[发明专利]产生随机数字的方法

说明书

技术领域

本发明涉及产生随机数字的方法，并且更具体地涉及产生基本上不具有周期性的均匀的或纯粹的随机数字的方法。

背景技术

具有相同发生频率的无序的随机数字作为一个整体，已经广泛地应用在数值模拟中，用于分析社会现象和物理现象。为了保护电子交易、电子病例记录和远程电子诊断中的个人信息，还已经提出了利用随机数字的编码系统。

通常，通过电子计算机的软件产生随机数字，其中使用了用于产生具有特定分布属性的数字的算法。但是，在通过计算机算法产生随机数字的情况中，由于根据特定的数学公式产生随机数字，不能产生既不具有周期也不具有规律的纯粹的随机数字。因此，当借助这种伪随机数字对重要的个人数据进行编码时，编码后的数据可能很容易地被解码并且将得不到保护。

为了减轻上面提到的缺点，还已经提出在由电子元件例如电阻和二极管产生的电子噪音的基础上产生随机数字。但是，由电阻产生的噪音具有所谓的1/f特征。也就是说，较低频率的噪音分量具有较高的振幅而较高频率的噪音分量具有较低的振幅。因此，当在根据噪音的振幅而得到的二阶信号的基础上产生随机数字时，存在的问题在于所产生的随机数字由于1/f特征而具有周期。以这种方式，不能产生不具有周期的均匀的或纯粹的随机数字。二极管也产生1/f噪音，并且因此由二极管噪音产生的随机数字也具有周期。

发明概述

为了其目的，本发明提供一种产生随机数字的方法，用于从具有1/f特征的噪音中产生既没有周期也没有规律的基本上纯粹的随机数字。

根据本发明，产生随机数字的方法包括步骤：

从第一噪音发生器电路产生具有1/f特征的第一噪音，和从第二噪音发生器电路产生具有1/f特征的第二噪音；

将从第一和第二噪音发生器电路产生的具有1/f特征的所述第一和第二噪音提供给差分电路，从而得到所述第一噪音和所述第二噪音之间的差分信号；和

从所述差分信号产生随机数字，其不具有基于第一和第二噪音的1/f特征的周期性。

在根据本发明的产生随机数字的方法中，尽管由第一和第二噪音发生器电路产生的第一和第二噪音具有1/f特征，但基于这样的事实：消除具有较高频率即较高发生频率的噪音分量的可能性，变得高于消除具有较低频率即较低发生频率的噪音分量的可能性，并且由此以来噪音的整个频率范围上的发生频率变得均匀，使得从这些噪音中得到的差分信号不会由于1/f特征而具有周期。因此，在由差分电路产生的差分信号中，已经消除了基于1/f特征的周期，并且可以产生没有周期的纯粹的随机数字。

在根据本发明的随机数字产生方法的一个优选实施例中，来自差分电路的输出信号提供给模拟-数字转换电路，并且由此转换为数字信号。由此从模拟-数字转换电路中产生的数字信号用来作为随机数字。在这种情况中，通过改变各段数字信号序列的长度可以得到各种类型的随机数字。

在根据本发明的随机数字产生方法的另一个优选实施例中，从由所述模拟-数字转换电路产生的数字信号的一个比特或多个比特得到单个的数码，然后该数码与预定的阈值电平进行比较。当数字等于或大于该阈值电平时，分配二进制数“1”，而当数字小于阈值电平时，分配二进制数“0”。在这种情况中，检测“1”和“0”的发生概率，可以调整所述阈值电平使得“1”和“0”的发生概率变为0.5或接近0.5。可选择地，例如通过所产生的随机数字，可以调整检测“1”和“0”的发生概率的期间。

附图的简要说明

图1是电路图，表示在根据本发明的随机数字发生方法中使用的噪音发生电路的一个实施例；

图2是框图，表示根据本发明的随机数字发生电路的一个实施例；

图3是流程图，表示图2中所示随机数字发生电路的工作原理；

图4是图表，表示由根据本发明的方法产生的随机数字的分布；和

图5是图表，表示由已知方法产生的随机数字的分布。

优选实施例的描述

图1是电路图，表示在根据本发明的随机数字发生方法中使用的噪音发生电路的一个实施例。在该实施例中，采用二极管作为噪音源。由于由二极管产生的噪音非常微弱，放大该噪音。与此同时，除去可能包含在DC电源中的周期性杂音。施加有12v的DC电压的终端11通过电阻12、13和电解电容14、15与放大器16的正向输入端连接。电阻13与电解电容14之间的公共连接点与噪音发生二极管17的阳极连接，该二极管的阴极与地电位连接。电解电容18和19连接在地电位和电阻12和13的连接点之间。