基于时钟抖动流水线结构的高效率真随机数发生器

现代加密系统对密钥随机性的需求不断增加。使用时序抖动、热噪声、亚稳态等作为熵源的真随机数发生器,因其可以提供高质量的随机性成为该领域的研究热点。因此,提出一种可配置、轻量级、高效率的真随机数发生器。该发生器使用基于随机数学模型的设计方法,由差分构架的两级时钟抖动流水线组成。第一级流水线中两个环形振荡器在规定时间内累积抖动,第二级流水线利用近似相同的两个环形振荡器的微小周期差构建时间数字转换器,对第一级输出的高斯抖动进行量化,通过数字化模块输出随机比特。在时间数字转换器运行过程中,第一级流水线已经重新启动累积下一个阶段的抖动,减少了空闲时间,提高了真随机数的质量和效率。在Xilinx Atrix-7平台进行了验证,该结构的硬件资源仅消耗了25个LUTs和13个DFFs,获得高达32.55 Mb/s的吞吐量。

基于碳基500nm工艺的双采样真随机数发生器

碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)因其极小的尺寸、超高的载流子迁移率、准一维结构的弹道输运等特性,顺应了未来集成电路高集成化和微型化的发展趋势。基于课题组构建的500 nm碳基工艺设计包,设计了一款真随机数发生器(TRNG)。碳基真随机数发生器利用慢时钟振荡器对快时钟振荡器进行采样获取随机源,通过在慢时钟振荡器中添加电阻热噪声以增加环形振荡器的相位抖动,经单比特频数测试、重叠子序列检测等随机性测试,证实本设计提高了熵源的非相关性与不可预测性。碳基真随机数发生器的最高工作频率达到7.04 MHz,功耗为1.98 mW,版图面积为2.3 mm×1.5 mm。输出序列通过了随机性检验,适用于现代密码系统的纳米级芯片。

一种基于熵源分离模型的可重构安全原语

在信息爆炸时代,信息的安全问题受到了广泛关注。在物联网设备的加密协议中,物理不可克隆函数(PUF)与真随机数发生器成为加密协议中基本的安全原语,提供了轻量级的解决方案。文章提出了一种熵源分离模型,能够分离环形振荡器中抖动(真随机数发生器的熵)和工艺偏差(PUF熵)引起的延时。基于该模型,在FPGA上设计了一种可重构的双工作模式电路,通过改变模式可分别生成PUF和真随机数。相较于FPGA上独立设计的PUF和真随机数发生器,该结构具有资源开销小、面积利用率高、功耗低等优势。实验结果表明,生成的PUF稳定性高、唯一性强、均匀性好;真随机数序列均通过了NIST测试,具有高随机性和不可预测性。

飞机动态RCS序列的仿真研究

针对飞机实际飞行中的各种随机抖动,提出了一种飞机动态RCS序列仿真方法。首先采用飞机缩比模型的激光测量尺寸在FEKO中建立精确电磁计算模型,得到了飞机全空域静态RCS数据。在运动建模中先设定飞行航迹,推算出飞行过程中飞机的姿态角变化,叠加实际飞行中随机抖动的影响,使得运动建模更加贴近实际。仿真结果表明:叠加随机抖动后的动态RCS与初始值相差3 dB的点数占总数的17.5%,该方法对雷达目标动态特性的仿真研究具有重要的参考价值。

基于随机延时注入的跨时钟域信号验证方法

为了应对现代SOC复杂的时钟结构给跨时钟域信号处理带来的隐患,分析了跨时钟域信号产生的亚稳态现象的根本原因和常用的跨时钟域信号的处理方法,针对跨时钟域信号处理难以验证的问题,提出了基于随机延时注入的跨时钟域仿真验证方法.通过将亚稳态现象抽象成采样数据在时钟上的随机抖动,使得芯片设计的RTL前仿真在没有时钟树物理信息的情况下能够模拟出亚稳态效应.分析结果表明此方法能够完成SOC芯片的跨时钟域信号的功能验证.

空间光到少模光纤的耦合效率及影响因素

建立了不同影响因素下空间光-少模光纤耦合效率的理论模型.以两模光纤为例分析了相对孔径对耦合效率的影响,当相对孔径为0.17时,耦合效率最高为82.96%.研究了倾斜、离焦、随机角抖动等因素对少模光纤耦合效率的影响.实验测得当横向偏移量为4μm时,两模光纤的耦合效率比单模光纤高10.23%;当轴向偏移量为125μm时,两模光纤的耦合效率比单模光纤高11.24%;当随机抖动幅度标准差为5μm时,两模光纤的耦合效率比单模光纤高12.1%.结果表明少模光纤对信号光接收过程中的干扰因素如倾斜、离焦和随机角抖动都有很好的抑制作用.

基于抖动的高速真随机数发生器的设计和实现

针对当前真随机数生成器(TRNG)中存在的问题,基于振荡环中的抖动(Jitter)设计了一种高速真随机数发生器,通过二次采样来改善随机数的随机性以及输出的稳定性,采用基于线性反馈移位寄存器(LFSR)的后处理,以很小的硬件代价改善了随机数的统计特性。本设计在Altera Cyclone III的FPGA(Field Programmable Gate Array)板上实现,通过通用串行总线(USB)与计算机通讯,得到速率达到20 Mbps的高速真随机数发生器。

HDLC应用中的几点建议

随着HDLC在电力系统中的应用,陆续发现光纤差动、光纤命令、光纤高频等保护装置在采用HDLC传输时,遇到一些问题。有时即使在同一装置上运行不同程序软件时,也会得出不同的结果。通过对比它们的HDLC码流,发现其HDLC码流特征差异明显,进而发现HDLC应用中被忽视的两个建议,即帧内信息7连0插1和帧间空闲传输7E帧头标志。只有在HDLC应用中包含这两点建议后,光纤差动等装置的HDLC传榆才会更加稳定、可靠。

随机矩阵抖动加网在光栅防伪技术中的应用

针对模式抖动加网技术在光栅防伪中的应用问题,通过对阈值矩阵进行改进,提出了在一定范围内随机选择阈值矩阵的模式抖动加网的方式,实现了随机矩阵的模式抖动加网方法在光栅防伪技术中的较好应用。

通过抖动建模和分解计算高速计算机系统的误码率

随着计算机速度的显著提高,定时抖动已经成为影响高速计算机性能的基本因素,文章全面介绍了如何根据抖动中的具体参数进行抖动可视化和抖动建模,进而进行抖动分解,运用统计学的方法,将高速计算机系统中的抖动进行时域和频域的分析,通过计算抖动来估算系统的误码率。最后对随机抖动和确定性抖动分量分离给出了一种实际可行的抖动分解和测试方法。

随机调制技术与频率抖动技术抑制传导EMI的比较

随机调制技术和频率抖动技术两种方法都能解决常规PWM型电力电子系统产生的电磁干扰问题.通过对随机频率调制技术和频率抖动技术两种方法的分析和实验测试,证明了在同样的条件下,随机频率调制方案比频率抖动技术能够更好地减小功率变换器产生的传导电磁干扰,而且,通过适当增加开关频率的随机程度,使变换器输出电压的频谱呈现出更为连续的特性,有利于改进电力电子装置的电磁兼容性.

通信系统时延抖动对基于行波法的电力线路故障定位影响分析

为研究通信系统时延抖动对基于行波法的电力线路故障定位影响,提出了一种基于泊松分布的随机时延抖动计算模型,分析了单节点和多节点情况下的通信网络随机时延抖动特性,结果表明,在单节点通信链路中,当标记数据流权重较低时,随机时延抖动随通信负荷的增大而增大,且通信负荷较轻时,标记数据流权重对随机时延抖动的影响不大。在多节点通信链路中,整体时延抖动低于各节点时延抖动的代数和,且负荷较重的节点位置对整体时延抖动有影响。因通信时延抖动会对基于行波法的电力线路故障定位引起较大误差,在通信结构和定位方案设计时,应考虑随机时延抖动及其影响因素。

一种区分优先级自适应抖动的媒质接入控制协议

针对军事航空通信系统中随机接入类协议不支持多优先级且在重负载时传输性能急剧恶化问题,提出一种区分优先级自适应抖动的多信道媒质接入控制(MAC)协议PAJ_MAC。协议基于随机接入机制,采用为各个优先级设置不同最大抖动阶段的方法来区分各优先级业务的QoS,通过估计信道忙闲程度并根据估计值调节抖动阶段转移概率自适应因子,使协议具备业务负载自适应能力。分别建立了分组等待阶段发送缓冲区的M/G/1/K排队模型、信道接入阶段抖动状态的二维马尔科夫链模型和传播阶段的突发包碰撞模型,得到了协议各项性能指标的理论表达式,并通过编程求出了自适应因子在保证最高优先级可靠性需求下随业务负载变化的最优解。仿真表明,该协议支持多优先级业务,并始终保证最高优先级业务的低时延(端到端时延<10ms)、高可靠(成功传输概率≥95%)传输以及系统吞吐量的稳定。

基于发射信号随机初相结合调频率极性捷变的SAR抗干扰方法

针对合成孔径雷达(SAR)难以抑制场景散射欺骗干扰的问题,提出了将发射信号的随机初相和调频率极性捷变技术相结合的方法,使得干扰信号无法充分获得SAR处理器在距离向和方位向的压缩增益,提高了处理前后的信干比。仿真实验验证了该方法良好的抗干扰性能。

具有频率抖动功能的新型振荡器电路

电源在其开关频率及倍频处,会辐射较大的电磁干扰能量,采用频率抖动技术可以将集中的干扰能量分散到较宽的频带上,从而降低干扰幅值。在对常见的振荡器进行分析的基础上,设计了一种带有频率抖动功能的振荡器。该振荡器中心频率为68.2kHz,可以实现频率上下各抖动7%幅值。在CMOS工艺条件下经过仿真,满足设计要求。

随机抖动电磁脉冲串的频域特性

针对工程实践中电磁脉冲发射机辐射的随机时间抖动周期性电磁脉冲信号,在分析随机时间抖动周期δ-函数功率潜密度的基础上,得出了随机时间抖动周期性电磁脉冲串的功率谱密度．结果表明,这类电磁脉冲串的功率谱密度由离散谱分量和连续谱分量组成,它们组成的总功率守恒．数值计算结果表明,随时间抖动范围增大和频率提高,离散功率谱分量所占比例下降．

基于FPGA的机载DME抖频信号产生器设计及实现

机载测距机系统是现代飞机上必不可少的重要导航设备,DME测距的核心是采取闪频原理来实现应答脉冲的识别,抖频信号产生器是实现闪频原理的关键电路。基于FPGA设计并实现了机载DME抖频信号产生器电路,该电路主要包括随机数发生器、可变分频器等模块。经测试表明,电路性能稳定,工作可靠。

聚簇的分布式SVM算法优化

针对分层并行SVM算法采用完全随机划分方法生成的子样本集与原始样本集的分布情况存在偏差的问题,提出分布式k-means聚簇的导向随机划分方法。该方法并非将上一层的训练结果直接作为下一层的输入,而是使用k-means聚簇算法聚成下一层节点数N的不同簇,然后把每一簇样本再随机划分成N份,从每一簇中随机取出一份重新组合成下一层训练的N个子样本集,进而保证子样本集与原始样本集的分布情况具有相似性。结果表明,该方法既能有效提高学习能力,又能减少多次训练模型的抖动。

伪码测距中处理速率对再生时钟抖动性能的影响

在微小卫星再生伪码测距中,码同步环的跟踪性能是决定测距精度的关键,而数字处理速率对再生时钟性能存在着影响。本文分析了再生时钟抖动性能的影响因素,并用实验验证理论分析结果。分析及实验验证表明,低测距信噪比时的再生时钟抖动主要取决于环路带宽和伪码码片速率,而在高信噪比下却受限于数字处理速率。因此,为了提升再生时钟的抖动性能从而提高再生伪码测距精度,在低信噪比下可通过降低环路带宽和提高码片速率来实现,而在高信噪比下必须提高处理速率。

kinect深度数据随机跳变误差分析及修正算法研究

采用微软空间扫描设备kinect的测距数据会产生随机跳变误差现象。通过分析误差原因及实验验证了跳变误差随距离增加曲线上升的特点。为修正该误差设计了一个基于像素滤波技术的误差修正算法。在kinect有效距离内连续观测三个待测物的空间深度数据和滤波数据。经实验验证在使用10帧深度数据可以将跳变误差在1.5m以内的跳变误差控制在5mm以内；1.5~3m以内的随机跳变误差控制大部分在10mm以内；超过3m的随机误差均匀分布在25mm以内。