一种超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法技术

本发明专利技术涉及一种超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法，包括：实时采集超晶格高速随机噪声熵源信号；对采集到的超晶格高速随机噪声熵源信号进行二进制量化，得到对应的二进制信号；根据二进制信号，得到其对应的有效数据；在预设采样时间内，对相邻两个时刻采集的超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据进行反转异或处理，得到随机序列。本发明专利技术的方法在实现过程中，只需通过基本右移位运算和反转异或处理即可得到随机序列，可以实现对对高速噪声源的高速高质量随机数生成，引入邻位反转异或法在不牺牲后处理效果的前提下大大降低了随机数的损耗，此外，可以在满足真随机性和高质量的前提下，产生尽可能高速率的随机数。随机数。随机数。

【技术实现步骤摘要】
一种超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法


[0001]本专利技术属于随机数后处理
，具体涉及一种超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法。

技术介绍

[0002]在国防安全等方面，随机数是保密通讯、数据安全和电子对抗方面的重要组成部分，并且在弹道模拟、雷达测控、遥测遥感等方面均有重要用途。现代保密通讯的根本是随机数，真随机数对密码学和保密通信至关重要。
[0003]随着目前信号处理速度、传输速度和传输容量的大幅度提高，信息技术对随机数产生器的速度和质量不断提出新的挑战和要求。现在数字信号处理器的速度可以达到数GHz以上，保密通讯中用的随机数产生器的速度应该与之同步匹配。理论上，通过数字电路或者计算机算法产生的随机数是伪随机的，而真正随机的噪声信号只能来源于自然界的各种自发混沌现象。超晶格是一种新型半导体材料，可以产生最高频率超过800MHz的随机信号，但是传统的随机数后处理方法无法做到实时处理如此高速的随机信号，无法发掘出超晶格随机数发生器的潜力。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法，包括：实时采集超晶格高速随机噪声熵源信号；对采集到的超晶格高速随机噪声熵源信号进行二进制量化，得到对应的二进制信号；根据所述二进制信号，得到所述超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据；在预设采样时间内，对相邻两个时刻采集的超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据进行反转异或处理，得到随机序列。
[0005]在本专利技术的一个实施例中，所述超晶格高速随机噪声熵源信号为随机噪声信号，该随机噪声信号中的最高频率超过800MHz。
[0006]在本专利技术的一个实施例中，根据所述二进制信号，得到所述超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据，包括：利用右移运算选取所述二进制信号中m个最低有效位作为所述超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据，其中，m取值大于或等于模数转化器采样位数的1/2。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，在预设采样时间内，对相邻两个时刻采集的超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据进行反转异或处理，得到随机序列，包括：在预设采样时间内，对每一时刻的超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据进行二进制反转处理，得到对应的反转数据，将该反转数据与下一时刻的超晶格高速随机
噪声熵源信号对应的有效数据进行异或操作，得到一组随机数，将每一时刻得到的随机数组合得到随机序列。
[0008]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法，实现了对高速噪声源的高速高质量随机数生成，引入邻位反转异或法在不牺牲后处理效果的前提下大大降低了随机数的损耗。在满足真随机性和高质量的前提下，产生尽可能高速率的随机数。
[0009]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0010]图1是本专利技术实施例提供的一种超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法的示意图；图2是本专利技术实施例提供的反转异或处理的示意图。
具体实施方式
[0011]为了进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本专利技术提出的一种超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法进行详细说明。
[0012]有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的技术方案加以限制。
[0013]实施例一对于超晶格高速随机噪声熵源信号，使用传统的随机数后处理无法做到实时处理，从而无法发挥出超晶格产生高速随机数的潜力，这是因为高速信号噪声源生成随机数对实时性具有很高的要求，不然会造成高速熵源的噪声白白损失。例如，有一个理论上可以生成1Gbit/s速率的随机数的高速信号，但是因为后处理太慢了，最终只能产生100Mbit/s速率的随机数，这样就使得高速随机信号的熵被浪费了。
[0014]请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法的示意图，如图1所示，本实施例的超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法，包括：步骤1：实时采集超晶格高速随机噪声熵源信号；在本实施例中，超晶格高速随机噪声熵源信号为随机噪声信号，该随机噪声信号中的最高频率超过800MHz。
[0015]步骤2：对采集到的超晶格高速随机噪声熵源信号进行二进制量化，得到对应的二进制信号；可选地，可采用模数转化器实时采集超晶格高速随机噪声熵源信号，并利用模数转化器对采集到的超晶格高速随机噪声熵源信号进行二进制量化，得到对应的二进制信
号。
[0016]在一个可选的实施方式中，使用8
‑
bit模数转化器对超晶格高速随机噪声熵源信号进行采集，并转换为对应的二进制信号。由于模数转化器是8bit的，因此采集到的每一个数据都是8bit。
[0017]步骤3：根据二进制信号，得到超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据；可选地，利用右移运算选取二进制信号中m个最低有效位作为超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据，其中，m取值大于或等于模数转化器采样位数的1/2。
[0018]示例性地，以常见的8bitADC为例，取m=4，如果是12bit的ADC，m可以取6或者8。
[0019]在一个可选地实施方式中，将8
‑
bit模数转化器采集得到8bit数据，右移四位便可以实现保留8bit数据的4个最低有效位，这4个bit位数据作为该超晶格高速随机噪声熵源信号的有效数据。
[0020]通过获取的二进制信号的有效数据进行后续的随机序列产生，可以很大程度上消除输出随机序列分布的不均匀性和自相关性，改善随机数的性能。
[0021]需要说明的是，相比于使用复杂运算（例如，乘法运算或除法运算）无法实时处理高频信号，本实施例采用右移运算，只需要1~2个时钟周期，可以实现对高频信号的实时处理。
[0022]步骤4：在预设采样时间内，对相邻两个时刻采集的超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据进行反转异或处理，得到随机序列。
[0023]可选地，步骤4包括：在预设采样时间内，对每一时刻的超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据进行二进制反转处理，得到对应的反转数据，将该反转数据与下一时刻的超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据进行异或操作，得到一组随机数，将每一时刻得到的随机数组合得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法，其特征在于，包括：实时采集超晶格高速随机噪声熵源信号；对采集到的超晶格高速随机噪声熵源信号进行二进制量化，得到对应的二进制信号；根据所述二进制信号，得到所述超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据；在预设采样时间内，对相邻两个时刻采集的超晶格高速随机噪声熵源信号对应的有效数据进行反转异或处理，得到随机序列。2.根据权利要求1所述的超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法，其特征在于，所述超晶格高速随机噪声熵源信号为随机噪声信号，该随机噪声信号中的最高频率超过800MHz。3.根据权利要求1所述的超晶格高速随机噪声熵源的实时低损耗后处理方法，其特征在于，根据所述二进制信号，得到所述超...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘延飞，陈诚，李琪，杨东东，冯志斌，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：