Генератор случайного процесса

 

Изобретение относится к импульсной технике. Цепь изобретения - расширение функциональных возможностей за счет формирования случайных процессов , заданных в явной форме. Формирование случайного процесса обеспечивается предварительной записью в блоки 2.1-2.N памяти матрицы вероятностей перехода, в блоки 3.1-З.М памяти отображений элементов матрицы дискретных законов распределения времени ожидания процесса, в блок 3.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (ll) 11 4 Н 03 К 3/84

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4 198000/24-21 (22) 20.02.87 (46) 15.10.88. Бюп. ll 38 (72) А;С, Анишин (53) 621.374.2(088.8) (56) Четвериков В.Н. и др. Вычислительная техника для статистического моделирования. М.: Сов. радио, i978, с. 76.

Авторское свидетельство СССР

N 1095366, кл. Н 03 К 3/84, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1234833, кл, G 06 F 7/58, 1986. (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет формирования случайных процессов, заданных в явной форме. Формирование случайного процесса обеспечивается предварительной записью в блоки 2.1-2 ° N памяти матрицы вероятностей перехода, в блоки 3.1-3.M памяти отображений элементов матрицы дискретных законов распределения времени ожидания процесса, в блок 3.

143 (М+1) памяти — двоичных кодов масштабных коэффициентов. Импульсом по шине 7 "Пуск" в регистр 8 записывают код, обеспечивающий выдачу на входы управления управляемого генератора случайного кода (ГСК) 1 элементов матрицы вероятностей перехода с блоков 2.1-2.N памяти, а на входы управления управляемого ГСК 4 — соответствующих кодов с блоков 3.1-3.М памяти. Этим же импульсом, задержан-! ным элементом задержки 6, произво-!

; дится опрос ГСК 1. Дополнительно за-! держанный элементом задержки 9 этот же импульс производит опрос ГСК 4, : с выхода которого поступает на входы

1043 преобразователя 5 код . — временной интервал . Последний формирует на своем выходе сигналы, организующие дальнейшую работу устройства. Коды с выхода ГСК 1 поступают на другую группу адресных входов блоков 3,1-3. (М+1) памяти, содержимое последнего из которых управляет работой преобразователя 5 код- — временной интервал, осуществляющего переход от дискретного распределения времени ожидания (пребывания) процесса в данном состоянии к непрерывному для формирования дискретного марковского процесса или цепи Маркова. Приведен пример реализации .ГСК 4. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в информационно-измерительной технике.

Целью изобретения является расши.:рение функциональных возможностей ге, нератора за счет формирования случай:ных процессов, заданных в явной форме.

На фиг. 1 представлена структур ная схема генератора случайного процесса; на фиг. 2 — пример выполнения управляемого генератора случайного кода.

Генератор случайного процесса (фиг. 1) содержит первый управляемый генератор 1 случайного кода, со ответствующие группы входов управления которого соединены с выходами соответствующих блоков 2.1-2.N памяти( первой группы 2, адресные входы бло- 6 ков 2.1-2.N памяти которой соединены: с вторыми группами адресных входов соответствующих блоков 3.1-3.(М+1) памяти второй группы 3, выходы блоков 3.1-3.M памяти которой соединены с соответствующими группами входов управления второго управляемого генератора 4 случайного кода, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами преобразова- 30 теля 5 код — временной интервал, выход которого соединен с первым элементом 6 задержки, шиной 7 "Пуск" с входом синхронизации регистра 8, второй элемент 9 задержки, выход которого соединен с входом опроса второго управляемого генератора 4 случайного кода и с входом синхронизации преобразователя 5 код — временной интервал, входы управления которого соединены с соответствующими выходами блока 3.(М+1) памяти второй группы

3, вторые группы адресных входов блоков 3.1-3.(М+1) памяти которой соединены с соответствующими выходами регистра 8, соответствующие информационные входы которого соединены с первыми группами адресных входов блоков

3.1-3.(М+1) памяти второй группы 3 и с выходами первого управляемого генератора 1 случайного кода, вход опроса которого соединен с выходом первого элемента 7 задержки и с входом второго элемента 9 задержки.

Управляемый генератор 1 (4) случайного кода содержит генератор 10 случайного потока импульсов, выход которого, соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ 11, выход которого соединены с входом коммутатора 12, выходы которого соединены с входами соответствующих преобразователей 13.11 З.N код — интенсивность группы 13, выходы преобразователей 13.1-13.N код — интенсивность которой соединены с соответствующими входами первого регистра 14, выходы которого соеди1431043

4 иены с соответствующими входами шифратора 15, выходы которого соединены с соответствующими входами второго регистра 16 выходы которого являют9 .5 ся выходами управляемого генератора

1(4) случайного кода, вход опроса которого соединен с входом синхронизации второго регистра 16 и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ 11. Группы входов управления управляемого генератора 1(4) случайного кода соединены с входами управления соответ. ствующих преобразователей 13.1-13.N код — интенсивность, 15

Блок 3. i памяти содержит группу блоков памяти, адресные входы которых объединены и являются второй группой адресных входов блока З.i памяти, и группу мультиплексоров, выходы которых являются выходами блока З.i памяти, а адресные входы мультиплексоров объединены и являются первой группой адресных входов блока З.i памяти. При . этом k-й (k = 1,m) разрядный выход 25

j-ro (j = 1,N) блока памяти группы соединен с j-м входом k-ro мультиплексора группы.

Генератор случайного процесса работает следующим образом. 30

Для формирования случайного (полумарковского — удовлетворяющего марковскому свойству отсутствия последействия только "наполовину") процесса, заданного в явной форме, производят предварительную подготовку генератора. Для этого в блоки 2.1-2.N памяти группы 2 записывают матрицу (7 Е1, j, k = 1, N веРоятностей сев рехода которой представляют собой

m-разрядные двоичные коды Х „свя)Кй занные с вероятностями н. соотношением и = Х „2, где j — адрес строки k-го блока 2.k памяти группы 2.

Аналогично в М (первых по порядку) блоков 3.1-3.M памяти группы 3 записывают п-разрядные коды Y kg, 1 =1,M которые являются соответствующим отображением элементов матрицы дискретннк яаконов (f>„(t)) Распренепения времени ожиданйя (пребывания) полумарковского процесса в состоянии при условии, что следующим состоянием, в которое перейдет генератор, будет

Соответственно в (М+1)-й блок

3.(М+1) памяти группы 3 записйвают

55 двоичные коды масштабных коэффициентов С „ преобразования случайных двоичных кодов Х E О,M-1, в случайнь|е инт ер валы с î ср едним М Т = 1 7. где $ — интенсивность стабилизированного источника случайного потока импульсов, входящего в состав преобразователя 5 код-временной интервал.

Начальное состояние 0 7 (М-1 моделируемого полумарковского процесса задают путем уctBHoBKH соответствующего двоичного кода Х = U в рео о гистре 16 первого управляемого генератора 1 случайного кода, Импульс по в:.не 7 "Пуск" поступает на вход синхронизации регистра 8 и записывает в него код Х„= V . С выхода регистра 8 этот код поступает на адресные входы блоков 2.1-2.N IIaмяти группы 2 и вторые адресные входы блоков 3.1-3. (M+1) памяти группы 3.

С выходов блоков 2.1-2.N памяти первой группы 2 на соответствующие входы управления (задания вероятностей) первого управляемого генератора 1 случайного кода поступают двоичные коды элементов V, -й строки матрицы ля вероятностей перехода. Спустя время выполнения последней операции, заданное первым элементом б задержки, импульс с шины 7 "Пуск" генера" тора проходит на вход опроса первого управляемого генератора 1 случайного кода.

Работа первого (второго) управляемого генератора 1(4) случайного кода состоит в следующем. Импульсы генератора 10 случайного потока импульсов через постоянно открытьй (в отсутствие импульсов опроса) элемент

ЗАПРЕТ 11 поступают на вход коммутатора 12. На выходах последнего формируются N независимых друг от друга случайных потоков импульсов с одинаковыми интенсивностями. С помощью преобразователей 13.1-13.N код — интенсивность группы 13 интенсивности

N случайных потоков импульсов ослабляются пропорционально двоичным кодам, присутствующим на соответствующих входах управления (задания вероятностей кодов) первого (второго) управляемого генератора 1(4) случайного кода.

В регистре 14 несовместных случайных событий моделируется марковский процесс с N состояниями по безуслов ной матрице интенсивностей перехода. (т.е. такой матрицы, в которой элементы одного столбца одинаковы). В

Формул а

5 14310 соответствии с этим финальные вероятности состояний регистра 14 равны относительному весу соответствующих двоичных кодов в совокупности всех двоичных кодов, присутствующих на управляющих входах управляемого генератора 1(4) случайного кода. С помощью шифратора 15 пространственно распределенное событие, заключающееся 1О в том, что в текущий момент времени к-й разряд регистра 14 находится в единичном состоянии, преобразуется в позиционный двоичный код k, присут ствующий на входе регистра 16. 15

Импульс опроса управляемого генератора 1 случайного кода воздействует на вход синхронизации регистра 16 и фиксирует в нем случайный двоичный

% код k следующего состояния, в кото- 2О рое перейдет устройство. Код следующего состояния устройства поступает на первые группы адресных входов блоков 3.1-3. (И+1) памяти группы 3. С выходов блоков 3.1-3.М памяти группы

3 на соответствующие группы входов управления (задания вероятностей) второго управляемого генератора 4 случайного кода поступают двоичные коды дискретного закона (Е „(Г)) распределения времени пребывания процесса в состоянии 1 при условии, что следующим состоянием будет k, На вход управления (масштабный) преобразователя 5 код — временной интервал поступает двоичный код коэффициента

C1„°

Через время, заданное вторым элементом 9 задержки, в регистре 16 вто-40 рого управляемого генератора 4 фиксируется двоичный код Х, который с помощью преобразователя 5 код — временной интервал трансформируется в за4. держанный на время ожидания Т к им- 45 пульс пуска устройства полумарковского процесса на втором цикле его работы.

Работа преобразователя 5 код— временной интервал состоит в осуществлении перехода от дискретного распределения времени ожидания к непрерывному.

В начале второго цикла работы код k следующего состояния, выра+ 55 ботанный вторым управляемым генератором 4, переносится в регистр 8, на выходе которого он становится кодом

43 6

) = k текущего состояния. В дальнейшем работа генератора полумарковского процесса повторяется.

Генератор формирует дискретный марковский процесс, если времена ожидания в каждом состоянии случайны и имеют экспоненциальное распределео ние.

Генератор моделирует цепь Маркова, если времена ожидания в каждом состоянии одинаковы и равны единице. из обр ет ения

1. Генератор случайного процесса, содержащий первый управляемый генератор случайного кода, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами регистра, первую группу блоков памяти, выходы которых соединены с соответствующими группами входов управления первого управляемого генератора случайного кода, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования случайных процессов, заданных в явной форме, в него введены второй управляемый генератор случайного кода, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами преобразователя код — временной интервал, выход которого соединен с шиной "Пуск" и с входом первого элемен" та задержки, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, вторая группа блоков памяти, вью(оды которых, кроме выходов последнего блока памяти группы, соединены с соответствующими группами входов управления второго управляемого генератора случайного кода, вход опроса которого соединен с входом синхронизации преобразователя код — временной интервал и с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с входом опроса первого управляемого генератора случайного кода, выходы которого соединены с первыми группами адресных входов блоков памяти второй группы, вторые группы адресных входов блоков памяти которой соединены с адресными входами блоков памяти первой группы и с соответствующими выходами регистра, вход синхронизации которого соединен с входом первого элемента .задержки, выходы последнего блока памяти второй группы соединены с со8

1431043

° ° °

Составитель P. Матвеева

Техред Л. Олийнык Корректор О. Кравцова

Редактор Т. Лазоренко

Заказ 5351/55 Тираж 929 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ответствующими входами управления преобразонателя код — временной интервал ° .!

2. Генератор по п ° 1, о т л и ч а ю шийся тем, что управляемый генератор случайного кода содержит генератор случайного потока импульсов, выход которого соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с входом коммутатора, выходы которого соединены с входами соответствующих преобразователей код — интенсивность группы, выходы преобразователей код — интенсивность которой соединены с соответствующими входами перного регис-ра, выходы которого соединены с соответствующими входами шифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами второго регистра, ныходы которого янляются выходами управляемого генератора случайного кода, вход опроса которого соединен с входом синхронизации второго регистра и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, группы входов управления управляемого генератора случайного кода соединены с входами управления соответствующих преобразователей код — интенсивность.