Gauss随机变量产生方法的比较研究

在通信系统仿真中,Gauss随机变量是最重要也是最常用到的随机变量。根据Gauss随机变量产生的基本原理,结合中心极限定理、坐标转换和概率分布的基本知识,分析了产生Gauss随机变量的三类方法,即12求和法、Box-Mull-er法和极坐标法,实现了Gauss随机变量的产生,比较了三种方法和直接使用函数产生Gauss随机变量的性能,提出了检验Gauss随机变量的易实现的三个参数-相对集中度、宽度对称度和相对宽度对称度,分析研究得出:12求和法产生的Gauss随机变量相对集中,Box-Muller法的统计特性、对称性等综合性能更优的结论。

一种基于FPGA的高斯噪声源设计

针对当前高斯噪声源的应用需求,设计了一种基于FPGA的高斯噪声源。文中采用可定时播种的LFSR产生均匀分布随机序列,其中ADC采集系统噪声产生真随机种子定时为LFSR播种,由此得到的高速均匀分布序列。应用Box-Muller方法将均匀分布序列变换为高斯分布序列。为了实现高速运算变换,以查表方法取代了开方等运算,同时论文采用线性插值的方法大幅度减少查表使用的片内高速存储资源,该方法适宜在FPGA内实现。经过仿真验证原理正确,设计合理,研制的样机合成高斯噪声样点输出率达到250MHz。

基于土舱压力波动的盾构隧道开挖数值模拟

现有的盾构隧道开挖模拟,都是将掌子面上的土舱压力设定为定值。事实上,隧道掌子面上的土舱压力时刻在变。结合北京轨道交通L8盾构隧道开挖的工程实例,基于Box-Muller方法,将均匀分布随机数变换为正态分布随机数,并将其作为波动的土舱压力施加在数值模型上,以分析波动的土舱压力对盾构施工引起地表沉降的影响。

符合高斯分布的核脉冲信号发生器研制

提出了一种基于FPGA的核信号发生器的设计方法。以FPGA作为核心控制器,利用反馈移位寄存器法及Box-Muller方法获得高斯随机数,采取TI公司的DAC8871将高斯数转换为"幅度-计数率"符合高斯分布的核脉冲信号,并通过PLL的可重配置功能实现了核脉冲信号的频率动态调节。使系统具有电路简化,电压可调,分辨率高,干扰噪声低等优点。对在线仿真结果与示波器实际采样脉冲进行统计、对比和分析,两者的核脉冲信号波形基本一致,"脉冲幅度-计数率"统计直方图符合高斯分布,同时也验证了核辐射信号发生器的可靠性和实用性。

球极投影变换在统计中的应用

为了拓展球极投影变换在数理统计中的应用,采用球极投影变换导出Box-Muller二维变换抽样公式.球极投影变换是建立Rd空间上的点与单位球面上的点的一一对应关系.对于d=2,通过变量代换,利用球极投影变换可以导出Box-Muller公式.进一步推广,对于d>2,可以导出在多元统计分析中占重要地位的球对称分布.

一种基于FPGA的高斯白噪声信号发生器

文章以FPGA为主控制器,设计了一种高斯白噪声信号发生器。该噪声信号采用FPGA查找表和随机存取寄存器的方法实现Box-Muller算法,产生具有高斯分布特性的随机数据,经数模转换以及滤波放大电路,输出幅度可调的、符合高斯分布的高斯白噪声信号,并将产生的随机数据通过串口发送到Labview图像化用户控制终端,进行显示分析及验证。

DDS噪声信号发生器设计研究

基于DDS原理,采用模块化设计方法,通过Cypress公司的PSoC Designer集成开发平台,设计出了一种可调带宽和功率的噪声信号发生器.系统电路具有结构简单、实用性强、可靠性高及便携,利用一片芯片实现整个系统DDS原理的全部功能等优点.

高斯白噪声任意波形发生器设计实验研究

采用赛普拉斯公司的混合信号可编程片上系统芯片PSoC和直接数字合成频率原理,通过PsoC Desiner集成开发平台,充分利用芯片灵活的模块化资源,设计出了一种基于PSoC硬件可调带宽和功率的任意波形发生器。创新之处在于利用一片芯片实现整个系统DDS原理的全部功能,系统电路具有结构简单、实用性强、可靠性高及便携等优点,系统结构得以简化并减少了调试时间。本系统具有较强的应用价值。

实时高精度雷达噪声信号产生方法与FPGA实现

针对各种典型分布的噪声信号在雷达系统半实物仿真和噪声雷达波形设计中的实际需求,基于Box-Muller算法提出了一种能够实时产生多种分布特性噪声的信号生成方法。首先使用线性反馈移位寄存器产生均匀分布随机序列,然后利用能够实现高精度、低延迟的坐标旋转数字算法(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)实现Box-Muller变换中复杂函数的快速计算,将均匀随机序列转换成高斯分布随机序列,最后利用高斯随机序列经过相关数学运算得到其他复杂分布的随机序列,在此基础上产生具有各种分布特性的噪声信号。基于Xilinx XC7VX415T现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)芯片的实验结果表明,所提方法在保证小数位数据精度为20 b时,可实时产生速率为2.5 Gb/s的高精度随机数据序列,进而生成服从多种函数分布下的噪声信号。所提方法整体资源占用率较少,具有较强的实用性。

逼近高斯信道容量的M-APSK调制与解调方法

在数字通信系统中,均匀星座分布的离散信号经过功率受限、噪声功率谱密度一定的AWGN信道传输后,最大信息速率无法达到高斯信道容量。为了更好地提高传输速率使其逼近信道容量,信号星座的非均匀分布设计是非常必要的。为此,提出了一种基于Box-Muller变换,在星座点数趋近无穷时满足高斯分布的M-APSK信号星座构建方法,并通过仿真对其信道容量可实现性进行了验证。实验结果表明,与矩形M-QAM信号相比,该信号在调制阶数较高时星座容量指标得到了可观的提升。在此基础上,根据该星座分布的特点,设计了基于格雷编码和简化Max-LogLLR算法的调制解调方案,明显降低了系统复杂度。通过对系统复杂度、误比特率进行Matlab仿真,验证了所提方案的相关性能。

基于BM-APSK调制的高斯信道容量计算

针对功率约束为P的高斯信道,等概率均匀分布的输入信号可达到的传输速率始终与信道容量极限存在差距的问题。基于Box-Muller变换,提出一种利用等概率均匀分布信号构造振幅频移相键控(APSK)星座的方法(BM-APSK),并证明该方法在星座点数趋于无穷时达到高斯信道容量。通过高斯信道模拟卫星通信环境,采用无速率码编译码技术结合BM-APSK调制方法实验。实验结果表明:实际译码启动长度与由信道容量计算的启动译码时理论码字长度条件基本保持一致,研究信道容量对实际通信系统译码时初始启动码率有很好的估计效果。

数字信道中误码发生器的设计与实现

针对测试的需求,提出了一种结合博克斯.马勒(Box-Muller)变换法和线性同余算法实现高斯分布随机误码产生器的方法。通过设定不同的判决门限可得到不同的误码率。随后采用现场可编程门阵列(FPGA)实现了数字基带信号的高斯分布误码插入,该方法具有精度高、容易实现和误码率设定灵活的优点。通过误码仪对该误码发生器的测试结果与MATLAB软件仿真结果进行对比,结果表明该方法切实可行。

雷达噪声干扰建模及其仿真分析

噪声干扰是一种通用的干扰措施,是最重要的干扰样式之一。介绍了调幅、调频、调相干扰样式,基于m序列的伪随机码代替白噪声产生方法,作Box-Muller变换,将随机数变为服从高斯分布的随机数,通过滤波器与功率控制器得到不同带宽的噪声干扰。通过建模仿真,验证了该方法产生的干扰样式具有良好的干扰效果。

警戒雷达录取终端模拟器设计

介绍了两坐标警戒雷达录取终端中模拟器的设计。该模拟器对雷达真实回波进行模拟仿真,包括运动目标模拟、噪声/杂波模拟等,重点描述运动目标与噪声/杂波的生成模型与软/硬件设计。通过该模拟器可以有效检验两坐标警戒雷达的多目标检测跟踪性能与检测方式,具有一定参考价值。

FPGA的可调参数白噪声与高斯白噪声生成器

提出了一种基于FPGA硬件的,强度、带宽均可调的白噪声和高斯白噪声生成器,给出了设计的总体框图和设计中的一些要点,阐述了主要部分的原理和理论推导。这种噪声生成器与传统数字电路所组成的噪声生成器相比,采用了新型的FPGA器件,通过利用其中的一些既有功能大大降低了设计的难度,提高了电路调试的灵活性,可用于多种环境下的通信系统测试。

高斯白噪声发生器的FPGA实现

分析了几种高斯白噪声发生器的实现途径,提出了一个基于Box-Muller算法级联中心极限定理实现高精度高斯白噪声发生器的方法,在FPGA中使用HDL语言实现。与现有的实现方法相比,本设计速度更快、占用的资源更少,且易于FPGA实现,可作为一个快速实用的误码率测试平台的一部分。

基于PSoC芯片的波形发生器设计

基于Cypress公司的PSoC芯片和DDS原理,通过PSoC Desiner集成开发平台,采用模块化设计方法,设计出了一种基于PSoC硬件可调带宽和功率的任意波形发生器。本设计创新之处在于,系统电路具有结构简单、实用性强、可靠性高及便携,利用一片芯片实现整个系统DDS原理的全部功能等优点,具有广泛的应用价值。

一种数字高斯白噪声装置的FPGA实现

阐述一种基于Box-Muller算法的高效高斯白噪声的FPGA实现方法。分别设计了线性移位寄存器(LFSR)以及基于查找表的对数运算和开方运算模块,采用拉格朗日差值算法有效地节约了FPGA中资源的消耗。此外,分析了数字高斯白噪声在频域的频谱特性和在时域的统计特性。结果表明,该装置可以作为高斯噪声发生器用于雷达或者通信系统的测试。