无线信道时延和衰落精确模拟装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112040499A(43)申请公布日2020.12.04(21)申请号202010799780.6(22)申请日2020.08.11(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人朱秋明黄威赵子坤张涛涛毛开虞湘宾陈小敏仲伟志(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人贺翔(51)Int.Cl.H04W24/02(2009.01)H04W24/08(2009.01)H04W56/00(2009.01)H04W72/12(2009.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称无线信道时延和衰落精确模拟装置及方法(57)摘要本发明公开了一种无线信道时延和衰落精确模拟装置及方法，模拟装置包括PC机子系统、信道模拟子系统、模数转换单元以及数模转换单元，PC机子系统包括用户交互单元和参数计算单元，信道模拟子系统包括时延模块单元、信道衰落产生单元、乘法单元、截位单元、自动增益控制单元和内插单元。本发明可以根据用户输入的场景参数，精确地模拟动态非平稳多径衰落信道的状况，包括时延、多径衰落、多普勒频率等，可用于无线通信系统和通信设备的性能测试和验证。CN112040499ACN112040499A权利要求书1/2页1.一种无线信道时延和衰落精确模拟装置，其特征在于：包括PC机子系统、信道模拟子系统、模数转换单元(1-3)以及数模转换单元(1-10)；所述PC机子系统包括用户交互单元(1-1)和参数计算单元(1-2)，所述信道模拟子系统包括时延模块单元(1-4)、信道衰落产生单元(1-5)、乘法单元(1-6)、截位单元(1-7)、自动增益控制单元(1-8)和内插单元(1-9)；所述用户交互单元(1-1)的输出接口与参数计算单元(1-2)的输入接口相连，参数计算单元(1-2)的输出接口与时延模块单元(1-4)以及信道衰落产生单元(1-5)的输入接口以PCIE总线相连，所述模数转换单元(1-3)的输出接口与时延模块单元(1-4)的输入接口相连，时延模块单元(1-4)的输出接口和信道衰落产生单元(1-5)的输出接口与乘法单元(1-6)的输入接口相连，所述乘法单元(1-6)的输出接口与截位单元(1-7)的输入接口相连，截位单元(1-7)的输出接口与自动增益控制单元(1-8)的输入接口相连，所述自动增益控制单元(1-8)的输出接口与内插单元(1-9)的输入接口相连，内插单元(1-9)的输出接口与数模转换单元(1-10)的输入接口相连。2.一种无线信道时延和衰落精确模拟方法，其特征在于：步骤如下：第一步，用户在PC机上通过用户交互单元(1-1)设置通信场景参数，包括基站的位置坐标参数、移动台的位置坐标和速度参数，并将这些参数传输到参数计算单元(1-2)；第二步，参数计算单元(1-2)根据用户交互单元(1-1)输入的通信场景进行参数计算，得到时延，多普勒频率信道参数并对其进行定点化，通过PCIE总线将定点化后的参数传输到时延模块单元(1-4)和信道衰落产生单元(1-5)；第三步，时延模块单元(1-4)根据参数计算单元(1-2)传输过来的时延参数，将其分为长时延、粗时延和高精度时延三部分，分别对多径信号进行时延模拟，然后将延时后的信号输出到乘法单元(1-6)；第四步，信道衰落产生单(1-5)根据参数计算单元(1-2)传过来的多普勒频率参数，产生信道衰落因子，然后将衰落因子输出到乘法单元(1-6)；第五步，将时延模块(1-4)的输出结果与信道衰落产生单元(1-5)的输出结果送入乘法单元(1-6)相乘，然后将得到的结果送入截位单元(1-7)进行截位，再将截位后的结果送入自动增益单元(1-8)进行调整，最后通过内插单元(1-9)将数据速率内插到数模转换单元(1-10)速率输出。3.如权利要求2所述的无线信道时延和衰落精确模拟方法，其特征在于：第二步参数计算具体实现步骤如下：2.1)根据基站的位置LBS，移动台的位置LMS，和散射体分布的位置Lsca，计算时延参数，方法如下：其中，l表示离散时间序号，c表示光速，D(l)表示在l时刻的时延；2.2)根据移动台的速度和到达角单位矢量计算多普勒频率参数，方法如下：其中，fn,m表示第n条径内第m个支路的多普勒频率，k为波数，是一个常数，其值为k＝2π2CN112040499A权利要求书2/2页fc/c，fc为载波频率，表示第n条径内第m个支路到达角的单位矢量。4.如权利要求3所述的无线信道时延和衰落精确模拟方法，其特征在于：第三步具体实现步骤如下：3.1)将模数转换单元(1-3)输出的数字信号送入DDR，通过控制DDR的读写地址进行长时延模拟；3.2)将DDR输出的信号送入双端口RAM