два, на выходах которых формируются псевдослучайные последовательности, причем г йп(2.Дополнительные сумматоры по модулю два позволяют получить псевдослучайные последовательности с различ- ным фазовым сдвигом 121.Это устройство позволяет формировать псевдослучайные последовательности с равномерным спектром, но оно имеет не равный нулю коэффициент корреляции между сдвинутыми копиями последовательности,Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому явлйется устройство формирования псевдослучайных последовательностей (ПСП), .содержашее генератор тактовой частоты, выход которого связан с входами фазоврашатепя и первого датчика псевдослучайной поспедоватепь/01) сО для непрерывных значений Х и 1,При Р - 2 коррелятор наналогиченкоррелятору известного устройства, При12 коррелятор осушествпят перемножение с весом по правилу Х 1 ф 1 еслиХ У иХ У ; - . О, еслиХФУ+,В общем случае коррелятор 4 имеет следующие узлы: весовой перемножитель; интегратор или сумматор,,Юешифратор 5 представляет собой йвходную схему совпадения на определенное кодовое состояние псевдослучайнойпоследовательности, генерируемой первым,датчиком 3 псевдослучайной поспедова 5 953пик-фактора хуже значений, которые имеют псевдослучайные последовательности,Недостатком известного устройства является также узкий класс формируемыхпоследовательностей, Это объясняется тем, 5что период последовательностей при р ф 2может иметь только одно иэ следующихзначений:"-2 -1 - когда датчиками формируютися ПСП типа М-последовательностей; 10Н = 4+ 2, Й - простое, Х = 1,2,.Й= 4 х+27, Ч - простое число, Х1,2;К х,ХИХ 2- простые числа.Бейь изобретения - уменьшение пикфактора формируемой псевдослучайной последовательности, что позволит повыситьего точность, и увеличение класса формируемых псевдослучайных последовательностей. 20Поставленная цепь достигается тем,что в генератор псевдослучайных последовательностей, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединенс первым входом фазоврашатепя и с входдом первого генератора М-последовательности, выход которого соединен с первымвходом коррелятора, второй вход которогоподключен к выходу дешифратора и к второму входу фазоврашателя, выход которо- З 0го соединен с входом второго генератораМ-последовательности, разрядные выходыпервого генератора М-последовательностисоединены с входами дешифратора соответственно, введены компаратор, сумматори блок задержки, входы которого подключены к разрядным выходам второго генератора М-последовательности соответственно, выход которого соединен с входомсумматора, выход которого соединен стретьим входом коррелятора, выход которого соединен с входом компаратора, выход которого являешься выходом генератора,выходы блока задержки соединены с соответствующими входами группы сумматоРа. 5На чертеже изображен генератор псев.дослучайных последовательностей,Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов,выход которого связан с входами фазовращателя 2 и перво 50го генератора 3 М-последовательности,один выход которого соединен с первымвходом коррелятора 4, а другие выходыпервого генератора 3 М-последовательности связаны с дешифратором 5, выходкоторого соединен с другим входом кор 55релятора 4 и через фазоврашатель 2связан с входом второго генератора 6М-последовательности, выходы которого 638 6через блок 7 задержки и сумматор 8 соединены с третьим входом коррелятора 4, причем второй вход сумматора 8 сое- динен с основным выходом второго генератора 6 М-последовательности, а выход коррелятора 4 подключен к входу компаратора 9.Генератор 1 тактовых импульсов выполняет операцию генерирования импульсов заданной частоты, с помощью которых осуществляется синхронная работа всех элементов и блоков устройства формирования псевдослучайных последовательностей.Фазофращате пь 2 осуществляет изменение фазы (задержку фазы) по сигналу с дешифратора 5. Выходное значение напряжения фаэовращателя подчйняется вы-. ражению где 1 - значение выхода дешифратора;0(Ц - выходное напряжение генератора тактовой частоты.Первый генератор 3 М-последовательности выполняет операцию генерирования псевдослучайной поспедовательности с ос. нованием:которая удовлетворяет некоторому полному значению задержки Коллектор 4 выполняет операцию следующего вида: й(щ) = Е ХГ,для,дискретных величин Х и 1 и 81 в) = х( )У(1+ ь) д 1 О953638 8относительно другой, поступают на сумматор 8, выпопняюший арифметическоесуммирование.Результат суммы сдвинутых псевдослучайных поспедоватепьностей поступаетна коррелятор 4 со сбросом, на другойвход которого поступает ПСП, формируемая первым генератором 3 М-поспедоватепьности, За время 8-(- длительность элементарного дискрета формируемых ПСП) вычисляется значение взаимокорреляционной функции между ПСП, генерируемой первым генератором 3 М-поспедоватепьности, и поспедоватепьностъю,образованной суммой (щ+1) копий ПСПтакой же формы, как ПСП, генерируемаявторым генератором 6 М-последовательности, В соответствии с избранным правилом в компараторе 9 происходит отображение значения ВКф в уровни (1-1,0), Одновременно с отображением уровней происходит сброс коррелятора 4 внулевое состояние, так как ровно через период ПСП на выходе дешифратора5 появится логическая "1 ", которая производит сброс коррелятора 4 в нульраз за период, Кроме того, погическая1" производит изменение фазы ПСП, генерируемой вторым генератором 6 М-последовательности, Дапее цикп работы уст.ройства повторяется. Через П сдвиговфаза ПСП генерируемая другим датчикомпсевдослучайной поспедоватепьности, примет исходное состояние и начнет вырабатываться второй период выходной псевдослучайной поспедоватепьности, состоящейнэ трех сивопов (+1,1,0).Сущность работы предлагаемого устройства основана на новом свойстве взаимокорреляционной функции между одной Мпоспедоватепьностью основания Р и суммой Ф - копий другой М-поспедоватепьности такого же основания,тепьности. Еспи значение и в .разрядного слова ПСП совпадает с кодом схемы совпадения, на выходе дешифратора будет напряжение, которое соответствует погической "1"5Второй генератор 6 М-поспедоватепьности выполняет. операцию генерирования псевдослучайной последовательности с основанием .р, но попином задержки отпичен от попинома задержки первого датчи О ка 3 псевдослучайн й поспедоватепьности.Бпок 7 задержки осуществляет формирование ПСП, имеющих фазовый сдвиг относительно ПСП, генерируемой вторым датчиком 6 псевдослучайной поспедова тельности, Число формируемых копий для каждого периода НПСП выбирается в соответствии с разложением на множители В=О, 1, 2.Сумматор 8 осуществляет операцию 2 п сложения Ф +1 вепичин. Сложение может быть проведено аналоговым или дискретным методами.Компаратор 9 осуществпяет преобразование уровней коррелятора 4 в три уров 5 ня (1; О, - 1). Генератор работает следующим обра. В момент включения в первый 3 и второй 6 генераторы М-последовательности вводятся состояния, отличные от нуля, а дешифратор 5 настроен на комбинацию символов, которые вводятся в первый генератор 3 М-последовательности в нае35 чапьный момент времени. Это позвопяет на выходе дешифратора 5 получить импульс, который осуществляет установку коррепятора 4 в нупевое состояние, а также производит задержку изменения40 фазы второго генератора 6 М-поспедовательности, за счет того, что логическая "1 на выходе дешифратора 5 не пропус кает тактовый импульс через фазовращатель 2 на вход второго генератора 6 М- поспедоватепьности. Затем происходит45 формирование симво нов псевдослучайных последовательностей в первом 3 и втором 6 генераторах М-последовательности, а в бпоке 7 задержки осуществляется формирование п -копий псевдоспучайных 5 ц последовательностей, которые имеют такую же форму, как и псевдослучайная по следоватепьность, генерируемая вторым генератором 6 М-последовательности, но имеющие фазовый сдвиг, кратный значе ниюЬ -,д,1, Символы с выхода второгоЦР )генератора 6 М-последоватепьности и ее копии, сдвинутые на 5 симвопов одна Если " -1- -1 : - нечетное, то ункция взаимной корреляции (фВК) меж- ру псевдослучайной поспедоватепьностью и суммой р" -1 копий другой псевдослучайной М-поспедоватепьностипри нирсе мает всего три значения на периоде - ,Пусть-2, тогдаз - (2 -1 ) - встречается . ( - , "-) /2" разл 0 У(га, =-(2-1)ф 2 -встречаетсял.Е- -Е-аи С: (.т) 2 -естречеетс13 953638 14второму входу фазоврашатепя, выход кото- выход которого явпяется выходом генерарого соединен с входом второго генерато- тора, выходы блока задержки соединеныра М-последовательности, разрядные выхо- с соответствующими разрядными входамиды первого генератора М-поспедоватепь- сумматора.ности соединены с входами дешифраторасоответственно, о т л и ч а ю щ и й с я Источники информации,тем, что с целью повышения точности ге- принятые во внимание при экспертизенератора, он содержит компаратор, сум, Патент США % 3700869,матор и блок задержки, входы которого кл. 235-152, 1972,подключены к разрядным выходам второго 10 2. Яковлев В. Вфедоров Р, фСта"генератора М-последовательности соответ- хостические вычислительные машины. Л,ственно, выход которого соединен с вхо- Машиностроение", 1974, с. 253.дом сумматора, выход которого соединен 3. Авторское свидетельство СССРс третьим входом коррелятора, выход ко- % 524174, кп. (06 Р 1/02,торого соединен с входом компаратора, Н 03 В 29/00, 1974 (прототип),А, КарасовАч Составите копайчук Техред АКорректор М, Шароши да Подписноета СССРтийнаб., д. 4/5 Заказ 6 ж 731рственного комитеобретений и открыЖ, Раушская/77 Тира ВНИИПИ Госуда по делам из 13035, Москва, лиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4