Устройство для приема и передачи случайных сигналов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для получения случайных чисел с различными законами распределения и ввода их в ЭВМ. Устройство на передающей стороне содержит генератор случайных чисел и формирователи сигналов, осуществлякицих кодирование случайных чисел для передачи по линии связи, на приемной стороне устройство содержит п каналов, каждый из которых состоит из одного неперестраиваемого и m перестраиваемых фильтров, где га - максимальная степень повьшения интенсивности появления выбранного выходного сигнала (определенного случайного числа), и блоки, осуществляющие формирование заданных законов распределения по записанной программе. Настроив К пеi рестраиваемых фильтров, где , одного из каналов на прием К сигнаW лов из номенклатуры передаваемьк с генератора случайных чисел, можно в К раз повысить интенсивность появления на выходе соответствующего сигнала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистических

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1269169 А 1 (5g 4 С 08 С 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCHOMY. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (2 1) 3884 704 /24-24 (22) 16 ° 04.85 (46) 07.11.86. Бюл. Р 41 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) В.В.Беляев, А.М.Дмитриев, Н.В.Петропольский, А.С.Сигов, lO.Л.Спирин и В.Н.Фролов (53) 621.398 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 862167, кл. G 08 С 15/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р 1084851, кл. С 08 С 15/02, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ПЕРЕДАm слу 1АЙн х cnmvros (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для получения случайных чисел с различными законами распределения и ввода их в ЭВМ. Устройство на передающей стороне содержит генератор случайных чисел и формирователи сигналов, осуществляющих кодирование случайных чисел для передачи по линии связи, на приемной стороне устройство содержит и каналов, каждый из которых состоит из одного неперестраиваемого и ш перестраиваеьых фильтров, где m — максимальная степень повышения интенсивности появления выбранного выходного сигнала (определенного случайного числа), и блоки, осуществляющие формирование заданных законов распределения по записанной программе. Настроив К перестранваемых фильтров, где 0 К< ш, одного из каналов на прием К сигналов из номенклатуры передаваемых с генератора случайных чисел, можно в К раз повысить интенсивность появления на выходе соответствующего сигнала. 1 ил.

1269169

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для получения случайных чисел с различными законами распределения и ввода их в ЭВМ. 5

Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет получения выходных случайных сигналов с произвольным законом распределения на приемной стороне.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит на передающей стороне генератор 1 случайных сигналов, генераторы 2 импульсов, формирователи 3 импульсов, усилитель 4, линию 5 связи, на приемной стороне устройство содержит усилитель 6, каналы 7 -7, каждый из которых содержит перестраиваемые фильтры 8 „,—

8„, неперестраиваемый фильтр 9, третий элемент И 10„, -10„, элемент

HE 11, четвертый элемент И 12, первые 13„-13л и вторые 14>, -14„„„+

25 элементы И, вторые элементы ИЛИ 15,—

15„, программно-временной блок 16, элемент 17 задержки, первый элемент

ИЛИ 18, формирователь 19 импульсов, первый триггер 20, блок 21 задания смещений, элемент И 22, регистр 23, счетчик 24, компаратор 25, регистр

26, второй триггер 27, третий триггер 28. Кроме того, передающая и приемная части устройства обозначены позициями соответственно 29 и 30. 35

Ф

В качестве перестраиваемого полосового фильтра 8ц -8„ использован пьезокерамический фильтр, выполненный на пьезоэлектрическом резонаторе, имеющий четыре электрода и представляющий собой поляризованную по толщине пьезоэлектрическую пластину, на плоскости, перпендикулярной оси поляризации, которой нанесены электроды. На одну из этих плоскостей нанесен сплошной электрод — выход пьезокерамического фильтра, а на противоположную плоскость нанесены три входных электрода.

Применение в качестве перестраиваемых полосовых фильтров пьезокерамических фильтров, осуществляющих не толькб высококачественную фильтрацию сигналов ввиду их высокой добротности (Q 10 ), но и задержку

4 их на половину периода резонансных колебаний, позволяет осуществлять отиицательную обратную связь в цепи: выход полосового фильтра 8 — элемент И 101, — элемент 13;3„, второй вход полосового фильтра 8< (где

i = 1.n, j - 1.m) и погасить паразитные колебания. Подавая на третий вход перестраиваемого полосового фильтра 8; смещающие напряжения различных номиналов, можно изменять резонансную частоту пьезоэлектрического резонатора и таким образом перестраивать фильтр на прием сигналов разной длительности.

Неперестраиваемые полосовые фильтры 9 отличаются от фильтров 8н -8 отсутствием третьего входного электрода, из-за чего смещение резонансной частоты невозможно. Отрицательная обратная связь для фильтров

9„-9„ при гашении паразитных колебаний осуществляется по цепи выход фильтра 9; — элемент И 12; - элемент И 13 — второй вход фильтра 9;.

Формирователи 3,-3 „ импульсов представляют собой формирователи единичных импульсов. Число и входов

В устройства соответствует числу выхо дов генератора случайных чисел (ГСЧ), Для и > 2 наиболее распространены

ГСЧ, имеющие n = 10, что соответствует десяти цифрам от 0 до 9, вырабатываемым случайным образом с равномерным законом распределения.

Формирователь 19 импульсов представляет собой дифференцирующую цепочку. Блок 21 задания смещающих напряжений представляет собой набор стабилизированных напряжений различных номиналов, подаваемых на выходы блока через коммутатор, управляемый кодом, подаваемым на входы блока через элементы И 22 от регистра 23.

Величина задержки, обеспечиваемая элементом 28, выбирается равной максимальному времени перестройки блока

21 на новый набор смещающих напряжений.

Устройство работает следующим образом.

Первые формирователи 3,-3 „ при поступлении сигналов с выходов ГСЧ осуществляют формирование одиночных импульсов сигналов соответствующих длительностей,,Цлительность импульсов задается задающими генераторами

2<-2„ и определяется номером информационного входа устройства, Таким образом осуществляется кодирование вырабатываемых ГСЧ (например, слуз 1269 чайньм цифр от 0 до 9) и передавае- мых сигналов. С первых формирователей 3<-3h сигналы поступают на усилитель 4, а затем в линию 5 связи и на приемный усилитель 6. Селекцию импульсов по их длительности осуществляют перестраиваемые 8„ -8<„<, (или неперестраиваемые 9;) полосовые фильтры. Амплитуда напряжения на их выходах максимальна при длительности входного импульса, равной половине периода резонансных колебаний пьезоэлектрического резонатора .

Уровень напряжения, соответствующий уровню полезного сигнала на выходах <5 .элементов 8„ -8„ через элементы 10н—

10„ „ (12), фиксируется соответствующими элементами 14„-14„„„,. На время прохождения через элементы 8«

8.„щ (9) полезного сигнала элементы 20

14 « -14 „,, закрыты, а элементы 13,<—

13<1,,«+1 открыты, Для этого введены формирователь 19, элемент ИЛИ 18 и триггер 20. формирователь 19 осуществляет формирование по передне — 25 му фронту прошедшего из линии 5 связи сигнала, обнуление триггера 20, что приводит к открыванию элементов 14 « -14„,„„и закрыванию элементов 13 « -13„<1<,<, Отфильтрованные 30 сигналы с выходов элементов 8„. -8„ (9) через элементы И 10<, - 10 (12) поступают на входы элемента ИЛИ 18, Задним фронтом сигналы с выхода элемента ИЛИ 18 перебрасывают триггер

20 в единичное состояние, что вызывает открывание элементов 13н -13„,П (открывание цепи отрицательной об.ратной связи) и закрывание элементов 14,< - 14« „„,. Таким образом про- 40 исходит гашение параэитных ударных колебаний.

Перед началом передачи информации на третьи входы перестраиваеьых попосовьм фильтров 8 устройства при одном и том же порядке их появления на входах. Каждый аз элементов ИЛИ 15< -15<, производит

169 4 объединение выходных сигналов со всех

m+1 элементов соответствующего канала 7, — 7д, Сигналы на выходах элементов ИЛИ 15 имеют то же смысловое значение, что и сигналы на выходах ГСЧ.

Например, для 10значного ГСЧ появление сигналов на выходах элементов

ИЛИ 15 соответствует появлению цифр от 0 до 9, Настроив (где 1c K m) фильтров 8« — 8„одного из блоков (например, третьего) на прием k сигналов из номенклатуры, передаваемых с ГСЧ, можно в К раз повысить интенсивность появления соответствующего выходного, сигнала (вероятность появления цифры 3 будет равна k /10 при равномерном распределении сигналов на входе) . При этом можно заблокировать прохождение этих сигналов на другие выходы устройства путем смещения резонансной частоты соответствующих фильтров на величину, не соответствующую приему какого-либо из поступающих сигналов, Представив объем 7 общей выборки случайных чисел в виде N элементарных выборок

«

I (где Т = Z ь t;) и задания для

<=I каждой b t; описанным образом необходимую конфигурацию из работающих на прием и заблокированных фильтров

8„ -8, можно регулировать вероятц «< ° ность появления тех или иных случайных чисел в общей выборке.

Для задания и контроля величины элементарной выборки используются элементы 24-26. Перед началом очередной выборки 4 t; счетчик 24, триггеры 27. и 28 находятся в нулевом состоянии. С выходов блока 2 1 на третьи входы элементов 8„ - 8„,„ подаются смещающие напряжения для д t с выборки. В регистр 26 занесен код величины 4 t; выборки. С первого выхода триггера 27 блокировки поступает разрешающий сигнал на вторые входы элементов И 10 » — 10„„, пеРвых гРУпп и через элементы НЕ 11 -11 — запре«< щающий сигнал на вторые входы элементов И 12,-12„.Со второго выхода триггера 27 поступает запрещающий сигнал на первые входы элементов И 22.

При поступлении сигналов каналы:

7< -7<1 производят прием н перераспределение этих сигналов по выходам уст<. ройства. Одновременно с этим с вьмода первого элемента ИЛИ 18 задним

5 1269169 фронтом каждого принятого сигнала производится добавление единицы в счетчик 24. При достижении содержимым счетчика 24 значения кода величины выборки Ь ;, записанного в регистре 26, с выхода схемы сравнения

25 выдается сигнал "Конец выборки" на второй вход блока 16. Этим же сигналом производится установка триг,гера 27 в единичное состояние, На 10 вторые входы элементов И 10м -10» подается запрещающий сигнал. На вход элемента 22 подается разрешаняций сигнал. При этом через элемент И 22 на входы блока 21 с выходов регист- 15 ра 23 выдается новый код смещений

А„ +, для Ь ;„-й выборки, по которому производится перенастройка блока

21 на новый набор смещающих напряжений. В течение времени перенастрой. 20 ки блока 21 прием сигналов производится фильтрами 9,-9, жестко настроенными на соответствующие сигналы.

При этом порядок появления сигналов на выходах устройства идентичен порядку их появления на входах, соответствует равномерному распределению. По окончании перенастройки блока 21 сигнал с выхода элемента 17 задержки поступает на D-вход триггера 28 и при переключении триггера 20 в момент окончания приема очередного сигнала устанавливается по С -входу в единичное состояние.

С его выхода на первый вход блока 16 поступает сигнал "Начало выборки". При наличии данного сигнала блок 16 через третий выход устанавливает в регистр 23 следующий код смещений А 1, через первый выход 40 обнуляет счетчик 24 и триггер 27, а затем устанавливает в регистр 26 код новой величины выборки 6i, . Следующим информационным сигналом с ГСЧ начинается отработка новой выборки

Ь ;„, а триггер 28 по С -входу устанавливается в нулевое состояние.

Сигналы "Конец выборки" и "Начало выборки" могут использоваться для разграничения чисел, распределенных по заданному закону, и равномерно распределенных, Закон рас— пределения случайных чисел представляется рядом распределения, который задается в форме распределения пар (А1, dt; ) . Например, задав все д ;

:равной величины и коды ; таким об— разом, что кащпый Д; по отношению к предыдущему,1;, производит смещение выходных сигналов относительно входных на единицу по полному замкнутому циклу, получают закон равномерной плотности распределения, В этом случае устройство выполняет функцию рандомизации случайных чисел, получаемых с ГСЧ.

Блок 16 может быть реализован, например, на основе программируемой логической матрицы, в которой реализовано ОЗУ стекового типа со счетчиком управления, или на основе одноплатной микроЭВМ, в памяти которой записаны коды А; и Ь t;, выдаваемые по управляняцим сигналам "Начало выборки".

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению.с известным заключаются в возможности передачи, приема и получения непосредственно в приемной части случайных чисел с любым произвольно задаваемым законом распределения, в реальном масштабе времени работы ГСЧ и без затрат памяти на промежуточное хранение больших объемов случайных чисел.

Формула из о брет е ния

Устройство для приема и передачи случайных сигналов, содержащее на передающей стороне генератор случайных сигналов, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих формирователей импульсов, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих генераторов импульсов, выходы формирователей импульсов соединены с соответствующими входами усилителя, выход которого соединен с линией связи, на приемной стороне устройство содержит усилитель, вход которого подключен к линии связи, выход усилителя через формирователь импульсов подключен кпервому входу первого триггера, второй вход которого подключен к выходу первого элемента HJIH блок задания смещений, и в каждом из и информационных каналов первый перестраиваемый фильтр и первый и второй элементы И, первый вход первого перестраиваемого фильтра подключен к выходу усилителя, выход первого элемента И соединен с вторым входом первого перестраиваемого фильтра, объединенные пер1269169

7 вые входы первого и второго элементов И подключены к соответствующему входу первого элемента ИЛИ, первый и второй выходы первого триггера соединены с вторыми входами соответственно первых и вторых элементов И каждого канала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет получения выходных случайных сигналов 10 с произвольным законом распределения на приемной стороне, в него введены регистры, второй и третий триггеры, счетчик, программно-временной блок, компаратор, элемент задержки, эле- t5 мент И и вторые элементы ИЛИ и в каждый информационный канал введены элемент HE, m третьих элементов И (где ш - максимальная степень повышения интенсивности появления выбранного 20 выходного сигнала), четвертый элемент И, неперестраиваемый фильтр, m-1 перестраиваеиах фильтров и m-1 первых и вторых элементов И, первые входы неперестраиваемого и ш-1. допол нительных перестраиваемых фильтров объединены с первым входом первого перестраиваемого фильтра, выходы ш перестраиваемах фильтров соединены с первыми входами соответствующих m 30 третьих элементов И, выход неперестраиваемого фильтра соединен с первым входом четвертого элемента И, выходы третьих и четвертого элементов И соединены .с объединенными первыми вхо- З5 дами соответствукицих первых и вторых элементов И и соответствующими входами первого элемента ИЛИ, первые выходы первых элементов И соединены с первыьы входами соответственно 40 неперестраиваемого и соответствующих перестраиваемых фильтров, первый

8 и второй выходы первого триггера соединены с вторыми входами соответственно первых и вторых элементов И, выходы вторых элементов И каждого канала соединены с соответствующими входами соответствующих вторых элементов ИЛИ, первый выход программновременного блока соединен с первыми входами второго триггера и счетчика, второй вход счетчика подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй выход программно-временного блока через первый регистр соединен с первым входом компар ат ор а, вт ор ой вхбд которого подключен к выходу счетчика, выход компаратора соединен с вторым входом вт op or о триггера, первым входом программно-временного блока и через элемент задержки соединен с первым входом третьего триггера, второй вход которого подключен к первому выходу первого триггера, выход треть-. его триггера соединен с вторым входом программно-временного блока, первый выход второго триггера соединен с вторыми входами m третьих элементов И каждого информационного канала и через элементы HE соединен с вторыми входами четвертого элемента И каждого информационного канала,. второй выход второго триггера соединен с первым входом элемента И, третий выход программно-временного. блока через второй регистр соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с входом блока задания смещений, выходы которого соединены с соответствунзцими третьими входами соответствующих перестраиваеьых фильтров каждого информационного канала, выходы соответствующих вторых элементов ИЛИ являются соответствующими выходами устройства.

12691б9

Составитель В,Бородин

Редактор Н.Тупица Техред В.Кадар, Корректор C.ùeKMað

Заказ 6039/53 Тираж 5 15 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4