伪随机码 百科内容来自于: 百度百科

结构可以预先确定,可重复产生和复制,具有某种随机序列随机特性的序列码。伪随机码序列一般可以利用移位寄存器网络产生,该网络由R级串联双态器件移位脉冲产生器和模二加法器组成。该网络可以产生码长为15的伪随机码。在计算机、通信系统中我们采用的随机数、随机码均为伪随机数、伪随机码。所谓“随机码”,就是无论这个码有多长都不会出现循环的现象,而“伪随机码”在码长达到一定程度时会从其第一位开始循环,由于出现的循环长度相当大,例如CDMA采用42的伪随机码,重复的可能性为4.4万亿分之一,所以可以当成随机码使用。

规律

伪随机数并不是假随机数,这里的“伪”是有规律的意思,就是计算机产生的伪随机数既是随机的又是有规律的。怎样理解呢?产生的伪随机数有时遵守一定的规律,有时不遵守任何规律;伪随机数有一部分遵守一定的规律;另一部分不遵守任何规律。比如“世上没有两片形状完全相同的树叶”,这正是点 到了事物的特性,即随机性,但是每种树的叶子都有近似的形状,这正是事物的共性,即规律性。从这个角度讲,你大概就会接受这样的事实了:计算机只能产生伪随机数而不能产生绝对随机的随机数。

处理方法

利用FPGA可实现移位寄存器网络以产生伪随机码信号,并实现逻辑控制和时钟分配等功能。对于FPGA输出的TTL信号,其处理方法有两种:一种是直接送至运放进行信号调理输出;另外一种是将TTL经过D/A转换及信号调理后再输出。经过分析与实际测试,由于FPGA输出的信号相位抖动较为严重,甚至会造成信号边沿不稳,而且存在着严重的寄生信号,因而输出的伪码质量较差;而如果经过D/A转换后再进行调理输出,这种影响会得到削弱,信号质量会得到提高,因此第二种方法更为可取,在实际应用中,笔者就选择该方法进行电路设计,并选择差分电流输出型D/A经过MAX4145放大后直接输出。
基于MAX4145的伪随机码产生电路原理。该伪随机码产生电路在工作时,系统可以通过并口将伪码数据分配给FPGA,也可由FP-GA自主产生伪码信号,同时由FPGA完成信号处理、时钟分配、码同步产生以及波形存储等功能。MAX4145的作用主要是完成差分到单端输出的转换和放大。

特性

伪随机码又称伪随机序列,它是具有类似于随机序列基本特性的确定序列。通常广泛应用二进制序列,因此我们仅限于研究二进制序列。二进制独立随机序列在概率论中一般称为贝努利(Bernoulli)序列,它由两个元素(符号)0, 1或1, -1组成。序列中不同位置的元素取值相互独立取0取1的概率相等等于1/2:我们简称此种系列为随机系列。
随机序列具有以下三个基本特性:
1)在序列中“0”和“1”出现的相对频率各为1/2。
2)序列中连0或连1称为游程连0或连1的个数称为游程的长度,序列中长度为1的游程数占游程总数的1/2;长度为2的游程数占游程总数的1/4;长度为3的游程数占游程总数的1/8;长度为n的游程数占游程总数的1/2^n(对于所有有限的 n )此性质我们简称为随机序列的游程特性:
3 如果将给定的随机序列位移任何个元素 则所得序列的和原序列的对应的
元素有一半相同,一半不同。
如果确定序列近似满足以上三个特性则称此确定序列为伪随机序列。

实例

序列α= 0110100,其中0和1的个数相差1。把α看成周期为7的无限序列,左移1位得,α1 = 1101000,把α1也看成周期为7的无限序列。 α= 0110100α1=1101000在一个周期里,α和α1的对应位置元素相同的位置有3个,元素不同的位置有4个,它们的差等于-1,这个数称为α的自相关函数在1处的值,记作。类似地,把α左移2位,3位,…6位,可以求出α的自相关函数在2处,3处,…6处的值也等于-1。当0 < s <7时,称为α的自相关函数的旁瓣值。从刚才所求出的结果知道,α= 0110100的自相关函数的旁瓣值只有一个:-1。像这样的序列称为伪随机序列或拟完美序列。
即,一个周期为v的无限序列,如果在一个周期里,0和1的个数相差1,并且它的自相关函数的旁瓣值只有一个:-1,则称它为伪随机序列或拟完美序列。α的自相关函数的旁瓣值的绝对值越大,就表明(或把的0和1互换得到的序列)与α越像。因此如果周期为v的序列α是一个伪随机序列,那么α不管左移几位(只要不是v的倍数),得到的序列都和α很不像,这样就很难分辨出α是什么样子。好比川剧的变脸,由于每一次都变得和演员的脸很不一样,因此很难知道演员自己的脸是什么样子。反之如果演员每一次化装后都跟他自己的脸有许多相同之处,那么就容易辨认演员长得什么样。这说明了用伪随机序列作为密钥序列,是比较安全的。
伪随机序列是用函数生成随机数。它并不真正是随机的。只是比较近似随机。
一个简单的随机数产生方法如下:
X0=345
Xn=(Xn-1*A+B)/C
其中A,B,C是常数,上式每执行一次就生成一个伪随机数
还可以在数组中填入若干个数然后顺序取出进行模拟。性能好,但是这种随机数就很不象随机数了。 还有就是根据当前系统时间,内存值等等用函数生成了。
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- 来自原声例句
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