True random number generation via sampling from band-limited Gaussian processes

Abstract

Düzensiz bir rastgele süreçten düzenöornekleyerek rastgele sayı üretenbir sistem topolojisi incelenmektedir. Bu sistem genis anlamda durağan Gaussdağlimli ve iki bilinen frekans arasında düz haricinde sifir değgerli spektrumu olanbir rastgele süreci kaynak olarak kullanir. Ornek basina bileşik entropi asli başarımgöstergesi olarak kullanilmaktadir. Ornekleme periyodunun en uygun seçimiyleilgili azami rastgelelik sağglayan, istatistiksel işaret işleme ve bilgi kuramina dayaliyeni analitik sonuçlar asimptotik ve numerik deneylerle beraber sunulmaktadır.Ek olarak, elde edilen bit dizisinin özilinti davraniş (eşdeğger olarak spektral güçdağlımina bağli ozellikleri) üzerine yeni sonuçlar sunulmakta ve yeni ilgili birmetrik olan `spektrumsal ilinti` ikili bit dizisi çıktısının `ilintisizliğini` ölçmekamacıyla kullaılmaktadır.

A true random number generator topology based on regular sampling of an`irregular` process is considered, which is obtained via thresholding a continuous timeGaussian (normal) process, of which spectrum is assumed to beat between two known frequencies and zero everywhere else. Per-sample joint entropy of theresulting bit sequence is introduced as the main gure of merit. Employing an approach based on statistical signal processing and information theory,novel analytical results on the optimum choice of the sampling period is presented thatensure maximal randomness of the resulting bit sequence together with asymptoticanalysis and numerical experiments. In addition, new results that fully characterizethe autocorrelation behavior (equivalently spectral properties) of the resultingbit sequence is presented and a related metric, termed `spectral correlation` isintroduced to quantify the `uncorrelatedness` of the binary bit sequence output.