Генератор случайной двоичной последовательности

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалисти4еских республик ((<)543963 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио15.09.75 (21) 2172088/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.01,77.Г>юллетень ¹ 3 (45) Дата опубликования описания 17.03.78 (51) И. K;G 07 С 15/ОО

Ст 06 F 1/02

Гасударственный комнтет

Совета Мнннстрав СССР ао делам нзоаретеннй и открытий (53) У„"(К 681.3 (088. 8) (72) Авторы изобретении

В.М. Глушань, А.С. Сосунов и А.А, Гарнакерьян (7>) З" явител Таганрогский радиотехнический институт имени В.ll Калмыкова (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОЙ ДВОИЧНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Изобретение относится к области вычис: лительной техники и может быть использовано в стохастических вычислительных машинах, в качестве датчика тестовых двоичных последовательностей в метрологии, прта 5 моделировании системы массового обслужи1вания и т.п.

Известны устройства, генерируюшче дво+ ичные случайные последовательности, Один из известных генераторов случай- IO нои двоичной последовательности генерирует случайную двоичную последовательность с заданными законами распределения интервалов между импульсами этой последовательности 11), Устройство содержит генератор 15 случайных и тактовых импульсов, счетчйк и шифратор. Для перестройки с одного закона распределения на другой используется входной блок памяти, в который заносятся значения заданных законов распределения. 20

Конечная емкость блока памяти ограничивает диапазон перестраиваемых законов.

Кроме того, это устройство может генери.ровать только усеченные законы распределения интервалов, так как максимально воз 25 можный интервал опреДеляется максимальной емкостью счетчика. Это ограничивает его функциональные воэможности.

Другой иэ известных генераторов случай ной двоичной последовательности содержит генератор пуассоновского потока импульсои, генератор случайных импульсов, элемент И

Г 21. Этот генератор формирует пуассоновс. кий поток импульсов с плавно регулируемой средней частотой, Наиболее существенным недостагком этого устройства является то, что оно не позволяет получать заданный эа» кон распределения интерврмтов.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является генера тор случайной двоичной последовательностие содержащий блок программирования, управляющий вход которого через блок задержки соединен с выходом .генератора, входы - с выходами коммутатора, а выходы через шифратор — со входами счетчика, выход которого является выходом генератора, а вход счетчика соединен с выходом элемента И, первый вход которого через триггер соединен с выходом датчика пуассоновского по-

543963 тока импульсов, а второй вход — с выходок генератора тактовых импульсов (3, Однако это устройство может генерировать только усеченные законы распределения, так кек максимально возможный интер вал определяется наибольшим номером выхода вероятностного распределителя импульсов и соответственно емкостью второго счетчика, При необходимости получить большие интервалы необходимо применять многораз рядные узлы, что делает устройство очень громоздким, а при больших интервалах— практически нереализуемым.

Белью изобретения является расширени классе решеемых задач. !б

Для достижения поставленной цели генератор дополнительно содержит последователь> но соединенные между выходами блока программирования и третьим входом элемента

И цифро-аналоговый преобразователь, ключ и генератор прямоугольных импульсов.

Сущность изобретения состоит в том, что большой класс законов (практически

l все) распределения интервалов с дискретным временем можно разложить по некоторой рб системе базисных распределений (Р(М ; к

У(к) = е ск Р(к) . (<)

Предлагается использовать в качестве такфй базисной системы распределений систему распределений Паскаля (отрицательные биномиальные распределения), которая имее1 вид Р(и) =C"„ Р"(-Р)" ", К=и,И+А ... (2)

Использование именно этой системы обусловлено простотой ее получения. Можно поу казать, что расцрецеления Паскаля получаются подобно тому, кек получаются распре деления Зрланге, т.е. прореживанием исхоИной двоичной последовательности, распреде+ ление интервалов в которой подчиняется

-6-4. геометрическому закону Р(к) = P(1-P) где P-вероятность появления импульса в ц тактовый момент времени.

Случайная двоичная последовательность вырабатывается генератором случайной дво+ очной последовательности. Просеивание осуе шествляется двоичным счетчиком, а зада- бо мие весовых коэффициентов С < осуществляется с помощью программного устройства.

Класс законов распределения, представляемых в виде (1), можно расширить, если управлять не только порядком просеива- бб ния ((, I o и вероятностью Р в формуле (2)

На чертеже приведена структурная элек трическая схема предлагаемого устройства. (Генератор случайной gE онч ной последе>ватель- 9) ности состоит из датчика 1, пуассоновскоч о потока импульсов, триггера 2, генератора 3 прямоугольных импульсов, элемента И 4 и генератора 5 тактовых импульсов, B состав устройства также входят счетчик

6, шифратор 7, блок программирования 8, коммутатор 9, цифро-аналоговый преобразо ватель 10, блок задержки 11 и ключ 12.

Выход датчика 1 соединен со входом триггера 2, выход которого соединен с первым входом элемента И 4, второй вход ко. торого соединен с выходом генератора 3> а третий с выхоцом генератора 5. Выход схемы И 4 соединен со счетным входом счетчика 6, разрядные входы которого соединены с выходами шифратора 7. Входы шифратора 7 запараллелены со входами пр » образователя 10 и соединены с выходами блока 8, входы которого соединены с выхо дами коммутатора 9. Выход преобразователя 10 ключом 12 подсоединяется к управляющему входу генератора 3, выход счетчика 6 через блок 11 соединен с управляющим входом блока 8.

Работает устройство следующим образоЦ.

Коммутатором 9 набирается программа установки весовых коэффициентов С, соответствующих разложению заданного закона распределения по формуле (1). В генераторе 4 устанавливается такая длитель,ность импульса, которая соответствует определенной вероятности P по формуле (2),,Заметим, что если с выхода генеретора 3 на второй вход элемента И 5 будет поступать постоянное напряжение, что эквивалентно бесконечной длительности импульса, то

P = 0,5, При уменьшении длительности им пульса Р будет уменьшаться, и ее можно сделать равной кулю.

Импульсы случайной двоичной последова-. ° тельности с выхода генератора поступают на счетный вход счетчика 6. В соответствИи с набранной программой прореживения в блрке 8 возбуждается один иэ выходов, напри-. мер, третий, Номер выхода преобразуется шифратором 7 в соответствующий код, Ilo» этому через счетчик 6 пройдет только третий импульс, который через блок 11 подействует на вход блока 8 и возбудит другую выходную шину в соответствии с заданной программой. На выходе устройства вновь появится импульс тогда, когда на счетчик

6 поступит чиспо случайных импульсов, равное номеру возбужденной шины блока 8, и т.д.

При необходимости одновременного изме нения весовых коэффициентов С < и вероят ности Р нужно ключом 13 соединить Bblxctl преобразователя 10 с управляюши.",: входом генерет< ра 3, 543963

Для увеличения точности разложения заданного закона распределения необходимо увеличивать число членов ряда (1), т.е. необходимо увеличивать емкость счетыика

6 и соответственно шифратора 7, блока 8 и преобразователя 10. Заданную точность на практике удается достичь при числе чле нов разложения порядка 10+20, т,е, при

4 — 5 разрядах счетчика. При таких емкостях набирать заданную программу изменения весовых коэффициентов Ск коммутатором 9 не представляет труда. А это означает, что можно оперативно перестраивать закон распределения.

В известном устройстве для воспроизведения заданного закона распределения с точностью, например 0,01, необходимо использовать 1 00-разрядный вероятностный распределитель. Осуществлять оперативную перестройку законов распределения при такой емкости не представляется возможным.

К тому же максимально возможный интервал ограничен и будет равен 100 тактовым интервалам.

Если же учесть, что часто требуется генерировать интервалы в очень широком диапазоне — 1 + 10, а иногда и большем (например, при моделировании потока ошибок в дискретных каналах связи, где интервалы в одной реализации могут принимать значения от единиц н до нескольких десят ков тысяч тактовых интервалов), то стано-. вятся совершенно очевидными недостатки известного устройства и преимущества предлагаемого, !

8 Формула изобретения

Генератор случайной двоичной последовательности, содержащий блок лрограммиро вания, управляющий вход которого через

l0 блок задержки соединен с выходом генератора, входы — с выходами коммутатора, а выходы через шифратор — со входами счетчика, выход которого является выходом генератора, а вход счетчика соединен с Bblxo

1б дом элемента И, первый вход которого через триггер соединен с выходом датчика ауассоновского потока импульсов, а второй вход — с выходом генератора тактовых импульсов, о тлич а ющий с ÿ тем, 20 что, с целью расширения класса решаемых задач, он дополнительно содержит последовательно соединенные между выходами блока программирования и третьим — входом элемента И цифро-аналоговый преобразова25 гель, ключ и генератор прямоугольных импульсов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: и

1. Авт. свид. СССР М 206898, М,Кл .

ЗО Cj 06 F 1 02, 1966.

2. Авт. свид. СССР ¹ 211163, М.Кл, (3(06 Р 1/02, 1966.

3. Авт. свид, СССР Ж 378829, М.Кл .

Ь 06 F- 1/02, 1971

543963

Составитель А. Карасов

Редактор Ф. Хлебников Техред М. Левнпкая Корректор С. Шехмар

Закаа 756/65 Тираж 735 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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