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高斯白噪声信道模拟器的设计与实现

摘要本文设计了一个信道模拟器，用来模拟高斯白噪声信道。整个系统采用

DSP（数字信号处理器）作为核心处理器，另外加上 A/D、D/A 完成信号采集及数

字加噪，输入信号经 A/D 数字化后，在 DSP 内叠加噪声，然后叠加有噪声的数字

信号经 D/A 输出模拟信号，完成加噪过程。高斯白噪声随机数由软件在 DSP 内部

产生。输出信噪比可调，可以通过外接键盘进行设置。通过测试，该信道模拟器

能够实时模拟高斯白噪声信道，完成加噪。

关键词信道模拟器高斯白噪声 DSP

1．引言

在无线通信系统设计中，为了使系统满足性能要求，经常需要对无线传输设

备的性能进行测试。一种方法是在实际通信环境中进行现场测试，另一种方法是

在实验室条件下利用信道模拟器进行性能测试。信道模拟器可以通过改变信道参

数模拟多种典型信道环境，便于控制。这样就可以随时进行多次重复试验，进而

了解一种通信设备或通信手段在不同信道条件下的性能或在同一信道条件下，比

较不同通信设备或通信手段的优缺点，缩短开发周期，降低开发费用。现有的信

道模拟器一般都是基于各种信道仿真模型，如 Jake 模型、Rummler 模型、Suzuki

模型等。在硬件上，随着数字信号处理技术和大规模集成电路的发展，大多使用

DSP 或 FPGA 作为核心器件。本文中使用 DSP 作为核心器件，对信道的加性高斯

白噪声特性进行模拟。

2．总体设计与实现

该信道模拟器主要由核心处理模块、ADC 模块、DAC 模块和人机接口模块组

成。核心处理模块包括 DSP 和存储器，ADC 模块包括滤波器和 ADC，DAC 模块包

括 DAC 和滤波器，人机接口模块包括键盘和显示器。系统框图如下：

图 1 总体方框图

输入的已调信号经 ADC 模块直接采样，转变为数字信号。核心处理模块产生

高斯随机数并将其加到输入的数字信号上，然后输出。输出数字信号经 DAC 模块

变为模拟信号并最终输出。

2.1 核心处理模块

核心处理器使用 TMS320VC5509A。由于这一型号 DSP 内部主要是易失性存储

器，所以需要外接非易失性存储器，用来存储程序。上电时 DSP 会自举加载外部

存储器中的程序。外部存储器使用一个 512K×16bit 的 Flash。DSP 与 Flash 的接口

使用 EMIF（External Memory Interface）无缝接口，便于访问外部存储器。外接存

储器电路图如下：

图 2 外接 Flash 电路图

2.2 ADC 模块

ADC 模块要对输入信号进行滤波，并完成数字化过程。输出的数字信号传输

给 DSP。A/D 转换器使用单端输入模式，内部参考电压。A/D 的时钟由 DSP 的定

时器输出引脚提供，便于调节时钟频率，即 A/D 的采样频率。A/D 与 DSP 的接口

也使用 EMIF 接口。但是 A/D 输出是 5V 逻辑电平，需要进行电平转换，转换为

3.3V 逻辑电平。ADC 模块部分电路图如下：

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