基于FPGA的高斯白噪声信道模拟器设计

晏慧强，王冬冬（上海船舶电子设备研究所，上海，201108）



设计与研发

基于FPGA的高斯白噪声信道模拟器设计

晏慧强，王冬冬
（上海船舶电子设备研究所，上海，201108）

信道模拟器在无线和水声通信领域中的应用具有非常重要的意义。对信道模拟器进行不同程序的配置，在物理上可以直接模拟不同环境下信号的传播过程。本文对高斯白噪声的理论进行了推导，给出其产生的方法和步骤，在此基础上设计出基于FPGA的信号处理流程。通过对不同SNR条件下输出信号的对比，验证了该方法的可行性。

信道模拟器；高斯白噪声；FPGA

0　引言

在真实的物理环境中，模拟信号的信道模型种类很多。在加性噪声中，高斯白噪声是最典型的一种信道环境。其中产生高斯白噪声的理论方法和数学模型非常多，本文介绍了基于Box-Muller的数学模型，利用FPGA产生高斯白噪声的方法，设计了基于高斯白噪声的信道模拟器。

1　产生高斯白噪声的理论方法

根据Box-Muller方法的推导，可以得到产生高斯白噪声的方法分为两个步骤：

1） 分别产生出在（0，1）范围内服从均匀分布的相互独立的两路序列和。

2　硬件设计

为了满足一定的灵活性，本设计把信号处理板、模拟采集板和模拟输出板进行了分离设计。

图1　A/D采集板

图2　D/A输出板

图3　信号处理板

模拟采集板把模拟信号进行量化输入到FPGA，FPGA内部通过对量化后的信号进行处理，仿造信号在信道中传播的过程。最后把处理后的信号通过D/A板输出，得到叠加噪声的模拟信号。……