[发明专利]基于环形振荡器的真随机数发生器热噪声抖动估计方法

权利要求书

1.一种基于环形振荡器的真随机数发生器热噪声抖动估计方法，所述基于环形振荡器的真随机数发生器包括环形振荡器1和环形振荡器2，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)通过边沿计数器获得计数间隔内环形振荡器1产生的信号的边沿计数的一系列样本；

2)计算所述边沿计数的一系列样本的平均绝对差；

3)在环形振荡器2的高频计数下，根据所述平均绝对差计算计数间隔内热噪声抖动估计值；

4)根据所述计数间隔内热噪声抖动估计值计算采样间隔内热噪声抖动估计值；

设边沿计数X的一系列样本为x₁,…,x_N，采用下式计算所述平均绝对差：

其中，x_i为第i个样本，为样本均值；

所述计数间隔内热噪声抖动估计值采用下式计算：

其中，μ_f为振荡信号平均半周期，由振荡信号频率F得到，

所述采样间隔内热噪声抖动估计值采用下式计算：

其中，采样信号是环形振荡器2信号经K倍分频得到，计数信号是振荡器2信号经M倍分频得到，采样间隔与计数间隔均值比为

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用其他近似于的数值替代作为常数因子。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述M满足以实现准确且快速的热噪声抖动估计，其中a，b为与设备相关的常数，r为热噪声抖动所占比例的阈值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述M选择不满足的其他数值，以实现粗略但快速的热噪声抖动估计，其中a，b为与设备相关的常数，r为热噪声抖动所占比例的阈值。

5.一种采用权利要求1所述方法的基于环形振荡器的真随机数发生器热噪声抖动估计电路，其特征在于，包括：

分频模块：输入端连接振荡器2，输入振荡器2信号，对其以设定的整数M，进行M倍分频，输出计数信号；

边沿计数模块：包含两个输入端，第一个输入端连接振荡器1，第二个输入端连接分频模块的输出端，输入振荡器1信号、计数信号，输出N个计数间隔内振荡器1信号边沿计数样本x₁,…,x_N；

均值估计模块：输入端连接边沿计数模块的输出端，以样本x₁,…,x_N为输入，以缓存的上一次估计的样本均值为输出，提供给本次估计的其他模块使用，本次估计得到样本均值缓存并留待下一次估计使用；

平均绝对差估计模块：包含两个输入端，第一个输入端连接均值估计模块的输出端，第二个输入端连接计数模块的输出端，以及x₁,…,x_N为输入，输出样本平均绝对差mad_X；

热噪声抖动计算模块：输入端连接平均绝对差估计模块输出端，以mad_X为输入，计算采样间隔内热噪声抖动估计值并将其作为整个电路系统的输出。