专利名称：用于产生加性白高斯噪声的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于产生加性白高斯噪声(AWGN)的装置；尤其涉及一种用于在数字域基带中产生加性白高斯噪声的装置并在数字域中将产生的噪声加到输入信号。
背景技术：
公知技术中，各种波，如具有一定频率的正弦波，各种频率带宽的白噪声和粉色噪声，被用于模拟或数字通信系统的实验中。常规的白噪声发生器在模拟域中产生白噪声并在模拟域中将产生的白噪声加到信道信号中以用于实验。但是，模拟域中的处理信号在同相(I)和正交相(Q)信道之间产生误差并使得信噪比(SNR)的调节更加困难。
同时，如果AWGN信号被产生并且将产生的信号加到数字域的信道信号中，则I和Q信道之间的误差将减少并且SNR容易调节。这样的AWGN发生器中，高斯概率密度函数值被存储在存储器中并且这些值通过利用在随机数字发生器中统一产生的随机数字被选择，被选值作为白噪声。这种情况下，白噪声的统计特性取决于高斯概率密度函数值和统一产生并用于选择数值的随机数字。进一步，白噪声的频率特性，其在整个带宽范围应当是平稳的，主要取决于统一产生的随机数字。
此外，白噪声的特性在较宽的带宽需要比有限带宽信道中的信道信号平稳。如果用于选择高斯概率密度函数值的随机数字设计的不合适，则为实现白噪声功率频谱密度的平稳，产生的白噪声的符号速率应该是信道信号的符号速率的几倍快，这会引起应用在数字通信系统的较高硬件复杂化和高成本。并且，如果白噪声的符号速率太快，则由于硬件的限制，信道信号和白噪声的调制变得难以在数字域中执行，而且即使在数字域中执行调制，也需要昂贵的数字/模拟转换器高速运行。
发明内容
为此，本发明的目的是提供一种用于在数字域中产生加性白高斯噪声(AWGN)的发生器，其中用户可以容易地调节信噪比(SNR)并且产生的白噪声的频率特性平稳于与信道信号相等的符号速率。
根据本发明的一个优选实施例，提供一种使用在通信系统中的加性白高斯噪声发生器，包括微处理器，用于通过将某一信噪比(SNR)乘以一个高斯密度函数值来确定一个系数并输出该系数；用于存储系数的存储装置；用于产生N-位地址的随机数字发生器，其用于访问存储在存储装置中的系数，其中N是大于1的整数；加法器，用于将通过利用N-位地址从存储装置中访问的系数加到数字域中的输入信道信号；和数字/模拟转换器，用于将加法器中的数字输出转换成模拟信号
本发明的上述和其它的目的和特征将在下面结合附图给出的优选实施例的描述中变的清楚，其中图1示出根据本发明的AWGN发生器的方框图；图2列出图1的随机数字发生器的具体的方框图；图3示出常规信号随机数字发生器的平稳的频率特性；和图4描述根据本发明的随机数字发生器的平稳频率特性。
具体实施例方式
现在参考附图，具体描述本发明的优选实施例。
如图1所述，根据本发明的加性白高斯噪声发生器包括微处理器10，同相(I)信道随机数字发生器20，正交相(Q)信道随机数字发生器30，I信道存储器40，Q信道存储器45，I信道加法器50，Q信道加法器60，I信道数字/模拟(D/A)转换器70和Q信道数字/模拟(D/A)转换器80。进一步，微处理器10具有信噪比(SNR)配置单元11，查找表12和乘法器13。
SNR配置单元11根据用户基于I/Q信道信号SNR的选择确定SNR，并根据选择的SNR，将高斯分配的查找表12的一个值和选择的SNR相乘以输出白高斯噪声系数。然后系数被存储在I信道存储器40或Q信道存储器45中。
同时，I信道随机数字发生器20产生N位I信道地址2并将产生的地址输送到I信道存储器40。进一步，Q信道随机数字发生器30产生N位Q信道地址3并将产生的地址输送到Q信道存储器45。
存储在I信道存储器40中的系数通过I信道随机数字发生器20产生的I信道地址2被访问并被输送到I信道加法器50作为I信道AWGN信号4。同样，存储在Q信道存储器45中的系数通过Q信道随机数字发生器30产生的Q信道地址3被访问并被输送到Q信道加法器60作为Q信道AWGN信号5。
进一步，I信道AWGN信号4在I信道加法器50中和I信道输入信号相加。信号的相加在数字域中以相同的符号速率执行，并且相加后的信号6被输送到I信道的D/A转换器70。同时，在Q信道加法器60中，Q信道AWGN信号5在数字域中以相同的符号速率和Q信道输入信号相加，相加后的信号7被输送到Q信道的D/A转换器80。I信道的D/A转换器70将I信道信号6转换成模拟信号。Q信道的D/A转换器80将Q信道信号7转换成模拟信号。
图2是随机数字发生器的具体方框图，即，根据本发明的图1所示的I信道随机数字发生器20。Q信道随机数字发生器30具有和I信道随机数字发生器20相同的结构，因此Q信道随机数字发生器30的具体结构将不单独示出。
I信道随机数字发生器20包括N个随机序列发生器20-1到20-N，它们彼此互连。N个随机序列发生器的数量对应于用于访问存储在I信道存储器40中的系数的地址的位数。也就是说，一个随机序列发生器对应于地址的一个位。每个随机序列发生器20-1到20-N具有M个移位寄存器21(SR)和K个加法器22，其中M和K是正整数，K不大于M。进一步，M和K可以根据每个随机序列发生器改变。这里，在不是所有的移位寄存器的初始值都是0的情况下，可以利用随机二进制数字对每个移位寄存器进行初始化。因此，由随机序列发生器产生的地址的随机度与通过其间的互连所表示的多项式没有关系。多项式表示随机序列发生器20-1到20-N中加法器和移位寄存器之间相互连接所产生的逻辑方程。进一步，随机序列发生器20-1到20-N的相互连接，即，移位寄存器21和加法器22之间的相互连接，是这样产生的，即随机序列发生器的移位寄存器21的输出连接到另一随机序列发生器的一个加法器并且这些移位寄存器的输出之一作为N位地址的一位被用于从I信道存储器40中选择系数。
和信道信号相加的AWGN信号的统计特性取决于查找表12的值和随机数字发生器20和30的随机度。进一步，AWGN信号的频率分配的平稳性取决于随机数字发生器20和30。
图3示出采用一常规单一随机数字发生器的通信系统的输出响应的频率特性，和图4描述用于产生AWGN信号的根据本发明的随机数字发生器的通信系统的输出响应的频率特征。
参考图3和4，在AWGN信号的符号速率等于信道信号的符号速率的情况下，根据本发明的AWGN发生器产生的AWGN信号比常规的噪声发生器产生的信号具有更平稳的响应特性。如果常规的噪声发生器的输出响应要和本发明的AWGN发生器的输出响应具有相同的平稳性，则AWGN信号的符号速率应该比信道信号的符号速率快几倍。
如上所述，根据本发明的AWGN发生器产生的白噪声即使在低符号速率下，如信道信号的符号速率，也具有平稳的频率响应，这样使得产生的白噪声和信道信号在数字域中容易相加。因此，根据本发明的AWGN发生器减少I信道和Q信道之间的误差而且节约成本。
在本发明的有关优选实施例被给出和描述的同时，本领域的普通技术人员可以理解，不脱离本发明的精神和范围的各种变形和修改是可以的，如下面权利要求所限定的。
权利要求
1.一种用于通信系统中的加性白高斯噪声(AWGN)发生器，包括微处理器，用于通过将一信噪比与一个高斯密度函数值相乘来确定一个系数并输出该系数；存储装置，用于存储该系数；随机数字发生器，用于产生用来访问存储在存储装置中的系数的N位地址，其中N是大于1的整数；加法器，用于在数字域中通过将利用N位地址从存储装置访问到的系数加到输入信道信号中；以及数字/模拟转换器，用于将加法器中的数字输出转换成模拟信号。
2.权利要求1的发生器，其中微处理器包括用于调节SNR的SNR配置单元；用于存储高斯密度函数值的查找表；用于将SNR和查找表中的值相乘以确定系数的乘法器。
3.权利要求1的发生器，其中随机数字发生器包括N个随机序列发生器，每个随机序列发生器产生用于访问存储在存储装置中的系数的N位地址中相应的一位，并彼此任意互连。
4.权利要求3的发生器，其中N个随机序列发生器中的第i个随机序列发生器具有Mi个移位寄存器(SR)和Ki个加法器，其连接形成反馈电路，Mi和Ki是正整数且Ki不大于Mi，包含在第i个随机序列发生器中的第一个SR的输出和包含在第j个随机序列发生器中的一个加法器相耦合，以及第i个随机序列发生器的第二个SR的输出作为N位地址的第i位，其中i和j是不大于N的正整数且i不等于j。
全文摘要
一种用于通信系统的加性白高斯噪声(AWGN)发生器包括用于通过将一个信噪比(SNR)与一个高斯密度函数值相乘以确定一个系数的微处理器，用于存储系数的存储装置，用于产生用来访问存储在存储装置中的系数的N位地址的随机数字发生器，用于在数字域中将通过N位地址从存储装置访问到的系数加到输入信号中的加法器，和用于将加法器中的数字输出转换成模拟信号的数字/模拟转换器。AWGN发生器在低符号速率下显示平稳频率响应，如，输入信道信号的符号速率，因此，信道信号和AWGN信号可以在数字域中容易地相加。
文档编号H03B29/00GK1567909SQ0314385
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月20日 优先权日2003年6月20日
发明者洪东镐 申请人:韦尔泰克公司