基于FIR滤波器的带限白噪声的设计方案实现

一、 高斯白噪声

高斯噪声：是一种随机噪声，其时域内的信号幅度的统计规律服从高斯分布。

白噪声：信号的功率谱在整个频域内为常数的噪声。

带限白噪声：带宽限制在一定范围内的高斯白噪声。

二、 产生方法

传统的高斯白噪声的产生是将多个m序列通过D/A转换器，然后通过滤波器得到，比较繁琐。本项目将通过线性反馈移位寄存器和FIR滤波器完成。

首先通过matlab中wgn函数生成高斯白噪声，并将生成的噪声数据存入到rom中，然后通过LFSR产生m序列伪随机码作为rom地址对噪声数据进行读取增加其随机性，最后将输出的随机噪声通过FIR滤波器得到带限白噪声。

三、 线性反馈移位寄存器（LFSR）

伪随机码的性能指标直接影响产生白噪声的随机性。本设计采用xilinx提供的LFSR IP核来实现。

LFSR可以通过如图方式进行配置，可选择输出的数据类型、位宽、小数位等。

本设计选择数据类型为UFIX_32_4，然后再通过convert对其进行截位，得到UFIX_10_0的数据输出作为ROM地址，再一次提高了随机性。

四、 FIR滤波器系数重载

该部分滤波器的设计选择Use Reloadable Coefficients模式，接收系统发送的滤波器系数，产生可变带宽的带限噪声信号。

使用可重新加载的滤波器系数时，需将内部系数设置成相同长度的0，然后借助FDATools设计并导出滤波器系数。

本设计中低通FIR滤波器使用等波纹法设计、128阶，250M采样率、通带频率10M、截止频率20M。

设计完成后可通过下图操作将系数生成.m文件，然后就可以作为重载系数输入到滤波器中了。

滤波器设置成系数重载模式时，需控制的接口如下图；

其中data_tdata_real即为输入的数据，reload_tdata_data为输入的系数。

其接口时序图如下图所示：

按照时序要求配置FIR滤波器：

然后对输出数据的位宽和类型进行调整得到结果。

最后得到的带宽为10M的带限白噪声：

 

审核编辑：刘清