FPGA实现的AGWN信号发生器设计与仿真

在通信系统中，加性高斯型白噪声(AGWN)是评估系统抗噪声性能的重要基准。本文重点介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)的AGWN信号生成器的设计方法。设计者首先深入分析了AGWN的特性，它具备白噪声的均匀功率密度分布和高斯噪声的概率分布。AGWN信号本质上是一种随机信号，其功率谱密度和概率分布函数都是已知的。 设计策略采取自顶向下的方法，将复杂的AGWN信号生成过程分解为多个模块，包括伪随机序列生成器、线性反馈移位寄存器(LFSR)以及信号叠加和调整等步骤。LFSR被用于产生独立且不相关的PN序列，这些序列的并行组合可以模拟AGWN的统计特性。中心极限定理在这个过程中起到了关键作用，它确保了多个独立序列相加后趋近于高斯分布。 具体实现中，设计者使用了Verilog硬件描述语言进行编码，实现了AGWN信号的发生电路设计和仿真。由于数字通信系统的特性，最终生成的是数字形式的AGWN信号，这使得信号的产生和在系统中的应用更为方便。 设计的AGWN信号生成器总体框图展示了整个流程，包括8个PN序列发生器的并行操作，以及后续的信号相加和系数调整。FPGA的并行处理能力得以充分发挥，使得信号生成效率得到提升。 总结来说，这篇文章详细阐述了如何利用FPGA技术设计一个高效且精确的AGWN信号发生器，这对于理解和优化数字通信系统的性能至关重要。这个设计不仅涉及到了随机信号理论、噪声模型、硬件描述语言的运用，还展示了如何将理论知识与实际工程实践相结合，以满足通信系统对高质量噪声模拟的需求。