基于FIR濾波器的帶限白噪聲的設計方案實現

一、高斯白噪聲

高斯噪聲：是一種隨機噪聲，其時域內的信號幅度的統計規律服從高斯分布。

白噪聲：信號的功率譜在整個頻域內為常數的噪聲。

帶限白噪聲：帶寬限制在一定范圍內的高斯白噪聲。

二、產生方法

傳統的高斯白噪聲的產生是將多個m序列通過D/A轉換器，然后通過濾波器得到，比較繁瑣。本項目將通過線性反饋移位寄存器和FIR濾波器完成。

首先通過matlab中wgn函數生成高斯白噪聲，并將生成的噪聲數據存入到rom中，然后通過LFSR產生m序列偽隨機碼作為rom地址對噪聲數據進行讀取增加其隨機性，最后將輸出的隨機噪聲通過FIR濾波器得到帶限白噪聲。

三、線性反饋移位寄存器（LFSR）

偽隨機碼的性能指標直接影響產生白噪聲的隨機性。本設計采用xilinx提供的LFSR IP核來實現。

LFSR可以通過如圖方式進行配置，可選擇輸出的數據類型、位寬、小數位等。

本設計選擇數據類型為UFIX_32_4，然后再通過convert對其進行截位，得到UFIX_10_0的數據輸出作為ROM地址，再一次提高了隨機性。

四、FIR濾波器系數重載

該部分濾波器的設計選擇Use Reloadable Coefficients模式，接收系統發送的濾波器系數，產生可變帶寬的帶限噪聲信號。

使用可重新加載的濾波器系數時，需將內部系數設置成相同長度的0，然后借助FDATools設計并導出濾波器系數。

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

設計完成后可通過下圖操作將系數生成.m文件，然后就可以作為重載系數輸入到濾波器中了。

濾波器設置成系數重載模式時，需控制的接口如下圖；

其中data_tdata_real即為輸入的數據，reload_tdata_data為輸入的系數。

其接口時序圖如下圖所示：

按照時序要求配置FIR濾波器：

然后對輸出數據的位寬和類型進行調整得到結果。

最后得到的帶寬為10M的帶限白噪聲：

審核編輯：劉清