无线通信Nakagami信道m参数估测算法的测试方法、系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线通信Nakagami信道m参数估测算法的测试方法、系统。
【背景技术】
[0002]随着无线通信业务的快速增长和地面移动通信技术的迅速发展，人们对移动通信的需求，特别是高数据速率的需求，日益增强。时至今日，通信技术的发展趋势已从粗放式增长转到精细化的刻画阶段，比如对于无线信道的研宄。通过对于不同通信场景信道特性的研宄，通信系统设计人员能够根据研宄结果合理地分配资源，使通信网络的性能得到提尚O
[0003]然而，目前研宄人员对于无线通信信道的刻画还不够完善，尤其是在信道估测算法的取舍上，很难有一种算法能够在更广泛的通信场景中较准确的刻画出信道的特征。但是，纳卡伽米(Nakagami)信道由于其本身的优良性和对小尺度衰落信道刻画的准确性，受到越来越多从事信道研宄的科研人员的关注。
[0004]另一方面，由于信道刻画算法通常复杂度较大，造成了理论研宄成果不能很快得到有效验证的现状，特别是对于信道估测算法的实现方面，存在算法难度较大、稳定性较差，适用范围较窄等问题。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】
[0005]针对上述问题，本发明提供一种无线通信Nakagami信道m参数估测算法的测试方法、系统。
[0006]为达到上述目的，本发明无线通信Nakagami信道m参数估测算法的测试方法，包括
[0007]SI搭建测试平台，在minibee硬件平台上centos操作系统中搭建matlab、Xilinx和BPS的开发平台；
[0008]S2设计FPGA模块硬件结构；
[0009]S3FPGA 文件编译；
[0010]S4算法验证，在matlab中运行所述无线通信Nakagami信道m参数估测算法；
[0011 ] S5根据算法验证结果，调整FPGA模块硬件结构设计、无线通信Nakagami信道m参数估测算法。
[0012]进一步地，所述算法验证具体包括步骤:
[0013]产生基带信号，将基带信号通过平方根升余弦滤波，插值，载波调制成245.76MHz的发射端中频信号；
[0014]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；
[0015]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的接收端中频信号；
[0016]采集发射端和接收端的中频信号电压值，在matlab中运行所述无线通信Nakagami信道m参数估测算法，对所述无线通信Nakagami信道m参数估测算法的有效性和准确性进行判定。
[0017]为达到上述目的，本发明无线通信Nakagami信道m参数估测算法的测试系统，包括信号发射单元、信号接收单元以及matlab单元，
[0018]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；
[0019]所述matlab单元，用于采集发射端和接收端的中频信号电压值，运行所述无线通信Nakagami信道m参数估测算法。
[0020]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；
[0021]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；
[0022]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；
[0023]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。
[0024]进一步地，所述matlab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。
[0025]进一步地，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。
[0026]进一步地，还包括用户图形界面。
[0027]本发明利用硬件计算效率高的特点，在minibee硬件平台中设计FPGA硬件电路结合matlab脚本实现无线通信Nakagami信道m参数估测，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】
[0028]图1不同的无线通信Nakagami信道m参数估测算法实测结果比较图；
[0029]图2是本发明无线通信Nakagami信道m参数估测算法的测试系统结构框架图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
[0031]本实施例无线通信Nakagami信道m参数估测算法的测试方法，包括
[0032]步骤一:开发平台搭建。在minibee硬件平台上centos操作系统中搭建matlab、Xilinx和BPS的开发平台，需要按照以下顺序安装指定版本的能在centos系统中运行的软件:matlab R2013a、Xilinx 13.4、BPSv45。一般步骤采用“tar”指令解压压缩文件然后通过进行安装，或者采用“mnt”指令挂载镜像文件再通过进行安装。软件安装成功后，将Xilinx 13.4和matlab R2013a进行关联，关联成功后需要按照如下步骤打开terminal窗口设置环境变量:
[0033]$vim?/.bashrc#添加环境变量到.bashrc中
[0034]source{xilinx_installat1n_locat1n}/13.4/ISE_DS/settings64.sh>/dev/null
[0035]export XILINXD_LICENSE_FILE = /path/to/Xilinx/license.lie
[0036]export PATH = $PATH/opt/MATLAB/R201la/bin
[0037]export matlabroot = {MATLAB_installat1n_locat1n}/R2011a
[0038]设置成功后，重新打开一个terminal输入指令:sysgen。进入到matlab Simulink操作界面后，输入指令“cd {startup, m locat1n} ”，运行startup, m文件初始化发开平台，完成后在matlab控制台输入BPS，如果能成功调出BPS窗口，如图1所示，则说明平台搭建成功。
[0039]步骤二:FPGA硬件设计。根据算法的需要，设计对应的FPGA模块，提前预留FPGA与软件的接口，合理分配存储器空间。具体步骤，通过“sysgen”在terminal中打开simulink，根据算法需要，从BPS Library和Xilinx Library中拖取相应的模块。完成设计后将其保存为XX.mdl (xx为工程文件名)，需要注意文件名不宜过长，且不能包含中文，建议存放在BPS根目录下，以免编译出错。所设计的FPGA。
[0040]步骤三:FPGA文件编译。完成FPGA硬件设计后，在matlab command窗口输入“BPS”指令，调出BPS编译窗口，点击“gcs”按键将编译对象换为当前.mdl文件，然后点击“Run BPS”开始编译。如果所设计FPGA硬件有逻辑、时序等错误，会在matlab command窗口中提示错误，此时需要重复步骤二，对FPGA硬件进行相应的修改；如果编译通过，会在BPS根目录下产生一个以工程文件名命名的文件夹，进入该文件夹，将xx.bin (xx为工程文件名)拷贝到minibee硬件中。
[0041]步骤四:软件