[发明专利]伪随机数生成装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术，尤其涉及一种伪随机数生成装置和方法。

背景技术

在通信领域，信号的调制解调、信号的传输、信号的加扰和解扰、信道模拟等都需要用到随机数，通常生成随机数的方法有物理方法、查表法和迭代法。

迭代法中利用线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register，LFSR)产生随机数的方法最为常用，例如图1为现有技术中LFSR产生二进制伪随机序列的结构示意图，该LFSR有M阶，只能产生单个比特的二进制伪随机序列0和1，可以通过将M个互相独立的LFSR的输出即单个比特的二进制随机数拼接成一个向量，从而形成0～2^M-1范围的随机数，但这样大大增加了硬件的复杂度，图2为现有技术中LFSR产生M比特伪随机数结构示意图，如图2所示，直接将LFSR中M个寄存器的值作为随机数矢量输出，但相邻时钟周期寄存器内部的数据有着很强的相关性，均匀分布的独立性较差，需要采用特定的方法去除这种相关性才可使用，例如采用复杂的图样对输出的数据进行交织来去除相关性，这也大大增加了硬件电路的复杂度，因此，需要一种简单的方法产生均匀分布的独立性较好的随机数。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供一种伪随机数生成装置和方法。

本发明实施例提供一种伪随机数生成装置，包括：

第一线性反馈移位寄存器和第二线性反馈移位寄存器，所述第一线性反馈移位寄存器和所述第二线性反馈移位寄存器的位移方向相反，所述第一线性反馈移位寄存器用于在每个时钟周期产生k个比特的第一寄存器值，所述第二线性反馈移位寄存器用于在所述每个时钟周期产生所述k个比特的第二寄存器值，按照所述第一线性反馈移位寄存器的位移方向，将所述k个比特的第一寄存器值分别与按照所述第二线性反馈移位寄存器的位移方向的反方向的所述k个比特的第二寄存器值相连接，并分别进行逻辑运算产生k个比特的随机数。

本发明实施例提供一种应用本发明提供的伪随机数生成装置产生伪随机数的方法，包括：

在所述每个时钟周期，按照所述第一线性反馈移位寄存器的位移方向，将所述第一线性反馈移位寄存器产生的k个比特的第一寄存器值分别与按照所述第二线性反馈移位寄存器的位移方向的反方向、所述第二线性反馈移位寄存器产生的所述k个比特的第二寄存器值相连接，并分别进行逻辑运算产生k个比特的随机数。

本发明实施例提供的伪随机数生成装置和方法，通过采用两个逆向移位的线性反馈移位寄存器的寄存器的值互相进行逻辑运算，去除了相邻时钟周期之间LFSR内部寄存器值的相关性，以非常简单的电路实现了独立均匀分布的随机数的产生。

附图说明

图1为现有技术中LFSR产生二进制伪随机序列的结构示意图；

图2为现有技术中LFSR产生M比特伪随机数结构示意图；

图3为本发明伪随机数生成装置实施例结构示意图；

图4为应用本发明提供的伪随机数生成装置产生的伪随机数的统计直方图；

图5为通过MATLAB模拟利用本发明提供的产生伪随机数方法获取的噪声自相关曲线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明针对现有技术中直接将LFSR中寄存器的值作为随机数矢量输出，使得相邻时钟周期寄存器内部的数据有着很强的相关性，均匀分布的独立性较差等缺陷，提供一种解决方案即伪随机数生成装置和方法，通过采用两个逆向移位的线性反馈移位寄存器的寄存器的值互相进行逻辑运算，去除了相邻时钟周期之间LFSR内部寄存器值的相关性，以非常简单的电路实现了均匀分布的随机数的产生。