CN112165367A - 多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法及信道模拟器 - Google Patents
多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法及信道模拟器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112165367A CN112165367A CN202011301021.9A CN202011301021A CN112165367A CN 112165367 A CN112165367 A CN 112165367A CN 202011301021 A CN202011301021 A CN 202011301021A CN 112165367 A CN112165367 A CN 112165367A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signals
- channel
- color noise
- path
- module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005562 fading Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 24
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 101100536251 Mus musculus Tmem120a gene Proteins 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
- H04B17/391—Modelling the propagation channel
- H04B17/3911—Fading models or fading generators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
Abstract
本发明公开一种多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法及信道模拟器,该方法色噪声的获得方法是通过读取RAM中存储的不同谱型的色噪声数据,每组数据对应不同的多普勒扩展与不同的成型滤波器谱型,为使生成的色噪声的采样率适应数百路不同采样率的信号,对其进行FARROW插值滤波。较传统方法的生成方式,色噪声的产生只需存储少量数据,其他采样率的数据通过适当的插值来实现速率的匹配,极大地节约了资源。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信同步技术领域,尤其是一种多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法。
背景技术
无线信道作为通信***的重要组成部分,它的传输性能的优劣直接影响通信质量的好坏。在无线信道中,电磁波传输过程中由于受周围环境影响,存在衰落的现象。为更为逼真地模拟外场试验环境,提出了一种适应强、参数可变、范围广的多信道模拟方法,搭建了一种谱型可变的多信道模拟***。
无线信道衰落分为大尺度衰落和小尺度衰落。大尺度衰落是长距离传输之后信号衰落的表现(包括路径损耗、阴影效应),小尺度衰落是传输过程中瞬时的衰耗的一个表现。本信道模拟器应用包含大尺度衰落和小尺度衰落情况。多径效应是信号在多径传输时,由于各条多径信号到达接收机的时间不同而引起的干涉延时效应,主要表现为多普勒扩展与多径时延扩展。
目前市场上现有的信道模拟器,由于受到FPGA器件规模的限制,大多产品仅针对有限数量的无线信道进行模拟。
发明内容
为解决现有技术中的技术问题,本发明提供了一种多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法。
本发明的技术方案为:一种多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法,包括以下步骤:
S1 多径延迟:对输入信号的每一路进行多径延迟;
S2 幅相调整:对每个独立的信道模拟单元时延后的每一路信号进行幅度相位调整;
S3 色噪声生成
(1)上位机下发参数,
(2)读取RAM存储的不同谱型的数据,
(3)色噪声通过读取RAM存储的数据经过FARROW适当的插值来实现与不同路信号的速率匹配,生成与路径信号采样率匹配的色噪声;
S4 多普勒频移:不同路径的信号与速率匹配的色噪声相乘;
S5 将每一路信号叠加后合并成一路信号;
S6 大尺度衰落:将合并后的信号经过大尺度衰落;
S7 数据输出。
优选地,所述下发参数包括多普勒谱型、小尺度衰落参数、符号速率、多普勒频移,所述小尺度衰落参数包括各径延迟点数、各径瑞利噪声幅度和快慢变化。
优选地,所述RAM存储的不同谱型包括U型谱、高斯谱与平坦谱。
优选地,还包括上位机控制模块,主要用于控制整个过程中的每一个步骤。
一种信道模拟器,包括上位机控制模块、多径延迟模块、幅相调整模块、色噪声生成模块、多普勒频移模块、大尺度衰落模块以及FARROW插值模块。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
一、色噪声的获得方法是通过读取RAM中存储的不同谱型的色噪声数据。每组数据对应不同的多普勒扩展与不同的成型滤波器谱型。为使生成的色噪声的采样率适应数百路不同采样率的信号,对其进行FARROW插值滤波。较传统方法的生成方式,色噪声的产生只需存储少量数据,其他采样率的数据通过适当的插值来实现速率的匹配,极大地节约了资源。
二、该信道模拟器每一个机构都是可以异步处理多个不同路不同参数的信号。并且,该信道模拟器可以模拟大尺度衰落、瑞利衰落、莱斯衰落幅度特性。
三、可以覆盖大尺度衰落和小尺度衰落,覆盖范围广;实现多通道并行结构,在资源受限的情况下,可以节约资源并提高资源利用率;与此同时,多种谱型滤波器可切换使用,较以往增添了选择性和灵活性;选用了FARROW插值滤波器,可实现任意分数倍插值,插值以适应输入信号的速率。
附图说明
图1为待存储的色噪声数据产生方法示意图;
图2 为M个结构信号并行输入时信道模拟器结构示意图;
图3 为异步信号多路复用的时隙图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的描述中,需要理解的是,术语中“前”、“后”、 “左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了方便描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制,本发明中各实施例的技术方案可进行组合,实施例中的技术特征亦可进行组合形成新的技术方案。
请参阅附图1至图3所示,本发明提供如下技术方案:一种多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法,包括以下步骤:
S1 多径延迟:对输入信号的每一路进行多径延迟;
S2 幅相调整:对每个独立的信道模拟单元时延后的每一路信号进行幅度相位调整;
S3 色噪声生成
(1)上位机下发参数,
(2)读取RAM存储的不同谱型的数据,
(3)色噪声通过读取RAM存储的数据经过FARROW适当的插值来实现与不同路信号的速率匹配,生成与路径信号采样率匹配的色噪声;
S4 多普勒频移:不同路径的信号与速率匹配的色噪声相乘;
S5 将每一路信号叠加后合并成一路信号;
S6 大尺度衰落:将合并后的信号经过大尺度衰落;
S7 数据输出。
优选地,下发参数包括多普勒谱型、小尺度衰落参数、符号速率、多普勒频移,小尺度衰落参数包括各径延迟点数、各径瑞利噪声幅度和快慢变化。
优选地,RAM存储的不同谱型包括U型谱、高斯谱与平坦谱。
优选地,还包括上位机控制模块,主要用于控制整个过程中的每一个步骤。
一种信道模拟器,包括上位机控制模块、多径延迟模块、幅相调整模块、色噪声生成模块、多普勒频移模块、大尺度衰落模块以及FARROW插值模块。
信道模拟器可实现下述功能:
(1)单通道分时复用和路径延时实现;
(2)RAM存储不同谱型的高斯色噪声数据;
(3)FARROW插值滤波器实现;
(4)多通道并行结构信道模拟实现;
实施例1
取图2中的结构1信号输入为例,采用多路复用技术,不同的信号相互交织在不同的时间段内,沿着同一个信道传输。
现输入P个不同的信号,信号类型可以是基带窄带信号、OFDM、专用信号(塔康、LINK11/16)、敌我识别信号、基带宽带信号等。
P个信号的每一路划分为Q段,每一段占用固定序号的时隙,每段数据所占的时隙是周期性地出现,其周期就是时分复用帧的长度。
同一个信号相邻数据段存在信号交叠,交叠个数是动态可选的,由上位机设定。
设周期为T,主时钟速率为200MHz,异步复用方式生成结构,一个周期内时隙N=32,数据长度为1M,满足下式:
本发明的原理及过程:
步骤一:对输入信号的每一路进行多径延迟
每个独立的信道模拟单元包含P个延迟部分,在FPGA内基于BRAM实现,生成结构会输出包含交叠的数据,交叠数据长度指明了最大延迟点数不能超过叠长度,P个延迟RAM按照参数设置的各径延迟点数来进行存储。
步骤二:对P路信号进行幅度相位调整
对每个独立的信道模拟单元时延后的P路信号进行幅度相位调整,时延后的信号表达式如下:
步骤三:生成色噪声,通过FARROW适当的插值来实现与不同路径信号的速率匹配
传统的色噪声的产生方法有正弦波叠加法和成型滤波器法,由于其实现较复杂,占用过多资源,将其进行改进。
RAM中存储多种谱型的数据,谱型包括:U型谱、高斯谱、平坦谱等。读取RAM中的数据然后经过FARROW插值,生成与路径信号采样率匹配的色噪声。
以成型滤波器为U型谱举例说明。
多普勒功率谱形状为U型,称之为U型谱。其功率谱表达式如下:
根据奈奎斯特采样定律,当采样频率大于信号中最高频率的2倍时(),采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。此处。当输入的高斯白噪声长度L=1K时,每个串行结构包括8个延迟部分,分别对应一个BRAM,生成结构输出的I/Q各8bit,即每个复样点共16 bit,每个BRAM最大只能做1K深度的延迟。综合考虑,采样率选取为多普勒频移的倍。
步骤四:不同路径的信号与速率匹配的色噪声相乘
步骤五:将P路信号叠加后合并成一路信号
步骤六:合并后的信号经过大尺度衰落
大尺度衰落用来描述接收机和发射机之间的距离有大尺度变化时,接收信号平均功率值的变化规律。
步骤七:数据输出
实际应用中,会有几百路信号产生,传统方法在硬件实现中过于复杂,本专利提出了新的解决方案,简化色噪声的产生步骤,具体步骤如下:
(2) 读取RAM存储的不同谱型的数据;
(3) 色噪声通过FARROW适当的插值来实现与不同路信号的速率匹配;
(4) 信号与速率匹配的色噪声相乘。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1 多径延迟:对输入信号的每一路进行多径延迟;
S2 幅相调整:对每个独立的信道模拟单元时延后的每一路信号进行幅度相位调整;
S3 色噪声生成
(1)上位机下发参数,
(2)读取RAM存储的不同谱型的数据,
(3)色噪声通过读取RAM存储的数据经过FARROW适当的插值来实现与不同路信号的速率匹配,生成与路径信号采样率匹配的色噪声;
S4 多普勒频移:不同路径的信号与速率匹配的色噪声相乘;
S5 将每一路信号叠加后合并成一路信号;
S6 大尺度衰落:将合并后的信号经过大尺度衰落;
S7 数据输出。
2.根据权利要求1所述的一种多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法,其特征在于,所述下发参数包括多普勒谱型、小尺度衰落参数、符号速率、多普勒频移,所述小尺度衰落参数包括各径延迟点数、各径瑞利噪声幅度和快慢变化。
3.根据权利要求1所述的一种多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法,其特征在于,所述RAM存储的不同谱型包括U型谱、高斯谱与平坦谱。
4.根据权利要求1所述的一种多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法,其特征在于,还包括上位机控制模块,主要用于控制整个过程中的每一个步骤。
5.一种应用于权利要求1-4任一权利要求所述的一种多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法的信道模拟器,其特征在于:包括上位机控制模块、多径延迟模块、幅相调整模块、色噪声生成模块、多普勒频移模块、大尺度衰落模块以及FARROW插值模块。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011301021.9A CN112165367A (zh) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | 多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法及信道模拟器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011301021.9A CN112165367A (zh) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | 多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法及信道模拟器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112165367A true CN112165367A (zh) | 2021-01-01 |
Family
ID=73865903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011301021.9A Pending CN112165367A (zh) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | 多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法及信道模拟器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112165367A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112905946A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 湖南国科锐承电子科技有限公司 | 一种可变符号速率、可任意路并行输入插值方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1702986A (zh) * | 2005-07-15 | 2005-11-30 | 清华大学 | 基带多径衰落信道模拟器 |
CN105471530A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-04-06 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种基于基带等效信道模型的提高接收信号模拟准确度的方法 |
CN106656377A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-05-10 | 中国空间技术研究院 | 一种信道模型可变的宽带卫星信道模拟器 |
CN107800497A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-03-13 | 武汉船舶通信研究所(中国船舶重工集团公司第七二二研究所) | 一种适用于宽带短波通信的信道模拟方法及装置 |
-
2020
- 2020-11-19 CN CN202011301021.9A patent/CN112165367A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1702986A (zh) * | 2005-07-15 | 2005-11-30 | 清华大学 | 基带多径衰落信道模拟器 |
CN105471530A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-04-06 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种基于基带等效信道模型的提高接收信号模拟准确度的方法 |
CN106656377A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-05-10 | 中国空间技术研究院 | 一种信道模型可变的宽带卫星信道模拟器 |
CN107800497A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-03-13 | 武汉船舶通信研究所(中国船舶重工集团公司第七二二研究所) | 一种适用于宽带短波通信的信道模拟方法及装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JENG-KUANG HWANG: "Efficient Structure for FPGA Implementation of a Configurable Multipath Fading Channel Emulator", 《IEEE》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112905946A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 湖南国科锐承电子科技有限公司 | 一种可变符号速率、可任意路并行输入插值方法 |
CN112905946B (zh) * | 2021-01-22 | 2024-07-12 | 湖南国科锐承电子科技有限公司 | 一种可变符号速率、可任意路并行输入插值方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109348739B (zh) | 用于无线通信的参考信号封装 | |
CN1702986B (zh) | 基带多径衰落信道模拟器 | |
EP1599951B1 (en) | Transmit diversity and separating multiple loopback signals | |
JP3947770B2 (ja) | 多種拡散系列を用いたcdma通信方式 | |
CN105187232B (zh) | 一种动态信道模拟装置及方法 | |
CN109104252B (zh) | 多输入多输出方式***的测试装置以及测试方法 | |
CN103532644A (zh) | 多径阴影复合衰落信道模拟装置及其工作方法 | |
CN101578829A (zh) | 一种信道估计方法 | |
CN113259291B (zh) | 利用水声连续信号动态多普勒跟踪实现的相位补偿方法 | |
CN113746536B (zh) | 散射通信方法、信号发射装置、信号接收装置及*** | |
CN104796372B (zh) | 一种实现低复杂度的lte***下行辅同步信号检测方法 | |
WO2014166552A1 (en) | Signal generating device with integrated fading generating unit and signal generating method | |
CN112165367A (zh) | 多路独立信号并行的无线衰落信道模拟方法及信道模拟器 | |
CN101262284B (zh) | 一种无线信道模拟和测试的方法及装置 | |
Harper et al. | Performance of a linear-detector joint radar-communication system in doubly selective channels | |
Mody et al. | Parameter estimation for OFDM with transmit receive diversity | |
EP0993129A2 (en) | Channel estimation in space time block coded transmit antenna diversity for WCDMA | |
CN103283154A (zh) | 发送装置、接收装置、通信***以及通信方法 | |
JP2955576B1 (ja) | ディジタル通信システムとその送信装置および受信装置、ならびにフレーム同期検出回路 | |
WO2009081606A1 (ja) | 通信システムおよびその方法 | |
CN102148792B (zh) | 数字无线通信***中的连续导频处理方法及装置 | |
KR100643745B1 (ko) | 한점 직교 및 zcd 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는ook-cdma 기반의 유무선 통신 시스템 및 그 방법 | |
JP2002164810A (ja) | 巡回シフト形符号分割多重通信方式 | |
CN103888196A (zh) | 双向移动通信环境模拟*** | |
CN102122996A (zh) | 模拟射频信号生成方法及*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210101 |