FPGA基AGWN信号发生器：通信抗噪声设计与实现

在EDA/PLD技术中，基于FPGA的加性高斯型白噪声(AGWN)信号生成器设计是一个关键的模块，特别是在通信系统抗噪声性能分析中起着至关重要的作用。AGWN信号通常作为理想信道噪声模型，用于评估接收信号的质量和系统的性能极限。 设计过程中，首先理解了AGWN的基本特性，它既满足白噪声的特征（功率密度函数在所有频率上恒定，表现为均匀分布），又满足高斯噪声的特性（概率密度函数符合高斯分布）。为了实现这种复杂的信号生成，设计者采用了自顶向下的设计策略，将整个AGWN信号生成过程分解为多个模块，包括白噪声生成、伪随机序列生成、叠加以及可变系数调整等步骤。 在FPGA平台上，设计者利用了8个独立且初始状态不同的线性反馈移位寄存器(LFSR)来生成8个独立的伪随机序列，每个序列都有实部和虚部，这些伪随机序列由于其不相关性，其功率谱密度符合白噪声特性。通过中心极限定理，将这8个信号相加以增强模拟高斯性。最终，通过调整一个可变系数，生成的信号可以精确地模拟AGWN的特性，并适应于数字通信系统的需求。 设计出的AGWN信号发生器不仅可以高效地生成数字形式的AGWN信号，简化信号产生流程，而且由于其灵活性和并行性，能够在FPGA中快速实现，对实时性和资源利用率有显著优势。这个设计方法对于测试通信系统的抗噪声性能、噪声抑制算法以及信号处理等方面具有实际应用价值。 本文介绍了一种在EDA/PLD领域中基于FPGA的AGWN信号生成器的设计实现，它展示了如何通过硬件描述语言Verilog，结合随机过程理论和数字信号处理技术，构建出能够模拟通信系统中复杂信道噪声的理想工具，为数字通信系统的性能评估和优化提供了强大支持。