[发明专利]一种离散高斯噪声的并行生成方法及硬件结构

权利要求书

1.一种离散高斯噪声的并行生成方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：使用真随机数发生器生成的随机比特，作为算法的输入；

步骤二：根据需要定义离散高斯分布的标准差、精度和截尾范围，构造二进制概率矩阵，并计算矩阵每一列的汉明重量；

步骤三：执行矩阵形式的Knuth-Yao算法，扫描整个二进制概率矩阵，直到命中对应点；

步骤四：返回命中点所对应的值，并使用一个随机比特作为该值的符号位，结果为算法采样到的离散高斯噪声值。

2.根据权利要求1所述的并行生成方法，其特征在于，算法的输入随机数为真随机数发生器生成的随机比特，每个比特都符合独立的均匀分布。

3.根据权利要求1所述的并行生成方法，其特征在于，步骤三扫描二进制概率矩阵过程中，通过比较该列的汉明重量与当前扫描值，跳过不会被命中的列。

4.根据权利要求1所述的并行生成方法，其特征在于，步骤三扫描二进制概率矩阵过程中，在会被命中的列中，只扫描该列中的1值，忽略无效的0值。

5.根据权利要求4所述的一种离散高斯噪声的并行生成方法，其特征在于，步骤三扫描二进制概率矩阵过程中，前面预定列的扫描过程使用查找表进行代替。

6.一种离散高斯噪声的并行生成硬件结构，其特征在于，包括真随机数缓冲区、随机比特寄存器、比特搜索模块、结果输出处理模块、结果缓冲区、控制状态机。

7.根据权利要求6所述的硬件结构，其特征在于，所述真随机数缓冲区和随机比特寄存器互相电性连接，为算法提供随机比特输入；

所述比特搜索模块与随机比特寄存器、结果输出处理模块互相电性连接，执行生成算法；

所述输出处理模块与结果缓冲区互相电性连接，用于输出结果；

所述控制状态机与其他模块均互相电性连接，用于进行任务的调度和数据流的衔接。

8.根据权利要求6所述的硬件结构，其特征在于，所述真随机数缓冲区可接收并存储外部真随机数发生器的输入；

随机比特寄存器可从真随机数发生器中读取所需长度的随机比特，提供给比特搜索模块。

9.根据权利要求6所述的硬件结构，其特征在于，所述比特搜索模块包括：

高并行度前置查找表、并行比特搜索模块、高精度比特搜索模块；

所述高并行度前置查找表与并行比特搜索模块互相连接，并行比特搜索模块与高精度比特搜索模块互相连接。

10.根据权利要求9所述的硬件结构，其特征在于，所述高并行度前置查找表的并行度高于并行比特搜索模块；

所述并行比特搜索模块的并行度高于高精度比特搜索模块；

所述并行比特搜索模块和高精度比特搜索模块具有相同结构，包括搜索值寄存器、搜索值更新模块、汉明重量比较器、命中列搜索模块；

所述输出处理模块使用一个随机比特决定输出的正负，输出到结果存储模块中。