JPS5831762B2 - Random Shingo Hatsusei Cairo - Google Patents
Random Shingo Hatsusei CairoInfo
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- JPS5831762B2 JPS5831762B2 JP49095824A JP9582474A JPS5831762B2 JP S5831762 B2 JPS5831762 B2 JP S5831762B2 JP 49095824 A JP49095824 A JP 49095824A JP 9582474 A JP9582474 A JP 9582474A JP S5831762 B2 JPS5831762 B2 JP S5831762B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ランダム信号(不規則信号)を発生するラン
ダム信号発生回路に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a random signal generation circuit that generates random signals (irregular signals).
従来擬似ランダム信号を得る回路としてM系列信号発生
回路がよく知られている。Conventionally, an M-sequence signal generation circuit is well known as a circuit for obtaining a pseudo-random signal.
このM系列信号発生回路は、第1図にその一例を示すよ
うに、シフトレジスタ10、M系列信号の周期またはパ
ターンを決める帰還回路20、クロックパルス発生回路
30から戒り、シフトレジスタ10の適当なビットから
の信号および出力信号を帰還回路20を介して入力側に
帰還させるとともに、クロックパルスCPによってシフ
トレジスタ10の内容をシフトするように構成されてい
る。As an example of this M-series signal generation circuit is shown in FIG. It is configured to feed back signals from the corresponding bits and output signals to the input side via a feedback circuit 20, and to shift the contents of the shift register 10 using a clock pulse CP.
このような構成のM系列信号発生回路を基調とするラン
ダム信号発生器の出力波形は第2図にその1例を示すよ
うに、M系列の周期で決まる一定時間tごとに同じパタ
ーンが繰返されるランダム信号となり、周期性をもった
ものとなる。As shown in Figure 2, an example of the output waveform of a random signal generator based on an M-sequence signal generation circuit with such a configuration repeats the same pattern every fixed time t determined by the period of the M-sequence. It becomes a random signal and has periodicity.
M系列信号発生回路を基調とするランダム信号発生器の
具体例としては次のようなものがある。Specific examples of random signal generators based on M-sequence signal generation circuits include the following.
M系列信号発生回路がM系列を発生するときのシフトレ
ジスタ10の内容がランダムに変化することを利用して
、これをD/A変換器に入れると、多値の乱数電圧が得
られる。By utilizing the fact that the contents of the shift register 10 change randomly when the M-sequence signal generation circuit generates the M-sequence, and inputting this into a D/A converter, a multi-valued random number voltage can be obtained.
この乱数電圧を並列加重M系列信号ともいう。This random number voltage is also called a parallel weighted M-sequence signal.
第2図は並列加重M系列信号の1例を図示したものであ
る。FIG. 2 illustrates an example of a parallel weighted M-sequence signal.
ランダム信号が周期性をもつと、ランダム信号の性質を
応用する分野で不都合な場合がある。If a random signal has periodicity, it may be disadvantageous in fields where the properties of random signals are applied.
例えばランダム信号とある信号S工とを相互作用させる
場合、信号sIの主成分の周期がランダム信号がもつ周
期と一致すると、両信号を何周期繰返しても統計的ない
わゆるまぜあわせの効果がでてこないという不都合があ
る。For example, when a random signal and a certain signal S are made to interact, if the period of the main component of the signal sI matches the period of the random signal, a statistical so-called mixing effect will occur no matter how many periods the two signals are repeated. The problem is that it doesn't come.
このような不都合を取除くためには、ランダム信号発生
源に、例えばノイズダイオードのような物理現象にもと
すく真性ランダム信号源を用いればよい。In order to eliminate such inconveniences, it is sufficient to use an intrinsic random signal source, which is less susceptible to physical phenomena such as a noise diode, as the random signal generation source.
ところが、一般に真性ランダム信号源は再現性がないの
で保守、検定が容易でないという欠点がある。However, since true random signal sources generally lack reproducibility, they have the disadvantage that maintenance and verification are not easy.
ここにおいて、本発明は、得られるランダム信号に周期
性がなく、しかも保守や点検、検定の容易なランダム信
号発生回路を実現しようとするものである。Here, the present invention aims to realize a random signal generation circuit in which the obtained random signal has no periodicity and is easy to maintain, inspect, and verify.
第3図は本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
図において、10はシフトレジスタ、21゜22はそれ
ぞれ帰還回路を総括的に示したもの、Sは接点a、接点
すを有するスイッチ、30はクロックパルス発生回路、
40は真性ランダム信号源で、たとえばノイズダイオー
ド等が用いられている。In the figure, 10 is a shift register, 21 and 22 are general representations of feedback circuits, S is a switch having contacts A and S, 30 is a clock pulse generation circuit,
40 is an intrinsic random signal source, for example, a noise diode or the like is used.
50はスイッチSの駆動回路である。帰還回路21.2
2において、これらの回路は例えば排他的論理和回路で
構成されており、帰還回路21は一方の入力端にシフト
レジスタ10のn1ビツト目が、他方の入力端に出力端
子Toが接続され、また、出力側はスイッチSの接点a
に接続されている。50 is a drive circuit for the switch S. Feedback circuit 21.2
2, these circuits are constructed of, for example, an exclusive OR circuit, and the feedback circuit 21 has one input terminal connected to the n1th bit of the shift register 10, and the other input terminal connected to the output terminal To. , the output side is contact a of switch S
It is connected to the.
帰還回路22は一方の入力端にシフトレジスタ10のn
2 ビット目が、他方の入力端に出力端子Toが接続さ
れ、また出力側はスイッチSの接点すに接続されている
。The feedback circuit 22 has one input terminal connected to the n of the shift register 10.
For the second bit, the output terminal To is connected to the other input terminal, and the output side is connected to the contact point of the switch S.
スイッチSの駆動回路50は、真性ランダム信号源40
からの真性ランダム信号を入力としており、この真性ラ
ンダム信号の例えば振幅がクロックパルスCPの時点で
、その平均値(通常は零電位)より上にあるか、下にあ
るかに対応してスイッチSを接点aまたは接点すにラン
ダムに接続するように構成されている。The drive circuit 50 of the switch S is the intrinsic random signal source 40
A switch S is input depending on whether the amplitude of this genuine random signal is above or below its average value (usually zero potential) at the time of the clock pulse CP. is configured to be randomly connected to contact A or contact I.
このように構成した回路の動作は次の通りである。The operation of the circuit configured in this way is as follows.
スイッチSは、真性ランダム信号を入力とする駆動回路
50によって、接点aと接点すとに第4図イに示すよう
に全く無差別に接続される。The switch S is connected to the contact point a completely indiscriminately as shown in FIG.
ここで接点aと接点すとに接続されている期間t1□。Here, there is a period t1□ during which the contact point A and the contact point A are connected.
t2□、tl。t2□, tl.
、t22は、真性ランダム信号に対応して全くランダム
な時間幅となる。, t22 have completely random time widths corresponding to the true random signal.
いま、スイッチSが接点a側に接続されているときは、
全体回路は、シフトレジスタ10、帰還回路21、クロ
ックパルス発生回路30でM系列信号発生回路を構成し
、出力端子Toから帰還回路21の構成で決まる周期と
パターンの擬似ランダム信号を出力する。Now, when switch S is connected to contact a side,
The entire circuit includes a shift register 10, a feedback circuit 21, and a clock pulse generation circuit 30 to form an M-sequence signal generation circuit, and outputs a pseudo-random signal with a period and pattern determined by the configuration of the feedback circuit 21 from an output terminal To.
このとき出力される擬似ランダム信号をERlとする。The pseudorandom signal output at this time is assumed to be ERl.
また、スイッチSが接点す側に接続されているときは、
全体回路は、シフトレジスタ10、帰還回路22、クロ
ックパルス発生回路30でM紺り信号発生回路を構成し
出力端子T。Also, when switch S is connected to the contact side,
The entire circuit includes a shift register 10, a feedback circuit 22, and a clock pulse generation circuit 30 to form an M dark blue signal generation circuit, which is connected to an output terminal T.
から帰還回路22の構成で決まる周期とパターンの擬似
ランダム信号を出力する。outputs a pseudo-random signal with a period and pattern determined by the configuration of the feedback circuit 22.
このとき出力される擬似ランダム信号をER2とする。The pseudorandom signal output at this time is assumed to be ER2.
スイッチSが接点aと接点すとに無差別に接続されると
、出力端子Toから第4図口に示すように擬似ランダム
信号ERIとER2とがランダムな時間幅で連続的に交
互にまぜ合さったランダム信号を得ることができる。When the switch S is indiscriminately connected to the contact point a and the contact point, the pseudo-random signals ERI and ER2 are continuously and alternately mixed in a random time width from the output terminal To as shown in the opening in Figure 4. You can get a very random signal.
このランダム信号は、真性ランダム信号に対応した時間
幅でERIとER2とが交互にまぜ合さったものである
から、周期性をもたず、真性ランダム信号に近い性質を
有するものとなる。Since this random signal is a mixture of ERI and ER2 alternately with a time width corresponding to a true random signal, it has no periodicity and has properties close to that of a true random signal.
この回路において、回路の保守、点検、検定等は、真性
ランダム信号源400部分を、必要に応じて取り外し、
あるいは取り換えることによって容易に行うことができ
る。In this circuit, for circuit maintenance, inspection, verification, etc., the intrinsic random signal source 400 section is removed as necessary.
Alternatively, this can be easily done by replacing it.
第5図は、本発明の他の実施例を示すブロック図である
。FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the invention.
この実施例では、周期およびまたはパターンの異なる2
組の擬似ランダム信号発生回路11.12を用意し、両
回路11,12の出力を無差別に切換えられるスイッチ
Sによって選択して取り出すようにしたものである。In this example, two
A pair of pseudorandom signal generating circuits 11 and 12 are prepared, and the outputs of both circuits 11 and 12 are selected and extracted by a switch S that can be switched indiscriminately.
なお、上記の各実施例では、いずれも2種類の擬似ラン
ダム信号をランダムに選択して出力信号とするものであ
るが、更に複数の擬似ランダム信号を発生するような回
路構成とし、これら複数の擬似ランダム信号のうちの一
つを真性ランダム信号によってランダムに選択するよう
にしてもよい。In addition, in each of the above embodiments, two types of pseudo-random signals are randomly selected and used as output signals, but the circuit configuration is such that a plurality of pseudo-random signals are generated, and these plurality of pseudo-random signals are generated. One of the pseudo-random signals may be randomly selected using a true random signal.
上記第3図および第5図に示した実施例において、真性
ランダム信号源40からの出力の周波数帯域幅をdc−
FN(:Hz)とすれば、この真性ランダム信号が自分
の平均値(r6m、s値)を上から下、または下から上
によぎる相隣る点の時間間隔の平均値は、厳密な数学理
論を省略すれば1/FNに比例する。In the embodiments shown in FIGS. 3 and 5 above, the frequency bandwidth of the output from the true random signal source 40 is
If FN (:Hz), then the average value of the time interval between adjacent points at which this truly random signal crosses its average value (r6m, s value) from top to bottom or from bottom to top can be calculated using exact mathematics. Omitting the theory, it is proportional to 1/FN.
したがってFNを大きくすれば、時間間隔の平均値は、
小さくなるが、FN、すなわち周波数帯域幅を大きくす
るためには、コストがかかる。Therefore, if FN is increased, the average value of the time interval becomes
However, increasing the FN, that is, the frequency bandwidth, requires cost.
いま、FNがクロックパルス発生回路30からのクロッ
クCPのくり返し周波数FC[Hz)に対して非常に大
きくとっであるものとすれば、相続く、2つのクロック
パルスの間においても真性ランダム信号は何回もそのr
ms値をよぎるので、始めのクロックの時と、次のクロ
ックの時とで真性ランダム信号がrms値のどちら側に
あるか、両者の関係は確率的に殆ど独立と考えられる。Now, if FN is very large compared to the repetition frequency FC [Hz] of the clock CP from the clock pulse generation circuit 30, what is the true random signal between two successive clock pulses? The times are also that r
Since it crosses the ms value, it is considered that the relationship between the two is almost independent in terms of probabilities as to which side of the rms value the true random signal is on at the time of the first clock and at the time of the next clock.
すなわち、始めのクロックの時点でrms 値の上にあ
ったからといって、次のクロックの時にも上にある可能
性が強いということはない。That is, just because it is above the rms value at the time of the first clock does not mean that there is a strong possibility that it will be above the value at the next clock as well.
したがって、2つの擬似ランダム信号を選択するのが、
ランダムにできるという点はよいが、逆にこうするため
には、何もこれ程の帯域幅は必要でないということにな
る。Therefore, selecting two pseudo-random signals is
It's nice to be able to do it randomly, but you don't need this much bandwidth to do it this way.
これに対して、FNをFCに対して小さくとりすぎると
、相続くまたはn個目毎の2つの相続くクロック時点で
の真性ランダム信号は、例えば初めにrms 値の上側
にあれば次の時点でも上側にある可能性が犬となる。On the other hand, if FN is taken too small relative to FC, the true random signal at successive or every nth consecutive clock instants will, for example, be above the rms value at the next instant. But the possibility on the upper side is a dog.
すなわちその間にrms値をよぎる可能性が小となるこ
とは容易にわかるので、2つの擬似ランダム信号の切替
えの独立性がなくなる。That is, it can be easily seen that the possibility of crossing the rms value during that time is small, so that the switching between the two pseudo-random signals is no longer independent.
したがって、2つの擬似ランダム信号をランダムに切替
えて、しかもFNをできるだけ小さくし、コストを抑え
ることのできる調和点(最も効率良く動作する条件)を
求めると、各実施例回路は、あたりとなる。Therefore, when finding a harmonious point (conditions for most efficient operation) where two pseudo-random signals are randomly switched, the FN is made as small as possible, and the cost is suppressed, each of the circuits of the embodiments hits the mark.
この条件の根拠は、次のような仮定のもとに求められる
。The basis for this condition is determined based on the following assumptions.
すなわち、2つの擬似ランダム信号のうち、周期の小さ
いものの周期を例えば、281(M系列信号と仮定し、
その生物レジスタ長が8ビツトに相当)とすれば、この
1周期の時間帯Tは、
となる。That is, of the two pseudo-random signals, the period of the one with the smaller period is, for example, 281 (assuming that it is an M-sequence signal,
If the biological register length is equivalent to 8 bits), then the time period T of this one cycle is as follows.
ここで、真性ランダム信号がrms値をよぎる時間間隔
の平均値1/FNがTiI4になるようにFNを選ぶも
のと仮定すると、
となり、
これから、
となる。Here, assuming that FN is selected so that the average value 1/FN of the time interval at which the true random signal crosses the rms value is TiI4, then, and from this, it becomes.
このことから、前記した仮定のもとでは、F C/F
Nが10〜30あたりがコストとのバランスから最も効
率よく動作する条件となる。Therefore, under the above assumption, F C/F
N is around 10 to 30, which is the most efficient operating condition in terms of cost and balance.
これとは逆に、
あたりで稼動するようにした別の実施例を以下に説明す
る。On the contrary, another embodiment will be described below which operates around .
通常の雑音電圧の瞬時振幅値は時間の経過とともにガウ
ス分布をしており、中心は零電位にある。The instantaneous amplitude value of a normal noise voltage has a Gaussian distribution over time, and the center is at zero potential.
雑音電圧の瞬時振幅値が任意の時点で正であるか、負で
あるかは、したがって同様に確からしい。It is therefore equally likely that the instantaneous amplitude value of the noise voltage is positive or negative at any given time.
そこで駆動回路50として、問われた時点において、真
性ランダム信号が正の時にはスイッチSの接点aを、負
の時には、接点すを対応させるような回路を用いること
により、次のようなランダム信号発生器を作成すること
ができる。Therefore, by using a circuit as the drive circuit 50 that connects the contact a of the switch S when the intrinsic random signal is positive and the contact A when the intrinsic random signal is negative, the following random signal can be generated. You can create vessels.
スイッチSが初め接点aにあったとする(bであっても
話は同様である)と帰還回路21でM系列信号を発生す
る。Assuming that the switch S is initially at contact a (the same goes for contact b), the feedback circuit 21 generates an M-sequence signal.
このM系列信号をMaと略記する。This M-sequence signal is abbreviated as Ma.
(同様にSが接点す側にあって帰還回路22を使って発
生するM系列信号をMbと略記する。(Similarly, the M-sequence signal generated using the feedback circuit 22 on the side where S contacts is abbreviated as Mb.
)Maがその一周期を終えた時点で、真性ランダム信号
の振幅の極性をきいてみて、正ならば引続きスイッチS
を接点a側に、負ならば接点す側に切替える。) When Ma has completed one cycle, listen to the polarity of the amplitude of the true random signal, and if it is positive, continue to switch S.
is switched to the contact a side, and if it is negative, it is switched to the contact side.
これにより次は再びMaか、またはMbかのM系列を、
回路は発生する。As a result, next time we will change the M sequence of Ma or Mb again.
The circuit occurs.
ここに発生したMaかMbかの一周期が終った時点で、
真性ランダム信号の振幅の極性をきいてみて、これが正
ならばスイッチSを接点aに、負ならば接点すに接続す
る。At the end of one cycle of Ma or Mb that occurred here,
Listen to the polarity of the amplitude of the true random signal, and if it is positive, connect the switch S to contact a, and if it is negative, connect it to contact .
以後これをくり返えす。この場合、MaとMbとは、周
期が同じでも異なってもよい。Repeat this from now on. In this case, Ma and Mb may have the same or different periods.
周期が等しい場合の出力波形の例を第6図に示す。FIG. 6 shows an example of the output waveform when the periods are equal.
第6図の出力波形からも明らかな通りMaとMbの全く
ランダムなシーケンスが得られる。As is clear from the output waveform of FIG. 6, a completely random sequence of Ma and Mb is obtained.
この方式は、帰還回路の数が第3図の2個よりも増えた
場合に容易に拡張できる。This scheme can be easily expanded when the number of feedback circuits increases beyond the two shown in FIG.
例えば、駆動回路に前回問うた結果と今回問うた結果を
この順に2ビツトの数値とみなしてこれにより帰還回路
を選択する。For example, the result of the previous inquiry to the drive circuit and the result of the inquiry this time are regarded as 2-bit numerical values in this order, and the feedback circuit is selected based on these values.
この場合D0,01,10,11の4個の帰還回路まで
が選択できる。In this case, up to four feedback circuits D0, 01, 10, and 11 can be selected.
以上説明したように、本発明に係る回路によれば、簡単
な構成で周期性をもたず、真性ランダム信号に近い擬似
ランダム信号を得ることができる。As described above, according to the circuit according to the present invention, it is possible to obtain a pseudo-random signal that has no periodicity and is close to a true random signal with a simple configuration.
また、真性ランダム信号源を分離することにより、保守
、点検、検定を容易に行うことができる。Furthermore, by separating the true random signal source, maintenance, inspection, and verification can be easily performed.
第1図は公知のM系列信号発生回路のブロック図、第2
図はその出力信号の波形図、第3図は本発明の一実施例
のブロック図、第4図はその動作を説明するための波形
図、第5図は本発明の他の実施例のブロック図、第6図
は、
流側の出力信号の波形図である。
10:シフトレジスタ、21゜
本発明の別の実
22:帰還回路、
30:クロックパルス発生回路、40:真性ランダム信
号源、50:スイッチ駆動回路、S:スイッチ。FIG. 1 is a block diagram of a known M-series signal generation circuit, and FIG.
3 is a block diagram of one embodiment of the present invention, FIG. 4 is a waveform diagram for explaining its operation, and FIG. 5 is a block diagram of another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a waveform diagram of the output signal on the downstream side. 10: Shift register, 21° Another embodiment of the present invention 22: Feedback circuit, 30: Clock pulse generation circuit, 40: True random signal source, 50: Switch drive circuit, S: Switch.
Claims (1)
ダム信号を発生する回路、真性ランダム信号を発生する
真性ランダム信号源を具備し、前記複数の擬似ランダム
信号を前記真性ランダム信号を利用してランダムに選択
するようにしたランダム信号発生回路。1. A circuit that generates a plurality of pseudorandom signals with different periods and/or patterns, and a true random signal source that generates a true random signal, and randomly selects the plurality of pseudorandom signals using the true random signal. A random signal generation circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49095824A JPS5831762B2 (en) | 1974-08-21 | 1974-08-21 | Random Shingo Hatsusei Cairo |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49095824A JPS5831762B2 (en) | 1974-08-21 | 1974-08-21 | Random Shingo Hatsusei Cairo |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5124165A JPS5124165A (en) | 1976-02-26 |
| JPS5831762B2 true JPS5831762B2 (en) | 1983-07-08 |
Family
ID=14148143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49095824A Expired JPS5831762B2 (en) | 1974-08-21 | 1974-08-21 | Random Shingo Hatsusei Cairo |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5831762B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55120219A (en) * | 1979-03-07 | 1980-09-16 | Nippon Hamondo Kk | Chattering generator |
| US4484027A (en) * | 1981-11-19 | 1984-11-20 | Communications Satellite Corporation | Security system for SSTV encryption |
| WO1989009471A2 (en) * | 1988-04-01 | 1989-10-05 | Digital Equipment Corporation | Memory selftest method and apparatus |
| JP2996559B2 (en) * | 1992-01-29 | 2000-01-11 | 本田技研工業株式会社 | Electric vehicle charging status display system |
-
1974
- 1974-08-21 JP JP49095824A patent/JPS5831762B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5124165A (en) | 1976-02-26 |
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