专利名称：一种白噪声幅度补偿方法
技术领域：
本发明涉及一种白噪声幅度补偿方法，属于随机信号源领域。
背景技术：
白噪声在通信、导航、雷达、通信信道测试和电子对抗等领域中有着广泛的应用。目前多采用m序列产生数字白噪声序列，m序列是伪随机序列的一种，是最长线性移位寄存器序列的简称，它具有与随机信号类似的尖锐自相关性，以及具有随机信号所不具备的规律性，并且结构简单，实现方便。现有的白噪声发生器包括m序列发生器、FIR滤波器、数模转换器和滤波器。现有白噪声发生器产生的白噪声的输出幅度有大约9dB的下降，该下降影响了输出噪声的平坦度。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种白噪声幅度的补偿方法，该方法可以补偿m序列产生的白噪声功率谱幅度3dB。
本发明提供的一种白噪声幅度补偿方法的技术方案 该补偿方法的步骤 步骤1，m序列发生器产生的数字白噪声的功率谱密度 式中T0是采样周期，ω是m序列的频率； 步骤2，白噪声的功率谱密度通过FIR滤波器、数模转换器和滤波器，输出模拟白噪声频谱，该频谱的倒数就是白噪声在频域的补偿函数 步骤3，将H(ω)变到时域h(n)就是白噪声的时域补偿函数； 步骤4，将h(n)和FIR滤波器的时域冲激响应hFIR(n)相卷积，得到结合FIR滤波器的白噪声补偿函数单元； 步骤5，该白噪声补偿函数单元通过FPGA实现。
FPGA用于产生数字白噪声序列。
数模转换器将FPGA输出的补偿后的白噪声序列转换成模拟白噪声序列，其输出是模拟白噪声序列。
滤波器将数模转换器输出的模拟白噪声进行滤波，去除不需要的频率分量，输出是最终的模拟白噪声。
本发明的有益效果解决了白噪声带内幅度不够平坦的问题，补偿幅度为3dB。
图1是本发明的白噪声幅度补偿方法的示意框图。
具体实施例方式 以下结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。
图1是本发明的白噪声补偿方法使用的装置示意框图。
如图1所示，白噪声补偿方法使用的装置包括FPGA为现场可编程门阵列，或使用DSP(数字信号处理)来实现，数模转换器，滤波器。其中，FPGA包括m序列发生单元，补偿函数单元和FIR滤波器。
一种白噪声幅度补偿方法的步骤 步骤1，m序列发生器产生的数字白噪声的功率谱密度 式中T0是采样周期，ω是m序列的频率； 步骤2，白噪声的功率谱密度通过FIR滤波器、数模转换器和滤波器，输出模拟白噪声频谱，该频谱的倒数就是白噪声在频域的补偿函数 步骤3，将H(ω)变到时域h(n)就是白噪声的时域补偿函数； 步骤4，将h(n)和FIR滤波器的时域冲激响应hFIR(n)相卷积，得到结合FIR滤波器的白噪声补偿函数； 步骤5，该白噪声补偿函数通过FPGA实现。
实现白噪声补偿方法的详细说明 在本发明的m序列发生单元中，通过方程(1)反馈移位寄存器产生数字白噪声序列。
其中，ai表示第i个反馈移位寄存器，ci表示第i个反馈移位寄存器的系数，i的取值从0到n-1，n为大于2的正整数。
m序列的自相关函数可表示为 其中m是序列的周期，T0是采样间隔，j是m序列的个数。
信号的自相关函数与功率谱密度构成一对傅里叶变换，因此m序列的自相关函数经过傅里叶变换，其功率谱密度为 由式(4)知，当m序列的周期很大时，
函数间隔极小，则其功率谱密度可以近似成为连续函数，表示为 其中，T0是采样周期，ω是m序列的频率。
数模转换器可以等效称一种零阶保持器，所以数字白噪声通过数模转换器变为模拟信号的过程，可看作是通过一个零阶保持电路，则该零阶保持器的冲激响应函数为 其中，Ts是数模转换器的采样间隔，其值等于m序列采样周期T0。因此，数模转换器的频率响应函数为 则理想FIR低通滤波器的输出通过数模转换器的输出模拟信号的频谱为 这就是被补偿信号的频率响应，则补偿函数应为 可以忽略式中的相位因子
和常数因子T0，得到 FIR低通滤波器的频率响应为 Hlow＝1，-ωc≤ω≤ωc 其中ωc是截止频率。则进行低通滤波后的补偿函数为 ω由FIR滤波器的范围决定。
补偿函数看作是一个滤波器，对其进行傅里叶反变换得到该滤波器的冲激响应h(n)。
补偿函数中的FIR低通滤波器用海明窗来实现，其截止频率与被补偿函数相同，其冲激响应可用hham(n)表示。将h(n)和FIR滤波器的时域函数hFIR(n)相卷积h(n)＝h(n)*hham(n)，其中“*”表示卷积。
权利要求
1.一种白噪声幅度补偿方法，其特征是，该补偿方法的步骤
步骤1，m序列发生器产生的数字白噪声的功率谱密度
式中T0是采样周期，ω是m序列的频率；
步骤2，白噪声的功率谱密度通过FIR滤波器、数模转换器和滤波器，输出模拟白噪声频谱，该频谱的倒数就是白噪声在频域的补偿函数
步骤3，将H(ω)变到时域h(n)就是白噪声的时域补偿函数；
步骤4，将h(n)和FIR滤波器的时域函数hFIR(n)相卷积，得到结合FIR滤波器的白噪声补偿函数；
步骤5，该白噪声补偿函数通过FPGA实现。
全文摘要
一种白噪声幅度补偿方法，属于随机信号源领域，解决了白噪声带内幅度不够平坦的问题。该补偿方法的步骤步骤1，计算m序列发生器产生的数字白噪声的功率谱密度。步骤2，白噪声的功率谱密度通过FIR滤波器、数模转换器和滤波器，输出模拟白噪声频谱，该频谱的倒数就是白噪声在频域的补偿函数。步骤3，将频域的补偿函数变到时域。步骤4，将时域的补偿函数和FIR滤波器的时域函数相卷积，得到最终的白噪声补偿函数。该方法可以补偿m序列产生的白噪声功率谱幅度3dB。白噪声广泛应用于通信、导航、雷达、通信信道测试和电子对抗等领域。
文档编号H03B29/00GK101610066SQ200910089009
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月20日 优先权日2009年7月20日
发明者艳 申, 孙溶辰, 陈瑞凤 申请人:北京交通大学