Генератор псевдослучайных последовательностей

Генератор псевдослучайных последовательностей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ГЕНЕРАТСФ ОРТОГОНАЛЬНЫХ ; ПСЕКЗОСЛУЧАЙЙЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ, содецрясамий генератор тактовых импульсов , выход которого соединен с тактсюьата входами генерат(а кл-послвдовательности и регистра сдвига, информационнЕяй вход которого соединен с выходом генератора м-последовательности , а разрядные выходы регистра сдвига соединены с соответствующими входами сумматора, о т л йчающийся тем, Что, с целью упрощения генератора, он содержит источник единичного сжгнала и элемент НЕ, вход которого подключен к и -му ( число разрядов сумматора ) выходу сумматора, ( и-И)-й вход которого подключен к источнику единичного сигнала, выходы всех разрядов , кремле первого и л-го, суладатора совместно с выходом элемента НЕ образуют группу выходов генератора. § Фиг. Допопиитедьный код псп (п-разря8ный)

,SU.„1О23326 A

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ твапевьньа яа3

llcf (В- афЯднат) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

АО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕКИй И ОТНРЫТИЙ (21) 3282535/18-24 (22) 27 ° 04.81 (46) 15.06.83. Бюл. М 22 (72) Г. Л. Рубинштейн (53) 681 ° 325 (088. 8) (56) 1. Авторское свндетельство СССР

Р 524174, кл. G Об F 7/58, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2472520/18-24, кл. 6 06 F 7/58» 1977 (прототип). (54)(57} ГЕНЕРАТОР ОРТОГОНАЛЬНЫХ

ПСЕИДОСЛУЧМННХ ПОСЛЕЛОВАТЕЛЬ НОС ГЕй содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовйми входами генератора м-после° . довательности и регистра сдвига, информационный вход которого соединен с выходом генератора м-последовательности, а разрядные выходы регистра сдвига соединены с соответствукщими входами сумматора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения генератора, он содержит источник единичного- сигнала и элемент НЕ, вход которого подключен к

И -му (Ь - чиспо разрядов суммато-. ра) выходу сумматора, (и +1)-й вход которого подключен к источнику единичного сигнала, выходы всех разрядов, кроме первого и и -го, сумматора совместно с выходом элемента НЕ образуют группу выходов генератора. I

1023326

Изобретение относится к вычислительной технике .и может найти применение при моделировании случайных процессов и реализации шумоподобных сигналов е

При формировании некоторых видов,, . шумоподобных сигналов и моделировании случайных процессов находят применение многозначные псевдослучайные последовательности (ПСП).

Известны устройства формирования многозначных ПСП. В одном из них квазиортогональная многоэначная ПСП периода и -р" -1, и >r 2 снимается с выхода генератора Р-значной линейной рекуррентной последовательности, удовлетворяющей примитивному и неприводямому характеристическому полиному в поле G(p),p)r 3.

Недостатком таких устройств является невозможность получения ортогональных сигналов.

Известно устройство для формирования многозначных ПСП периода М

= 2"-1, и ) 3, содержащее генератор тактовых импульсов, два .генератора . двоичных ю -последовательностей одинакового периода м, фазовращатель и коррелятор, Устройство вырабатывает квазиортогональную многоэначную

ПСП с двухуровневой периодической функцией автокорреляции (ПФАК) вида

„« +Ь -1 «ри КО(ЮОЙМ). - (в+И яр Кф04яодм) (4) Ансамбль сигналов весьма представителен (11.

Недостатками данного устройства являются низкое быстродействие, связанное с тем, что каждое эяачейие

ПСП вычисляется в течение М периодов тактовых импульсов, .а также то, что уровень боковых лепестков ПФАК (при сдвигах К О (mod м) отличен от нуля, т.е. ПСП неортогональна со своими циклическими перестановками °

Наиболее близким к изобретению является генератор ПСП, содержащий последовательно. соединенный генератор тактовых импульсов, генератор двоичной м-последовательности периода М 2" -1, я Ъ 3, цепочку иэ м ячеек памяти, к выходам которых подключены два сумматора параллельного действия, выходы которых подключены к входам блока вычитания. Причем подключение входов сумматоров к выходам м ячеек памяти определяется законом формирования другой двоичной и -последовательности того же периода м . Генератор с высоким быстродействием вырабатывает квазиортого» нальную многоэяачную ПСП с ПФАК вида (1). Каждое значение ПСП вычисля5О

Одновременно обеспечивается существенное упрощение аппаратуряой реализации генератора за счет исключения одного сумматора параллельного действия н я -разрядного блока вычитания.

Для некоторого М общее количество ортогональяых ПСП в2Су,, где 5 количество м-последовательностей периода м

На фиг. 1 приведена структурная схема генератора, на фиг. 2 и 3 псевдослучайная последовательность и ее периодическая функция автокорреляции, 55

6О

Ь5. ется в течение одного периода такто= вых импульсов I 2 .

Недостатком известного генератора является сложность аппаратурной реализации, связанная с использовани5 .ем двух A-входовых сумматоров параллельного действия, имеющих по м sxoдов и вырабатывающих яа выходе при реализации средствами цифровой техники Yl разрядный .код .результата.

®. Каждый из этих сумматоров содержит . Ио " полных одноразрядных сумматоров.

Кроме того, формируемая ПСП не является ортогональной.

35 Цель изобретения - упрощение устройства и обеспечение формирования многозначных ПСП, ортогональных со своими циклическими перестановками (с нулевой корреляцией).

Поставленная цель достигается тем., что генератор ортогональных псевдослучайных последовательностей, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами генератора м-последовательности и регистра сдвига, информационный вход. которого соединен с выходом генератора м-последовательности, а разрядные выходы регистра сдвига соединены с соответствующими входами сумматора, введены источник единичного сигнала и элемент НЕ, вход которого подключен к я -му (И - число разрядов сумматора) выходу сумматора, (и +1)-й вход которого подключен к источнику единичного сигнала, вы соды всех разрядов, кроме первого и и-ro, сумматора совместно с выходом элемента НЕ образуют группу выходов генератора.

40 В результате обеспечивается формирование многозначной ПСП периода

М = 2 ю -1, Yt )i 3, ортогональной со. своими циклическими перестановками, ПФАК которой имеет вид

1023326

Десятичный эквивалент результата

Двоичный дополнительный код результата

Двоичный код числа

NÎ+1

Сдвиг

Число совпаде- и +1 о ний Ио

001

110

001

110

010

Выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к тактовым входам генератора 2 двоичной м -последовательности периода м= 2 -1, и Ir 3 и регистра 3 сдвига, содержащего м. ячеек памяти, выходй которых подклю.чены к входам сумматора 4. Подключение входов сумматора 4 к выходаи ячеек памяти регистра 3 определяется законом формирования другой двоичной м-последовательности того же периода м, причем, еслк 1-й сне вол этой ПСП сз;, i 0, и -1 равен

"1"("О"), то к входу сумматора 4 подключается, одноименный "1"("0") вЫход (и- 4)-й ячейки памяти. До- 35 полнительный вход сумматора 4 подключен к выходу источника единичного сигнала 5, в качестве которого может быть -использован резистор, подключенный к источнику питания. Вы- 2О ходом сумматора,4 является и -разрядный код. Выходы сумматора 4, соответствующие всем разрядам, кроме первого и, n««ro подключены к выходу устройства. Выход сумматора 4, 25 соответствующий И-му разряду, через инвертор 6 подключен к выходам старшего разряда к знакового разряда устройства.

Устройство работает следующим образом.

Генератором 2 вырабатывается дво« ичная и-последовательность периода и = 2" -1, и ЪЗ, длительность символа которой определяется периодом тактовых импульсов. Сформированная двоичная последовательность поступает на цепочку 3 кз м ячеек памяти, образующую м -разрядный регистр сдвига."Выходы ячеек памяти подключены к входам умматора 4, причем порядок 40 подключения определяется другой дво-. ичной rn -последовательностью того же периода м. Так, если -й символ этой последовательности Ct„= 1,< =О„И= = 1, то к входу сумматора 4 йодклю- . 45 чается "1" выход (М= H }-й ячейки па мяти. В качестве импульсов сдвига .используются тактовые импульсы.

Дополнительный (м +1)-й вход сумматора 4 подключен к источнику единичного сигнала 5. При таком подключении в каждом такте формирования м-последовательности сумматором 4 вырабатывается И-разрядный двоичный код, соответствующий:увеличенному на единицу числу совпацеикй между генерируемой м -последовательностью и vn -последовательностьюр определяющей порядок подключения выхода ячеек памяти к входам сумматора 4. Выход суъваатора 4, соответствующий и-му разряду кода, через инвертор 6 определяет значения старmего и знакового разрядов кода результата, а выходы сумматора 4, соответствующие разря дкам от второго до (и-1)-го, подключены -к выходаи генератора и определяют значения младших разрядов результата. таким образом, формируется И:разрядный двоичный дополнительный код многозначной ПСП, ортогональной со своими циклическими перестановками, при сокращении оборудования более, чем на ЗОЪ. Каждая пара tn -последовательностей образует две сопряженные ортогональные ПСП. Количество уровней ПСП определяется значностью взаимокорреляционной функции исходных двоичных . m-последовательностей.

В ряде случаев младшие разряды кода результата для всех значений ортого нальной ПСП являются нулевыми-и мо- . гут быть отброшены.

В качестве примера рассмотрим работу генератора s случае, когда генерируемая двоичная м- последовательность периода М= 2 -1 = 7 описываЪ ется характеристическим полиномом

Ч (х) - х еФе(... О, »о ао,1...), а уп-последовательность, определякщая порядок подключения выходов ре-, гистра 3 к входам сумматора 4 - характеристическим полиномом Q< (Х)

- х вх 61(...а,|t1oo>o,1 )., В таблице для каждого сдвига приведены значения, количество совпадений йо, подсчитываемое сумматором 4 параллельного действия, количество совпадений, увеличенное на единицу Мо +1, двоичный код числа

N +1, значения сигнала на выходе ийвертора 6, дополнительный двоичный код результата и десятичный эквивалент.

1023326

Продолжение таблицы

° Ю Ю4 ФЮ

+1 Двоичный кол числа

;Ar +1

Десятичный зквивалент результата

Сдвиг

Число совпадений

000

100

+О

000

100

О

110

ООО

ММКФ Ю ю юю юю

R(a) 1

1 2 J

Фиг.л

Составитель A. Kapacoa редактор М. Бандура Техред А.Бабинец Корректор А, Дзятко

Заказ 4213/33 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

113035,.Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5 алеем юаеюююю

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

В последней графе таблицы представ« лена ортогональная многозначная ПСП, периода е 7.

Полученные ортогональные ПСП яв- Ю ляются многозначным последовательным сигналом и могут использоваться в качестве модулирующих функций при форьаровании последовательных шумоподобных сигналов (например много- 25

Двоичный дополнительный код результата частотных), а также при моделирова" (рии случайных процессов.

Поскольку получаете ПСП имеют двухуровневую ПФАК при нулевом уровне остатков, подобную ПФАК импульсного сигнала, то они являются идеальным сложным снгHBJloM для даль номерных измерений.