Генератор пуассоновского потока

Генератор пуассоновского потока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ГЕНЕРАТОР ПУАССОНОВСКОГО ПОТОКА, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор импульсов и счетчик импульсов, празрядный регистр сдвига, формирователь импульсов, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности формирования пуассоновского потока импульсов, в него введены первый и второй сумматоры по модулю два, элемент ЗАПРЕТ, шифратор, одновибратор , элемент ИЛИ, п-1 блоков совпадения , блок управления, первый выход которого соединенс входом управляемого генератора импульсов, второй выход блока управления соединен с входом разрешения п-разрядного регистра сдвига и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения счетчика импульсов, выход которого соединен .с входом формирователя импульсов, свходом одновибратора и входом синхронизации h-разрядного регистра сдвига, п-и выход которого соединен с первьм входом первого сумматора по модулю два, выход которого соединен с первьм входом второго сумматора по модулю два, выход которого соединен с входом последовательной записи п-разрядного регистра сдвига и с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с (п -1)-м входом шифратора, выходы которого соединены с информационными входами счетчика i импульсов, п-2 входа которого соединены с выходами h-2 блоков совпа (Л дения, входы каждого j-ro из которых С ( ,2,..., п-2) соединены с i+2 первыми выходами п-разрядного регистра сдвига, входы ( п-1)-го блока совпадения соединены с п-1 первыми выходами п-разрядного регистра сдвига, выход (п-1)-го блока совпадения соединен с вторым входом первого сумматора по модулю два и входом элемен1C та ЗАПРЕТ, второй вход второго суммаоо о тора по модулю два соединен с j-м выходом п-разряднрго регистра сдвига, выход одновибратора соединен с вторым входом элемента ИЛИ, k-й выход блока управления ( ,4,..., п+2) соединен с соответствующим -м ( i 1,2,..., п) информационным входом п-разрядного регистра сдвига.

С01ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51 Н 03 К 3/84

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3628956/24-21 (22) 29. 07.83 (46) 1 5. 02. 85. Бюл. Ф 6 (72) E.В. Батырев, И.В. Долгушев, Ю.Л. Нуров, В.П. Пасенков и В.В. Черенков (71) Московский институт электрон— ной техники (53) 621.374.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 285343, кл. С 06 F 1/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

855967, кл. Н 03 К 3/84, 1979 (прототип). (54) (57) ГЕНЕРАТОР ПУАССОНОВСКОГО

ПОТОКА, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор импульсов и счетчик импульсов, и— разрядный регистр сдвига, формирователь импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности формирования пуассоновского потока импульсов, в него введены первый и второй сумматоры по модулю два, элемент ЗАПРЕТ, шифратор, одновибратор, элемент ИЛИ, и -1 блоков совпадения, блок управления, первый выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов, второй выход блока управления соединен с входом разрешения и --разрядного регистра сдвига и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения счетчика импульсов, вы„„SU„„1140236 А ход которого соединен .с входом формирователя импульсов, с входом одновибратора и входом синхронизации и -разрядного регистра сдвига, и --й выход которого соединен с первым входом первого сумматора по модулю два, выход которого соединен с первым входом второго сумматора по модулю два, выход которого соединен с входом последовательной записи и-разрядного регистра сдвига и с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с. (и -1)-м входом шифратора, выходы которого соединены с информационными входами счетчика импульсов, и - 2 входа которого сое- 3 динены с выходами п-2 блоков совпадения, входы каждого j-го из которых .(j=1,2,..., n-2) соединены с j+2 первыми выходами и-разрядного регистра сдвига, входы (n -1)-ro блока со- ф впадения соединены с п -1 первыми выходами h -разрядного регистра сдвига, выход (n -1)-го блока совпадения соединен с вторым входом первого сумматора по модулю два и входом элемен- Ю та ЗАПРЕТ, второй вход второго сумма- Ю тора по модулю два соединен с j-м вы- СЮ ходом и-разрядного регистра сдвига, ф выход одновибратора соединен с вторым входом элемента ИЛИ, 1 -й выход блока управления (1с =3,4,..., n +2) соединен с соответствующим 1-м (1 =. — 1,2,..., n) информационным вхо- фф дом и-разрядного регистра сдвига.

1 (40236

Поставленная цель достигается тем, что в генератор пуассоновского потока, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор импульсов и счетчик импульсов, и -разрядный регистр сдвига, формирователь импульсов, введены первый и второй сумматоры по модулю два, элемент ЗАПРЕТ, шифратор, одновибратор, элемент ИЛИ, -1 блоков совпадения, блок управления, первый выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов, второй выход блока управления соединен с- входом разрешения и -разрядного регистра сдвига и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения счетчика импульсов, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, с входом одновибратора и входом синхронизации и --разрядного регистра сдвига, и -й выход которого соединен с первым входом первого сумматора по модулю два, выход которого соединен с первым входом второго сумматора по модулю два, выход которого соединен с входом последовательной записи и -разрядного регистра сдвига и с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с (n -1)-м входом шифратора, выходы которого соединены с информационными входами счетчика импульсов, а и -2 входа которого соединены с выходами и-2 блоков совпадения, входы каждого 1-го из которых (1=1,2,..., n -2) соединены с

j+2 первыми выходами и-разрядного регистра сдвига, входы (n --1)-го блока совпадения соединены с п-1 первыми выходами и -разрядного регистра сдвига, выход (n -1)-го блока совпадения соединен с вторым входом первого сумматора по модулю два и входом элемента ЗАПРЕТ, второй вход второго сумматора по модулю два соединен с

1-м выходом .п-разрядного регистра сдвига, выход обновибратора соединен с вторым входом элемента ИЛИ 1-й выход блока управления (К = 3,4,..., n+2) соединен с соответствующим -м (1 =1,2...,n) информационным входом и-разрядного регистра сдвига.

На фиг. 1 показана структурная схема генератора пуассоновского потока; на фиг. 2 — структурная схема блока управления; на фиг. 3 — функциональная схема блока совпадения; на фиг.4—

Целью изобретения является повышение точности формирования пуассонлвого потока импульсов.

Изобретение относится к импульсной технике.

Известен генератор пуассоновского потока импульсов, содержащий генератор равномерно распределенных слу- 5 айных чисел, выход которого подключен к входу цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом генератора экспоненциального напряжения, а выход — с входом прерывателя, выход которого подключен к входу запуска генератора экспоненциального напряжения и к входу считыва- ния генератора равномерно распределенных случайных чисел Р1 3.

Недостатком данного устройства является его сложность, приводящая к недостаточной точности моделирования интервалов между импульсами.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство, содержащее генератор случайных чисел, выход которого через после- довательно соединенные нелинейный цифро-аналоговый преобразователь и компаратор подключен к входу формирователя импульсов, выход которого подключен к входу генератора случайных 30 чисел, блок задания закона распределения, регистр и последовательно соединенные управляемый генератор импульсов, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к первому входу регистра, второй вход которого соединен с вторым входом счетчика импульсов и с выходом формирователя импульсов, выход цифро-аналогового.преобра- щ зователя соединен с вторым входом ком" паратора, а выход блока задания закона распределения подключен к второму входу нелинейного цифро-аналогового преобразователя (2). 45

Однако использование в известном генераторе нелинейного цифро-аналогового преобразователя, имеющего,как

E правило, весьма сложную схемную реализацию, требующую больших аппаратурных затрат, приводит к нестабильности, недостаточно высокой точности формирования пуассоновского потока импульсов.

11402

3 временные диаграммы работы генератора пуассоновского потока.

Генератор пуассоновского потока (фиг. 1) содержит последовательно соединенные управляемый генератор 1 импульсов и счетчик 2 импульсов, n— разрядный регистр 3 сдвига, формирователь 4 импульсов, первый 5 и второй т

6 сумматоры по модулю два, элемент

ИЛИ 10, и -1 блоков 11 совпадения, блок 12 управления, первый выход которого соединен с входом управляемого генератора 1 импульсов, второй вход блока 12 управления соединен с входом разрешения и -разрядного регистра 3 сдвига и первым входом элемента ИЛИ 10, выход которого соединен с входом разрешения счетчика 2 импульсов, выход которого соединен с входом формирователя 4 импульсов, ро с входом одновибратора 9 и входом синхронизации и --разрядного регистра

3 сдвига, и -й выход которого соединен с первым входом первого сумматора

5 по модулю два, выход которого сое- р динен с первым входом второго сумматора б по модулю два, выход которого соединен с входом последовательной записи и-разрядного регистра 3 сдвига и с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ 7, выход которого соединен с (и-1)-м входом шифратора 8, выходы которого соединены с информационными входами счетчика 2 импульсов, а и-2 входа которого соединены с вы35 ходами и-2 блоков 1а1 совпадения, входы каждого j-го из которых (j =

=1,2,..., n-2) соединены с j+2 первыми выходами и-разрядного регистр 3 сдвига, входы (и — 1)-ro блока 11 совпадения соединены с .п-1 первыми выходами п-ðàçðÿäíoãî регистра 3 сдвига, выход (и -1)-го блока 11 совпадения соединен с вторым входом первого сумматора 5 по модулю два и вхо- 4> дом элемента ЗАПРЕТ 7, второй вход второго сумматора 6 по модулю два соединен с j-м выходом и-разрядного регистра 3 сдвига, выход одновибра тора 9 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 10, 1 -й выход блока 12 управления (1б =3,4...,, и +2) соединен с соответствующим -м (1=1 2,... и) информационным входом и-разрядного регистра 3 сдвига.

Второй вход сумматора 6 по модулю цва соединен с соответствующим -м выходом регистра 3 сдвига так, чтобы ре36 4 гйстр 3 сдвига, охваченный обратной связью, образованной сумматорами

5 и 6 и (n -1)-м блоком 11 совпадения, представлял собой генератор псевдослучайной последовательности максимальной длины (M-последовательности), включая также запрещенное состояние, состоящее из и нулей, что позволяет исключить срыв генерации двоичной последовательности в регистре 3 сдвига.

Блок 12 управления (фиг. 2) содержит переключатель 13 пуска, переключатели 14 начальных условий, триггер

15, одновибратор 16.

Блок 11 совпадения (фиг. 3) содержит элементы И 17 и 18 с прямыми и инверсными входами, элемент ИЛИ 19, причем в j-м блоке 11 совпадения элемент И 17 имеет два инверсных и прямых входов, а элемент И 18 - два прямых и 1 инверсных входов, (n --1)-Й блок 11 совпадения представляет собой элемент И с и -1 инверсными входами.

Таким образом, единичный сигнал на выходе j-го блока 11 совпадения (=

1,2,3,..., и -2) появляется при входных комбинациях 1000...01 или 0111...

:-1О, на выходе (с -1! ra блока 11 пви кодовых комбинациях 000...0 или

000...01.

Геневатоо пуассоновского потока работает следующим образом.

При замыкании переключателя 13 импульс на выходе триггера 15 за.пускает одновибратор 16, на прямом выходе которого формируется импульс установки (фиг. 4а), который заносит в регистр 3 сдвига начальную комбинацию, набранную на переключателях 14 начальных условий, которая поступает на входы j--x блоков 11 совпадения— входы элементов И 17 и 18 (фиг. 4в-евходы Ч-ro блока 11). Сигналы с выходов 1 -го блока 11 совпадения — с выходов элементов ИЛИ 19 - поступают (фиг. 4п, ж, p — выходы 1-, 2- и 3-ro блоков 11) на входы шифратора 8, в результате на выходах шифратора 8 появляется определенное двоичное число (фиг. 4з-к), которое записывается в счетчик 2.

Шифратор 8 преобразует входную информацию следующим образом;

При наличии на его 1-м входе еди» ничного сигнала (1 =1,2,3,. ° ., n -1) код на выходах шифратора 8 представляет собой двоичное число, равное

$ . 1140

j+1 При нулевой входной комбинации на, выходе шифратора 8 появляется число 1 в двоичном коде, т, е. на первом выходе шифратора 8 — логическая единица, на остальных выходах — логический ноль.

Задний фронт (положительный перепад) отрицательного импульса на инверсном выходе одновибратора 16 (фиг. 4б) запускает генератор 1 им-. 10 пульсов, который генерирует на выходе прямоугольные импульсы (фиг.4л), С выхода генератора 1 импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 2. Через определенное число импульсов, равное числу, записанному в счетчике 2, на выходе переноса счетчика 2 появляется импульс переноса (фиг. 4м), который поступает на вход одновибратора 9-, представляю- 2р щего собой одновибратор с задержкой на входе, на вход формирователя 4 импульсов, выход которого является выходом устройства (фиг. 4с), а также на вход синхронизации регистра 3 сдви — г5

ra, формируя новое в-разрядное слово в регистре 3, которое после преобразования 1-ми блоками 11 совпадения и шифратором 8 в определенное двоичное число .заносится в счетчик 2 им- щ пульсом, поступающим с выхода одновибратора 9 (фиг. 4н) через элемент

ИЛИ 10 на вход счетчика 2. Величина задержки на входе одновибратора 9. определяется длительностью переходных, 5 процессов формирования в регистре 3 сдвига нового и -разрядного слова и его преобразования в j-x блоках

1 I с о в пад ения и шифр ат ор е 8 . Ф ормир ователь 4 импульсов может быть реали- „ зован, например, как одновибратор, запускаемый по фронту импульса переноса и формирующий на выходе импульс с заданными параметрами.

Повышение точности формирования пуассоновского потока импульсов осуществляется путем логической обработки псевдослучайной двоичной последовательности максимальной длины (M-II0следовательности), формируемой реги236 б стром 3 сдвига, охваченным линейной обратной связью, причем обработка основана на выделении нулевых и единичных комбинаций из М;последовательности в 1-х блоках 11 совпадения и дальнейшем преобразовании сигналов в шифраторе 8, счетчике 2 и формирователе 4 импульсов. Таким образом, событие появления новой q-й нулевой или единичной комбинации при каждом .шаге продвижения M-последовательности по регистру 3 сдвига используется для формирования временного интервала между импульсами генерируемого потока „(1= 1,2,3,..., n -1). При занесении после некоторого шага в регистр 3 сдвига комбинации, на которую не срабатывает ни один из блоков 11 совпадения, на выходе формирователя 4 импульсов вырабатывается новый импульс через временной интервал 10. В данном устройстве сигналом для формирования интервала „aслужит появление в регистре 3 сдвига только комбинации

000...01, при появлении в регистре

-1 комбинации 000...0,формируется интерЬ вал 0для различения этих комбинаций предназначен элемент ЗАПРЕТ 7.

t; определяется как t = д (1+1) где и — единичный временной интервал, равный периоду импульсов генератора 1; (+1) -- число, заносимое в счетчик

2 в каждом шаге продвижения двоичной последовательности по регистру 3 сдвига (1 =0, 1,2,..., n — 1), т,е. повышение точности достигается вследствие повышения точности формирования плотности распределения между импульсами потока и использования стабильного источника — генератора M-последовательности.

Таким обарзом, предлагаемый генератор пуассоновского потока обеспечивает более высокую точность формирования пуассоновского потока импульсов.

1140236

Г2

1 00 1

Рн1

ni2

Фиг.2

1140236

Редактор Л. Веселовская

Заказ 271/43

Подписное

b д г

0 е

Ж и

И

С

Составитель Ю. Бурмистров

Техред С. Йовжий Корректор С. Шекмар

Тираж 872

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