Генератор псевдослучайной последовательности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВН ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<„>S57984

4i л (61) Дополнительное к авт. сеид-ау (22) Заявлено 270879 (21) 289692/18-24 с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Опубликовано 2308.81.Бюллетень N9 31

Дата опубликования описания 2308,81 (S> W g,3

G 06 F 7/58

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений н открытий (53) УДК 681. 325 (088.8) /

С.Н.Логинов и В.А.Иакушкин с

4 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к гене. раторам дискретных функция, и может быть использовано в устройствах синхронизации и кодирования в системах техники связи и автоматического регулирования.

Одной из проблем, возникающих при генерировании псевдослучайной последовательности с помощью сдвиговых регистров, является то, что сдвиговый регистр может оказаться случайно в состоянии, когда во всех его разрядах нули, т.е. происходит сбой работы генератора. 15

Известен генератор псевдослучайной последовательности, содержащий сдвиговый регистр, генератор тактовых импульсов, сумматор в цепи обратной связи, цепь обратной связи 20 подключена к входу сдвигового регистра через конденсатор, а вход регистра соединен через резистор с положительным потенциалом, Когда во всех разрядах регистра 25 оказываются нули, на выходе обратной связи появляется низкий потенциал, и конденсатор, заряжаясь через резистор, формирует на входе

1положительный потенциал и тем самым 39 записывает в регистр единицу, возоб,новляя генерирование псевдослучайной последовательности (11 .

Недостатком известного устройства является BFo невыская надежность, так как возможна ложная запись единицы при воздействии на конденсатор коротких импульсных помех, возникающих при переключении логических микросхем. Кроме того, данное устройство обеспечивает работу в узком диапазоне частот.

Известен генератор псевдослучайной последовательности, содержащий сдвиговый регистр, устройство автоматической записи единиц в регистр, дещифратор, схему контроля по четности и запоминающее устройство.

Сдвиговый регистр выполнен на триггерных ячейках. Выходы К-ой и и-ой ячеек регистра через полусумматор по модулю -два заведены на вход первой ячейки регистра. Устройство автоматической записи единицы в регистр представляет собой дешифратор одной и-разрядной нулевой комбинации (запрещенная комбинация) и выполнена в виде и-видовой схемы совпадения, выход которой также заведен на вход первой ячейки регист ра.

При сбое работы генератора, т.е. при установке всех триггеров регистра в нулевое состояние, на выходе устройства автоматической записи единиц в регистр появляется сигнал, устанавливающий один или несколько триггеров регистра сдвига в единичное состояние, восстанавливая тем „ самым генерирование рекуррентной последовательности (2), Недостатком известного генератора является невысокая надежноСть работы, связанная с тем, что выполнение устройства. автоматической записи в виде и-входовой схемы совпадения, с ростом числа разрядов в регистре, приводит к увеличению количества связей в генераторе, снижающих надежность работы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является генератор псевдослучайной последовательности, содержащий генератор тактовых импульсов, регистр сдвига, состояний иэ N триггеров, причем выходы N-oro и К-oro триггеров через сумматор по модулю два подключены к входу первого триггера, и устройство автоматической записи единицы в регистр, выполненное в виде (N+1)-входовой схемы совпадения И-НЕ, к одному из входов которой подключен генератор тактовых импульсов, а к другим — инверсные выходы со всех разрядов регистра сдвига. Если по каким-либо причинам в генераторе происходит сбой, т.е. во всех разрядах регистра оказываются нули, зто состояние обнаруживается схемой совпадения. И по следующемуотактовому импульсу с выхода схемы совпадения с помощью асинхронного входа S в первый:триггер записывается единица, в результате чего схема устанавливается в состояние 100 и генерация возобновляется (3).

Недостатком известного устройства является сложность выполнения (И+1)— входовой схемы совпадения при увеличении числа разрядов N в регистре сдвига до 30 и более. Так как для формирования сигнала записи единицы в регистр на схему совпадения необходимо подавать инверсные сигналы со всех разрядов регистра сдвига, регистр сдвига необходимо строить на элементах, имеющих выходы по каждому разряду, что усложняет конструктивное выполнение регистра. Если эти выходы не инверсны, сигналы необходимо инвертировать, что требует введения дополнительных элементов, усложняющих конструкцию и снижающих надежность. С ростом тактовой частоты при большом количестве связей в регистре сдвига уменьшает ся надежность работы генератора.

5 (О

36

Цель изобретения — повышение надежности работы генератора путем уменьшения количества связей.

Для достижения поставленной цели в генератор псевдослучайной последовательности, содержащий регистр сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, тактовый вход регистра сдвига подключен к выходу генератора тактовых импульсов, введен счетчик, выход которого соединен со входом "Запись" регистра сдвига, выход 1-ro (i=1,N, и — число разрядов генератора) разряда регистра

1 сдвига соединен с входом "Сброс" счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов.

Выполнение устройства автоматической записи единиц в виде счетчика позволит значительно уменьшить количество связей, так как сигнал сниается с одного (любого) раэряда реистра сдвига, и тем самым повысить адежность генератора.

На чертеже представлена структурная схема генератора псевдослучайной последовательности.

Генератор содержит N-разрядный регистр 1 сдвига, состоящий из N триггеров, генератор 2 тактовых импульсов, сумматор 3 по модулю 2 в цепи обратной связи и блок автоматической записи единиц в регистр 1, выполненный в виде счетчика 4. Счетный вход счетчика 4 соединен с генератором 2 тактовых импульсов, а вход установки нуля- — с выходом одного из разрядов регистра 1 сдвига. Выход счетчика 4 соединен с входом установки единиц одного из разрядов регистра сдвига. Обратная связь, в цепь которой включен сумматор, определяет генерируемую последовательность импульсов. Вид обратной связИ, выбирается рекуррентным уравнением. В . частном случае рекуррентное уравнение имеет вид

Р(х) = x + x + т.е. обратная связь снимается с N-oro и К-oro разрядов регистра сдвига, Генератор работает следующим об разом, В момент включения генератора в регистре 1 сдвига зафиксирована некоторая комбинация нулей и единиц.

Импульсы с выхода генератора 2 тактовых импульсов сдвигают содержимое каждого предыдущего разряда в последующий. Состояние первого разряда определяется суммированием по модулю два сигналов с Й-ого и К-ого разрядов регистра 1 сдвига. Символы генерируемой последовательности можно считывать с выхода любого разряда.

С выхода одного из разрядов; например (N-1)-oro символы генерируемой последовательности поступают на вход

857984

Формула изобретения счетВИИИПИ Заказ 7245/ 9 Тираж 745 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 установки нуля счетчика 4. Если на вход установки нуля поступает нулевой символ, счетчик считает тактовые импульсы — "считает нули". Если следующий символ "Единица", происходит сброс счетчика в "Нуль". Согласно свойству псевдослучайной последо.вательности, наибольшая длина серии, состоящей из нулевых символов, в последовательности содержит И -1 нулей и встречается один раэ эа период последовательности. При поступлении на вход установки нуля серии симво,лов, состоящей из И нулей и более, что свидетельствует о сбое генератора и установке во всех разрядах регистра сдвига нулей, на выходе

15 счетчика появляется сигнал, записывающий единицу в какой-либо разряд гистра сдвига, например 1-ый, озобновляя генерирование последоательности. 26

Применение счетчика в качестве устройства автоматической записи еди— ницы поэволит значительно повысить надежность генератора псевдослучайной последовательности, так как эна- 25 чительно сокращает количество связей в генераторе, поскольку сигнал снимается с одного разряда регистра сдвига.

Значительно упрощается конструк- д тивное повыаение регистра сдвига, так как для работы счетчика необходимо иметь выход только с одного разряда. С ростом количества разрядов в регистре .сдвига количество разрядов в счетчике возрастает незначительно. Количество разряцов в счетчике связано с количеством разрядов в регистре сдвига по логарифмическому закону

К 7 Ь2й, где К вЂ” количество разрядов в чике;

М вЂ” количество разрядов в гистре сдвига.

Так при N = 16, K >i 5, при N = 32, К 3 б, т.е. с ростом числа разрядов в регистре сдвига конструктивное выполнение счетчика значительно проще по сравнению с И-входовой схемой совпадения.

Выделяя со счетчика сигнал, снимаемый с коэффициентом счета К

2(й-1), можно контролировать правильность работы генератора по анализу периода повторения (N-1) нулей (эта комбинация в сигнале присутствует один раэ эа период). Изменение периода повторения этой комбинации говорит о наличии ошибки в генерируемой последовательности.

Кроме того, счетчик обеспечивает работу генератора во всем диапазоне рабочих частот.

Генератор псевдослучайной последовательности, содержащий регистр сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, тактовый вход регистра сдвига подключен к выходу генератора тактовых импульсов, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности генератора, он содержит счетчик, выход которого соединен с входом "Запись" регистра сдвига, выход i-го (i 1, й, N — число разрядов генератора) разряда регистра сдвига соединен со входом "Сброс" счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электроника. 1976, 9 14, с. 64.

2. Авторское свидетельство СССР

9 374586, кл. G Об F 7/58, 1971.

3. Будинский Я. Логические цепи в цифровой технике. М., "Связь", 1977 с. 280 (прототип).