本发明属于高斯噪声模拟，更为具体地讲，涉及一种基于fpga中rom和ip核的波峰因素可调高斯噪声实时模拟装置。
背景技术：
1、高斯噪声，也称为白噪声或随机噪声，是一种符合高斯(正态)分布的随机信号或干扰。它的特点是在所有频率上具有恒定的功率谱密度，使其在不同频率上呈现出等能量的随机波动。
2、在通信、电子设备等技术领域中，高斯噪声是指在各种系统和过程中发生的随机变化或扰动。在自然界中，高斯噪声广泛存在，包括大气干扰、电子电路中的热噪声，甚至是通信信道中的背景噪声，所以人们需要模拟自然(环境)噪声，人为地将其添加到信号或数据中，用于测试和模拟真实环境条件，模拟和分析信号中的随机波动的影响，确定在噪声存在下通信系统的性能，并评估数据分析中统计算法的鲁棒性。这样有助于设计和优化系统，以有效处理随机变化和扰动。同时，通过考虑高斯噪声并制定减轻其影响的策略，研究人员和工程师可以提高各种过程和系统的可靠性、准确性和性能。
3、高斯噪声模拟的过程可以分为两步：均匀分布随机信号产生和对均匀分布随机信号高斯化。
4、在2023年03月31日授权公告的、授权公告号为cn110764734b的中国发明专利中，公开了一种真随机数产生高斯白噪声的装置及方法。所述装置包括真随机数产生模块、box-muller转换器、功率控制器、d/a转换器、低通滤波器、线性放大器、数字锁相环。其中，真随机数产生模块用于产生均匀分布随机信号，box-muller转换器用于对均匀分布随机信号高斯化即从均匀白噪声到高斯白噪声的转化。该发明专利采用光查找表结构实现了均匀白噪声到高斯白噪声的高速转化过程；采用了数字锁相环和功率控制器，实现了带宽和功率可变、可控的高精度高斯白噪声；采用了真随机数生成器生成均匀白噪声，有效解决了伪随机数具有周期性和可预测性的缺点，实现了高精度、分布特性良好、带宽和功率可变的高斯白噪声产生；采用box-muller算法实现了均匀白噪声到高斯白噪声的转化，有效节约了ram资源。
5、该发明尽管实现了高斯白噪声的产生即高斯噪声模拟，但是对于波峰因素却无法进行调整。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于fpga中rom和ip核的波峰因素可调高斯噪声实时模拟装置，以实现波峰因素的可调。
2、为实现上述发明目的，本发明基于fpga中rom和ip核的波峰因素可调高斯噪声实时模拟装置，其特征在于，包括：
3、均匀随机数产生模块，包括m1个m序列模块，每个m序列模块由q个并行非等周期的m序列发生器构成，每个m序列发生器输出一个m序列，一个m序列作为随机数一位，这样每个m序列模块都得到一个服从均匀分布的q位随机数，均匀随机数产生模块输出m1路q位随机数，其中，m1为大于等2的偶数；
4、噪声合成模块，该模块包括标准高斯噪声产生模块、波峰因素调制模块、滤波模块、选择模块以及信号调制模块；
5、在标准高斯噪声产生模块中，对m1路q位随机数利用box-muller变换将均匀随机数转为标准高斯白噪声：
6、对于第i以及i+1路随机数di、di+1，i＝1,3,5,…,m1-1的奇数，将第i路随机数di作为rom的地址对rom进行数据读取，得到随机数pi，其中，rom存储的数据为以双精度浮点数表示ui的取值uimin到1，等间距取2q个点，uimin＜u′imin，u′imin根据以下公式确定：
7、
8、其中，cfp为指定波峰因素；
9、将第i+1路随机数di+1看作是[-1，1]的随机数，并与定点数π相乘，通过截位把格式调整为1符号位、1整数位，其余小数位的格式，送入cordic算法核中完成三角函数的计算，得到随机数pi+1_sin和pi+1_cos；将随机数pi与随机数pi+1_sin和pi+1_cos分别相乘，即得到两组相互独立的标准高斯白噪声xi和xi+1，这样得到m1路标准高斯白噪声；
10、在波峰因素调制模块，对于一路标准高斯白噪声xi,i＝1,2,…,m1，与上位机发送参数标准差n相乘，并与均值m相加，得到任意高斯噪声yi；对任意高斯噪声yi进行限幅处理，得到指定波峰因素的高斯噪声：
11、
12、其中，cfp是指定的波峰因数；
13、在滤波模块中包括m1个fir滤波器，分别对m1路指定波峰因素的高斯噪声yi_cf进行滤波，得到滤波后的高斯噪声yi_filter；
14、在选择模块中包括m1个选择器，分别对m1路指定波峰因素的高斯噪声滤波前后高斯噪声yi_cf、yi_filter进行选择，选择一路作为最终的噪声信号yi_final进行调制；
15、在信号调制模块中，对最终的噪声信号yi_final进行归一化：
16、
17、其中，为归一化的最终噪声信号，dac_lower为dac输出范围的下限，dac_upper为dac输出范围的上限；
18、在信号调制模块中包括m1个dds信号发生器，输出m1路dds信号并进行归一化，得到信号dds_signali，用于分别对m1路归一化的最终噪声信号进行调制：
19、
20、其中：
21、
22、其中，signal_noisei为噪声调制后的信号，为噪声合成模块的输出，k为噪声调制系数，k1和k2为调制参数，n为dac位数，通过调节参数k1和k2的大小，可改变dds信号与噪声信号yi_final的比例关系，实现任意信噪比的信号输出；
23、噪声输出模块，将噪声调制后的信号signal_noisei由浮点数转换为定点数，调整到dac的输入范围，再根据dac的并行通道数m，从m1路浮点定点转换后的信号signal_noisei信号中随机选取m路，送入给dac，得到m路噪声调制后信号的模拟信号，完成高斯噪声模拟。
24、本发明的目的是这样实现的。
25、本发明一种基于fpga中rom和ip核的波峰因素可调高斯噪声实时模拟装置，在现有高斯白噪声的基础上，在标准高斯噪声产生模块中，对m1路q位随机数利用box-muller变换采用rom将均匀随机数转为标准高斯白噪声，在波峰因素调制模块，对标准高斯白噪声进行限幅处理，得到指定波峰因素的高斯噪声，在滤波模块中对指定波峰因素的高斯噪声进行滤波，在选择模块中选择滤波前或后高斯噪声作为最终的噪声信号yi_final进行调制，在信号调制模块中，对最终的噪声信号yi_final进行归一化并调制，实现任意信噪比的信号输出，最后送入给dac，得到m路噪声调制后信号的模拟信号，完成高斯噪声模拟。本发明可以通过指定的波峰因数cfp调整高斯噪声的波峰因素，从而实现波峰因素的可调。
1.一种基于fpga中rom和ip核的波峰因素可调高斯噪声实时模拟装置，其特征在于，包括：
