长周期硬件高速任意位数随机数产生器

本文介绍的随机数产生方法利用m序列所特有的性质,完全采用硬件电路产生,产生速率快.若随机数为16Bit,则速率可达50MHz/16=3.125MHz;随机数周期长,若利用24级移位寄存器产生m序列,则16Bit随机数的周期至少为2~(24)/16=2~(20).因此该方法产生的伪随机数可以再现.由于完全利用硬件产生,因此该方法产生速率快,不占用CPU和存贮单元,且能保证足够长的周期.经过均匀性和独立性的检验,该方法产生的伪随机数紧密地近似于理想的随机数.     

数字信道中误码发生器的设计与实现

针对测试的需求,提出了一种结合博克斯.马勒(Box-Muller)变换法和线性同余算法实现高斯分布随机误码产生器的方法。通过设定不同的判决门限可得到不同的误码率。随后采用现场可编程门阵列(FPGA)实现了数字基带信号的高斯分布误码插入,该方法具有精度高、容易实现和误码率设定灵活的优点。通过误码仪对该误码发生器的测试结果与MATLAB软件仿真结果进行对比,结果表明该方法切实可行。     

随机数发生器检测与设计

随机数常作为密钥、初始化向量或密码协议中的时变参数,在密码应用中起到非常重要的作用。根据密码应用对随机性的要求,随机数生成器的输出序列必须满足随机性和不可预测性要求。文中分析了随机数生成器和伪随机数生成器两种生成器模型,给出了常用的随机性检测方法,以及可能的安全攻击方法,最后提出了一种随机性检测新方法。该方法基于输出样本的每比特的信息熵估计,可用于随机数发生器设计过程中的随机性评估。     

数字信道模拟中误码发生器的设计

本文通过对数字网传输损伤中误码特性的分析，利用伪随机序列发生器和相应的数学变换产生不同的误码图案，从而实现对不同信道特性的数字传输中的误码模拟。设计的系统可通过人机交互界面设置各种所需的参数，使得系统通用性强，使用灵活方便。     

数字信道模拟中误码发生器的设计

本文通过对数字网传输损伤中误码特性的分析 ,利用伪随机序列发生器和相应的数学变换产生不同的误码图案 ,从而实现对不同信道特性的数字传输中的误码模拟。设计的系统可通过人机交互界面设置各种所需的参数 ,使得系统通用性强 ,使用灵活方便     

基于FPGA的高速误码插入技术分析

随机误码插入技术用于数字网传输损伤模拟系统,以模拟信号在信道中的误码损伤。提出了当前误码损伤模拟设备存在处理速度慢、效率不高的问题,针对此问题分析了基于FPGA的误码插入常规方法。在此基础上提出了一种新型的高速并行误码插入方案,该方案采用线性反馈移位寄存器构造多路随机数发生器,同时保证误码图案的等效性,实现了对信号的并行处理。进行了测试,结果符合指标要求,性能良好,便于实现。     

一种均匀分布真随机数产生方法研究

本文提出一种基于ADC芯片产生均匀分布真随机数方法,该方法以ADC芯片输出的数据最低位交错取原码反码结合成一个二进制序列,然后使之通过一个非线性反馈多项式算得最终的随机数结果。文章分析了该方法产生的随机数序列的随机特性,证明其实用有效,可以在火控雷达抗干扰、电子战与信息加密中得到应用。     

用于SRAM PUFs的伪随机数发生器的FPGA实现

信息安全问题日益突出,而随机数则是信息安全系统的基石.本文以哈希算法为核心设计了一种伪随机数发生器,其以静态随机存储器物理不可克隆函数（Static Random Access Memory Physical Unclonable Functions,SRAM PUFs）为熵源,能够产生大量的伪随机序列.通过对熵源有效性的在线监测以及对种子的动态重播操作,本文提出的用于SRAM PUFs的伪随机数发生器提高了伪随机序列的安全性,可应用于各种高安全等级加密系统中.该发生器在FPGA开发平台上得到实现,其发生速度达598.1Mbps.随机数检测套件NIST分析结果表明：该伪随机数发生器的输出通过了所有测试项目,具有良好的随机性.     

移动信道差错序列的分布概率模拟法及门限电平的讨论

采用了一种新方法产生移动信道的差错序列。即用计算机产生(0,1)均匀分布伪随机数,通过公式变换,产生Rayleigh分布随机数,加以适当门限,使模拟量量化,形成差错序列{Ei}、统计无误串分布G(K),并与实测G(K)曲线比较分析。由计算机模拟结果可知:概率模拟法是一种行之有效的方法。通过门限电平的讨论,发现此门限电平具有自适应特性。     

一种基于噪声的真随机数发生器的ASIC设计与实现

提出了一种应用于密码系统的硬件随机数发生器的ASIC实现,即通过振荡采样把相位噪声转变为随机数.为了使输出平稳,在输出级设计了异或链和伪随机网络.理论研究和仿真测试证明,该方案能生成分布均匀、彼此独立的随机信号.经制版流片后,芯片在1 MHz时钟下输出满足随机性测试的串行随机数.     

应用于UHF RFID标签的低功耗真随机数发生器

设计了一种基于振荡采样法的真随机数发生器.针对UHF RFID标签芯片功耗低、面积小的特点,利用简单有效的电路结构增强发生器的随机性.采用频率受控的被采样数据振荡器与采样时钟异或后形成初步随机数,并增加异或链输出负反馈结构,有效提高了输出序列中"0""1"分布的均匀性,降低了序列的自相关性.标签采用SMIC 0.18μm RF CMOS工艺设计并流片,采样时钟为2MHz,总工作电流少于2μA.     

网游中的安全随机数系统

描述了网络游戏中一个安全随机数系统的架构及实现,主要分析了网络游戏同步的起源,建立网络随机数池,保证了请求一个随机数在每台机器上都返回相同的结果。另外,通过应用程序控制随机数,使得程序员可以不断地重放各种子系统。     

Polar Quantization of a Complex Gaussian Random Variable

We solve numerically the optimum fixed-level non-uniform and uniform quantization of a circularly symmetric complex (or bivariate) Gaussian random variable for the mean absolute squared error criterion. For a given number of total levels, we determine its factorization into the product of numbers of magnitude and phase levels that produces the minimum distortion. We tabulate the results for numbers of "useful" output levels up to 1024, giving their optimal factorizations, minimum distortion, and entropy. For uncoded quantizer outputs, we find that the optimal splitting of rate between magnitude and phase, averaging to 1.52 and 1.47 bits more in the phase angle than magnitude for optimum and uniform quantization, respectively, compares well with the optimal polar coding formula Of 1.376 bits of Pearlman and Gray [3]. We also compare the performance of polar to rectangular quantization by real and imaginary parts for both uncoded and coded output levels. We find that, for coded outputs, both polar quantizers are outperformed by the rectangular ones, whose distortion-rate curves nearly coincide with Pearlman and Gray's polar coding bound. For uncoded outputs, however, we determine that the polar quantizers surpass in performance their rectangular counterparts for all useful rates above 6.0 bits for both optimum and uniform quantization. Below this rate, the respective polar quantizers are either slightly inferior or comparable.     

Reliable techniques for integrated circuit identification and true random number generation using 1.5-transistor flash memory

Flash memory bits, like other integrated circuit (IC) devices, are prone to random variability in their actual versus nominal characteristics. We present the use of 1.5-transistor flash memory cells in physically unclonable functions leveraging their erase speed variability. This type of memory is interesting for the internet of things due to its wide availability as intellectual property at foundries. Using experimentally measured results, we show simple methods that provide high reliability with no or limited need for helper data and error correction. High quality fingerprints for IC identification are demonstrated. Moreover, techniques to remove systematic variations from the array response are shown, allowing the resulting binary strings to pass all National Institute of Standards and Technology tests for randomness. Consequently, with low complexity helper functions, true random numbers can be readily produced.     

基于置信度的S模式信号随机多位纠错技术

针对现有纠错技术只能对少量随机错误或突发错误进行纠错的不足,提出了一种基于置信度的随机多位纠错方法。该方法在准确进行置信度判断的基础上,通过缩短循环冗余校验（CRC）处理时间或增加并行运算能力以增加纠错位数。同时给出了可运用于工程实际的保守技术和强力技术的联合纠错处理流程。通过解码纠错实验,统计结果表明该置信度判定法则的准确性为98.24%,通过图形处理器（GPU）强力纠错可实现高达83.37%的解码率,通过现场可编程门阵列（FPGA）强力纠错可实现73.66%的解码率,较现有强力纠错技术的纠错能力有较大提高,可增强对航空器监视的连续性。     

面向混沌激光熵源的安全随机数提取

基于混沌激光的随机数发生器可以实现大量高速的真随机数产生。然而,受随机数产生过程中引入的额外技术噪声影响,原始随机数无法提供真随机性。为了从信息论的角度实现安全随机数的产生,必须定量评估熵源产生的随机性。本文中通过实验搭建基于混沌激光的随机数产生装置,使用条件最小熵评估原始随机数中可提取的真随机性。同时,通过更换不同的器件讨论关键参数对原始随机性的影响。在原始随机数的后处理提取过程中使用信息论可证安全的Toeplitz提取器,最终实现了安全随机数的产生。     

一个在线考试系统的设计与实现

网上考试作为网络教学和校园信息化建设的较为重要的部分,有其独特的需求和作用。本文论述了采用生成随机数方法的一个在线考试系统的功能和数据库的设计与实现过程。     

静态存储器的抗单粒子翻转效应研究

空间环境中存在大量的高能带电粒子,空天导弹自身的电子器件将会受到高能粒子的冲击影响,从而产生单粒子效应。研究分析了静态储存器在空间环境中最常发生的单粒子效应-单粒子翻转,采用修正海明码实现一个检错纠错模块,该模块可以检测数据存储单元的两位错误,检测定位并纠正数据存储单元的一位错误。通过仿真分析及计算,该方案可以很大程度上降低单粒子翻转效应对静态存储器的影响,具有很强的实用意义。     

阵列天线因随机振动引起的测向误差分析及校准

针对阵列天线受舰船甲板低频机械随机振动引发振子位移变化导致的测向误差问题,建立了天线振子随机振动误差模型,仿真分析了天线阵列3个轴向随机振动模式对测角接收信号的影响,提出了一种基于多个接收机在不同位置同时测量的测角误差校正方法.该方法采用最小二乘法得到多个误差校准矢量,通过调用天线波束指向扇区内校准矢量的方法进行误差补偿,解决了低频随机振动模式下阵列天线测角误差的校准问题.该方法已应用到舰载微波着舰引导系统数据解算中.     

基于电力线信道噪声的真随机数发生器的设计

提出了一种基于电力线信道噪声的真随机数发生器的设计,即通过对电力线信道上的噪声采样的方法来产生随机数。使用EAX加密算法作为后处理算法,消除由于外部干扰产生的偏差和自相关性。通过理论分析和实验验证,可以弥补现有常用真随机数生产法的不足,获得分布均匀、相对独立的随机数。