伪随机序列发生器及相关方法技术

一种用于产生伪随机数序列的方法和相关设备。确定用于所选的风车式多项式的风车式发生器（１００）的兼容配置，使用面向字的存储元件（１０４）来实施风车式发生器（１００）。在存储元件（１０４）中存储的字被有选择地输出，以组成伪随机数序列的部分。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及例如在加密过程中使用的伪随机数序列的产生。更具体而言，本专利技术涉及伪随机数序列发生器和有关的方法，用于产生与利用选择的风车式(Windmill)多项式产生的序列相对应的伪随机数序列。本专利技术进一步涉及用于确定基于风车式多项式的伪随机序列发生器的不同配置之间的兼容性的方式。将面向字的存储元件用于存储组成伪随机数序列的字。将存储字的大小这样地选取，使得在逐次迭代运算期间由风车式发生器产生的序列部分的大小规模，如希望的话，可很容易地被增加，从而便于以增长的速率产生同样的伪随机数序列，相应于可选择的兼容的风车式发生器结构。通过本专利技术一种实施方案的操作产生的伪随机数序列便于作为对在无线电链路例如在蜂窝通信系统的移动终端和无线电基站之间组成的无线电链路上通信的数据加密的系统的部件来使用。通过本系统的一种实施方案的操作产生的伪随机数序列也便于使用在扩谱(例如，码分多址)通信中，在自动测距系统中，在话音信号压缩方法中，和在雷达系统中。
技术介绍
一种通信系统能够通过通信信道方法在发送站和接收站之间传送信息。在有线通信系统中，通信信道是由发送和接收站之间的固定连接组成的，而在无线电通信系统中，通信信道组成电磁频谱的一部分。因为组成一个无线电通信系统的发送和接收站之间的通信信道不需要固定的连接，故当在发送和接收站之间的固定连接不切实际是，进行通信是可能的。数字通信系统是一种通信系统、在其中由发送站传送到接收站的信息是被数字化的。数字通信系统既可在有线通信系统中实施也可在无线电通信系统中实现。数字通信系统允许更有效的利用在发送和接收站之间延伸的通信信道，从而允许增加通信系统的通信容量超过常规的，模拟通信系统。在发送和接收站之间的通信有时希望是私人性质的。这就是说，发送和接收通信信号的各方只指望发送和接收方才能访问通信信号的信息内容。尤其是当通信信道是无线电通信系统的无线电通信信道时，在发送和接收站之间的通信的隐私成为问题。因为无线电信道原本是公共性质的，在无线电通信信道上发送的通信信号可被通信信号范围内并调谐到该无线电信道的接收站检测到。例如，一个非授权方能够将无线电接收机调谐到发送通信信号的无线电信道的频率上，从而接收该通信信号。在非授权方获得到有线通信信道的入口的情况下，在有线通信系统中也涉及类似的安全问题。一种改进通信系统中通信安全的方法是将信息加密，使通信信号成为加密形式。如果只有授权方能将加密的通信信号解密，非授杈方不可能辨别在通信信道上发送的通信信号的信息内容。从而使通信隐私较好地得到保证。数字信息信号尤其适用于加密方法。数字信息信号由位序列组成，如果希望的话，可在发送站在通信信道上发送以前将信息信号的每一位编码为加密形式。一个非授权方，没有信息信号被加密所用方法的知识是不可能对接收信号解密以恢复所发送信号的信息内容的。只有能够对加密信号解密的接收站才能够恢复接收信号的信息内容。将各种方法用于对数字信息信号加密。例如在蜂窝通信中所用的一种典型的加密方案利用一种这样的加密方法，其中将信息信号的数字化位与由伪随机序列发生器产生的伪随机序列组合。在一种对称加密技术中，伪随机序列发生器能够与对于发送站和授权接收站来说是已知的密钥使用。该密钥用于在授权接收站对在此接收到的加密信号解密，从而恢复所发送信号的信息内容。伪随机数序列有时通过风车式多项式的计算得到。将用这种方式组成的伪随机数序列，无论硬件或软件实施的结构，有时称为风车式发生器。由风车式发生器产生的输出位组成伪随机数序列，将其特别用于对信息信号加密。风车式发生器直接与所选的，在某个有限域GF(q)上的本原多项式有关。当q＝2时，将有限域GF(q)称为二元状态，在数字通信中特别重要。由于对多项式的许多约束，可以导出风车式发生器的本原多项式的数目是有限的。特别是在二元状态的情况下，为了使产生输出所需的处理运算为最少，当要求多项式只呈现少量非零系数时，可用于组成风车式多项式的合适的多项式数目是有限的。一个多项式非零系数的数目被称为该多项式的权(weight)。列举本原多项式的表是存在的，例如，对于GF(2)的二元状态，带有三或五个非零系数和直到5000次的本原多项式。由权＝3的二元风车式多项式产生的输出，在此有时称为“n元组”，的随机性一般是差的，所以为了增加输出的随机性，需要高权的多项式。但这种改进的随机性是以增加处理需要为代价的。现有的表不可能始终用于选择对导出伪随机数序列合适的风车式多项式，因为这些现有的表并不一定示出所有带有所选的，例如，三或五个非零系数的风车式多项式。尤其是当将伪随机数序列用于加密过程时，在有限域GF(2)上所选次数(degree)的所有风车式多项式的知识是有价值的。但得出这些知识的方法还没有可用的。通常，代替的是执行一种搜索过程，包括一种对本原性的测试，例如Knuth Allanen试验。取自通常的风车式发生器的叶片(vane)是由发生器组成的输出，也就是n元组的位规模的决定因素。因为随着以增加的处理速度的处理设备的相继产生使处理能力得到改进，具有较多数量叶片的通常的风车式发生器越来越成为切实可行。具有增加叶片数目的风车式发生器能够产生较大位规模的输出。因此，伪随机数序列可被更快地产生。当一种风车式发生器的配置与另一种配置的风车式发生器兼容时，每种配置的发生器产生相同的伪随机数序列。通常这样的兼容性是需要的，使得使用不同配置的风车式发生器的设备和方法都能运行以产生相同的结果。然而，没有现成的方法能简单地确定不同配置风车式发生器的兼容性。通常，分离的配置之间的兼容性只可能通过将一种配置的一个初始状态映象到另一种配置的初始状态来实现。但这样的映象需要执行大量的运算。然而，特殊的风车式多项式允许在配置之间非常简单的转换。因此，提供一种确定可替代配置的风车式发生器兼容性的方法是有利的，利用这些发生器产生一个公用伪随机数序列。提供一种简化结构的风车式发生器并能产生伪随机数序列，相应于一种所选的风车式多项式但能按需要简单的转换为可替代的配置，这也是有利的。这是依据涉及产生伪随机数序列并包含本专利技术的重大改进的本背景信息提出的。
技术实现思路
因此，本专利技术有益地提供一种方法，用于确定风车式发生器的可替代配置的兼容性，利用这些发生器产生一种公用伪随机数序列。因而，本专利技术进一步有益地提供一种简化结构的风车式发生器，能够产生对应于选择的风车式多项式的伪随机数序列，能按需要简单地转换为可替代的配置。当被初始化为具有选择的初始状态时，识别风车式发生器的配置，产生形成相同伪随机数序列的n元组(n-tuple)。被识别的配置相互具有简单的关系，也就是说，只通过以所选的关系复制初始状态值导致运用不同配置产生相同的伪随机数序列来识别配置。这样的复制方法在状态空间的维数(也就是产生多项式的次数方面)具有一次(linear)复杂性，而不具有通常将一种初始状态映象到等效的另一种状态所需的二次(quadratic)复杂性。在一种实施方案中，将由本专利技术一种实施方案的风车式发生器产生的伪随机数序列用作一个分部件，将由发送站发送到接收站的信息加密。在一种示范性的实施方案中，通信系统构成一种蜂窝通信系统，将在蜂窝通信系统的移动终端和网络基础设施之间要传送的信息通过使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于为选择的风车式多项式确定风车式多项式发生器的替代配置的兼容性的一种方法，其中利用所述风车式多项式发生器来产生公用伪随机序列，利用风车式多项式次数和风车式多项式权来标识选择的风车式多项式，所述的方法包括以下步骤：按照第一多项式部分 和第二多项式部分表征选择的多项式，第一多项式部分具有第一多项式部分次数，第一多项式部分次数对应于所选择的风车式多项式的风车式多项式次数；确定第二多项式部分的表征，所述第二多项式部分在与第一多项式部分相加在一起时组成所选择的风车式多项 式，每种表征标识所述风车式发生器的单独配置；确定第二多项式部分的每个表征是否满足选择准则；和如果所述风车式发生器的表征满足选择准则，则将所述风车式发生器的表征标识为兼容的替代配置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BJM斯梅茨，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]