Генератор случайного процесса

 

Изобретение относится к импульсным устройствам генерирования случайного процесса. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет генерирования случайного процесса с биноминальным законом распределения вероятностей его состояний. С генератора 1 пуассоновского потока импульсы поступают на вход счетного триггера (ТГ) 2. На выходах ТГ 2 формируются противофазные сигналы, математические ожидания длительности единичного и нулевого уровней которых равны между собой. Сигналы с ТГ 2 поступают на первые входы логических элементов (ЛЭ) И 3 и 4, на вторые входы которых подаются тактовые импульсы с выхода генератора 5. При совпадении единичного уровня сигнала с первого выхода ТГ 2 и тактового импульса на входах ЛЭ И 3 импульс проходит на первый вход (суммирую1ций) реверсивного счетчика 8. Тактовые импульсы поступают также на вход счетчика 6, имеющего определенный коэффициент пересчета. К моменту появления импульса на выходе счетчика 6 реверсивный счетчик 8 совершит п случайных переходов и находится в одном из достижимых состояний. Код этого состояния импульсов с выхода счетчика 6 переписывается из счетчика 8 в буферный регистр 9. Этим же импульсом, задержанньм элементом 7, счетчик 8 переключается в нулевое состояние. После этого процесс переключения счетчика 8 будет продолжаться аналогично описано . в (Л ю о ел to О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU 1205261

А и>4 Н 03 К 3/84

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ %, 11ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3573474/24-21 (22) 07. 04. 83 (46) 15. 01. 86. Бюл.№ 2 (71) Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова (72) В.M.Глушань и В.H.Гуров (53) 621.374.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 489098, кл. С 06 Р 1/02, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 484626, кл, Н 03 К 3/84, 1975. (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к импульсным устройствам генерирования случайного процесса. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет генерирования случайного процесса с биноминальным законом распределения вероятностей его состояний. С генератора 1 пуассоновского потока импульсы поступают на вход счетного триггера (ТГ) 2. На выходах ТГ 2 формируются противофазные сигналы, математические ожидания длительности единичного и нулевого уровней которых равны между собой. Сигналы с

ТГ 2 поступают на первые входы логических элементов (ЛЭ) И 3 и 4, на вторые входы которых подаются тактовые импульсы с выхода генератора 5. При совпадении единичного уровня сигнала с первого выхода

ТГ 2 и тактового импульса на входах ЛЭ И 3 импульс проходит на первый вход (суммирующий) реверсивного счетчика 8. Тактовые импульсы поступают также на вход счетчика

6, имеющего определенный коэффициент пересчета. К моменту появления импульса на выходе счетчика 6 реверсивный счетчик 8 совершит п случайных переходов и находится в одном из достижимых состояний. Код этого состояния импульсов с выхода счетчика 6 переписывается из счетчика 8 в буферный регистр 9. Этим же импульсом, задержанным элементом 7, счетчик 8 переключается в нулевое состояние. После этого процесс переключения счетчика 8 будет продолжаться аналогично описанному. Коды регистра 9 преобразуются ЦАП 10 в ступенчатое напряжение с биноминальным законом распределения, а интегратор 11 будет преобразовывать ступенчатое напряжение в

1 205? 61 непрерывное. В описании изобретения подробно рассматриваются переходы в генераторе случайного процесса с пояснением на временных диаграммах. Ил.2

Изобретение относится к импульсной технике.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет генерирования случайного процесса с биноминальным законом распределения вероятностей его состояний, На фиг.1 представлена структурная схема генератора случайного процесса; на фиг,2 — диаграммы переходов устройства, иллюстрирующие принцип его работы.

Генератор случайного процесса (фиг.1) содержит генератор 1 пуассоновского потока импульсов, выход которого соединен с входом триггера 2, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И 3, второй элемент И 4, генератор 5 тактовых импульсов, счетчик 6, элемент задержки 7, реверсивный счетчик 8, буферный регистр

9, ЦАП 10, интегратор t1. Второй выход триггера 2 соединен с первым входом второго элемента И 4, второй вход которого соединен с выходом генератора 5 тактовых импульсов и с вторым входом первого элемента И 3, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика 8, второй вход которого соединен с выходом второго элемента

И 4. Выход генератора 5 тактовых импульсов соединен с входом счетчика 6, выход которого соединен с входом записи буферного регистра

9, а через элемент задержки 7 с входами Сброс реверсивного счетчика 8, выходы которого соединены входами буферного регистра 9, выходы которого соединены с входами ЦАП 10, выход которого соединен с входом интегратора.

Генератор случайного процесса работает следующим образом.

5 !

О

4О

2

Генератор 1 пуассоновского потока импульсов вырабатывает импульсы, которые поступают на вход счетного триггера 2, на выходах которого формируются противофазные сигналы, математические ожидания длительностей единичного и нулевого уровней которых равны между собой. Сигналы с выходов триггера 2 поступают на первые входы первого 3 и второго

4 элементов И, на вторые входы которых поступают импульсы с выхода генератора 5 тактовых импульсов. При совпадении единичного уровня сигнала с первого выхода триггера 2 и тактового импульса на входах первого элемента И 3 импульс проходит на первый (суммирующий) вход реверсивного счетчика 8, а при совпадении единичного уровня сигнала с второго выхода триггера 2 и тактового импульса на входах второго элемента И 4 — на второй (вычитающий) вход реверсивного счтетчика 8.

Тактовые импульсы с выхода генератора 5 поступают также на вход счетчика 6, имеющего определенный коэффициент пересчета п. К моменту появления импульса на выходе счетчика 6 реверсивный счетчик 8 совершит и случайных переходов и окажется в одном из достижимых состояний (на фиг.20 показаны возможные переходы при (1=3, на фиг.2о- при п=4). Код этого состояния импульсом с выхода счетчика 6 переписывается из реверсивного счетчика 8 в буферный регистр 9, после чего этим же импульсом, задержанным элементом задержки 7, реверсивный счетчик 8 будет сброшен в нулевое состояние. После этого процесс переходов реверсивного счетчика 8 будет продолжаться аналогично описанному, Коды буферного регистра 9 преобразуются ЦАП 10 в ступенчатое нап12О5" . 1 ряжение с биноминальным законом распределения, а интегратор 11 сглаживает это ступенчатое напряжение в непрерывное, Рассмотрим подробнее переходы в генераторе случайного процесса.

Предположим, что он имеет конечное число состяний 2п+1. Нулевое состояние будем считать исходным, а остальные пронумеруем цифрами +1, -1, +2, -2,..., +и, — п и отложим их на оси ординат (фиг.2). На каждом шаге (тактовом импульсе) устройство переходит из данного состояния в одно из двух соседних с равными вероятностями Р = Р = P = о или остается в прежнем с вероятностью Р

1 — р — q (плюс соответствует переходу в соседнее верхнее по оси ординат состояние, минус — нижнее см.фиг.2). Такие переходы устройство совершает в течение и шагов, а на п +1-м шаге возвращается в исходное (например, нулевое) состояние. После этого переходы совершаются устройством аналогично.

При указанных условиях устройство может попадать на и-м шаге не во все свои состояния, а только в определенные. Причем при и нечетном он попадает только в нечетные состояния, а при и четном — в четные. Ступенчатые кривые ограничивают возможные траектории попадания устройства на и-м шаге в достис жимые состояния.

Можно показать, что устройство на и-м шаге будет попадать в каж1 дое из достижимых состояний j c вероятностями Р>, распределенными по биноминальному закону

Сц !

p=- — — —,— „ =01

1 и-6 Ф 3 Ф 1 N -1

Ч

В справедливости приведенного соотношения легко убедиться. Так, переход в состояния 0 и 3 (фиг.2а) осуществляется всего по одному пути:

0 1-2 ; и 0 -1 -2- -3, а в состояния 1 и 2 можно прийти уже тремя

r,утями: 0 1-0- 1, 0 -1=0 -1, () — 1— ?---1 и 0 1 =; 2 -1, 0 1 0 1, 0 — 1- 0=.1 .

Всего же различных путей будет 2 =8, поэтому вероятности попадания в указанные состояния будут Р, = Р„ =1/8;

P1 = Р = 3/8.

В устройстве случайные переходы иэ состояния в состояние выполняет реверсивный счетчик 8. Переходы про10 исходят под деиствием тактовых импульсов, вырабатываемых генератором

5 тактовых импульсов.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и

Генератор случайного процесса, содержащий генератор пуассоновского потока импульсов, выход которого соединен с входом триггера, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом второго

30 элемента И, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с входом интегратора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет генерирования случайного процесса с биноминальным законом распределения вероятностей его состояний, генератор содержит счетчик, буферный регистр и элемент задержки, 40 выход которого соединен с входами

"Сброс".реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами буферного регистра, выходы которого соединены с входами цифроаналогового

45 преобразователя, вход записи буферного регистра соединен с входом элемента задержки и выходом счетчика, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов.

1205761 /1ь

%6

%ь дб

Составитель Ю.Бурмистров

Редактор N.Öèòêèíà Техред Т.Дубинчак Корректор A.Tÿñêo

Заказ 8538/57 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул. Проектная, 4