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基于FIR濾波器的帶限白噪聲的設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)

FPGA技術(shù)江湖 ? 來(lái)源:FPGA技術(shù)江湖 ? 2024-04-09 09:08 ? 次閱讀
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一、高斯白噪聲

高斯噪聲:是一種隨機(jī)噪聲,其時(shí)域內(nèi)的信號(hào)幅度的統(tǒng)計(jì)規(guī)律服從高斯分布。

白噪聲:信號(hào)的功率譜在整個(gè)頻域內(nèi)為常數(shù)的噪聲。

帶限白噪聲:帶寬限制在一定范圍內(nèi)的高斯白噪聲。

二、產(chǎn)生方法

傳統(tǒng)的高斯白噪聲的產(chǎn)生是將多個(gè)m序列通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器,然后通過(guò)濾波器得到,比較繁瑣。本項(xiàng)目將通過(guò)線(xiàn)性反饋移位寄存器和FIR濾波器完成。

首先通過(guò)matlab中wgn函數(shù)生成高斯白噪聲,并將生成的噪聲數(shù)據(jù)存入到rom中,然后通過(guò)LFSR產(chǎn)生m序列偽隨機(jī)碼作為rom地址對(duì)噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取增加其隨機(jī)性,最后將輸出的隨機(jī)噪聲通過(guò)FIR濾波器得到帶限白噪聲。

三、線(xiàn)性反饋移位寄存器(LFSR)

偽隨機(jī)碼的性能指標(biāo)直接影響產(chǎn)生白噪聲的隨機(jī)性。本設(shè)計(jì)采用xilinx提供的LFSR IP核來(lái)實(shí)現(xiàn)。

0082e424-f60b-11ee-a297-92fbcf53809c.png

00924a36-f60b-11ee-a297-92fbcf53809c.png

LFSR可以通過(guò)如圖方式進(jìn)行配置,可選擇輸出的數(shù)據(jù)類(lèi)型、位寬、小數(shù)位等。

本設(shè)計(jì)選擇數(shù)據(jù)類(lèi)型為UFIX_32_4,然后再通過(guò)convert對(duì)其進(jìn)行截位,得到UFIX_10_0的數(shù)據(jù)輸出作為ROM地址,再一次提高了隨機(jī)性。

0099d436-f60b-11ee-a297-92fbcf53809c.png

四、FIR濾波器系數(shù)重載

該部分濾波器的設(shè)計(jì)選擇Use Reloadable Coefficients模式,接收系統(tǒng)發(fā)送的濾波器系數(shù),產(chǎn)生可變帶寬的帶限噪聲信號(hào)。

00a6b2f0-f60b-11ee-a297-92fbcf53809c.png

使用可重新加載的濾波器系數(shù)時(shí),需將內(nèi)部系數(shù)設(shè)置成相同長(zhǎng)度的0,然后借助FDATools設(shè)計(jì)并導(dǎo)出濾波器系數(shù)。

本設(shè)計(jì)中低通FIR濾波器使用等波紋法設(shè)計(jì)、128階,250M采樣率、通帶頻率10M、截止頻率20M。

00afbe40-f60b-11ee-a297-92fbcf53809c.png

設(shè)計(jì)完成后可通過(guò)下圖操作將系數(shù)生成.m文件,然后就可以作為重載系數(shù)輸入到濾波器中了。

00b9cff2-f60b-11ee-a297-92fbcf53809c.png

00be0b62-f60b-11ee-a297-92fbcf53809c.png

濾波器設(shè)置成系數(shù)重載模式時(shí),需控制的接口如下圖;

其中data_tdata_real即為輸入的數(shù)據(jù),reload_tdata_data為輸入的系數(shù)。

00cfec42-f60b-11ee-a297-92fbcf53809c.png

其接口時(shí)序圖如下圖所示:

00d6bab8-f60b-11ee-a297-92fbcf53809c.png

按照時(shí)序要求配置FIR濾波器:

00e88e50-f60b-11ee-a297-92fbcf53809c.png

然后對(duì)輸出數(shù)據(jù)的位寬和類(lèi)型進(jìn)行調(diào)整得到結(jié)果。

00ee2e3c-f60b-11ee-a297-92fbcf53809c.png

最后得到的帶寬為10M的帶限白噪聲:

00f906b8-f60b-11ee-a297-92fbcf53809c.png




審核編輯:劉清

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原文標(biāo)題:往期精選:基于FIR濾波器的帶限白噪聲的設(shè)計(jì)

文章出處:【微信號(hào):HXSLH1010101010,微信公眾號(hào):FPGA技術(shù)江湖】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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