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基于忆阻器的数模混合随机数发生器

袁泽世 李洪涛 朱晓华

基于忆阻器的数模混合随机数发生器

袁泽世, 李洪涛, 朱晓华
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  • 数字方法实现的混沌随机数发生器存在有限字长效应, 无法保证随机数良好的统计特性. 本文构建了一类包含最少模拟器件的新数模混合系统, 分析了混合系统的非线性动力学行为. 利用现场可编程逻辑门阵列和一阶广义忆阻器实现了复杂混沌映射, 克服了有限字长效应, 构造了稳定的高速混沌随机数发生器, 可以产生100 Gbit/s以上速率的随机数. 研究表明, 数模混合系统的混沌性对元件参数变化不敏感. 混合系统易于集成在图像加密、保密通信和雷达波形设计等应用系统中.
      通信作者: 李洪涛, liht@njust.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61401204)、江苏省科技计划支撑类项目(前瞻性联合研究项目)(批准号: BY2015004-03)和江苏省博士后基金(批准号: 1501104C)资助的课题.
    [1]

    Sivakumar T, Venkatesan R 2015 KSII Trans. Internet Inf. Syst. 9 6

    [2]

    van Wiggeren G D, Roy R 1998 Phys. Rev. Lett. 81 3547

    [3]

    Yao J, Chen G R, Yue C, Zhao Y 2002 ICCA the 2002 International Conference on Control and Automation Xiamen, June 19-19, 2014 p152

    [4]

    Gini F, Maio A D, Patton L 2012 Waveform Design and Diversity for Advanced Radar Systems (UK: The Institution of Engineering and Technology) pp31-32

    [5]

    Li W, Reidler I, Aviad Y, Huang Y Y, Song H L, Zhang Y H, Rosenbluh M, Kanter I 2013 Phys. Rev. Lett. 111 044102

    [6]

    Naruse M, Kim S J, Aono M, Hori H, Ohtsu M 2014 Sci. Rep. 4 6039

    [7]

    Petrie C S, Connelly J A 2000 IEEE Trans. Circ. I 47 5

    [8]

    Bao B C, Hu W, Xu J P, Liu Z, Zou L 2011 Acta Phys. Sin. 60 120502 (in Chinese) [包伯成, 胡文, 许建平, 刘中, 邹凌 2011 物理学报 60 120502]

    [9]

    Li C B, Sprott J C 2014 Int. J. Bifurc. Chaos 24 1450131

    [10]

    Li C B, Sprott J C, Thio W 2014 J. Exp. Theor. Phys. 118 494

    [11]

    Li C B, Sprott J C 2014 Phys. Lett. A 378 178

    [12]

    Bao B C 2013 An Introduction to Chaotic Circuits (Vol. 1) (Beijing: Science Press) pp87-89

    [13]

    Shao S Y, Min F H, Wu X H, Zhang X G 2014 Acta Phys. Sin. 63 060501 (in Chinese) [邵书义, 闵富红, 吴薛红, 张新国 2014 物理学报 63 060501]

    [14]

    Wang G Y, Bao X L, Wang Z L 2008 Chin. Phys. B 17 3596

    [15]

    Deng Y S, Hu H P, Xiong N X, Xiong W, Liu L F 2015 Inform. Sci. 305 146

    [16]

    Ergun S, Özoğuz S 2010 Int. J. Circ. Theor. Appl. 38 1

    [17]

    Gler , Ergn S 2010 ICECS 17th IEEE International Conference Athens, December 12-15, 2010 p1037

    [18]

    Ergn S 2014 Circuits and Systems (APCCAS), 2014 IEEE Asia Pacific Conference Ishigaki, November 17-20, 2014 p217

    [19]

    Hu H P, Deng Y S, Liu L F 2014 Commu. Nonlinear Sci. 19 1970

    [20]

    Yeniçeri R, Yalçın M E 2013 Electron. Lett. 49 543

    [21]

    Chua L O 1971 IEEE Trans. Circ. Theor. 18 507

    [22]

    Chua L O, Kang S M 1976 Proc. IEEE 64 209

    [23]

    Strukov D B, Snider G S, Stewart D R, Williams R S 2008 Nature 453 80

    [24]

    Bao B C, Ma Z H, Xu J P, Liu Z, Xu Q 2011 Int. J. Bifurc. Chaos 21 2629

    [25]

    Wang L D, Drakakis E, Duan S K, He P F, Liao X F 2012 Int. J. Bifurc. Chaos 22 1250205

    [26]

    Bao B C, Xu J P, Zhou G H, Ma Z H, Zou L 2011 Chin. Phys. B 20 120502

    [27]

    Muthuswamy B 2010 Int. J. Bifurc. Chaos 20 1335

    [28]

    Kim H, Sah M P, Yang C J, Cho S, Chua L O 2012 IEEE Trans. Circ. Syst. I 59 2422

    [29]

    Yu D S, Liang Y, Chen H, Iu H H C 2013 IEEE Trans. Circ. Syst. II 60 207

    [30]

    Corinto F, Ascoli A 2012 Electron. Lett. 48 824

    [31]

    Bao B C, Yu J J, Hu F W 2014 Int. J. Bifurc. Chaos 24 1450143

    [32]

    Chua L O 2012 Proc. IEEE 100 1920

    [33]

    Tong Q Y, Zeng Y C 2003 Acta Phys. Sin. 52 285 (in Chinese) [童勤业, 曾以成 2003 物理学报 52 285]

  • [1]

    Sivakumar T, Venkatesan R 2015 KSII Trans. Internet Inf. Syst. 9 6

    [2]

    van Wiggeren G D, Roy R 1998 Phys. Rev. Lett. 81 3547

    [3]

    Yao J, Chen G R, Yue C, Zhao Y 2002 ICCA the 2002 International Conference on Control and Automation Xiamen, June 19-19, 2014 p152

    [4]

    Gini F, Maio A D, Patton L 2012 Waveform Design and Diversity for Advanced Radar Systems (UK: The Institution of Engineering and Technology) pp31-32

    [5]

    Li W, Reidler I, Aviad Y, Huang Y Y, Song H L, Zhang Y H, Rosenbluh M, Kanter I 2013 Phys. Rev. Lett. 111 044102

    [6]

    Naruse M, Kim S J, Aono M, Hori H, Ohtsu M 2014 Sci. Rep. 4 6039

    [7]

    Petrie C S, Connelly J A 2000 IEEE Trans. Circ. I 47 5

    [8]

    Bao B C, Hu W, Xu J P, Liu Z, Zou L 2011 Acta Phys. Sin. 60 120502 (in Chinese) [包伯成, 胡文, 许建平, 刘中, 邹凌 2011 物理学报 60 120502]

    [9]

    Li C B, Sprott J C 2014 Int. J. Bifurc. Chaos 24 1450131

    [10]

    Li C B, Sprott J C, Thio W 2014 J. Exp. Theor. Phys. 118 494

    [11]

    Li C B, Sprott J C 2014 Phys. Lett. A 378 178

    [12]

    Bao B C 2013 An Introduction to Chaotic Circuits (Vol. 1) (Beijing: Science Press) pp87-89

    [13]

    Shao S Y, Min F H, Wu X H, Zhang X G 2014 Acta Phys. Sin. 63 060501 (in Chinese) [邵书义, 闵富红, 吴薛红, 张新国 2014 物理学报 63 060501]

    [14]

    Wang G Y, Bao X L, Wang Z L 2008 Chin. Phys. B 17 3596

    [15]

    Deng Y S, Hu H P, Xiong N X, Xiong W, Liu L F 2015 Inform. Sci. 305 146

    [16]

    Ergun S, Özoğuz S 2010 Int. J. Circ. Theor. Appl. 38 1

    [17]

    Gler , Ergn S 2010 ICECS 17th IEEE International Conference Athens, December 12-15, 2010 p1037

    [18]

    Ergn S 2014 Circuits and Systems (APCCAS), 2014 IEEE Asia Pacific Conference Ishigaki, November 17-20, 2014 p217

    [19]

    Hu H P, Deng Y S, Liu L F 2014 Commu. Nonlinear Sci. 19 1970

    [20]

    Yeniçeri R, Yalçın M E 2013 Electron. Lett. 49 543

    [21]

    Chua L O 1971 IEEE Trans. Circ. Theor. 18 507

    [22]

    Chua L O, Kang S M 1976 Proc. IEEE 64 209

    [23]

    Strukov D B, Snider G S, Stewart D R, Williams R S 2008 Nature 453 80

    [24]

    Bao B C, Ma Z H, Xu J P, Liu Z, Xu Q 2011 Int. J. Bifurc. Chaos 21 2629

    [25]

    Wang L D, Drakakis E, Duan S K, He P F, Liao X F 2012 Int. J. Bifurc. Chaos 22 1250205

    [26]

    Bao B C, Xu J P, Zhou G H, Ma Z H, Zou L 2011 Chin. Phys. B 20 120502

    [27]

    Muthuswamy B 2010 Int. J. Bifurc. Chaos 20 1335

    [28]

    Kim H, Sah M P, Yang C J, Cho S, Chua L O 2012 IEEE Trans. Circ. Syst. I 59 2422

    [29]

    Yu D S, Liang Y, Chen H, Iu H H C 2013 IEEE Trans. Circ. Syst. II 60 207

    [30]

    Corinto F, Ascoli A 2012 Electron. Lett. 48 824

    [31]

    Bao B C, Yu J J, Hu F W 2014 Int. J. Bifurc. Chaos 24 1450143

    [32]

    Chua L O 2012 Proc. IEEE 100 1920

    [33]

    Tong Q Y, Zeng Y C 2003 Acta Phys. Sin. 52 285 (in Chinese) [童勤业, 曾以成 2003 物理学报 52 285]

  • [1] 吴洁宁, 王丽丹, 段书凯. 基于忆阻器的时滞混沌系统及伪随机序列发生器. 物理学报, 2017, 66(3): 030502. doi: 10.7498/aps.66.030502
    [2] 邵楠, 张盛兵, 邵舒渊. 具有经验学习特性的忆阻器模型分析. 物理学报, 2019, 68(19): 198502. doi: 10.7498/aps.68.20190808
    [3] 邵楠, 张盛兵, 邵舒渊. 具有感觉记忆的忆阻器模型. 物理学报, 2019, 68(1): 018501. doi: 10.7498/aps.68.20181577
    [4] 贾林楠, 黄安平, 郑晓虎, 肖志松, 王玫. 界面效应调制忆阻器研究进展. 物理学报, 2012, 61(21): 217306. doi: 10.7498/aps.61.217306
    [5] 许碧荣. 一种最简的并行忆阻器混沌系统. 物理学报, 2013, 62(19): 190506. doi: 10.7498/aps.62.190506
    [6] 阮静雅, 孙克辉, 牟俊. 基于忆阻器反馈的Lorenz超混沌系统及其电路实现. 物理学报, 2016, 65(19): 190502. doi: 10.7498/aps.65.190502
    [7] 闫登卫, 王丽丹, 段书凯. 基于忆阻器的多涡卷混沌系统及其脉冲同步控制. 物理学报, 2018, 67(11): 110502. doi: 10.7498/aps.67.20180025
    [8] 萧宝瑾, 侯佳音, 张建忠, 薛路刚, 王云才. 混沌半导体激光器的弛豫振荡频率对随机序列速率的影响. 物理学报, 2012, 61(15): 150502. doi: 10.7498/aps.61.150502
    [9] 刘东青, 程海峰, 朱玄, 王楠楠, 张朝阳. 忆阻器及其阻变机理研究进展. 物理学报, 2014, 63(18): 187301. doi: 10.7498/aps.63.187301
    [10] 徐威, 王钰琪, 李岳峰, 高斐, 张缪城, 连晓娟, 万相, 肖建, 童祎. 新型忆阻器神经形态电路的设计及其在条件反射行为中的应用. 物理学报, 2019, 68(23): 238501. doi: 10.7498/aps.68.20191023
    [11] 李志军, 曾以成, 李志斌. 改进型细胞神经网络实现的忆阻器混沌电路. 物理学报, 2014, 63(1): 010502. doi: 10.7498/aps.63.010502
    [12] 田晓波, 徐晖, 李清江. 横截面积参数对钛氧化物忆阻器导电特性的影响. 物理学报, 2014, 63(4): 048401. doi: 10.7498/aps.63.048401
    [13] 董哲康, 段书凯, 胡小方, 王丽丹. 两类纳米级非线性忆阻器模型及串并联研究. 物理学报, 2014, 63(12): 128502. doi: 10.7498/aps.63.128502
    [14] 刘玉东, 王连明. 基于忆阻器的spiking神经网络在图像边缘提取中的应用. 物理学报, 2014, 63(8): 080503. doi: 10.7498/aps.63.080503
    [15] 徐晖, 田晓波, 步凯, 李清江. 温度改变对钛氧化物忆阻器导电特性的影响. 物理学报, 2014, 63(9): 098402. doi: 10.7498/aps.63.098402
    [16] 郭羽泉, 段书凯, 王丽丹. 纳米级尺寸参数对钛氧化物忆阻器的特性影响. 物理学报, 2015, 64(10): 108502. doi: 10.7498/aps.64.108502
    [17] 孟凡一, 段书凯, 王丽丹, 胡小方, 董哲康. 一种改进的WOx忆阻器模型及其突触特性分析. 物理学报, 2015, 64(14): 148501. doi: 10.7498/aps.64.148501
    [18] 俞亚娟, 王在华. 一个分数阶忆阻器模型及其简单串联电路的特性. 物理学报, 2015, 64(23): 238401. doi: 10.7498/aps.64.238401
    [19] 王伟, 曾以成, 孙睿婷. 含三个忆阻器的六阶混沌电路研究. 物理学报, 2017, 66(4): 040502. doi: 10.7498/aps.66.040502
    [20] 吴全潭, 时拓, 赵晓龙, 张续猛, 伍法才, 曹荣荣, 龙世兵, 吕杭炳, 刘琦, 刘明. 基于六角氮化硼二维薄膜的忆阻器. 物理学报, 2017, 66(21): 217304. doi: 10.7498/aps.66.217304
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-12
  • 修回日期:  2015-09-22
  • 刊出日期:  2015-12-20

基于忆阻器的数模混合随机数发生器

  • 1. 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 南京 210094
  • 通信作者: 李洪涛, liht@njust.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61401204)、江苏省科技计划支撑类项目(前瞻性联合研究项目)(批准号: BY2015004-03)和江苏省博士后基金(批准号: 1501104C)资助的课题.

摘要: 数字方法实现的混沌随机数发生器存在有限字长效应, 无法保证随机数良好的统计特性. 本文构建了一类包含最少模拟器件的新数模混合系统, 分析了混合系统的非线性动力学行为. 利用现场可编程逻辑门阵列和一阶广义忆阻器实现了复杂混沌映射, 克服了有限字长效应, 构造了稳定的高速混沌随机数发生器, 可以产生100 Gbit/s以上速率的随机数. 研究表明, 数模混合系统的混沌性对元件参数变化不敏感. 混合系统易于集成在图像加密、保密通信和雷达波形设计等应用系统中.

English Abstract

参考文献 (33)

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