[发明专利]一种高斯色噪声通用产生装置及方法

说明书

本发明公开了一种高斯色噪声通用产生装置及方法，属于电磁信号发生模拟领域，包括用户交互单元、参数处理单元、信号输入转换单元、信号功率统计单元、信号功率平衡单元、信噪比控制单元、高斯色噪声生成单元、噪声功率统计单元、信号噪声合成单元和信号转换输出单元。本发明采用周期扩展调频谐波叠加方法产生高斯噪声，可产生任意谱形状的高斯噪声；通过用户交互单元输入高斯噪声参数，使得高斯噪声的谱形状实时可变，且可实时调整信噪比，可满足对任意谱形状和任意信噪比下的高斯噪声的测试需求；对信号功率和噪声功率进行实时统计，并进行信噪比控制，实现信号和噪声的高精度叠加，对加噪信号进行实时动态移位和截位，信噪比精度高。

技术领域

本发明属于电磁信号发生模拟领域，具体涉及一种高斯色噪声通用产生装置及方法。

背景技术

无线信号在真实环境下的传输必然受到各种噪声的干扰，研究不同传播环境下噪声对无线接收信号的影响，对无线通信系统的方案设计和性能评估必不可少。另外，如何在实验室环境下精确产生各种环境下的干扰噪声，用于真实模拟各种噪声对实际通信设备的影响变得越来越重要。

根据高斯噪声的谱形状是否在整个频谱内服从均匀分布可分为高斯白噪声和高斯色噪声。实际无线通信环境下的干扰噪声大多数为高斯白噪声，但是接收机为了提高输入信噪比，接收端前端通常配置带通滤波器用于滤除带外噪声，因此，对接收信号最终产生实际干扰影响的噪声为高斯色噪声。当然，对于一些特殊的通信方式，比如电话线通信，由于电话线路的带宽限制导致信道噪声为高斯白噪声。为了研究不同谱形状高斯色噪声对接收信号的影响，进而评估通信系统的性能，需要研制一种能够灵活配置并精确产生各种高斯色噪声的硬件装置。

目前，用于产生高斯噪声的方法主要有两种：1)存储噪声数据方法：通过伪随机发生器产生随机地址读取存在块存储器ROM中的高斯噪声数据源。2)伪随机序列叠加法：利用N路伪随机发生器叠加产生随机信号，再通过隔直处理消除随机信号的直流偏置，最终产生高斯噪声。

目前现有技术的缺点体现在：

1)存储噪声数据方法：通过伪随机发生器产生随机地址读取存在块存储器ROM中的高斯噪声数据源技术，此技术只能产生高斯白噪声，统计特性的改善需要耗费大量的ROM资源，而且重复周期固定。

2)伪随机序列叠加法：利用N路伪随机发生器叠加产生随机信号，再通过隔直处理消除随机信号的直流偏置，最终产生高斯噪声，这种方法的缺点是只能产生高斯白噪声，且统计特性收敛慢；也有人通过在高斯白噪声后加一个带通滤波器，用于改变高斯白噪声的谱形状，进而产生高斯色噪声，然而，这种方法无法实时产生任意谱形状的高斯色噪声，而且大大增加了实现复杂度。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种高斯色噪声通用产生装置及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高斯色噪声通用产生装置，包括用户交互单元、参数处理单元、信号输入转换单元、信号功率统计单元、信号功率平衡单元、信噪比控制单元、高斯色噪声生成单元、噪声功率统计单元、信号噪声合成单元和信号转换输出单元；

用户交互单元包括显示屏和键盘；参数处理单元包括谱参数计算模块和信噪比转换模块；信号输入转换单元包括下混频、模数转换器和下变频；信号功率统计单元包括第一平方运算模块、第一累加运算模块和第一除法运算模块；信号功率平衡单元包括第二除法运算模块、平方根运算模块和第一乘法运算模块；信噪比控制单元包括信噪比参数寄存器和第二乘法运算模块；高斯色噪声生成单元包括谱参数寄存器和高斯噪声产生模块；噪声功率统计单元包括第二平方运算模块、第二累加运算模块和第三除法运算模块；信号噪声合成单元包括加法运算模块、绝对值运算模块、最大值查找模块、有效位计算模块、移位运算模块和截位运算模块；信号转换输出单元包括上变频、数模转换器和上混频；