Colored Noise

Сгенерируйте окрашенный шумовой сигнал

  • Библиотека:
  • DSP System Toolbox / Источники

  • Colored Noise block

Описание

Блок Colored Noise генерирует цветной шумовой сигнал со степенью спектральная плотность 1 / | f по его целому частотному диапазону. Обратная степень спектральный компонент плотности, α, может быть любым значением в интервале [-2 2]. Тип цветного шума, который генерирует блок, зависит от опции Noise color, которую вы выбираете в диалоговом окне блока. Когда вы устанавливаете Noise color на custom, можно задать плотность энергии шума через параметр Power of inverse frequency.

Порты

Вывод

развернуть все

Окрашенный шумовой выходной сигнал. Размер и тип данных сигнала зависят от значений Number of output channels, Number of samples per output channel и параметров Output data type.

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

Цвет шума блок генерирует. Можно установить этот параметр на:

  • pink — Генерирует розовый шум. Эта опция эквивалентна установке Power of inverse frequency к 1.

  • white — Генерирует белый шум (плоская степень спектральная плотность). Эта опция эквивалентна установке Power of inverse frequency к 0.

  • brown — Генерирует коричневый шум. Также известный как красный или Броуновский шум. Эта опция эквивалентна установке Power of inverse frequency к 2.

  • blue — Генерирует голубой шум. Также известный как голубой шум. Эта опция эквивалентна установке Power of inverse frequency к -1.

  • purple — Генерирует фиолетовый (фиолетовый) шум. Эта опция эквивалентна установке Power of inverse frequency к -2.

  • custom — Задайте плотность энергии шума с помощью параметра Power of inverse frequency.

Обратная степень спектральный компонент плотности, α в виде скаляра с действительным знаком в интервале [-2 2]. Обратная экспонента задает степень спектральная плотность вероятностного процесса 1 / | f . Значением по умолчанию этого свойства является 1. Когда Power of inverse frequency больше 0, блок генерирует шум lowpass с сингулярностью (полюс) в f = 0. Эти процессы показывают хорошую память. Когда Power of inverse frequency меньше 0, блок генерирует highpass шум с негативно коррелированым шагом. Эти процессы упоминаются как антиперсистентные. В графике логарифмического журнала степени в зависимости от частоты процессы, сгенерированные блоком Colored Noise, показывают аппроксимированное линейное соотношение с наклоном, равным –α.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Noise color на custom.

Выберите параметр, чтобы сделать выход ограниченным между +1 и −1.

Когда вы выбираете параметр, внутренний случайный источник, который генерирует шум, универсален. Если Noise color установлен в white, нет никакого цветового фильтра, применился к выходу случайного источника. Выход является универсальным шумом амплитуды между +1 и −1. Если Noise color установлен в какую-либо другую опцию, то окрашивающий фильтр применяется к выходу случайного источника, сопровождаемого усилением, которое гарантирует абсолютный максимум, выход никогда не превышает 1.

Когда вы не выбираете параметр, внутренний случайный источник является Гауссовым. Выход не ограничен.

Количество выхода образовывает канал в виде положительного целочисленного скаляра. Этот параметр задает количество столбцов в сгенерированном сигнале.

Тип данных выхода, заданного как double или single.

Количество выборок в каждой системе координат выходного сигнала в виде положительного целочисленного скаляра. Этот параметр задает количество строк в сгенерированном сигнале.

Шаг расчета выходного сигнала в виде положительной скалярной величины в секундах.

Начальный seed алгоритма генератора случайных чисел в виде положительного целочисленного скаляра с действительным знаком.

Тип симуляции, чтобы запуститься. Можно установить этот параметр на:

  • Interpreted execution

    Симулируйте модель с помощью интерпретатора MATLAB®. Эта опция сокращает время запуска.

  • Code generation

    Симулируйте модель с помощью сгенерированного кода C. В первый раз, когда вы запускаете симуляцию, Simulink® генерирует код С для блока. Код С снова используется для последующих симуляций, пока модель не изменяется. Эта опция требует дополнительного времени запуска.

Характеристики блока

Типы данных

double | single

Многомерные сигналы

No

Сигналы переменного размера

No

Больше о

развернуть все

Алгоритмы

Рисунок показывает полный процесс генерации цветного шума.

Случайный потоковый генератор производит поток белого шума, который является или Гауссовым или универсальным в распределении. Окрашивающий фильтр применился к белому шуму, генерирует окрашенный шум с функцией степени спектральной плотности (PSD), данной:

S(f)=L(f)|f|α

Когда α, обратная степень частоты, равняется 0, никакой фильтр окраски не применяется к выходу случайного потокового генератора. Если ограниченная опция включена, выход является универсальным белым шумом с амплитудой между +1 и −1. Если ограниченный выход не включен, выход является Гауссовым белым шумом, и значения не ограничены между +1 и −1. Если α установлен в значение, то окрашивающий фильтр применяется к выходу случайного потокового генератора. Если ограниченная выходная опция включена, усиление, g применяется к выходу окрашивающего фильтра, чтобы гарантировать, что абсолютный максимум выход никогда не превышает 1.

Для получения дополнительной информации на цветных шумовых процессах и как значение α влияет на PSD цветного шума, смотрите Цветные Шумовые Процессы.

Когда обратная энергия частоты, α положителен, цветной шум, произведена с помощью модели автоматического регрессивного (AR) порядка 63. Коэффициенты AR:

a0=1,ak=(k1α2)ak1k,k=1,2,,63

Розовые и коричневые шумы являются особыми случаями, которые сгенерированы от специально настроенных фильтров SOS порядков 12 и 10, соответственно. Эти фильтры оптимизированы для лучшей эффективности.

Когда обратная энергия частоты, α отрицателен, цветной шум, произведена с помощью модели скользящего среднего значения (MA) порядка 255. Коэффициенты MA:

b0=1,bk=(k1+α2)bk1k,k=1,2,,255

Фиолетовый шум сгенерирован от фильтра первого порядка, B = [1 −1].

Окрашивающие примененные фильтры (кроме розового, коричневого цвета, и фиолетовый) детализированы на стр 820–822 в [2].

Ссылки

[1] Beran, J., Фэн, Y., Ghosh, S. и Кулик, R. Процессы хорошей памяти: вероятностные свойства и статистические методы. Спрингер, 2013.

[2] Кэсдин, Нью-Джерси. "Дискретная Симуляция Цветных Шумовых и Стохастических процессов и Генерации Шума Закона о Степени 1/fα". Продолжения IEEE®. Издание 83, № 5, 1995, стр 802–827.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Представленный в R2015a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте