[发明专利]一种基于FPGA和MC模型生成突发随机脉冲噪声的方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于FPGA和MC模型生成突发随机脉冲噪声的方法及装置，实现了一种两级分层的马尔科夫链突发脉冲噪声的生成装置。该装置包括两个部分，第一部分是一级MC模型，根据上位机传送的MC的概率转移矩阵生成状态序列，决定是否产生脉冲事件，无脉冲事件时使用高斯白噪声模块，输出高斯白噪声序列；如果某一时刻产生脉冲事件，则进入该噪声发生装置的第二部分，即二级MC模型，二级MC模型在脉冲宽度模块和噪声空间模块的综合作用下输出脉冲噪声。本发明提供的脉冲噪声发生器结构简单、容易实现、集成度高、硬件消耗低、发生器参数灵活可设，能够很好的满足实验室所需模拟电力线中突发随机脉冲噪声的要求。

技术领域

本发明涉及数字信息处理领域，具体为一种基于FPGA和MC模型生成突发随机脉冲噪声的方法及装置。

背景技术

近年来PLC快速发展，传输速率大幅提高，被称为宽带电力线通信(Broadbandover Power Line，BPL)，成为解决宽带网络瓶颈——“最后一公里”的新的接入技术。在能源信息化的大背景下，智能电网、物联网、能源互联网等一系列概念的提出，使PLC在能源计量和控制方面成为一种新的发展方向。比如自动抄表(Automated Meter Reading，AMR)和自动化仪表管理(Automated Meter Management，AMM)等技术已经在部分地区得到推广。

宽带电力线通信中的噪声远比其他专用通信线路中的噪声复杂，是研究电力线通信的难点。电力线开放式信道环境下的宽带电力线噪声干扰是影响其性能的最重要因素。目前电力线噪声主要研究理论建模，缺乏噪声硬件实现方法的研究较其他通信信道不同，电力线通信信道一个显著的特点是信道中的脉冲干扰大部分是由连接到电力线的用电设备所引起，这些用电设备在开关闭合和断开，以及在工作中都会引起大量的脉冲噪声。这些冲击噪声往往是呈现突发状态，能严重干扰电力线信道中传输的数字信息，甚至能引起数据的突发性错误。

突发噪声中长度内存在若干个脉冲噪声点，有时候其时域波形呈现一点的包络形态，可以用马尔可夫链(Markov Chain)模型描述。

某一随机过程X(t)在t₀时刻所处的状态为已知，如果随机过程X(t)在未来t(t＞t₀)所处的状态只与t₀时刻或者t₀之前有限的一段状态有关，则该过程X(t)称为马尔可夫链。设马尔科夫过程{X(t)，t∈T}的状态空间为I，对于任意的t∈T，X(t_n)在条件X(t_i)＝x_i下的条件分布函数满足：

P{X(t_n)≤x_n|X(t₁)≤x₁，X(t₂)≤x₂，…，X(t_n-1)≤x_n-1}

＝P{X(t_n)≤x_n|X(t_n-1)≤x_n-1}，x_n∈R…………(1)

马尔科夫链{X_n＝X(n)，n＝0，1，2，…}，状态空间为I＝{a₀，a₁，a₂，…}，a_i∈R，根据MC的定义，其有如下特性：

①MC的分布律为

马尔科夫链x_n＝a_i的状态概率为：

p_i(n)·P{x_n＝a_i}…………(2)

MC的条件概率为：