隨機數(shù)產(chǎn)生電路與方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種隨機數(shù)產(chǎn)生電路與方法，其中所述隨機數(shù)產(chǎn)生電路包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與控制器。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于模擬信號而依序產(chǎn)生多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)?？刂破魍高^估計程序，逐一分析這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在時序上的變化趨勢，或是逐一獲取這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)于一預(yù)設(shè)頻段下的成分。此外，控制器依據(jù)估計程序的結(jié)果產(chǎn)生真實隨機數(shù)。通過本發(fā)明實施例的隨機數(shù)產(chǎn)生電路和方法，可以依據(jù)估計程序的結(jié)果來產(chǎn)生真實隨機數(shù)。
【專利說明】隨機數(shù)產(chǎn)生電路與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一電路與方法(Circuitand method for generating Randomnumber)，且特別是有關(guān)于一種隨機數(shù)產(chǎn)生電路與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電腦信息與云端科技的蓬勃發(fā)展，有關(guān)于數(shù)據(jù)的安全性問題也越來越受到重視。特別是，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩耘c保密性更是備受注目。其中，數(shù)據(jù)在傳遞間的保密性與所使用的加解密理論有密切的關(guān)系。一般而言，數(shù)據(jù)的加解密通常會利用金鑰，來作為數(shù)據(jù)隨機化的運算子或是作為數(shù)據(jù)還原的運算子。此外，系統(tǒng)所使用的金鑰必須透過不規(guī)則的隨機數(shù)來產(chǎn)生。
[0003]因此，一般具有加解密功能的電子裝置，都必須設(shè)置隨機數(shù)產(chǎn)生器來產(chǎn)生隨機數(shù)，進而產(chǎn)生加解密所需的金鑰。然而，隨著隨機數(shù)產(chǎn)生器的設(shè)置，勢必會導(dǎo)致電子裝置耗費更多的硬件空間與生產(chǎn)成本。因此，如何簡化隨機數(shù)產(chǎn)生器的電路架構(gòu)，以降低電子裝置的生產(chǎn)成本與硬件空間，已是隨機數(shù)產(chǎn)生器在設(shè)計上的一重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例提供一種隨機數(shù)產(chǎn)生電路與方法，透過一估計程序逐一分析與獲取模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并依據(jù)估計程序的結(jié)果產(chǎn)生真實隨機數(shù)。藉此，將可簡化在隨機數(shù)產(chǎn)生上的復(fù)雜度。
[0005]本發(fā)明實施例提出一種隨機數(shù)產(chǎn)生方法，包括下列步驟。首先，利用一模擬信號而致使模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器依序產(chǎn)生多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。此外，透過估計程序，逐一分析這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在時序上的變化趨勢，或是逐一獲取這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)于一預(yù)設(shè)頻段下的成分。以及，依據(jù)估計程序的結(jié)果產(chǎn)生真實隨機數(shù)。
[0006]在本發(fā)明的一實施例中，上述的隨機數(shù)產(chǎn)生方法更包括:依據(jù)真實隨機數(shù)產(chǎn)生隨機數(shù)種子；以及，將隨機數(shù)種子饋入至虛擬隨機數(shù)產(chǎn)生器，以透過虛擬隨機數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生虛擬隨機數(shù)。
[0007]本發(fā)明實施例提出一種隨機數(shù)產(chǎn)生電路，包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與控制器。其中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于模擬信號而依序產(chǎn)生多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。控制器透過估計程序，逐一分析這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在時序上的變化趨勢，或是逐一獲取這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)于一預(yù)設(shè)頻段下的成分。此外，控制器依據(jù)估計程序的結(jié)果產(chǎn)生真實隨機數(shù)。
[0008]通過本發(fā)明實施例所述的隨機數(shù)產(chǎn)生電路和方法，可以依據(jù)估計程序的結(jié)果來產(chǎn)生真實隨機數(shù)。藉此，將可簡化在隨機數(shù)產(chǎn)生上的復(fù)雜度，或是簡化隨機數(shù)產(chǎn)生電路的電路結(jié)構(gòu)，進而有助于降低隨機數(shù)產(chǎn)生電路的硬件空間與生產(chǎn)成本。
[0009]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0011]圖1為依據(jù)本發(fā)明的一實施例的隨機數(shù)產(chǎn)生電路的方塊示意圖；
[0012]圖2為三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器在現(xiàn)實環(huán)境中因應(yīng)固定電壓依序所產(chǎn)生的多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；
[0013]圖3為SAR模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器在現(xiàn)實環(huán)境中因應(yīng)固定電壓依序所產(chǎn)生的多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；
[0014]圖4為依據(jù)本發(fā)明的一實施例的隨機數(shù)產(chǎn)生方法的流程圖；
[0015]圖5為依據(jù)本發(fā)明的一實施例的步驟S420與步驟S430的細部流程圖；
[0016]圖6為依據(jù)本發(fā)明的另一實施例的步驟S420與步驟S430的細部流程圖；
[0017]圖7為依據(jù)本發(fā)明的又一實施例的步驟S420與步驟S430的細部流程圖；
[0018]圖8為依據(jù)本發(fā)明的再一實施例的步驟S420與步驟S430的細部流程圖；
[0019]圖9為依據(jù)本發(fā)明的另一實施例的步驟S420與步驟S430的細部流程圖。
[0020]附圖標(biāo)記
[0021]100:隨機數(shù)產(chǎn)生電路DAfDAn:數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)
[0022]110:模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器210~230、310~330:曲線
[0023]120:控制器S41(TS450:圖4實施例的各步驟流程
[0024]130:虛擬隨機數(shù)產(chǎn)生器 S51(TS590:圖5實施例的各步驟流程
[0025]10:電子裝置S61(TS680:圖6實施例的各步驟流程
[0026]11:信號產(chǎn)生器S71(TS770:圖7實施例的各步驟流程
[0027]12:處理器S81(TS860:圖8實施例的各步驟流程
[0028]VF:固定電壓S91(TS950:圖9實施例的各步驟流程
【具體實施方式】
[0029]圖1為依據(jù)本發(fā)明的一實施例的隨機數(shù)產(chǎn)生電路的方塊示意圖。參照圖1，在應(yīng)用上，隨機數(shù)產(chǎn)生電路100可例如是設(shè)置在一電子裝置10中。此外，為了方便說明起見，圖1還繪示出電子裝置10中的信號產(chǎn)生器11與處理器12。
[0030]如圖1所示，隨機數(shù)產(chǎn)生電路100包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110、控制器120以及虛擬隨機數(shù)產(chǎn)生器(pseudo random number generator) 130。其中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110是用以將在時間軸上呈現(xiàn)連續(xù)變動的信號(模擬信號)，轉(zhuǎn)換成非連續(xù)的數(shù)字值(數(shù)字信號)。舉例來說，信號產(chǎn)生器11所產(chǎn)生的固定電壓VF即為模擬信號。因此，當(dāng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110對固定電壓VF進行轉(zhuǎn)換時，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110將響應(yīng)于固定電壓VF，而依序產(chǎn)生多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn。值得一提的是，本實施例是透過信號產(chǎn)生器11來提供模擬信號(例如:固定電壓VF)，但其并非用已限定本發(fā)明。舉例來說，在另一實施例中，可在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110中設(shè)置模擬信號(例如:固定電壓VF)，進而致使模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110可以直接因應(yīng)其內(nèi)部的模擬信號(例如:固定電壓VF)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。[0031]值得注意的是，在理想上，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110是會響應(yīng)于模擬信號(例如:固定電壓VF)，而產(chǎn)生數(shù)值固定的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAf DAn。亦即，在理想上，當(dāng)所輸入的電壓為固定時，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn的數(shù)值是不會隨著時間產(chǎn)生變動的。然而，現(xiàn)實環(huán)境中存在著各種噪聲，例如:熱噪聲(thermal noise)、電源噪聲(power noise)等。其中,熱噪聲是由電子的熱攪動所造成，并存在于所有的電子裝置和傳輸介質(zhì)中。此外，熱噪聲在頻帶內(nèi)均勻分布故常稱為加性高斯白噪聲(Additive white Gaussian noise, AWGN),且熱噪聲呈現(xiàn)隨機不規(guī)則的變動。
[0032]因此，在現(xiàn)實環(huán)境中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110所產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn將受到噪聲的影響而產(chǎn)生變動。舉例來說，以三角積分(sigma-delta)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為例來看。圖2為三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器在現(xiàn)實環(huán)境中因應(yīng)固定電壓依序所產(chǎn)生的多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，其中X軸用以標(biāo)示模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器所獲取的取樣點，Y軸則為各個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)值。
[0033]如圖2所示，在噪聲的影響下，如曲線210所示，盡管是接收電壓準(zhǔn)位不隨時間變動的固定電壓，三角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)值依舊會在時序上產(chǎn)生變動。此外，曲線220與230分別為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以16個取樣點與32個取樣點為基準(zhǔn)所取得的移動平均(moving average)。如曲線210-230所示,可以看出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的變化趨勢與熱噪聲相似，亦即數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)隨著時間呈現(xiàn)不規(guī)則的變動。
[0034]再者，以逐次逼近寄存器(successiveapproximation register,簡稱 SAR)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為例來看。圖3為SAR模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器在現(xiàn)實環(huán)境中因應(yīng)固定電壓依序所產(chǎn)生的多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，其中X軸為SAR模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器所獲取的取樣點，Y軸則為各個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)值。如圖3所示，在噪聲的影響下，如曲線310所示，盡管是接收電壓準(zhǔn)位不隨時間變動的固定電壓，SAR模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)值依舊會在時序上產(chǎn)生變動。此外，曲線320與330分別為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以16個取樣點與32個取樣點為基準(zhǔn)所取得的移動平均。如曲線310-330所示，可以看出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的變化趨勢與熱噪聲相似，亦即數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)隨著時間呈現(xiàn)不規(guī)則的變動。
[0035]換言之，在現(xiàn)實環(huán)境中，無論是何種架構(gòu)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110，其輸出都可能含有不規(guī)則變動的變化量。因此，基于上`述特性，本實施例將利用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110所產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來產(chǎn)生隨機數(shù)。如此一來，將可簡化隨機數(shù)產(chǎn)生電路100的電路結(jié)構(gòu)，進而有助于降低隨機數(shù)產(chǎn)生電路100的硬件空間與生產(chǎn)成本。為了致使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更了解本實施例，圖4為依據(jù)本發(fā)明的一實施例的隨機數(shù)產(chǎn)生方法的流程圖。以下請同時參照圖1與圖4來看隨機數(shù)產(chǎn)生電路100的細部運作。
[0036]如步驟S410所示，可利用一模擬信號(例如:固定電壓VF)而致使模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器Iio依序產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn。其中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110可選擇性地接收模擬信號(如:固定電壓VF)或是有別于固定電壓VF的輸入電壓。在一實施例中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110本身具有一固定輸入模式。此外，當(dāng)切換至固定輸入模式時，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110將隔絕輸入電壓，并針對固定電壓VF進行轉(zhuǎn)換。再者，在另一實施例中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110可透過一通用輸入/輸出(general purpose input/output,簡稱GP10)接腳來接收一控制信號，并依據(jù)此控制信號而決定對固定電壓VF或是輸入電壓進行轉(zhuǎn)換。換言之，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110可以透過多種不同的方式來選取固定電壓VF。
[0037]再者，如步驟S420所示，控制器120會透過一估計程序，逐一分析數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn在時序上的變化趨勢，或是逐一獲取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn于一預(yù)設(shè)頻段下的成分。藉此，如步驟S430所示，控制器120將可依據(jù)估計程序的結(jié)果產(chǎn)生一真實隨機數(shù)。
[0038]舉例來說，如圖2及圖3所示，在噪聲的影響下，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)值會產(chǎn)生不規(guī)則的變動，亦即這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn以時間為序依序出現(xiàn)的變化是不規(guī)則。因此，可透過估計數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn在時序上的變化趨勢，來定義出不規(guī)則變化的隨機數(shù)。其中，在估計數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn的變化趨勢的實現(xiàn)上，可以透過多種不同的實施型態(tài)來予以實現(xiàn)。例如，可透過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與平均值的比較來估計數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的變化趨勢、或是透過任兩相鄰的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的比較來估計數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的變化趨勢、或是藉由數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與平均值的差值來估計數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的變化趨勢、或是依據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中變動的數(shù)據(jù)位來估計數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的變化趨勢等。
[0039]為了致使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更了解本實施例，以下將列舉多個實施例來進一步地說明，步驟S420所述的估計程序以及步驟S430所述的產(chǎn)生真實隨機數(shù)的細部流程。
[0040]圖5為依據(jù)本發(fā)明的一實施例的步驟S420與步驟S430的細部流程圖。其中，圖5實施例是透過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與平均值的比較來估計數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的變化趨勢，并進而產(chǎn)生真實隨機數(shù)。以下請同時參照圖1與圖5，來看隨機數(shù)產(chǎn)生電路100產(chǎn)生隨機數(shù)的一實施型態(tài)。
[0041]如步驟S510所示，在一實施例中，控制器120會計算出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn的平均值，亦即，控制器120將取得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn的平均值。此外，如步驟S520所示，控制器120將從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn中選出一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如:DA1)，并將所選出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定為一取樣數(shù)據(jù)。再者，如步驟S530所示，控制器120將判別取樣數(shù)據(jù)的數(shù)值是否大于平均值。倘若取樣數(shù)據(jù)的數(shù)值大于平均值，則如步驟S540與S550所示，控制器120將判定取樣數(shù)據(jù)具有正偏差值，并進而將真實隨機數(shù)中的一隨機位設(shè)定為第一邏輯準(zhǔn)位(例如:邏輯I)。
[0042]相對地，倘若取樣數(shù)據(jù)的數(shù)值不大于平均值，則如步驟S560與S570所示，控制器120將判定取樣數(shù)據(jù)具有負偏差值，并進而將真實隨機數(shù)中的一隨機位設(shè)定為第二邏輯準(zhǔn)位(例如:邏輯O)。之后，如步驟S580所示，控制器120將判別數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn是否已處理完畢。倘若數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn尚未處理完畢，則將回到步驟S520，以重新選取一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如:DA2)來作為一取樣數(shù)據(jù)。藉此，控制器120將可再次依據(jù)所選取的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，來設(shè)定真實隨機數(shù)中的一隨機位。如此一來，真實隨機數(shù)中的多個隨機位將逐一被設(shè)定。此夕卜，當(dāng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn已處理完畢時，則代表真實隨機數(shù)中的各個隨機位已設(shè)定完成，故如步驟S590所示，此時的控制器120將可輸出真實隨機數(shù)，以供電子裝置10使用。
[0043]圖6為依據(jù)本發(fā)明的另一實施例的步驟S420與步驟S430的細部流程圖。其中，圖6實施例是透過任兩相鄰的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的比較來估計數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的變化趨勢，并進而產(chǎn)生真實隨機數(shù)。以下請同時參照圖1與圖6，來看隨機數(shù)產(chǎn)生電路100產(chǎn)生隨機數(shù)的另一實施型態(tài)。
[0044]如步驟S610所示，在一實施例中，控制器120會從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn中選出兩相鄰的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如=DAl與DA2)，以作為第一取樣數(shù)據(jù)與第二取樣數(shù)據(jù)。此外，如步驟S620所示，控制器120將判別第二取樣數(shù)據(jù)是否大于第一取樣數(shù)據(jù)。倘若第二取樣數(shù)據(jù)大于第一取樣數(shù)據(jù)，則如步驟S630與S640所示，控制器120將判定第二取樣數(shù)據(jù)具有正偏差值，并進而將真實隨機數(shù)中的一隨機位設(shè)定為第一邏輯準(zhǔn)位(例如:邏輯I)。
[0045]相對地，倘若第二取樣數(shù)據(jù)不大于第一取樣數(shù)據(jù)，則如步驟S650與S660所示，控制器120將判定第二取樣數(shù)據(jù)具有負偏差值，并進而將真實隨機數(shù)中的一隨機位設(shè)定為第二邏輯準(zhǔn)位(例如:邏輯O)。之后，如步驟S670所示，控制器120將判別任兩相鄰的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是否已處理完畢。倘若任兩相鄰的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)尚未處理完畢，則將回到步驟S610，以重新選取出兩相鄰的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如:DA2與DA3)來作為第一取樣數(shù)據(jù)與第二取樣數(shù)據(jù)。藉此，控制器120將可再次依據(jù)所選取的兩數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，來設(shè)定真實隨機數(shù)中的一隨機位。如此一來，真實隨機數(shù)中的多個隨機位將可逐一被設(shè)定。此外，當(dāng)任兩相鄰的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)已逐一處理完畢時，則代表真實隨機數(shù)中的各個隨機位已設(shè)定完成，故如步驟S680所示，此時的控制器120將可輸出真實隨機數(shù)，以供電子裝置10使用。
[0046]圖7為依據(jù)本發(fā)明的又一實施例的步驟S420與步驟S430的細部流程圖。其中，圖7實施例是藉由數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與平均值的差值來估計數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的變化趨勢，并進而產(chǎn)生真實隨機數(shù)。以下請同時參照圖1與圖7，來看隨機數(shù)產(chǎn)生電路100產(chǎn)生隨機數(shù)的又一實施型態(tài)。
[0047]如步驟S710所示，在一實施例中，控制器120會取得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn的平均值。此外，如步驟S720所示，控制器120將從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn中選出一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如:DA1)，并將所選出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定為一取樣數(shù)據(jù)。再者，如步驟S730所示，控制器120將計算取樣數(shù)據(jù)與平均值之間的差值。此外，如步驟S740所示，控制器120會對差值進行編碼，以取得多個編碼位。藉此，如步驟S750所示，控制器120將可利用這些編碼位來設(shè)定真實隨機數(shù)中的部份隨機位。例如，倘若控制器120是將差值編碼成3個編碼位(例如:001)，則將可利用3個編碼位來設(shè)定真實隨機數(shù)中的3個隨機位。
[0048]之后，如步驟S760所示，控制器120將進一步地判斷數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn是否已處理完畢。倘若數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn尚未處理完畢，則將回到步驟S720，以重新選取一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如:DA2)來作為一取樣數(shù)據(jù)。藉此，控制器120將可再次依據(jù)所選取的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，來設(shè)定真實隨機數(shù)中的部份隨機位。如此一來,真實隨機數(shù)中的多個隨機位將逐一被設(shè)定。此夕卜，當(dāng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn已處理完畢時，如步驟S770所示，此時的控制器120將可輸出真實隨機數(shù)，以供電子裝置10使用。
[0049]圖8為依據(jù)本發(fā)明的再一實施例的步驟S420與步驟S430的細部流程圖。其中，圖8實施例是依據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中變動的數(shù)據(jù)位來估計數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的變化趨勢，并進而產(chǎn)生真實隨機數(shù)。以下請同時參照圖1與圖8，來看隨機數(shù)產(chǎn)生電路100產(chǎn)生隨機數(shù)的再一實施型態(tài)。
[0050]如步驟S810所示，在一實施例中，控制器120將從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn中選出一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如:DA1)，并將所選出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定為一取樣數(shù)據(jù)。再者，如步驟S820所示，控制器120將檢測取樣數(shù)據(jù)中多個數(shù)據(jù)位的位值的變動。再者，如步驟S830所示，控制器120將依據(jù)檢測結(jié)果獲取出取樣數(shù)據(jù)中的部份數(shù)據(jù)位。藉此，如步驟S840所示，控制器120將可利用所獲取出的取樣數(shù)據(jù)中的部份數(shù)據(jù)位，設(shè)定真實隨機數(shù)中的部份隨機位。
[0051]例如，倘若檢測結(jié)果為取樣數(shù)據(jù)中較低的6個數(shù)據(jù)位的位值會產(chǎn)生變動，則控制器120可選擇性地從較低的6個數(shù)據(jù)位中獲取出全部或部份的數(shù)據(jù)位。例如，控制器120可獲取出較低的6個數(shù)據(jù)位，來設(shè)定真實隨機數(shù)中的6個隨機位。或是，控制器120可從較低的6個數(shù)據(jù)位中獲取出3個數(shù)據(jù)位，來設(shè)定真實隨機數(shù)中的3個隨機位?；蚴牵刂破?20可從較低的6個數(shù)據(jù)位中獲取出最低數(shù)據(jù)位，來設(shè)定真實隨機數(shù)中的一隨機位。
[0052]之后，如步驟S850所示，控制器120將進一步地判斷數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn是否已處理完畢。倘若數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn尚未處理完畢，則將回到步驟S810，以重新選取一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如:DA2)來作為一取樣數(shù)據(jù)。藉此，控制器120將可再次依據(jù)所選取的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，來設(shè)定真實隨機數(shù)中的部份隨機位。如此一來,真實隨機數(shù)中的多個隨機位將逐一被設(shè)定。此夕卜，當(dāng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn已處理完畢時，如步驟S860所示，此時的控制器120將可輸出真實隨機數(shù)，以供電子裝置10使用。
[0053]值得一提的是，在噪聲的影響下，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中位在某一頻段的成分可能會產(chǎn)生不規(guī)則的變動。因此，也可透過獲取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn于一預(yù)設(shè)頻段下的成分，來產(chǎn)生不規(guī)則變化的隨機數(shù)。舉例來說，圖9為依據(jù)本發(fā)明的另一實施例的步驟S420與步驟S430的細部流程圖。
[0054]如步驟S910所示，在一實施例中，控制器120將從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn中選出一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如:DA1)，并將所選出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定為一取樣數(shù)據(jù)。再者，如步驟S920所示，控制器120將透過操作在預(yù)設(shè)頻段下的濾波器對取樣數(shù)據(jù)進行濾波，并據(jù)以產(chǎn)生一偏移數(shù)據(jù)。藉此，如步驟S930所示，控制器120將利用偏移數(shù)據(jù)中的多個偏移位，來設(shè)定真實隨機數(shù)中的部份隨機位。之后，如步驟S940所示，控制器120將進一步地判斷數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn是否已處理完畢。倘若數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn尚未處理完畢，則將回到步驟S910，以重新選取一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如:DA2)來作為一取樣數(shù)據(jù)。藉此，控制器120將可再次依據(jù)所選取的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，來設(shè)定真實隨機數(shù)中的部份隨機位。此外，當(dāng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn已逐一被選取時，如步驟S950所示，此時的控制器120將可輸出真實隨機數(shù)，以供電子裝置10使用。
[0055]請繼續(xù)參照圖1與圖4，隨機數(shù)產(chǎn)生電路100可利用控制器120所產(chǎn)生的真實隨機數(shù)，來進一步地產(chǎn)生虛擬隨機數(shù)。舉例來說，如步驟S440所示，控制器120可依據(jù)真實隨機數(shù)產(chǎn)生一隨機數(shù)種子。藉此，如步驟S450所示，隨著隨機數(shù)種子饋入至虛擬隨機數(shù)產(chǎn)生器130，將可透過虛擬隨機數(shù)產(chǎn)生器130產(chǎn)生一虛擬隨機數(shù)。其中，虛擬隨機數(shù)產(chǎn)生器130可利用Galois結(jié)構(gòu)或是Fibonacci結(jié)構(gòu)的線性反饋移位寄存器(linear feedbackShiftRegister,簡稱LFSR)來加以實現(xiàn)。
[0056]另一方面，在應(yīng)用上，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110所輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAfDAn，是可以進一步地供應(yīng)給電子裝置10來使用，進而達到共用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110的目的。舉例來說，為了校正信號產(chǎn)生器11所產(chǎn)生的固定電壓VF，電子裝置10中的處理器12可依據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DAf DAn，來判別固定電壓VF的電壓準(zhǔn)位是否符合所需的設(shè)定值。此外，處理器12更可依據(jù)判別結(jié)果進一步地控制信號產(chǎn)生器11，以將固定電壓VF的電壓準(zhǔn)位調(diào)整至設(shè)定值。
[0057]綜上所述，本發(fā)明實施例是利用一模擬信號而致使模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并透過一估計程序分析或是獲取模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。其中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)會在噪聲的影響下而產(chǎn)生不規(guī)則的變動，因此本發(fā)明實施例可以依據(jù)估計程序的結(jié)果來產(chǎn)生真實隨機數(shù)。藉此，將可簡化在隨機數(shù)產(chǎn)生上的復(fù)雜度，或是簡化隨機數(shù)產(chǎn)生電路的電路結(jié)構(gòu)，進而有助于降低隨機數(shù)產(chǎn)生電路的硬件空間與生產(chǎn)成本。
[0058]雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種隨機數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，所述的隨機數(shù)產(chǎn)生方法包括: 利用一模擬信號而致使一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器依序產(chǎn)生多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)； 透過一估計程序，逐一分析所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在時序上的變化趨勢，或是逐一獲取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)于一預(yù)設(shè)頻段下的成分；以及依據(jù)所述估計程序的結(jié)果產(chǎn)生一真實隨機數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨機數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，所述的隨機數(shù)產(chǎn)生方法還包括: 依據(jù)所述真實隨機數(shù)產(chǎn)生一隨機數(shù)種子；以及 將所述隨機數(shù)種子饋入至一虛擬隨機數(shù)產(chǎn)生器，以透過所述虛擬隨機數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生一虛擬隨機數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨機數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，透過所述估計程序，逐一分析所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在時序上的變化趨勢的步驟包括: 取得所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一平均值； 逐一選取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以依序?qū)⒚恳凰龆鄠€數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定為一取樣數(shù)據(jù)； 判別所述取樣數(shù)據(jù)的數(shù)值是否大于所述平均值； 當(dāng)所述取樣數(shù)據(jù)的數(shù)值大于所述平均值時，則判定所述取樣數(shù)據(jù)具有一正偏差值；以及 當(dāng)所述取樣數(shù)據(jù)的數(shù)值不大于所述平均值時，則判定所述取樣數(shù)據(jù)具有一負偏差值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨機數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，透過所述估計程序，逐一分析所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在時序上的變化趨勢的步驟包括: 逐一選取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中任兩相鄰的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以作為一第一取樣數(shù)據(jù)與一第二取樣數(shù)據(jù)； 判別所述第二取樣數(shù)據(jù)是否大于所述第一取樣數(shù)據(jù)； 當(dāng)所述第二取樣數(shù)據(jù)大于所述第一取樣數(shù)據(jù)時，則判定所述第二取樣數(shù)據(jù)具有一正偏差值；以及 當(dāng)所述第二取樣數(shù)據(jù)不大于所述第一取樣數(shù)據(jù)時，則判定所述第二取樣數(shù)據(jù)具有一負偏差值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨機數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，透過所述估計程序，逐一分析所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在時序上的變化趨勢的步驟包括: 取得所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一平均值； 逐一選取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以依序?qū)⒚恳凰龆鄠€數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定為一取樣數(shù)據(jù)；以及 計算所述取樣數(shù)據(jù)與所述平均值之間的一差值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨機數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，透過所述估計程序，逐一分析所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在時序上的變化趨勢的步驟包括: 逐一選取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以依序?qū)⒚恳凰龆鄠€數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定為一取樣數(shù)據(jù)，其中每一所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包括多個數(shù)據(jù)位；以及 檢測所述取樣數(shù)據(jù)中所述多個數(shù)據(jù)位的位值的變動，并依據(jù)檢測結(jié)果獲取出所述取樣數(shù)據(jù)中的部份所述多個數(shù)據(jù)位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨機數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，透過所述估計程序，逐一獲取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)于所述預(yù)設(shè)頻段下的成分的步驟包括: 逐一選取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以依序?qū)⒚恳凰龆鄠€數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定為一取樣數(shù)據(jù)；以及 透過操作在所述預(yù)設(shè)頻段下的一濾波器對所述取樣數(shù)據(jù)進行濾波，并據(jù)以產(chǎn)生一偏移數(shù)據(jù)。
8.一種隨機數(shù)產(chǎn)生電路，其特征在于，所述的隨機數(shù)產(chǎn)生電路包括: 一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，響應(yīng)于一模擬信號而依序產(chǎn)生多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；以及 一控制器，透過一估計程序，逐一分析所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在時序上的變化趨勢，或是逐一獲取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)于一預(yù)設(shè)頻段下的成分，且所述控制器依據(jù)所述估計程序的結(jié)果產(chǎn)生一真實隨機數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隨機數(shù)產(chǎn)生電路，其特征在于，所述的隨機數(shù)產(chǎn)生電路還包括: 一虛擬隨機數(shù)產(chǎn)生器，其中所述控制器也依據(jù)所述真實隨機數(shù)產(chǎn)生一隨機數(shù)種子，且所述虛擬隨機數(shù)產(chǎn)生器依據(jù)所述隨機數(shù)種子產(chǎn)生一虛擬隨機數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隨機數(shù)產(chǎn)生電路，其特征在于，所述隨機數(shù)產(chǎn)生電路設(shè)置在一電子裝置中，且所述電子裝置包括用以產(chǎn)生所述模擬信號的一信號產(chǎn)生器，且所述電子裝置依據(jù)所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)校正由所述信號產(chǎn)生器所產(chǎn)生的所述模擬信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隨機數(shù)產(chǎn)生電路，其特征在于，所述控制器取得所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一平均值，并逐一選取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以依序?qū)⒚恳凰龆鄠€數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定為一取樣數(shù)據(jù)，且所述控制器判別所述取樣數(shù)據(jù)的數(shù)值是否大于所述平均值，其中所述真實隨機數(shù)包括多個隨機位，且當(dāng)所述取樣數(shù)據(jù)的數(shù)值大于所述平均值時，所述控制器判定所述取樣數(shù)據(jù)具有一正偏差值，并將所述多個隨機位的其一設(shè)定為一第一邏輯準(zhǔn)位，且當(dāng)所述取樣數(shù)據(jù)的數(shù)值不大于所述平均值時，所述控制器判定所述取樣數(shù)據(jù)具有一負偏差值，并將所述多個隨機位的其一設(shè)定為一第二邏輯準(zhǔn)位。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隨機數(shù)產(chǎn)生電路，其特征在于，所述控制器逐一選取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中任兩相鄰的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以作為一第一取樣數(shù)據(jù)與一第二取樣數(shù)據(jù)，且所述控制器判別所述第二取樣數(shù)據(jù)是否大于所述第一取樣數(shù)據(jù)，其中所述真實隨機數(shù)包括多個隨機位，且當(dāng)所述第二取樣數(shù)據(jù)大于所述第一取樣數(shù)據(jù)時，所述控制器判定所述第二取樣數(shù)據(jù)具有一正偏差值，并將所述多個隨機位的其一設(shè)定為一第一邏輯準(zhǔn)位，且當(dāng)所述第二取樣數(shù)據(jù)不大于所述第一取樣數(shù)據(jù)時，所述控制器判定所述第二取樣數(shù)據(jù)具有一負偏差值，并將所述多個隨機位的其一設(shè)定為一第二邏輯準(zhǔn)位。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隨機數(shù)產(chǎn)生電路，其特征在于，所述控制器取得所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一平均值，并逐一選取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以依序?qū)⒚恳凰龆鄠€數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定為一取樣數(shù)據(jù)，且所述控制器計算所述取樣數(shù)據(jù)與所述平均值之間的一差值，并對所述差值進行編碼，以取得多個編碼位，其中所述真實隨機數(shù)包括多個隨機位，且所述控制器利用所述多個編碼位設(shè)定所述真實隨機數(shù)中的部份所述多個隨機位。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隨機數(shù)產(chǎn)生電路，其特征在于，所述控制器逐一選取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以依序?qū)⒚恳凰龆鄠€數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定為一取樣數(shù)據(jù)，每一所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包括多個數(shù)據(jù)位，且所述控制器檢測所述取樣數(shù)據(jù)中所述多個數(shù)據(jù)位的位值的變動，并依據(jù)檢測結(jié)果獲取出所述取樣數(shù)據(jù)中的部份所述多個數(shù)據(jù)位，其中所述真實隨機數(shù)包括多個隨機位，且所述控制器利用所獲取出的所述取樣數(shù)據(jù)中的部份所述多個數(shù)據(jù)位，設(shè)定所述真實隨機數(shù)中的部份所述多個隨機位。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隨機數(shù)產(chǎn)生電路，其特征在于，所述控制器逐一選取所述多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以依序?qū)⒚恳凰龆鄠€數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定為一取樣數(shù)據(jù)，且所述控制器透過操作在所述預(yù)設(shè)頻段下的一濾波器對所述取樣數(shù)據(jù)進行濾波，并據(jù)以產(chǎn)生一偏移數(shù)據(jù)，其中所述真實隨機數(shù)包括多個隨機位，且所述控制器利用所述偏移數(shù)據(jù)中的多個偏移位，設(shè)定所述真實隨機數(shù)中的部份所述多個隨機位。
【文檔編號】G06F7/58GK103577150SQ201210344923
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】陳順雄 申請人:新唐科技股份有限公司