[发明专利]一种用于深空通信协议编码的均匀随机数生成方法

摘要

本发明涉及一种用于深空通信协议编码的均匀随机数生成方法，属于深空通信及通信信号处理技术领域。本发明设计k*k维伪随机数生成矩阵，使产生的伪随机数达到最大的周期，提高随机数的随机性能，生成的随机数位宽为k，满足深空通信系统协议实现时位宽可变的要求。并产生真随机数作为伪随机数生成器的种子，从而得到不受周期限制的真随机数，使随机数的输出随机特性比较好。

主权项

一种用于深空通信协议编码的均匀随机数生成方法，其特征在于：得到的真随机序列速率为f、产生范围为（0，M‑1）；具体包括如下步骤：步骤一,确定随机数要求的位宽k：k=log2M；步骤二,设计k*k维转移矩阵A作为伪随机数生成矩阵；矩阵第1行到第k行中“1”的个数分别为m1,m2,...,mk，矩阵第1列到第k列中“1”的个数分别为n1,n2,...,nk；矩阵的具体设计步骤如下，步骤2.1，随机产生一个k*k维矩阵，其中x列的ni等于（a‑1）,其余k‑x列的ni等于a，i=1,2,...,k；x初始为0,a初始为4；步骤2.2，计算步骤2.1生成的矩阵中每行“1”的个数，若有x行的mi等于（a‑1），其余k‑x行的mi等于a，则执行步骤2.3；若不满足条件，则令x=x+1，返回执行步骤2.1至步骤2.2；步骤2.3，计算步骤2.2得到的多个k*k维转移矩阵的特征多项式，在满足特征多项式为本原多项式的矩阵中，选取相关性最弱的矩阵作为伪随机数生成矩阵；若均不是本原多项式，则执行步骤2.4；步骤2.4，判断x是否等于k，若x不等于k，则将x加1，返回执行步骤2.1至步骤2.3；若x=k则执行步骤2.5；步骤2.5，若a不等于3，令a=a‑1，x=0，重新执行步骤2.1至步骤2.4,直到找到满足条件的伪随机数生成矩阵；步骤三，设计k位真随机数生成器；步骤四，令步骤三设计得到的k位真随机数生成器产生k位真随机数；步骤五，设计k位伪随机数生成器，采用步骤二得到的伪随机数生成矩阵；步骤六，将步骤四得到的k位真随机数作为初始种子，输入步骤五得到的k位伪随机数生成器，生成第一个周期的k位随机数，作为系统输出；同时将该系统输出再次输入步骤五所设计得到的k位伪随机数生成器，得到下一周期的k位随机数；步骤七，按照步骤六所述方法用上一周期的输出生成下一周期的k位伪随机数，其中，当第i·2k(i≥1)个周期时，重复步骤六到步骤七。