高斯白噪声发生方法及装置制造方法

文档序号:7545042阅读:844来源:国知局
高斯白噪声发生方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提出一种高斯白噪声发生方法及装置。其中,该方法包括以下步骤:均匀白噪声生成步骤,通过n级移位寄存器产生随机序列并进行去相关处理,以产生均匀白噪声;以及高斯白噪声生成步骤,查找预存的映射表,将所述均匀白噪声转化为高斯白噪声。本发明实施例的方法,通过并行结构的去相关m序列法生成均匀白噪声,有效去除了m序列相关性,节省了硬件资源。此外,将波峰系数这一指标变为可控因素,用基于波峰系数控制的查找表实现了均匀白噪声到高斯白噪声的转化。并且生成的高斯白噪声服从大拖尾的高斯分布,由此满足了高波峰系数特性的需求。
【专利说明】高斯白噪声发生方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及高斯白噪声发生器设计领域,尤其涉及一种高斯白噪声发生方法及装置。
【背景技术】
[0002]白噪声是一种通频带噪声信号,在宇宙中无处不在。在现实通信系统中,通信系统的传输信道并不理想,总是受各种干扰和噪音的影响。其中,高斯白噪声是最有害的干扰之一。为了可以准确的测试和分析现实通信系统的性能,技术人员通常在实验室条件下模拟真实的通信环境,人为的产生高斯白噪声。
[0003]目前,高斯白噪声发生器主要有物理噪声发生器和数字高斯白噪声发生器两类。其中,数字高斯白噪声发生器的设计一般分为两步,首先生成均匀白噪声,然后完成均匀白噪声到高斯白噪声的转化。在均匀白噪声的生成阶段,需要选择一种合适的均匀分布的伪随机数生成器,目前可通过线性同余法(Linear Congruential Generator, LCG)、移存器法(Shift-Register Generator, SRG)和延迟斐波那契法(Lagged-Fibonacci Generator,LFG)等产生伪随机数。在均匀白噪声到高斯白噪声的转化阶段,通常可通过公式法将均匀白噪声转换为高斯白噪声。
[0004]目前存在的问题是,在均匀白噪声的生成阶段,产生伪随机数的这些方法中通常都有线性反馈结构,因此,所产生的伪随机数存在着有一定的相关性。除此之外,延迟斐波那契法的自相关函数在非零点非常弱,移存器法由于当前状态完全由前一状态决定,相邻时刻的相关性很强,因此,需要采取措施减小相关性。在均匀白噪声到高斯白噪声的转化阶段,在公式法中,由于一个高斯白噪声数据点需要从大量的均匀白噪声数据中计算得到,计算量较大。

【发明内容】

[0005]本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
[0006]为此,本发明的第一个目的在于提出一种高斯白噪声发生方法。该方法具有以下有益效果:1、通过并行结构的去相关m序列法生成均匀白噪声,有效去除了 m序列相关性,节省了硬件资源;2、将波峰系数这一指标变为可控因素,用基于波峰系数控制的查找表实现了均匀白噪声到高斯白噪声的转化。通过测试产生的测试结果表明生成的高斯白噪声的波峰系数均能达到预设值,因此,对波峰系数的控制准确性很高;3、生成的高斯白噪声服从大拖尾的高斯分布,由此满足了高波峰系数特性的需求;4、生成的高斯白噪声具有功率谱曲线的不平坦性小的特点,经测试约为0.3427dB,非常接近OdB。
[0007]本发明的第二个目的在于提出一种高斯白噪声发生装置。
[0008]为了实现上述目的,本发明第一方面实施例的高斯白噪声发生方法,包括以下步骤:均匀白噪声生成步骤,通过η级移位寄存器产生随机序列并进行去相关处理,以产生均匀白噪声;以及高斯白噪声生成步骤,查找预存的映射表,将所述均匀白噪声转化为高斯白噪声。
[0009]本发明实施例的高斯白噪声发生方法,具有以下有益效果:1、通过并行结构的去相关m序列法生成均匀白噪声,有效去除了 m序列相关性,节省了硬件资源;2、将波峰系数这一指标变为可控因素,用基于波峰系数控制的查找表实现了均匀白噪声到高斯白噪声的转化。通过测试产生的测试结果表明生成的高斯白噪声的波峰系数均能达到预设值,因此,对波峰系数的控制准确性很高;3、生成的高斯白噪声服从大拖尾的高斯分布,由此满足了高波峰系数特性的需求;4、生成的高斯白噪声具有功率谱曲线的不平坦性小的特点,经测试约为0.3427dB,非常接近OdB。
[0010]为了实现上述目的,本发明第二方面实施例的高斯白噪声发生装置,包括:均匀白噪声发生模块,用于通过η级移位寄存器产生随机序列并进行去相关处理,以产生均匀白噪声;以及高斯白噪声转化模块,用于查找预存的映射表,将所述均匀白噪声转化为高斯白噪声。
[0011]本发明实施例的高斯白噪声发生装置,具有以下有益效果:1、通过并行结构的去相关m序列法生成均匀白噪声,有效去除了 m序列相关性,节省了硬件资源;2、将波峰系数这一指标变为可控因素,用基于波峰系数控制的查找表实现了均匀白噪声到高斯白噪声的转化。通过测试产生的测试结果表明生成的高斯白噪声的波峰系数均能达到预设值,因此,对波峰系数的控制准确性很高;3、生成的高斯白噪声服从大拖尾的高斯分布,由此满足了高波峰系数特性的需求;4、生成的高斯白噪声具有功率谱曲线的不平坦性小的特点,经测试约为0.3427dB,非常接近OdB。
[0012]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中,
[0014]图1是本发明一个实施例的高斯白噪声发生方法的流程图;
[0015]图2是本发明一个具体实施例的高斯白噪声发生方法的流程图;
[0016]图3是根据本发明一个实施例的高斯白噪声发生装置的结构示意图;
[0017]图4是根据本发明一个具体实施例的高斯白噪声发生装置的结构示意图;以及
[0018]图5是根据本发明一个具体实施例的并行结构去相关m序列法进行去相关处理的示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。相反,本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0020]在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
[0021]流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属【技术领域】的技术人员所理解。
[0022]下面参考附图描述根据本发明实施例的高斯白噪声发生方法及装置。
[0023]目前,衡量噪声发生器产品的指标较多,例如波峰系数、高斯特性、功率平坦度、自相关函数和周期等。其中,波峰系数(Crest factor)和高斯特性是衡量噪声发生器产品指标两个重要因素。然而,当前的数字高斯白噪声发生器均忽略了波峰系数这一至关重要的因素。其中,波峰系数是波形的峰值与有效值的比值,表达式是:
【权利要求】
1.一种高斯白噪声发生方法,其特征在于,包括以下步骤: 均匀白噪声生成步骤,通过η级移位寄存器产生随机序列并进行去相关处理,以产生均匀白噪声;以及 高斯白噪声生成步骤,查找预存的映射表,将所述均匀白噪声转化为高斯白噪声。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述去相关处理采用并行结构对所述随机序列实施预设位数m位的移位寄存。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,采用m个并行的异或运算实施所述去相关处理。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述预设位数m位为8位,所述η级移位寄存器为64位移位寄存器。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高斯白噪声生成步骤中,所述预存的映射表使得所述高斯白噪声的波峰系数CF大于或者等于预设阈值。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,根据所述高斯白噪声的波峰系数CF计算出所述预存的映射表中像X的取值范围,并根据所述像X的取值范围和预设的映射函数F计算出所述预存的映射表中原像Y的取值范围。
7.如权利要求6所 述的方法,其特征在于,所述预设的映射函数F为正态分布的累积分布函数的反函数。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,根据所述随机序列遍历所述预存的映射表中的原像Y,并根据获取的原像Y将所述均匀白噪声转化为高斯白噪声。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述将均匀白噪声转化为高斯白噪声之后,还包括: 对所述高斯白噪声进行转换,以生成所述高斯白噪声的噪声源。
10.一种高斯白噪声发生装置,其特征在于,包括: 均匀白噪声发生模块,用于通过η级移位寄存器产生随机序列并进行去相关处理,以产生均匀白噪声;以及 高斯白噪声转化模块,用于查找预存的映射表,将所述均匀白噪声转化为高斯白噪声。
11.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述去相关处理采用并行结构对所述随机序列实施预设位数m位的移位寄存。
12.如权利要求11所述的装置,其特征在于,采用m个并行的异或运算实施所述去相关处理。
13.如权利要求12所述的装置,其特征在于,所述预设为数m位为8位,所述η级移位寄存器为64位移位寄存器。
14.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述高斯白噪声转化模块通过所述预存的映射表使得所述高斯白噪声的波峰系数CF大于或者等于预设阈值。
15.如权利要求14所述的装置,其特征在于,根据所述高斯白噪声的波峰系数CF计算出所述预存的映射表中像X的取值范围,并根据所述像X的取值范围和预设的映射函数F计算出所述预存的映射表中原像Y的取值范围。
16.如权利要求15所述的装置,其特征在于,所述预设的映射函数F为正态分布的累积分布函数的反函数。
17.如权利要求16所述的装置,其特征在于,根据所述随机序列遍历所述预存的映射表中的原像Y,并根据获取的原像Y将所述均匀白噪声转化为高斯白噪声。
18.如权利要求10所述的装置,其特征在于,还包括: 转换模块,用于对所述高斯白噪声进行转换,以生成所述高斯白噪声的噪声源。
【文档编号】H03B29/00GK103812447SQ201410054850
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】徐紫雅, 陈金树, 王万玉, 安丽丽 申请人:清华大学
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