RU2096912C1

RU2096912C1 - Random sequence generator

Info

Publication number: RU2096912C1
Application number: RU95109370A
Authority: RU
Inventors: С.Г. Гришкин; В.А. Песошин
Original assignee: Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева; Товарищество с ограниченной ответственностью Инженерно-внедренческий центр "Телесофт"
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1995-06-06
Publication date: 1997-11-20
Also published as: RU95109370A

Abstract

FIELD: computer and radio engineering; stoichastic computers for building random-number generators in cryptographic data protection systems. SUBSTANCE: random-sequence generator has field-signal generator 1, modulo two adder 2, flip-flop 3, clock generator 4, controlled asynchronous-signal generator 5, AND gate 6, second input 7 of AND gate 6, output 8 or flip-flop 3; field-signal generator 1 has n series-connected modulo 2 adders 9₁-9_n last one having its output functioning as output 10 of field-signal generator 1 which has input 12, NOT gate 11; controlled asynchronous-signal generator 5 has AND gate 13, modulo two adder 14 whose first input functions as first input 15.1 of group of inputs 15.1-15.K and also has K-1 series-connected controlled pulse shapers 16, each provided with first AND gate 17, modulo two adder 18, and second AND gate 19. EFFECT: improved reliability, quality, and speed of response of random sequence generator. 4 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной, информационно-измерительной и радиотехнике и может быть использовано в стохастических вычислительных машинах при построении генераторов случайных чисел для ЭВМ в системах криптографической защиты информации. The invention relates to computing, information-measuring and radio engineering and can be used in stochastic computers when constructing random number generators for computers in cryptographic information protection systems.

Известен генератор случайной последовательности [1] содержащий блок задержки, сумматор по модулю два, элемент НЕ. Вход элемента НЕ подключен к выходу сумматора по модулю два, а выход элемента НЕ соединен с входом асинхронного блока задержки, выходы которого соединены с входами сумматора по модулю два соответственно. A known random sequence generator [1] containing a delay unit, an adder modulo two, the element is NOT. The input of the element is NOT connected to the output of the adder modulo two, and the output of the element is NOT connected to the input of the asynchronous delay unit, the outputs of which are connected to the inputs of the adder modulo two, respectively.

Недостатком данного генератора являются недостаточная надежность и невысокое качество статистических параметров случайной последовательности. Это обусловлено нестационарностью формирования случайного процесса, неравномерностью плотности низкого и высокого амплитудных уровней случайного сигнала, поскольку элементы устройства обладают фильтрующими свойствами, а параметры флуктуаций элементов асинхронного блока задержек находятся в зависимости от параметров окружающей среды, например температуры. The disadvantage of this generator is the lack of reliability and low quality of the statistical parameters of a random sequence. This is due to the non-stationary formation of the random process, the uneven density of low and high amplitude levels of the random signal, since the elements of the device have filtering properties, and the fluctuation parameters of the elements of the asynchronous delay unit depend on the environmental parameters, for example, temperature.

Известен генератор случайной последовательности [2] содержащий группу последовательно соединенных сумматоров по модулю два с обратной связью. Выход последнего сумматора по модулю два подключен к вторым входам нескольких сумматоров по модулю два таким образом, что генератор для синхронной модели может быть представлен полиномом (M-1)-последовательности. A known random sequence generator [2] containing a group of series-connected adders modulo two with feedback. The output of the last adder modulo two is connected to the second inputs of several adders modulo two so that the generator for the synchronous model can be represented by a polynomial of (M-1) -sequence.

Недостатком данного генератора являются недостаточная надежность и невысокое качество статистических параметров случайной последовательности. Это обусловлено "поглощением" флуктуаций при высоких фильтрующих свойствах элементов задержек, что приводит к квазислучайному процессу формирования последовательности, обусловленному фиксированной обратной связью в его синхронной модели. The disadvantage of this generator is the lack of reliability and low quality of the statistical parameters of a random sequence. This is due to the "absorption" of fluctuations at high filtering properties of the delay elements, which leads to a quasi-random sequence formation process due to the fixed feedback in its synchronous model.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является генератор случайной последовательности [3] который содержит группу последовательно соединенных сумматоров по модулю два, вторые входы которых соединены между собой, первый мультиплексор, первый триггер, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, сумматор по модулю два, вход которого соединен с выходом первого триггера, элемент НЕ, выходной формирователь, а также содержит генератор сигналов возбуждения, второй и третий мультиплексоры, второй триггер, выход которого соединен с вторым входом сумматора по модулю два, элемент задержки, выход которого соединен с входами синхронизации первого, второго, и третьего мультиплексоров и с первым входом выходного формирователя, вход которого соединен с выходом сумматора по модулю два, информационный вход первого триггера соединен с первым входом второго мультиплексора, второй вход которого соединен с выходом последнего сумматора группы последовательно соединенных сумматоров по модулю два и с первым входом третьего мультиплексора, второй вход и выход которого соединены между собой, с информационным входом второго триггера и с вторым входом первого мультиплексора, выход которого соединен с объединенными вторыми входами сумматоров группы последовательно соединенных сумматоров по модулю два, первый вход первого из которых соединен с выходом генератора сигналов возбуждения, вход синхронизации второго триггера соединен с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и с входом элемента задержки. Генератор сигналов возбуждения содержит группу последовательно соединенных сумматоров по модулю два, выход последнего из которых соединен с первым входом первого сумматора по модулю два группы и с вторыми входами соответствующих сумматоров по модулю два группы, вторые входы остальных сумматоров по модулю два которой соединены с сигналами уровней логического нуля и единицы. The closest technical solution to the present invention is a random sequence generator [3] which contains a group of series-connected adders modulo two, the second inputs of which are interconnected, the first multiplexer, the first trigger, the synchronization input of which is connected to the output of the clock, the adder module two, the input of which is connected to the output of the first trigger, the element is NOT, the output driver, and also contains an excitation signal generator, a second and third mule tiplexers, a second trigger, the output of which is connected to the second input of the adder modulo two, a delay element, the output of which is connected to the synchronization inputs of the first, second, and third multiplexers and to the first input of the output driver, the input of which is connected to the output of the adder modulo two, information the input of the first trigger is connected to the first input of the second multiplexer, the second input of which is connected to the output of the last adder of the group of series-connected adders modulo two and with the first input of the third m an ultiplexer, the second input and output of which are interconnected, with the information input of the second trigger and with the second input of the first multiplexer, the output of which is connected to the combined second inputs of the adders of the group of series-connected adders modulo two, the first input of the first of which is connected to the output of the excitation signal generator , the synchronization input of the second trigger is connected to the output of the element NOT, the input of which is connected to the output of the clock generator and to the input of the delay element. The excitation signal generator contains a group of series-connected adders modulo two, the output of the last of which is connected to the first input of the first adder modulo two groups and to the second inputs of the respective adders modulo two groups, the second inputs of the remaining adders modulo two are connected to the logic level signals zero and one.

Недостатком данного генератора являются недостаточная надежность и невысокое качество статистических параметров случайной последовательности. Это обусловлено нестационарностью формирования случайно процесса из-за достаточно произвольного выбора схемы генератора возбуждения. Кроме этого, в данной схеме сильно влияние фильтрующих свойств элементов группы сумматоров по модулю два, которые в значительной мере уменьшают величину флуктуаций задержек данных элементов, что понижает предельное быстродействие генератора случайных последовательностей. The disadvantage of this generator is the lack of reliability and low quality of the statistical parameters of a random sequence. This is due to the non-stationary formation of a random process due to a rather arbitrary choice of the excitation generator circuit. In addition, in this scheme, the filtering properties of the elements of the group of adders are strongly modulo two, which significantly reduce the magnitude of the fluctuations in the delays of these elements, which reduces the ultimate performance of the random sequence generator.

Решаемая техническая задача заключается в повышении надежности, качества и быстродействия формирования случайной последовательности. The technical problem to be solved is to increase the reliability, quality and speed of forming a random sequence.

Решаемая техническая задача достигается тем, что в генератор случайной последовательности, содержащий генератор сигналов возбуждения, сумматор по модулю два, триггер и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с установленным входом триггера, введены управляемый генератор асинхронных сигналов и элемент И, выход которого подключен к информационному входу триггера, при этом первый вход элемента И соединен с выходом сумматора по модулю два, вход генератора сигнала возбуждения соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второй входы сумматора по модулю два соединены соответственно с выходом управляемого генератора асинхронного сигнала и выходом генератора сигналов возбуждения, выходы группы выходов генератора сигналов возбуждения соединены с соответствующими входами группы входов управляемого генератора асинхронных сигналов, второй вход элемента И и выход триггера являются соответственно внешним входом управления и выходом генератора случайной последовательности, при этом генератор сигналов возбуждения содержит n последовательно соединенных сумматоров по модулю два, где n степень полинома синхронной модели генератора (M-1)-последовательности, и элемент НЕ, при этом выход n-го сумматора по модулю два соединен с первым входам первого сумматора по модулю два и первыми входами некоторых сумматоров по модулю два в соответствии с выбранным полиномом синхронной модели генератора (M-1)-последовательности, второй вход первого сумматора по модулю два соединен с входом элемента НЕ и является входом генератора сигналов возбуждения, выход элемента НЕ подключен к другому входу одного из n сумматоров по модулю два, выход n-го сумматора по модулю два является выходом генератора сигнала возбуждения, а выходы K сумматоров по модулю два являются выходами группы выходов генератора сигналов возбуждения, управляемый генератор асинхронных сигналов содержит элемент И, сумматор по модулю два, K-1 последовательно соединенных управляемых формирователей импульсов, где K определено степенью выбранного полинома синхронной модели управляемого генератора асинхронных сигналов, при этом первый вход сумматора по модулю два и вход управления каждого из K-1 управляемых формирователей импульсов являются входами группы входов управляемого генератора асинхронных сигналов, выход элемента И соединен с вторым входом сумматора по модулю два, выход которого соединен с сигнальным входом первого управляемого формирователя импульсов, выход (K-1)-го управляемого формирователя импульсов соединен с первым и вторым входами элемента И и является выходом управляемого генератора асинхронных сигналов, каждый из K управляемых формирователей импульсов содержит первый элемент И, первый вход которого является входом управления управляемого формирователя импульсов, второй элемент И и сумматор по модулю два, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом сумматора по модулю два, выход второго элемента И соединен с вторым входом сумматора по модулю два, выход которого является выходом управляемого формирователя импульсов, а первый и второй входы второго элемента И объединены и являются сигнальным входом управляемого формирователя импульсов. The technical problem to be solved is achieved by the fact that a random generator containing an excitation signal generator, an adder modulo two, a trigger and a clock generator, the output of which is connected to the installed trigger input, introduces a controlled asynchronous signal generator and an element And whose output is connected to the information the trigger input, while the first input of the And element is connected to the output of the adder modulo two, the input of the excitation signal generator is connected to the output of the clock , the first and second inputs of the adder modulo two are connected respectively to the output of the controlled asynchronous signal generator and the output of the excitation signal generator, the outputs of the group of outputs of the excitation signal generator are connected to the corresponding inputs of the group of inputs of the controlled asynchronous signal generator, the second input of the element And the trigger output are respectively external the control input and the output of the random sequence generator, while the excitation signal generator contains n sequentially connected there are two modulo-adrenal adders, where n is the polynomial degree of the synchronous generator model of the (M-1) sequence, and the element is NOT, while the output of the nth adder modulo two is connected to the first inputs of the first adder modulo two and the first inputs of some adders modulo module two in accordance with the selected polynomial of the synchronous model of the generator (M-1) -sequence, the second input of the first adder modulo two is connected to the input of the element NOT and is the input of the generator of excitation signals, the output of the element is NOT connected to another input of one of n adders modulo two, the output of the n-th adder modulo two is the output of the excitation signal generator, and the outputs of K adders modulo two are the outputs of the group of outputs of the excitation signal generator, the controlled asynchronous signal generator contains an element And, the adder modulo two, K -1 series-connected controlled pulse shapers, where K is determined by the degree of the selected polynomial of the synchronous model of the controlled generator of asynchronous signals, the first adder input modulo two and the control input each of the K-1 controlled pulse shapers are inputs of the group of inputs of the controlled asynchronous signal generator, the output of the And element is connected to the second input of the adder modulo two, the output of which is connected to the signal input of the first controlled pulse shaper, the output of the (K-1) -th controlled the pulse shaper is connected to the first and second inputs of the element And is the output of a controlled generator of asynchronous signals, each of the K controlled pulse shapers contains the first element And, the first input which is the control input of the controlled pulse shaper, the second element And the adder modulo two, the first input of which is connected to the output of the first element And, the second input of which is connected to the output of the adder modulo two, the output of the second element And is connected to the second input of the adder modulo two the output of which is the output of the controlled pulse shaper, and the first and second inputs of the second element And are combined and are the signal input of the controlled pulse shaper.

Предложенное техническое решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень", так как введенные отличительные признаки являются существенными и позволяют повысить степень стохастичности устройства, используя в контурах управляемого генератора асинхронных сигналов динамическую обратную связь и суммируя несколько случайных процессов, следовательно, повысить надежность, качество и быстродействие формирования случайной последовательности. Известно, что в основу функционирования управляемого генератора асинхронных сигналов положены три принципа (Кузнецов В.М. Цифровые устройства формирования случайных сигналов с неавтономным источником шума. Дис. на соиск. канд. техн. наук. Казань, 1986. 225 с. [4]):
использование естественных флуктуаций временных параметров цифровых элементов, осуществляющих операцию непрерывной задержки двоичных сигналов;
установление оптимальных соотношений временных параметров исходных компонент формируемого процесса путем аппаратной реализации псевдослучайных алгоритмов в непрерывном времени;
использование эффекта "накопления" дисперсии фазы высокочастотного импульсного сигнала при независимом и достаточно редком обращении к нему.The proposed technical solution satisfies the criterion of "inventive step", since the distinguishing features introduced are significant and can increase the degree of stochasticity of the device using dynamic feedback in the contours of a controlled asynchronous signal generator and summing up several random processes, therefore, increasing the reliability, quality and speed of random formation sequence. It is known that the basis of the operation of the controlled generator of asynchronous signals is based on three principles (Kuznetsov V.M. Digital devices for generating random signals with a non-autonomous noise source. Thesis for the candidate of technical sciences. Kazan, 1986. 225 pp. [4] ):
the use of natural fluctuations in the time parameters of digital elements performing the operation of continuous delay of binary signals;
the establishment of optimal ratios of time parameters of the initial components of the formed process by hardware implementation of pseudo-random algorithms in continuous time;
use of the effect of “accumulation” of phase dispersion of a high-frequency pulse signal with independent and rather rare access to it.

Первый принцип позволяет осуществить построение устройства исключительно на цифровой элементной базе, что определяет положительный эффект технологического порядка. Реализации второго принципа позволяет преобразовать известный рекуррентный алгоритм формирования псевдослучайных двоичных сигналов (Песошин В.А. Устройства вычислительной техники для генерирования случайных и псевдослучайных последовательностей и чисел. Дис. на соиск. докт. техн. наук. Казань, 1985. 408 с. [5]):

где t дискретное (в тактах) время реализации процесса a ∈0,1} j - дискретное время задержки; c_j e0,1} постоянные коэффициенты; m - порядок последовательности; суммирование проводится по модулю два. Сущность преобразования заключается в замене дискретного времени на непрерывное, т.е.The first principle allows the construction of the device exclusively on a digital element base, which determines the positive effect of the technological order. The implementation of the second principle allows us to transform the well-known recurrent algorithm for generating pseudorandom binary signals (Pesoshin V.A. Computing devices for generating random and pseudorandom sequences and numbers. Thesis for the doctoral technical sciences. Kazan, 1985. 408 pp. [5 ]):

where t is the discrete (in cycles) time of the process implementation a ∈0,1} j is the discrete delay time; c _j e0,1} constant coefficients; m is the order of the sequence; summation is carried out modulo two. The essence of the transformation is to replace discrete time with continuous time, i.e.

,
где в отличие от известного алгоритма t и t_i непрерывные величины, а n количество производимых операций непрерывной задержки. Непрерывность времени аппаратной реализации алгоритма и иррациональность в соотношениях задержек, которая неизбежно появляется при переходе в непрерывную область временного аргумента, позволяют трансформировать малые флуктуации задержек цифровых элементов в высокодисперсный результирующий асинхронный процесс. Реализация третьего принципа предполагает работу устройства фиксации случайных двоичных символов из асинхронного процесса a(t). Процесс фиксации должен быть синхронизирован достаточно низкочастотной (по сравнению с 1/t_i) тактовой последовательностью. Наиболее важной характеристикой качества генератора асинхронного случайного сигнала является относительная погрешность (p) равновероятности символа процесса a(t).

,
where, in contrast to the known algorithm, t and t _{i are} continuous quantities, and n is the number of continuous delay operations performed. The time continuity of the hardware implementation of the algorithm and the irrationality in the delay ratios, which inevitably appears when moving to the continuous region of the time argument, allow us to transform small fluctuations in the delays of digital elements into a highly dispersed resulting asynchronous process. The implementation of the third principle involves the operation of a device for fixing random binary characters from the asynchronous process a (t). The fixing process should be synchronized with a sufficiently low frequency (compared to 1 / t _i ) clock sequence. The most important quality characteristic of an asynchronous random signal generator is the relative error (p) of the equiprobability of the process symbol a (t).

δ_p = 2(p-0,5),
где p вероятность появления символа 1. При идеальной работе цифровых элементов p стремиться к 0,5. Однако в реальных условиях на равномерность существенное влияние оказывает свойство нелинейности задержки цифровых элементов, что выражается неравенством t₀ не равно t₁, где t₀ и t₁ соответственно задержка цифровым элементом символа 0 и 1 по выходу. Погрешность в этом случае определяется выражением
δ_p = (t₀-t₁)/(t₀+t₁),
Например, для выполнения операций непрерывной задержки и суммирования по модулю два в составе управляемого генератора асинхронных сигналов могут быть применены микросхемы 555ЛП5, которые имеют t₀=22 нс и t₁=30 нс как предельные паспортные значения. Следовательно δ_p-0,15. В практических случаях при реальных значениях задержек погрешности выражаются несколько меньшими по модулю значениями. В дальнейшем рассматривается модуль этого значения как верхняя оценка погрешности по равновероятности. Очевидно, что оцененная погрешность во многих практических случаях применения является неприемлемой.δ _p = 2 (p-0.5),
where p is the probability of the occurrence of the symbol 1. With the ideal operation of digital elements, p tend to 0.5. However, in real conditions, uniformity is significantly affected by the nonlinearity property of the delay of digital elements, which is expressed by the inequality t ₀ not equal to t ₁ , where t ₀ and t _1, respectively, the delay by the digital element of the symbol 0 and 1 in output. The error in this case is determined by the expression
δ _p = (t ₀ -t ₁ ) / (t ₀ + t ₁ ),
For example, to perform continuous delay and sum modulo operations, two 555LP5 microcircuits, which have t ₀ = 22 ns and t ₁ = 30 ns as limit passport values, can be used as part of a controlled asynchronous signal generator. Therefore, δ _p −0.15. In practical cases, at real values of the delay, the errors are expressed by somewhat smaller values in absolute value. In the future, the module of this value is considered as the upper estimate of the error by equiprobability. Obviously, the estimated error in many practical applications is unacceptable.

Для того, чтобы стохастические перестройки в работе управляемого генератора асинхронных сигналов были более интенсивны, производится настройка структуры на базовую последовательность с характеристическим полиномом F(D), где D оператор задержки t', являющийся мерой измерения всех t_i для сумматоров по модулю два. Для элементов микросхем 555ЛП5 численное значение усредненной реальной задержки составляет t'= 13 нс. Наилучшие результаты в смысле устойчивости стохастического режима дает настройка структуры контура управляемого генератора асинхронных сигналов на (M-1)-последовательность [5] для которой
F(D)=(1+D)F_m(D),
где F_m(D) характеристический полином M-последовательности. Если считать, что F(D)-полином n-го порядка, то F_m(D) имеет порядок n-1. Главным недостатком рассмотренных схем является жесткая фиксированная обратная связь в контуре управляемого генератора асинхронных сигналов, например настройка управляемого генератора асинхронных сигналов на базовый полином (M-1)-последовательности. Это приводит к тому, что в синхронной модели управляемого генератора асинхронных сигналов количество возможных циклов (ансамбль последовательностей) минимально и, самое главное, отсутствуют переходы из одного цикла в другой и обратно. В реальной модели управляемого генератора асинхронных сигналов за счет флуктуаций возможны переходы из одного цикла в другие. Однако уровень флуктуаций порядка 0,0001 [4] относительно средней задержки одного элемента и его фильтрующие свойства дают слабый эффект, поэтому вероятность переходов из одного цикла в другие становится чрезвычайно низкой. Следовательно, вероятность попадания в один из возможных циклов синхронной модели управляемого генератора асинхронных сигналов (в том числе и в примитивный цикл), например, для (M-1)-последовательности остается близкой к 1. Повысить стохастичность генератора асинхронных случайных сигналов (уменьшить вероятность попадания в примитивный цикл) можно двумя способами:
выбором в качестве базового полинома (M-1)-последовательности с большой степенью, чтобы увеличить уровень суммарных флуктуаций контура управляемого генератора асинхронных сигналов, как это предложено, например, в [2]
использованием двух контуров управляемого генератора асинхронных сигналов, каждый из которых жестко настроен на определенный базовый полином, при этом один из контуров является генератором сигналов возбуждения для другого контура, как это предложено в прототипе [3]
Тем не менее в этих случаях по-прежнему сохраняется высокая степень детерминизма, поскольку в синхронной модели генератора ансамбль возможных последовательностей состоит всего из двух циклов.In order for the stochastic rearrangements in the operation of the controlled asynchronous signal generator to be more intense, the structure is tuned to the base sequence with the characteristic polynomial F (D), where D is the delay operator t ', which is a measure of all t _i for adders modulo two. For elements of 555LP5 microcircuits, the numerical value of the average real delay is t '= 13 ns. The best results in terms of the stability of the stochastic mode are provided by tuning the structure of the contour of the controlled generator of asynchronous signals to an (M-1) -sequence [5] for which
F (D) = (1 + D) F _m (D),
where F _m (D) is the characteristic polynomial of the M-sequence. If we assume that an nth-order F (D) -polynomial, then F _m (D) is of order n-1. The main disadvantage of the considered circuits is the rigid fixed feedback in the contour of the controlled asynchronous signal generator, for example, tuning the controlled asynchronous signal generator to the base polynomial (M-1) -sequence. This leads to the fact that in the synchronous model of a controlled generator of asynchronous signals, the number of possible cycles (ensemble of sequences) is minimal and, most importantly, there are no transitions from one cycle to another and vice versa. In a real model of a controlled generator of asynchronous signals due to fluctuations, transitions from one cycle to another are possible. However, the level of fluctuations of the order of 0.0001 [4] relative to the average delay of one element and its filtering properties give a weak effect, so the probability of transitions from one cycle to another becomes extremely low. Consequently, the probability of falling into one of the possible cycles of the synchronous model of the controlled generator of asynchronous signals (including the primitive cycle), for example, for the (M-1) -sequence, remains close to 1. Increase the stochasticity of the generator of asynchronous random signals (reduce the probability of falling into a primitive loop) in two ways:
the choice of a (M-1) sequence as a base polynomial with a large degree to increase the level of total fluctuations of the contour of a controlled generator of asynchronous signals, as suggested, for example, in [2]
using two loops of a controlled generator of asynchronous signals, each of which is rigidly tuned to a specific base polynomial, while one of the loops is a generator of excitation signals for the other loop, as proposed in the prototype [3]
Nevertheless, in these cases, a high degree of determinism remains, since in the synchronous generator model the ensemble of possible sequences consists of only two cycles.

В данном генераторе случайной последовательности предлагается использовать как минимум три каскада генераторов:
первый каскад ГТИ, как простейший генератор возбуждения второго каскада;
второй каскад управляемого генератора асинхронных сигналов, реализованный на основе базового полинома (M-1)-последовательности, в качестве генератора сигналов возбуждения третьего каскада;
третий каскад управляемого генератора асинхронных сигналов, реализованный на основе базового полинома M-последовательности, как наиболее вероятного среди множества других полиномов, в качестве управляемого генератора с динамической обратной связью.In this random sequence generator, it is proposed to use at least three stages of generators:
the first stage of the GTI, as the simplest excitation generator of the second stage;
the second cascade of a controlled generator of asynchronous signals, implemented on the basis of the basic polynomial (M-1) -sequence, as a generator of excitation signals of the third stage;
the third cascade of a controlled generator of asynchronous signals, implemented on the basis of the basic polynomial of the M-sequence, as the most likely among many other polynomials, as a controlled generator with dynamic feedback.

Такое построение генератора случайной последовательности позволяет резко расширить во втором и особенно в третьем каскадах ансамбль возможных последовательностей (примитивных, не максимальных и максимальных циклов), повысить многосвязность диаграммы переходов между циклами. Суммирование по модулю два случайных процессов с выходов второго и третьего каскадов генератора случайной последовательности позволяет существенно повысить по сравнению с прототипом стохастичность и равномерность распределения выходного случайного процесса. Тем самым увеличивается максимальная частота тактовых импульсов фиксации случайного процесса на выходном триггере для получения случайной последовательности. Such a construction of a random sequence generator makes it possible to sharply expand in the second and especially in the third stages the ensemble of possible sequences (primitive, not maximum and maximum cycles), and to increase the multiplicity of the transition diagram between cycles. The modulo summation of two random processes from the outputs of the second and third stages of the random sequence generator can significantly increase the stochasticity and uniformity of the distribution of the output random process compared to the prototype. Thereby, the maximum frequency of clock pulses of fixing a random process at the output trigger increases to obtain a random sequence.

На фиг. 1 представлена схема генератора случайной последовательности, на фиг. 2 представлена схема генератора сигналов возбуждения, на фиг. 3 приведена схема управляемого генератора асинхронных сигналов, на фиг. 4 приведен пример конкретной реализации генератора сигнала возбуждения, на фиг. 5 приведена диаграмма состояний и переходов синхронной модели генератора сигналов возбуждения, на фиг. 6 приведен пример конкретной реализации управляемого генератора асинхронных сигналов, на фиг. 7 приведена таблица структуры последовательностей управляемого генератора асинхронных сигналов, на фиг. 8 приведена диаграмма состояний и переходов синхронной модели управляемого генератора асинхронных сигналов, на фиг. 9 приведен пример конкретной реализации управляемого генератора асинхронных сигналов. In FIG. 1 shows a diagram of a random sequence generator, FIG. 2 is a diagram of an excitation signal generator; FIG. 3 is a diagram of a controlled asynchronous signal generator; FIG. 4 shows an example of a specific implementation of the excitation signal generator; FIG. 5 is a state and transition diagram of a synchronous model of an excitation signal generator; FIG. 6 shows an example of a specific implementation of a controlled asynchronous signal generator; FIG. 7 is a table of the sequence structure of a controlled asynchronous signal generator; FIG. 8 is a state and transition diagram of a synchronous model of a controlled asynchronous signal generator; FIG. Figure 9 shows an example of a specific implementation of a controlled asynchronous signal generator.

Генератор случайной последовательности содержит генератор сигналов возбуждения 1, сумматор по модулю два 2, триггер 3 и генератор тактовых импульсов 4, выход которого соединен с установочным входом триггера 3, управляемый генератор асинхронных сигналов 5, элемент И 6, выход которого подключен к информационному входу триггера 3, при этом первый вход элемента И 6 соединен с выходом сумматора по модулю два 2, вход генератора сигналов возбуждения 1 соединен с выходом генератора тактовых импульсов 4, первый и второй входы сумматора по модулю два 2 соединены соответственно с выходом управляемого генератора асинхронных сигналов 5 и выходом генератора сигналов возбуждения 1, выходы группы выходов генератора сигналов возбуждения 1 соединены с соответствующими входами группы входов управляемого генератора асинхронных сигналов 5, второй вход 7 элемента И 6 и выход 8 триггера 3 являются соответственно внешним входом управления и выходом генератора случайной последовательности. Генератор сигналов возбуждения 1 (фиг. 2) содержит n последовательно соединенных сумматоров по модулю два 9.1-9.n, где n степень полинома синхронной модели генератора (M-1)-последовательности, выход последнего сумматора два 9. n является выходом 10 генератора сигналов возбуждения 1 и подключен к первому входу первого сумматора по модулю два 9.1 и первым входам некоторых сумматоров по модулю два 9 в соответствии с выбранным полиномом синхронной модели генератора (M-1)-последовательности; и элемент НЕ 11, второй вход первого сумматора по модулю два 9.1 соединен с входом элемента НЕ 11 и является входом 12 генератора сигналов возбуждения 1, выход элемента НЕ 11 подключен к другому входу одного из n сумматоров по модулю два 9, выход n-го сумматора по модулю два 9.n является выходом генератора сигналов возбуждения 1, а выходы K сумматоров по модулю два 9 являются выходами группы выходов генератора сигналов возбуждения 1. Управляемый генератор асинхронных сигналов 5 (фиг. 3) содержит элемент И 13, сумматор по модулю два 14, первый вход которого является первым входом 15.1 группы входов 15.1-15.К, а также содержит К-1 последовательно соединенных управляемых формирователей импульсов 16, где К определено степенью выбранного полинома синхронной модели управляемого генератора асинхронных сигналов, при этом первый вход сумматора по модулю два 14 и вход управления каждого из К-1 управляемых формирователей импульсов 16 являются входами группы входов управляемого генератора асинхронных сигналов 5, выход элемента И 13 соединен с вторым входом сумматора по модулю два 14, выход которого соединен с сигнальным входом первого управляемого формирователя импульсов 16.1, выход (К-1)-го управляемого формирователя импульсов 16.К-1 соединен с первым и вторым входами элемента И 13 и является выходом управляемого генератора асинхронных сигналов. Каждый из К управляемых формирователей импульсов содержит первый элемент И 17, первый вход которого является входом управления 15 управляемого формирователя импульсов 16, сумматор по модулю два 18, второй элемент И 19, первый вход сумматора по модулю два 18 подключен к выходу первого элемента И 17, второй вход которого соединен с выходом сумматора по модулю два 18, выход второго элемента И соединен с вторым входом сумматора по модулю два 18, выход которого является выходом управляемого формирователя импульсов 16, а первый и второй входы второго элемента И 19 объединены и являются сигнальным входом управляемого формирователя импульсов 16. The random sequence generator comprises an excitation signal generator 1, an adder modulo two 2, a trigger 3 and a clock pulse generator 4, the output of which is connected to the installation input of the trigger 3, a controlled asynchronous signal generator 5, element And 6, the output of which is connected to the information input of the trigger 3 wherein the first input of element And 6 is connected to the output of the adder modulo two 2, the input of the excitation signal generator 1 is connected to the output of the clock generator 4, the first and second inputs of the adder modulo two 2 s are connected respectively with the output of the controlled asynchronous signal generator 5 and the output of the excitation signal generator 1, the outputs of the group of outputs of the excitation signal generator 1 are connected to the corresponding inputs of the group of inputs of the controlled asynchronous signal generator 5, the second input 7 of the And 6 element and the output 8 of trigger 3 are respectively an external input control and output of a random sequence generator. The excitation signal generator 1 (Fig. 2) contains n series-connected adders modulo two 9.1-9.n, where n is the polynomial degree of the synchronous generator model of the (M-1) sequence, the output of the last adder is two 9. n is the output of the 10 signal generator excitation 1 and connected to the first input of the first adder modulo two 9.1 and the first inputs of some adders modulo two 9 in accordance with the selected polynomial of the synchronous generator model (M-1) -sequence; and element 11, the second input of the first adder modulo two 9.1 is connected to the input of element 11 and is the input 12 of the excitation signal generator 1, the output of element 11 is connected to another input of one of the n adders modulo two 9, the output of the nth adder modulo two 9.n is the output of the excitation signal generator 1, and the outputs of K adders modulo two 9 are the outputs of the group of outputs of the excitation signal generator 1. The controlled asynchronous signal generator 5 (Fig. 3) contains the element And 13, the adder modulo two 14 whose first entrance I is the first input 15.1 of the group of inputs 15.1-15.K, and also contains K-1 of serially connected controlled pulse shapers 16, where K is determined by the degree of the selected polynomial of the synchronous model of the controlled asynchronous signal generator, while the first adder modulo two 14 and the control input of each of the K-1 controlled pulse former 16 are the inputs of the group of inputs of the controlled asynchronous signal generator 5, the output of the element And 13 is connected to the second input of the adder modulo two 14, the output of which is connected to tional input of the first managed PFN 16.1, yield (K-1) -th managed PFN 16.K-1 is coupled to first and second inputs of AND gate 13 is the output of controlled oscillator asynchronous signals. Each of the K controlled pulse former contains the first element And 17, the first input of which is the control input 15 of the controlled pulse former 16, the adder modulo two 18, the second element And 19, the first input of the adder modulo two 18 is connected to the output of the first element And 17, the second input of which is connected to the output of the adder modulo two 18, the output of the second element And is connected to the second input of the adder modulo two 18, the output of which is the output of the controlled pulse shaper 16, and the first and second inputs of the second element NTA and 19 are combined and a signal input of the pulse shaper 16 managed.

Генератор сигналов возбуждения 1 (фиг. 4) содержит элемент НЕ 11, группу последовательно соединенных сумматоров по модулю два 9.1-9.4. The excitation signal generator 1 (Fig. 4) contains the element NOT 11, a group of series-connected adders modulo two 9.1-9.4.

Управляемый генератор асинхронных сигналов 5 (фиг. 6) содержит элемент И 13, сумматор по модулю два 14, два управляемых формирователя импульсов 16.1 и 16.2, содержащих элементы И 17, И 19 и сумматор по модулю два 18. The controlled asynchronous signal generator 5 (Fig. 6) contains an And 13 element, an adder modulo two 14, two controlled pulse shapers 16.1 and 16.2, containing And 17, And 19 elements and an adder modulo two 18.

Рассмотрим работу генератора случайной последовательности. При включении напряжения питания генератор тактовых импульсов 4 (фиг. 1) формирует последовательность тактовых импульсов, которые поступают как первичные сигналы возбуждения на генератор сигналов возбуждения 1 по входу 12 (фиг. 2). В генераторе сигналов возбуждения 1 формируется асинхронный случайный процесс, который по выходу 10 поступает на первый вход сумматора по модулю два 2. С выходов 15.1-15. К сигналы генератора сигналов возбуждения 1 поступают на соответствующие входы управляемого генератора асинхронных сигналов 5. В управляемом генераторе асинхронных сигналов 5 в свою очередь формируется высокодисперсный асинхронный случайный процесс за счет динамически изменяющейся обратной связи по сигналам управления с входов 15.2-15.К асинхронного случайного процесса генератора возбуждения 1. По входу 15.1 происходит непосредственное "подмешивание" случайного сигнала с генератора сигналов возбуждения 1 через сумматор по модулю два 14. Это необходимо для того, чтобы получать незатухающий случайный процесс, поскольку для управляемого генератора асинхронных сигналов 5 в качестве базового взят полином M-последовательности, структура которого содержит устойчивое нулевое состояние. Элемент И 13 используется как дополнительная задержка к первому разряду (согласно выбранной единой меры измерения t" синхронной модели управляемого генератора асинхронных сигналов 5). Остальные разряды управляемого генератора асинхронных сигналов 5 представляют собой однородные управляемые формирователи импульсов 16 с одинаковой средней задержкой как единой меры измерения. Управляемые формирователи импульсов 16 могут находиться либо в статическом режиме функционирования, когда на вход подается логическая константа "0" или "1", либо в динамическом режиме, когда на вход поступают сигналы с генератора сигналов возбуждения 1. Количество разрядов управляемого генератора асинхронных сигналов 5 определяет степень выбранного полинома, а распределение статических и динамических сигналов управления определяет в среднем базовый трином M-последовательности, представленный в виде (Лоу, Тан. Генерирование циклической последовательности с помощью динамических и статических триггеров. ТИИЭР, 175, т. 63, N 8. С. 185,186)
f(x)=xⁿ+x^m+1=x^m(x^n-m+1)+1.Consider the operation of a random sequence generator. When you turn on the supply voltage, the clock generator 4 (Fig. 1) generates a sequence of clock pulses, which are supplied as primary excitation signals to the excitation signal generator 1 at input 12 (Fig. 2). An asynchronous random process is generated in the excitation signal generator 1, which, at the output 10, is fed to the first input of the adder modulo two 2. From the outputs 15.1-15. The signals of the excitation signal generator 1 are fed to the corresponding inputs of the controlled asynchronous signal generator 5. In the controlled asynchronous signal generator 5, in turn, a highly dispersed asynchronous random process is generated due to the dynamically changing feedback from the control signals from inputs 15.2-15. To the asynchronous random process of the generator excitation 1. At the input 15.1 there is a direct "mixing" of a random signal from the excitation signal generator 1 through an adder modulo two 14. This о is necessary in order to obtain an undamped random process, since for the controlled generator of asynchronous signals 5, the polynomial of the M-sequence, the structure of which contains a stable zero state, is taken as the base one. Element And 13 is used as an additional delay to the first category (according to the selected unified measure t ″ of the synchronous model of the controlled asynchronous signal generator 5). The remaining bits of the controlled asynchronous signal generator 5 are homogeneous controlled pulse shapers 16 with the same average delay as a single measure. The controlled pulse shapers 16 can be either in a static mode of operation, when the logic constant "0" or "1" is input, or in dyne In the normal mode, when the signals from the excitation signal generator are input 1. The number of bits of the controlled asynchronous signal generator 5 determines the degree of the selected polynomial, and the distribution of static and dynamic control signals determines, on average, the base trine of the M-sequence, presented in the form (Low, Tan. Generation of a cyclic sequence using dynamic and static triggers. TIIER, 175, v. 63, N 8. P. 185.186)
f (x) = x ⁿ + x ^m + 1 = x ^m (x ^nm +1) +1.

С учетом этого трином, описывающий функционирование управляемого генератора асинхронных сигналов (фиг. 3), можно представить в следующем виде:
f(D)=Dⁿ+D^m+1=D(D+1)ⁱ (D+O)^j (D+p)^K+1= D^j+1(D+1)ⁱ(D+p)^K+1,
где D оператор задержки единой меры t", i+j+1 количество стационарных каскадов, к количество динамических каскадов, p сигналы управления. При условии равномерного распределения сигналов управления необходимо выполнение следующих требований:
n i+j+к+1, n-m=i+2к.With this in mind, a trine describing the operation of a controlled generator of asynchronous signals (Fig. 3) can be represented as follows:
f (D) = D ⁿ + D ^m + 1 = D (D + 1) ⁱ (D + O) ^j (D + p) ^K + 1 = D ^{j + 1} (D + 1) ⁱ (D + p) ^K +1,
where D is the delay operator of a single measure t ", i + j + 1 is the number of stationary stages, k is the number of dynamic stages, p control signals. Provided that the control signals are evenly distributed, the following requirements must be met:
n i + j + k + 1, nm = i + 2k.

Асинхронные случайные процессы с выхода генератора сигналов возбуждения 1 и управляемого генератора асинхронных сигналов 5 суммируются по модулю два в сумматоре с целью улучшения равномерности распределения выходного асинхронного случайного процесса. При подаче внешнего логического сигнала "1" сигнала по входу 7 устройства выходной случайный процесс фиксируется на триггере 3 по тактовому сигналу с ГТИ 4. Выход триггера 3 является выходом 8 генератора случайной последовательности. Asynchronous random processes from the output of the excitation signal generator 1 and the controlled asynchronous signal generator 5 are summed modulo two in the adder in order to improve the uniformity of the distribution of the output asynchronous random process. When applying an external logical signal "1" signal at the input 7 of the device, the output random process is fixed on trigger 3 by the clock signal from the GTI 4. The output of trigger 3 is the output 8 of the random sequence generator.

В качестве примера реализации генератора сигналов возбуждения 1 из таблицы неприводимых и примитивных полиномов (Питерсон У. Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. М. Мир, 1976. 596 с.) выберем восьмиричный набор <13>, для которого справедлива следующая запись:
F_m(D)=1+D+D³.As an example of the implementation of the excitation signal generator 1 from the table of irreducible and primitive polynomials (Peterson W. Weldon E. Codes for correcting errors. M. Mir, 1976. 596 pp.), We choose the octal set <13>, for which the following record is valid:
F _m (D) = 1 + D + D ³ .

Тогда
F(D)=1+D²+D³+D⁴,
где D оператор задержки t', t' среднее время задержки сумматоров по модулю два 9. Как видно из записи F(D), количество операторов задержки три - нечетное число, оно же определяет и число контуров обратных связей (фиг. 4). На неиспользуемые входы сумматоров контура подаются тактовые сигналы по входу 12 и с выхода элемента НЕ 11. Последовательно соединенные сумматоры по модулю два 9.1-9.4 с обратной связью реализуют базовый полином F(D), описывающий (M-1)-последовательность. Диаграммы состояний и переходов синхронной модели данной схемы при постоянных значениях сигнала ГТИ ("1" и "0") приведены на фиг. 5. При ГТИ1 формируется либо (M-1)-последовательность 4-го порядка вида
Ц1: 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0, 0 0
либо примитивная последовательность длиной 2 при начальных состояниях 1110 или 0011 вида
Ц2: 0 1, 0 1, 0 1
Циклическую структуру последовательностей генератора сигналов возбуждения можно описать в виде1(2), 1(14)} т.е. в структуре имеется 1 цикл длиной два и один цикл длиной 14. При ГТИ=0 формируется такая же (M-1)-последовательность, но со сдвигом относительно Ц1 на 5 тактов, т.е. структура типа 1(2), 1(14)}
Ц3: 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0, 0 0
либо примитивная последовательность длиной 2 при начальных состояниях 0110 или 1011 вида
Ц4: 0 1, 0 1, 0 1
В отличие от аналога [2] и прототипа [1] переходы от примитивного цикла Ц2 к циклу Ц1 (M-1)-последовательности и обратно возможны только за счет флуктуаций временных задержек dt, в данном случае за счет входного сигнала C от ГТИ возможны следующие дополнительные переходы:
из примитивного цикла в цикл (M-1)-последовательности и обратно;
из цикла первой (M-1)-последовательности в цикл второй (M-1)-последовательности;
из одного примитивного цикла в другой и обратно. Характер и последовательность возможных переходов определяется интенсивностью флуктуаций задержек элементов, как следствие, дисперсией фазы асинхронных сигналов и ее относительным сдвигом относительно фазы входного сигнала. В любом случае по сравнению с аналогом [2] время нахождения схемы в примитивных циклах существенно уменьшается, что в целом увеличивает ее стохастичность. Для асинхронной модели генератора рассмотренная диаграмма состояний является лишь одной из многих, наиболее вероятной (базовой) диаграммой.Then
F (D) = 1 + D ² + D ³ + D ⁴ ,
where D is the delay operator t ', t' is the average delay time of the adders modulo two 9. As you can see from the record F (D), the number of delay operators three is an odd number, it also determines the number of feedback loops (Fig. 4). The unused inputs of the circuit adders are supplied with clock signals at the input 12 and from the output of the element NOT 11. Serially connected adders modulo two 9.1-9.4 with feedback implement the basic polynomial F (D), which describes the (M-1) -sequence. The state and transition diagrams of the synchronous model of this circuit at constant values of the GTI signal ("1" and "0") are shown in FIG. 5. With GTI1, either a (M-1) 4-order sequence of the form
C1: 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0, 0 0
or a primitive sequence of length 2 at the initial states of 1110 or 0011 of the form
C2: 0 1, 0 1, 0 1
The cyclic structure of the sequences of the excitation signal generator can be described as 1 (2), 1 (14)} i.e. the structure has 1 cycle with a length of two and one cycle with a length of 14. At GTI = 0, the same (M-1) sequence is formed, but with a shift of 5 clock cycles relative to C1, i.e. structure of type 1 (2), 1 (14)}
C3: 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0, 0 0
or a primitive sequence of length 2 at initial states 0110 or 1011 of the form
Q4: 0 1, 0 1, 0 1
In contrast to the analogue [2] and prototype [1], transitions from the primitive cycle C2 to the cycle C1 (M-1) -sequences and vice versa are possible only due to fluctuations in the time delays dt, in this case, due to the input signal C from the GTI, the following additional transitions:
from a primitive cycle to a cycle of (M-1) -sequences and vice versa;
from the cycle of the first (M-1) -sequence to the cycle of the second (M-1) -sequence;
from one primitive cycle to another and vice versa. The nature and sequence of possible transitions is determined by the intensity of fluctuations in the delay of the elements, as a result, the dispersion of the phase of the asynchronous signals and its relative shift relative to the phase of the input signal. In any case, compared with the analogue [2], the time spent by the circuit in primitive cycles is significantly reduced, which generally increases its stochasticity. For an asynchronous generator model, the considered state diagram is only one of many, the most probable (basic) diagram.

Рассмотрим пример конкретной реализации управляемого генератора асинхронных сигналов 5 с двумя управляемыми формирователями импульсов (фиг. 6). Мерой измерения для данной схемы выберем интервал времени (t") одного каскада схемы t"= t₁+t_s, где t_i средняя задержка элементов И 13, 17, 19, t_s средняя задержка сумматоров по модулю два 14, 18. Работу управляемого формирователя импульсов 16 можно описать характеристическим уравнением
f(D')=[D' not(v) OR (D'+1)v]D'+v,
где D' оператор задержки t", v=0,1} сигнал управления. Тогда синхронную модель 3-каскадного управляемого генератора асинхронных сигналов 5 можно описать следующим характеристическим уравнением:
F(D') 1+D'(D'+v2)(D'+v3)+v1.Consider an example of a specific implementation of a controlled asynchronous signal generator 5 with two controlled pulse shapers (Fig. 6). By measuring measure for this circuit, we select the time interval (t ") of one stage of the circuit t" = t ₁ + t _s , where t _{i is the} average delay of the elements AND 13, 17, 19, t _{s the} average delay of the adders modulo two 14, 18. Work controlled pulse shaper 16 can be described by the characteristic equation
f (D ') = [D' not (v) OR (D '+ 1) v] D' + v,
where D is the delay operator t ", v = 0,1} is the control signal. Then the synchronous model of the 3-stage controlled generator of asynchronous signals 5 can be described by the following characteristic equation:
F (D ') 1 + D' (D '+ v2) (D' + v3) + v1.

Зафиксируем сигнал v1= 0 и определим структуру последовательностей при различных комбинаций v2 и v3 и соответствующих им характеристических полиномах (таблица 1, фиг. 7). We fix the signal v1 = 0 and determine the sequence structure for various combinations of v2 and v3 and the corresponding characteristic polynomials (table 1, Fig. 7).

Как видно из таблицы, структура последовательностей состоит из циклов максимальной (Ц5, Ц6, Ц7), немаксимальной (Ц3, Ц4) длин и примитивных циклов (Ц1, Ц2). С учетом воздействия всех управляющих сигналов v1, v2, v3 построим диаграмму состояний (фиг. 7) для синхронной модели схемы управляемого генератора асинхронных сигналов (фиг. 8). As can be seen from the table, the sequence structure consists of cycles of maximum (C5, C6, C7), non-maximum (C3, C4) lengths and primitive cycles (C1, C2). Taking into account the influence of all control signals v1, v2, v3, we construct a state diagram (Fig. 7) for a synchronous model of a circuit of a controlled generator of asynchronous signals (Fig. 8).

На данной диаграмме вершина показывает, в каком из элементарных циклов, определяемых входными сигналами v2, v3, в данный момент времени находится синхронная модель схемы управляемого генератора асинхронных сигналов 5. При v1=0 схема может оставаться в устойчивом состоянии. Если сигнал v1=1, то диаграмма показывает возможные переходы из текущего цикла в другие. Знак "х" указывает, что состояние схемы в данном цикле не зависит от соответствующего сигнала. Анализ диаграммы показывает, что связность вершин почти максимальна, следовательно, многосвязность диаграммы переходов обусловливает повышение непредсказуемости выходной последовательности. При переходе к асинхронной модели это приводит к существенному повышению стохастичности даже при сравнительно невысоком уровне флуктуаций временных задержек, например при работе схемы в условиях низких температур. Поскольку меры измерений синхронной модели генератора сигналов возбуждения 1 (t', фиг. 4) и управляемого генератора асинхронных сигналов 5 (t", фиг. 6) находятся в общем случае в иррациональном соотношении, это приводит к еще более высокой непредсказуемости выходной последовательности. Наконец, суммируя по модулю две случайные последовательности с выхода генератора сигналов возбуждения 1 и управляемого генератора асинхронных сигналов 5, получаем выходную последовательность со статистическими параметрами лучшими, чем параметры исходных последовательностей. In this diagram, the vertex shows in which of the elementary cycles determined by the input signals v2, v3, at the given time, there is a synchronous model of the circuit of the controlled generator of asynchronous signals 5. At v1 = 0, the circuit can remain in a stable state. If the signal v1 = 1, then the diagram shows the possible transitions from the current cycle to others. The sign "x" indicates that the state of the circuit in this cycle does not depend on the corresponding signal. The analysis of the diagram shows that the connectedness of the vertices is almost maximum; therefore, the multiplicity of the transition diagram causes an increase in the unpredictability of the output sequence. In the transition to the asynchronous model, this leads to a significant increase in stochasticity even with a relatively low level of fluctuations in the time delays, for example, when the circuit operates at low temperatures. Since the measures of measurements of the synchronous model of the excitation signal generator 1 (t ', Fig. 4) and the controlled asynchronous signal generator 5 (t ", Fig. 6) are generally in an irrational ratio, this leads to even higher unpredictability of the output sequence. Finally Summing modulo two random sequences from the output of the excitation signal generator 1 and the controlled asynchronous signal generator 5, we obtain an output sequence with statistical parameters better than the parameters of the initial edovatelnostey.

Таким образом, применение динамической обратной связи в управляемом генераторе асинхронных сигналов существенно улучшает надежность и качество формирования случайного процесса на цифровых элементах, приближающегося по своим характеристикам к "белому шуму". Это позволяет увеличить предельную частоту сигналов генератора тактовых импульсов 4 фиксации случайного процесса на выходном триггере 3 (фиг. 1), а значит, быстродействие формирования случайной последовательности с выхода 8 устройства. Thus, the use of dynamic feedback in a controlled asynchronous signal generator significantly improves the reliability and quality of the formation of a random process on digital elements, approaching in its characteristics to "white noise". This allows you to increase the limit frequency of the signals of the clock generator 4 fixing a random process on the output trigger 3 (Fig. 1), and therefore, the speed of formation of a random sequence from the output 8 of the device.

Claims

1. Генератор случайной последовательности, содержащий генератор сигналов возбуждения, сумматор по модулю два, триггер и генератор тактовых импульсов, выход которых соединен с установочным входом триггера, отличающийся тем, что введены управляемый генератор асинхронных сигналов и элемент И, выход которого подключен к информационному входу триггера, при этом первый вход элемента И соединен с выходом сумматора по модулю два, вход генератора сигналов возбуждения соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второй входы сумматора по модулю два соединены соответственно с выходом управляемого генератора асинхронных сигналов и выходом генератора сигналов возбуждения, выходы группы выходов генератора сигналов возбуждения соединены с соответствующими входами группы входов управляемого генератора асинхронных сигналов, второй вход элемента И и выход триггера являются соответственно внешним входом управления и выходом генератора случайной последовательности. 1. A random sequence generator comprising an excitation signal generator, an adder modulo two, a trigger and a clock generator, the output of which is connected to a trigger installation input, characterized in that a controlled asynchronous signal generator and an element And, the output of which is connected to the trigger information input, are introduced , while the first input of the element And is connected to the output of the adder modulo two, the input of the excitation signal generator is connected to the output of the clock generator, the first and second inputs are sum Two modules are connected respectively to the output of the controlled asynchronous signal generator and the output of the excitation signal generator, the outputs of the group of outputs of the excitation signal generator are connected to the corresponding inputs of the group of inputs of the controlled asynchronous signal generator, the second input of the And element and the trigger output are respectively the external control input and the output of the generator random sequence.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что генератор сигналов возбуждения содержит n последовательно соединенных сумматоров по модулю два, где n - степень полинома синхронной модели генератора (М-1)-последовательности, и элемент НЕ, при этом выход n-го сумматора по модулю два соединен с первым входом первого сумматора по модулю два и первыми входами некоторых сумматоров по модулю два в соответствии с выбранным полиномом синхронной модели генератора (М-1)-последовательности, второй вход первого сумматора по модулю два соединен с входом элемента НЕ и является входом генератора сигналов возбуждения, выход элемента НЕ подключен к другому входу одного из n сумматоров по модулю два, выход n-го сумматора по модулю два является выходом генератора сигналов возбуждения, а выходы К сумматоров по модулю два являются выходами группы выходов генератора сигналов возбуждения. 2. The generator according to claim 1, characterized in that the excitation signal generator contains n series-connected adders modulo two, where n is the degree of the polynomial of the synchronous generator model of the (M-1) sequence, and the element is NOT, while the output of the nth modulo two adder is connected to the first input of the first adder modulo two and the first inputs of some adders modulo two in accordance with the selected polynomial of the synchronous generator model (M-1) -sequence, the second input of the first adder modulo two is connected to the input of the element NOT is the input of the excitation signal generator, the output of the element is NOT connected to the other input of one of the n adders modulo two, the output of the nth adder modulo two is the output of the excitation signal generator, and the outputs of the K adders modulo two are outputs of the group of outputs of the signal generator excitement.

3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что управляемый генератор асинхронных сигналов содержит элемент И, сумматор по модулю два, К-1 последовательно соединенных управляемых формирователей импульсов, где К - определено степенью выбранного полинома синхронной модели управляемого генератора асинхронных сигналов, при этом первый вход сумматора по модулю два и вход управления каждого из (К-1)-х управляемых формирователей импульсов являются входами группы входов управляемого генератора асинхронных сигналов, выход элемента И соединен с вторым входом сумматора по модулю два, выход которого соединен с сигнальным входом первого управляемого формирователя импульсов, выход (К-1)-го управляемого формирователя импульсов соединен с первым и вторым входами элемента И и является выходом управляемого генератора асинхронных сигналов. 3. The generator according to claim 1, characterized in that the controlled generator of asynchronous signals contains an element And an adder modulo two, K-1 series-connected controlled pulse shapers, where K is determined by the degree of the selected polynomial of the synchronous model of the controlled generator of asynchronous signals, while the first input of the adder modulo two and the control input of each of the (K-1) -th controlled pulse shapers are the inputs of the group of inputs of the controlled asynchronous signal generator, the output of the element And is connected to the second stroke adder modulo two, the output of which is connected to the signal input of the first controlled pulse shaper, the output (K-1) -th managed PFN is connected to first and second inputs of the AND output is controlled oscillator asynchronous signals.

4. Управляемый генератор асинхронных сигналов по п.3, отличающийся тем, что каждый из К управляемых формирователей импульсов содержит первый элемент И, первый вход которого является входом управления управляемого формирователя импульсов, второй элемент И и сумматор по модулю два, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом сумматора по модулю два, выход второго элемента И соединен с вторым входом сумматора по модулю два, выход которого является выходом управляемого формирователя импульсов, а первый и второй входы второго элемента И объединены и являются сигнальным входом управляемого формирователя импульсов. 4. The controlled asynchronous signal generator according to claim 3, characterized in that each of the K controlled pulse shapers contains a first element And, the first input of which is a control input of a controlled pulse shaper, the second element And and an adder modulo two, the first input of which is connected to the output of the first element And, the second input of which is connected to the output of the adder modulo two, the output of the second element And is connected to the second input of the adder modulo two, the output of which is the output of the controlled shaper imp pulses, and the first and second inputs of the second element And are combined and are the signal input of the controlled pulse shaper.