專利名稱：一種白噪聲幅度補償方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種白噪聲幅度補償方法，屬于隨機信號源領域。

背景技術(shù)：
白噪聲在通信、導航、雷達、通信信道測試和電子對抗等領域中有著廣泛的應用。目前多采用m序列產(chǎn)生數(shù)字白噪聲序列，m序列是偽隨機序列的一種，是最長線性移位寄存器序列的簡稱，它具有與隨機信號類似的尖銳自相關(guān)性，以及具有隨機信號所不具備的規(guī)律性，并且結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便?，F(xiàn)有的白噪聲發(fā)生器包括m序列發(fā)生器、FIR濾波器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器?，F(xiàn)有白噪聲發(fā)生器產(chǎn)生的白噪聲的輸出幅度有大約9dB的下降，該下降影響了輸出噪聲的平坦度。


發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種白噪聲幅度的補償方法，該方法可以補償m序列產(chǎn)生的白噪聲功率譜幅度3dB。
本發(fā)明提供的一種白噪聲幅度補償方法的技術(shù)方案 該補償方法的步驟 步驟1，m序列發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)字白噪聲的功率譜密度 式中T0是采樣周期，ω是m序列的頻率； 步驟2，白噪聲的功率譜密度通過FIR濾波器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器，輸出模擬白噪聲頻譜，該頻譜的倒數(shù)就是白噪聲在頻域的補償函數(shù) 步驟3，將H(ω)變到時域h(n)就是白噪聲的時域補償函數(shù)； 步驟4，將h(n)和FIR濾波器的時域沖激響應hFIR(n)相卷積，得到結(jié)合FIR濾波器的白噪聲補償函數(shù)單元； 步驟5，該白噪聲補償函數(shù)單元通過FPGA實現(xiàn)。
FPGA用于產(chǎn)生數(shù)字白噪聲序列。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器將FPGA輸出的補償后的白噪聲序列轉(zhuǎn)換成模擬白噪聲序列，其輸出是模擬白噪聲序列。
濾波器將數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬白噪聲進行濾波，去除不需要的頻率分量，輸出是最終的模擬白噪聲。
本發(fā)明的有益效果解決了白噪聲帶內(nèi)幅度不夠平坦的問題，補償幅度為3dB。



圖1是本發(fā)明的白噪聲幅度補償方法的示意框圖。

具體實施例方式 以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。
圖1是本發(fā)明的白噪聲補償方法使用的裝置示意框圖。
如圖1所示，白噪聲補償方法使用的裝置包括FPGA為現(xiàn)場可編程門陣列，或使用DSP(數(shù)字信號處理)來實現(xiàn)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，濾波器。其中，F(xiàn)PGA包括m序列發(fā)生單元，補償函數(shù)單元和FIR濾波器。
一種白噪聲幅度補償方法的步驟 步驟1，m序列發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)字白噪聲的功率譜密度 式中T0是采樣周期，ω是m序列的頻率； 步驟2，白噪聲的功率譜密度通過FIR濾波器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器，輸出模擬白噪聲頻譜，該頻譜的倒數(shù)就是白噪聲在頻域的補償函數(shù) 步驟3，將H(ω)變到時域h(n)就是白噪聲的時域補償函數(shù)； 步驟4，將h(n)和FIR濾波器的時域沖激響應hFIR(n)相卷積，得到結(jié)合FIR濾波器的白噪聲補償函數(shù)； 步驟5，該白噪聲補償函數(shù)通過FPGA實現(xiàn)。
實現(xiàn)白噪聲補償方法的詳細說明 在本發(fā)明的m序列發(fā)生單元中，通過方程(1)反饋移位寄存器產(chǎn)生數(shù)字白噪聲序列。
其中，ai表示第i個反饋移位寄存器，ci表示第i個反饋移位寄存器的系數(shù)，i的取值從0到n-1，n為大于2的正整數(shù)。
m序列的自相關(guān)函數(shù)可表示為 其中m是序列的周期，T0是采樣間隔，j是m序列的個數(shù)。
信號的自相關(guān)函數(shù)與功率譜密度構(gòu)成一對傅里葉變換，因此m序列的自相關(guān)函數(shù)經(jīng)過傅里葉變換，其功率譜密度為 由式(4)知，當m序列的周期很大時，

函數(shù)間隔極小，則其功率譜密度可以近似成為連續(xù)函數(shù)，表示為 其中，T0是采樣周期，ω是m序列的頻率。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以等效稱一種零階保持器，所以數(shù)字白噪聲通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器變?yōu)槟M信號的過程，可看作是通過一個零階保持電路，則該零階保持器的沖激響應函數(shù)為 其中，Ts是數(shù)模轉(zhuǎn)換器的采樣間隔，其值等于m序列采樣周期T0。因此，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的頻率響應函數(shù)為 則理想FIR低通濾波器的輸出通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出模擬信號的頻譜為 這就是被補償信號的頻率響應，則補償函數(shù)應為 可以忽略式中的相位因子

和常數(shù)因子T0，得到 FIR低通濾波器的頻率響應為 Hlow＝1，-ωc≤ω≤ωc 其中ωc是截止頻率。則進行低通濾波后的補償函數(shù)為 ω由FIR濾波器的范圍決定。
補償函數(shù)看作是一個濾波器，對其進行傅里葉反變換得到該濾波器的沖激響應h(n)。
補償函數(shù)中的FIR低通濾波器用海明窗來實現(xiàn)，其截止頻率與被補償函數(shù)相同，其沖激響應可用hham(n)表示。將h(n)和FIR濾波器的時域函數(shù)hFIR(n)相卷積h(n)＝h(n)*hham(n)，其中“*”表示卷積。
權(quán)利要求
1.一種白噪聲幅度補償方法，其特征是，該補償方法的步驟
步驟1，m序列發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)字白噪聲的功率譜密度
式中T0是采樣周期，ω是m序列的頻率；
步驟2，白噪聲的功率譜密度通過FIR濾波器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器，輸出模擬白噪聲頻譜，該頻譜的倒數(shù)就是白噪聲在頻域的補償函數(shù)
步驟3，將H(ω)變到時域h(n)就是白噪聲的時域補償函數(shù)；
步驟4，將h(n)和FIR濾波器的時域函數(shù)hFIR(n)相卷積，得到結(jié)合FIR濾波器的白噪聲補償函數(shù)；
步驟5，該白噪聲補償函數(shù)通過FPGA實現(xiàn)。
全文摘要
一種白噪聲幅度補償方法，屬于隨機信號源領域，解決了白噪聲帶內(nèi)幅度不夠平坦的問題。該補償方法的步驟步驟1，計算m序列發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)字白噪聲的功率譜密度。步驟2，白噪聲的功率譜密度通過FIR濾波器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器，輸出模擬白噪聲頻譜，該頻譜的倒數(shù)就是白噪聲在頻域的補償函數(shù)。步驟3，將頻域的補償函數(shù)變到時域。步驟4，將時域的補償函數(shù)和FIR濾波器的時域函數(shù)相卷積，得到最終的白噪聲補償函數(shù)。該方法可以補償m序列產(chǎn)生的白噪聲功率譜幅度3dB。白噪聲廣泛應用于通信、導航、雷達、通信信道測試和電子對抗等領域。
文檔編號H03B29/00GK101610066SQ200910089009
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者艷 申, 孫溶辰, 陳瑞鳳 申請人:北京交通大學