一种TDEV时域噪声产生方法及装置

技术领域

本申请涉及同步噪声技术领域，尤其涉及一种TDEV时域噪声产生方法及装置。

背景技术

时间偏差（Time Deviation，TDEV）是通信网中同步噪声的重要评价指标。如ITU-TG.823标准《基于2048kbit/s体制的数字网内抖动和漂移的控制》建议采用MTIE和TDEV来规范同步（定时）接口的输出漂移。同时同步设备的噪声容限和噪声转移测试中时域噪声信号指标也主要采用TDEV来表示。因此需要研究可生成任意TDEV模板对应的时域噪声信号的方法，以满足相关的测试和噪声评估需求。

发明内容

本申请实施例提供一种TDEV时域噪声产生方法及装置，解决了现有技术产生的时域噪声不能满足任意TDEV的问题。

本申请实施例提供一种TDEV时域噪声产生方法，包括步骤：

选择TDEV模板；

对TDEV模板在时域上采样；

通过采样时间和频率的转换关系，计算频谱范围；

通过TDEV和功率谱的转换关系，计算信号功率谱；

对功率谱进行插值操作，补充丢失的功率谱信息；

对插值操作后的功率谱添加相位信息，得到频域响应；

对频域响应进行傅里叶反变换得到TDEV模板对应的时域噪声。

进一步地，还包含步骤：导出生成的时域噪声。

进一步地，还包含步骤：

计算时域噪声的TDEV与TDEV模板进行对比，计算相对偏差。

进一步地，还包含步骤：

设置生成的TDEV相对偏差区间。

进一步地，所述插值的方法具体为：

通过TDEV时域噪声的功率谱上的有限个数值，估算出功率谱在其频谱范围内的其它频点处的近似功率值，得到更多的功率谱信息。

进一步地，插值方法选用插值函数为拉格朗日插值、分段线性插值、埃尔米特插值或三次样条插值。

本申请实施例还提供一种TDEV时域噪声产生装置，用于实现上述任意一项实施例所述方法，包含采集模块和确定模块。所述采集模块，用于对TDEV在时域上采样。所述确定模块，用于计算频谱范围和功率谱。对功率谱进行插值，补充丢失的功率谱信息。通过对插值操作后的功率谱添加相位信息得到频域响应；通过对频域响应进行傅里叶反变换得到时域噪声。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的方法。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一实施例所述的方法。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本申请提出了频谱插值的方法，有效补充了频域不均匀采样导致的功率谱信息丢失问题。并通过补充频域相位方式生成任意TDEV模板对应的时域噪声信号。生成的时域噪声可满足设备噪声容限测试及网络限值评估等需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例一种TDEV时域噪声产生方法流程图；

图2.1~2.3为本申请实施例噪声产生TDEV模板示意图；

图3.1~3.3为本申请实施例噪声功率谱示意图；

图4.1~4.3为本申请实施例生成时域噪声信号示意图；

图5.1~5.3为本申请实施例时域噪声的TDEV结果对比示意图；

图6.1~6.3为本申请实施例噪声产生的TDEV相对偏差示意图；

图7为本申请实施例一种TDEV时域噪声产生装置结构图；

图8为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本申请实施例一种TDEV时域噪声产生方法流程图。本申请实施例提供一种TDEV时域噪声产生方法，包括步骤101~107：

步骤101、选择TDEV模板。

选择目标TDEV(τ)模板，TDEV的表达式为：

公式1

其中

为相邻样值间的时间间隔；

为积分时间内的抽样数；

为积分时间。

步骤102、对TDEV模板在时域上采样。

例如，对公式1所示的TDEV(τ)在时域τ上采样。

步骤103、通过时域上采样计算频谱范围。

利用公式2计算频谱范围

f

步骤104、通过TDEV和功率谱的转换关系，计算信号功率谱。

根据ITU-T G.812标准附录I可知，TDEV和功率谱存在如下对应关系：

公式3

其中

将

步骤105、对功率谱进行插值，补充丢失的功率谱信息。

进一步地，所述插值的方法具体为：通过TDEV时域噪声的功率谱上的有限个数值，估算出功率谱在其频谱范围内的其它频点处的近似功率值，得到更多的功率谱信息。

进一步地，插值方法选用插值函数为拉格朗日插值、分段线性插值、埃尔米特插值或三次样条插值。

插值方法选用不同类型的插值函数，估计的效果就不同，包括但不限于：拉格朗日插值、分段线性插值、埃尔米特插值、三次样条插值。

步骤106、对插值操作后的功率谱添加相位信息，得到频域响应。

公式4

步骤107、对频域响应进行傅里叶反变换得到TDEV模板对应的时域噪声。

公式5

进一步地，还包含步骤：

步骤108、导出生成的时域噪声。

导出生成的时域噪声序列

图2.1~2.3为本申请实施例噪声产生TDEV模板示意图。选取了三种典型的TDEV噪声模板进行仿真，其中，图2.1为ITU-T G.811.1增强型基准主时钟（enhanced PrimaryReference Clock，ePRC）的噪声产生TDEV指标，该曲线特征为直线形。图2.2为ITU-T G.812的同步供给单元（Synchronization Supply Unit，SSU）的噪声产生TDEV指标，该曲线特征为折线形。图2.3为ITU-T G.8262.1的增强型同步设备时钟（enhanced SynchronousEquipment Clock，eSEC）的噪声产生TDEV指标，该曲线的特点为幅度较小。

图3.1~3.3为本申请实施例噪声功率谱示意图。对TDEV曲线进行时域采样，并通过公式2和公式3计算得到信号功率谱

图4.1~4.3为本申请实施例生成时域噪声信号示意图。根据公式4对

进一步地，本申请实施例还还包含步骤109~110.

步骤109、计算时域噪声的TDEV；

时域噪声的TDEV记为

步骤110、与TDEV模板进行对比，计算相对偏差。

采用公式：

公式6

计算相对偏差。

例如，计算三种设备时域噪声信号的TDEV指标。并与标称的TDEV指标进行比对。结果如图5.1~5.3所示，为本申请实施例时域噪声的TDEV结果对比示意图。其中图5.1为ePRC时域噪声TDEV结果比对。图5.2为SSU时域噪声TDEV结果比对。图5.3为eSEC时域噪声TDEV结果比对。

设置生成的TDEV相对偏差区间。例如，偏差区间设置在±20％以内，响应于TDEV相对偏差在偏差区间内，确定符合标准要求。

图6.1~图6.3为本申请实施例噪声产生的TDEV相对偏差图，表示了TDEV与标称的TDEV对比的相对偏差。由图6.1可知，ePRC的生成TDEV相对偏差范围为-2.5%～1.4%，由图6.2可知，SSU的生成TDEV相对偏差范围为-17.2%～18.7%，由图6.3可知，eSEC的生成TDEV相对偏差范围为-9.7%～11.7%。通常的模板类测试方法中，对于模板偏差的要求是±20％以内。

图7为本申请实施例一种TDEV时域噪声产生装置结构图。本申请实施例还提供一种TDEV时域噪声产生装置，用于实现上述任意一项实施例所述方法，包含采集模块710和确定模块720。

所述采集模块，用于对TDEV在时域上采样。

所述确定模块，用于计算频谱范围和功率谱；对部分功率谱进行插值，补充丢失的功率谱信息；通过对插值操作后的功率谱添加相位信息得到频域响应；通过对频域响应进行傅里叶反变换得到时域噪声。

本文提出的方法基于TDEV和功率谱的对应关系，首先在时域上对TDEV进行采样，转换为功率谱。然后对功率谱进行插值并添加相位信息，通过傅里叶反变换得到相应的时域噪声信号。该方法可产生任意TDEV模板对应的时域噪声信号。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

因此，本申请还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请中任一实施例所述的方法。

进一步地，本申请还提出一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请任一实施例所述的方法。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM) 和/或非易失性内存等形式，如只读存储器 (ROM) 或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

图8为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

所显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。其包括：一个或多个处理器620；存储装置610，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器620运行，使得所述一个或多个处理器620实现本申请实施例所提供的TDEV时域噪声产生方法，该方法包括：

选择TDEV模板；

对TDEV模板在时域上采样；

通过采样时间和频率的转换关系，计算频谱范围；

通过TDEV和功率谱的转换关系，计算信号功率谱；

对功率谱进行插值，补充丢失的功率谱信息；

对插值操作后的功率谱添加相位信息，得到频率响应；

对频域响应进行傅里叶反变换得到TDEV模板对应的时域噪声。

该电子设备600还包含输入装置630和输出装置640；电子设备中的处理器620、存储装置610、输入装置630和输出装置640可以通过总线或其它方式连接，图中以通过总线650连接为例。

存储装置610作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可运行程序以及模块单元，如本申请实施例中的TDEV时域噪声产生方法对应的程序指令。存储装置610可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储装置610可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其它非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置610可进一步包括相对于处理器620远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置630可用于接收输入的数字、字符信息或语音信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置640可包括显示屏、扬声器等电子设备。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。