基于FPGA和Matlab的无线通信信道参数估测算法测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于FPGA和Matlab的无线通信信道参数估测算法测试系统。
【背景技术】
[0002]在本技术领域中，通常是将无线通信信道参数估计系统全部进行硬件固化，其实现过程冗长、复杂、周期过长、可调试性较差，难以快速实现对新理论方法的实验测量、性能的验证和算法改进等。
[0003]由于大多数估测算法的实现方式是通过FPGA结合DSP的方式，虽然硬件实现方式具有运算效率高的突出优点，但是同时也存在编写周期长、调试难度大等问题。因此，将非实时并且对运算效率要求较低的部分做成软件也是目前算法实现的一种趋势。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明提供一种通过软、硬件结合能够将无线通信信道衰落参数估计的算法进行快速验证的基于FPGA和Matlab的无线通信信道参数估测算法测试系统。
[0005]为达到上述目的，本发明基于FPGA和Matlab的无线通信信道参数估测算法测试系统，包括信号发射单元、信号接收单元以及matlab无线通信信道参数估测单元，
[0006]所述信号发射、信号接收单元，包括发射端和接收端，所述发射端将指定序列的基带信号发射至所述接收端，其中所述指定序列的基带信号由软件程序产生，所述发射端和所述接收端的通信参数由软件程序设定、控制；
[0007]所述matlab无线通信信道参数估测单元，用于采集发射端和接收端的中频信号电压值，运行无线通信信道参数估测算法，对所述无线通信信道参数估测算法的有效性和准确性进行判定。
[0008]进一步地，所述信号发射端，包括PFGA模块，用于将所述的基带信号通过平方根升余弦滤波，插值，载波调制成245.76MHz的中频信号；
[0009]中频转高频模块，用于将中频信号通过数模转化，调制，滤波，射频端放大后得到2.4576GHz的射频信号，并根据射频端的增益倍数以及数模量化精度将中频信号换算成射频信号，通过无线信道发送射频信号至所述接收端；
[0010]所述接收端，包括高频转中频模块，用于将接收到的2.4576GHz的射频信号依次通过低通滤波、解调、可变增益放大、模数转化后得到245.76MHz的中频信号，根据射频端的增益倍数以及模数量化精度将射频端电压值换算成中频；
[0011]将245.76MHz的中频信号一路直接存进所述FPGA模块的数据存储器，输出至所述matlab无线通信信道参数估测单元，另一路通过FPGA模块的匹配滤波和下变频后进入预处理寄存器。
[0012]进一步地，所述matlab无线通信信道参数估测单元为安装有Matlab软件的计算机，所述计算机通过软硬件接口与所述FPGA模块、中频转高频模块、高频转中频模块，所述软硬件接口包括软件控制参数接口、数据输入输出接口、FPGA配置接口、硬件配置接口，其中，所述软件控制参数接口，用于输出所述发射端和所述接收端的通信参数；所述数据输入输出接口，用于所述信号发射单元、信号接收单元与matlab无线通信信道参数估测单元之间的数据传输；所述FPGA配置接口，用于对FPGA做初始化配置以及FPGA参数设置；所述硬件配置接口，用于控制中频转高频模块、高频转中频模块运行参数。
[0013]具体地，所述FPGA模块包括连接的符号产生电路、星座映射电路、平方根升余弦滤波电路、插值电路、信号选择电路；以及数据存储器、匹配滤波电路和所述匹配电路连接的下抽样电路。
[0014]进一步地，还包括用户图形界面。
[0015]本发明将无线通信信道参数估测系统实测时所需要改变的通信参数(例如发射、接收信号增益，通信频段，输入信号控制及读取)做成可软件控制的输入接口，同时将无线通信信道参数估测算法的验证部分放入软件编程部分，并且设计算法所需要的控制逻辑接口和数据读写接口。在这种架构下，对于理论研宄所得结果可以进行快速实测验证，并且在实测现场可以根据测试的需求对算法进行有效修改，提高了实际测试和系统调整的效率。
【附图说明】
[0016]图1是本发明基于FPGA和Matlab的无线通信信道参数估测算法测试系统结构框架图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
[0018]本发明主要应用于400MHz-6GHz频带内无线通信信道衰落参数的估计。本发明利用FPGA快速计算的特点，在minibee平台Centos操作系统中设计了一套无线通信信道衰落参数估计算法测试系统。该系统首先产生指定序列的基带信号，通过调制、数模转换、功率放大等步骤后得到指定参数的发射端射频信号，通过无线信道后将信号接收回来，再通过低通滤波、下变频、模数转换等步骤得到基带信号。
[0019]本发明基于FPGA和Matlab的无线通信信道参数估测算法测试系统，包括信号发射单元、信号接收单元以及matlab无线通信信道参数估测单元，
[0020]所述信号发射、信号接收单元，包括发射端和接收端，所述发射端将指定序列的基带信号发射至所述接收端，其中所述指定序列的基带信号由软件程序产生，所述发射端和所述接收端的通信参数由软件程序设定、控制；
[0021]所述matlab无线通信信道参数估测单元，用于采集发射端和接收端的中频信号电压值，运行无线通信信道参数估测算法，对所述无线通信信道参数估测算法的有效性和准确性进行判定。
[0022]所述信号发射端，包括PFGA模块，用于将所述的基带信号通过平方根升余弦滤波(SRRC滤波)，插值，载波调制成245.76MHz的中频信号；
[0023]中频转高频模块，用于将中频信号通过数模转化(DAC)，调制，滤波，射频端放大后得到2.4576GHz的射频信号，并根据射频端的增益倍数以及数模量化精度将中频信号换算成射频信号，通过无线信道发送射频信号至所述接收端；
[0024]所述接收端，包括高频转中频模块，用于将接收到的2.4576GHz的射频信号依次通过低通滤波、解调、可变增益放大、模数转化(ADC)后得到245.76MHz的中频信号，根据射频端的增益倍数以及模数量化精度将射频端电压值换算成中频；
[0025]将245.76MHz的中频信号一路直接存进所述FPGA模块的寄存器，输出至所述matlab无线通信信道参数估测单元，另一路通过FPGA模块的匹配滤波和下变频后进入预处理寄存器。
[0026]所述matlab无线通信信道参数估测单元为安装有Matlab软件的计算机，所述计算机通过软硬件接口与所述FPGA模块、中频转高频模块、高频转中频模块，所述软硬件接口包括软件控制参数接口、数据输入输出接口、FPGA配置接口、硬件配置接口，其中，所述软件控制参数接口，用于输出所述发射端和所述接收端的通信参数；所述数据输入输出接口，用于所述信号发射单元、信号接收单元与matlab无线通信信道参数估测单元之间的数据传输；所述FPGA配置接口，用于对FPGA做初始化配置以及其它参数设置；所述硬件配置接口，用于控制硬件部分的运行参数。
[0027]所述FPGA模块包括连接的符号产生电路、星座映射电路、平方根升余弦滤波(SRRC滤波)电路、插值电路、信号选择电路；以及数据存储器、匹配滤波电路和所述匹配电路连接的下抽样电路。
[0028]本发明系统的运行如下:
[0029]将测试所需的特定基带信号从软件产生并送入对应的发送端寄存器，根据算法精度的需要改变寄存器存储空间；所述特定基带信号为根据实际测试需要选定的基带信号。
[0030]将基带信号通过平方根升余弦滤波，插值，载波调制成245.76MHz的中频信号，各个模块的参数可由软件输入参数控制。将245.76MHz的中频信号转化为后端高变频模块所需要的信号模式。
[0031]将中频信号通过数模转化，调制，滤波，射频端放大后得到2.4576GHz的射频信号，并根据射频端的增益倍数以及数模量化精度将中频电压值换算成射频电压值。
[0032]发射和接收信号。
[0033]将接收到的2.4576GHz的射频信号依次通过低通滤波、解调、可变增益放大、模数转化等步骤后得到245.76MHz的中频信号，根据射频端的增益倍数以及模数量化