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摘 要：高斯白噪声发生器对系统的测试和理论研究具有重大意义，本论文介绍了高斯白噪声的特点以及高斯白噪声的产生原理，着重讨论了高斯白噪声的产生算法和各模块的功能实现，最后通过QuartusⅡ软件并借助MATLAB对高斯白噪声的性能进行了理论分析和实验仿真。仿真结果表明该设计方案可以得到比较理想的高斯白噪声，且该噪声具有频率可调、幅度可调、重复性好的优点。
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关键词：高斯白噪声；m序列；FPGA,4289
Design and Realization of White Gaussian Noise Generator
Based on FPGA
Abstract: The test and theory research of the system of Gauss white noise generator is of great significance. This paper introduces the characteristics of Gauss white noise and principle of Gauss white noise, it also discusses the Gauss white noise generation algorithm and function realization of each module, finally, the properties of Gauss white noise is analyzed in theory and the experimental simulation through the QuartusⅡ software and the MATLAB. The simulation results show that this scheme can get relatively ideal Gauss white noise, and the noise has the advantages of adjustable frequency, adjustable amplitude, and good repeatability.
Key words: White Gaussian noise; M sequence; FPGA
目 录
摘要 1
引言 1
1.高斯白噪声的产生原理概述 2
2.高斯白噪声的产生算法及核心模块分析 3
2.1均匀分布随机数的产生 3
2.2 FIR数字滤波算法描述 4
2.3 DDS算法描述 5
2.4数模转换器模块 6
2.5放大器模块 6
2.6低通滤波器模块 7
3.高斯白噪声的性能分析 7
3.1高斯白噪声的谱分析 7
3.2高斯白噪声的功率控制分析 8
4.高斯白噪声发生器的总体设计 9
5.高斯白噪声发生器的仿真结果分析 11
6.结论与展望 14
参考文献 15
附录 17
致谢 21 ,4289
基于FPGA的高斯白噪声发生器设计与实现
引言
在通信系统中，高斯白噪声是很常见的噪声信号之一，因此在检验和测试系统的抗干扰性能时常常需要高斯白噪声信号源。同时，高斯白噪声信号源也常常被用来研究无线通信的信道特性。面对高斯白噪声如此大的作用，所以要设计一个能产生高斯白噪声的信号源，并使其具有性能可靠、结构简单的特性，这对理论研究和系统检测的意义都是很重大的。
目前，高斯白噪声信号源一般在DSP软件系统上实现，也有在微处理器上实现的。但软件仿真速度太慢，利用硬件仿真器可以大幅度提高仿真速度。硬件高斯噪声发生器有物理噪声发生器和数字合成噪声发生器两种实现形式。物理噪声发生器精度较高，但实现电路较为复杂，设计时一般不采用，在工程中通常使用的还是数字噪声发生器。
本设计提出的高斯白噪声发生器是基于FPGA实现的，并借助MATLAB进行仿真，完成了高斯白噪声发生器的设计，它有较好的精度，而且它产生的高斯白噪声，具有良好的特性。在设计过程中本设计可以对各种参数进行控制、调节，带宽调节范围为3MHz到66MHz，步进3MHz，幅度8位可调，增加了它的实用性，从而噪声发生器的灵活性被大大提高了。本设计与传统的噪声发生器（m序列直接经过低通滤波处理）相比，不仅产生了所需要的高斯白噪声，而且还可以得到了各种其他波形，如正弦波、方波、三角波、锯齿波。该发生器还具有很多优点，比如运行速度快、资源利用率高、硬件设计结构简单。在仿真时，采用VHDL硬件描述语言对于系统的在线升级、测试和仿真，都是比较方便的。