将各路径信号进行叠加，输出到信道噪声模块；
[0090] 5)产生复高斯随机变量，计算输入复基带信号功率，根据参数寄存器中的信噪比， 调整噪声功率，叠加到输入信号上，输出信道模拟信号；
[0091] 6)动态信道模式时，根据时钟计数器发送的配置指令重复步骤（1)~（5)，直到用 户停止运行。
[0092] 射频输出单元，该单元输入端与信道模拟单元输出端相连，用于将信道模拟单元 输出的两通道中频数字信号转换为模拟信号，滤除镜像分量并分别上混频到射频，然后输 出给外部设备。
[0093] 本发明的动态信道模拟装置工作时，首先通过用户软件界面选择信道模式并配置 信道参数，然后通过数据接口将信道参数传递给FPGA，由FPGA根据用户选择信道模式进 行参数存储，由射频输入模块将输入射频信号下混频到中频，再在FPGA中进行下变频到基 带，在基带信号上根据用户配置参数模拟信道衰落、时延、损耗，并叠加信道噪声，再经过上 变频到中频信号，输出到射频输出单元上混频道射频。
[0094] 本发明的动态信道模拟装置基于软件无线电技术，支持多通道模式，各通道均支 持静态信道、移动信道和生灭信道三种模式，最大动态时延40us，时延分辨率为10ns。本发 明图2中的示例为两通道模式，本领域技术人员可以根据本发明的教导采用多通道模式。
[0095] 本发明的动态信道模拟装置及方法，采用软件无线电技术，在PC端配置并计算信 道参数，采用高速存储设备实时配置信道参数，在FPGA中模拟信道衰落，可以支持静态信 道、移动信道、生灭信道三种模式，同时支持多种衰落类型；在FPGA中实现信道衰落实时模 拟，结构简单、扩展性好。
[0096] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种动态信道模拟装置，其特征在于，包括：用户参数配置单元、射频输入单元、信 道参数存储单元、信道模拟单元、射频输出单元； 用户参数配置单元输出端通过数据接口与信道参数存储单元输入端相连，用于用户参 数配置、参数计算、参数传输； 射频输入单元的输出端与信道模拟单元输入端相连，用于接收各通道射频信号，分别 将各通道射频信号下混频到中频，并将中频信号转换为数字信号，分别输入到信道模拟单 元； 信道参数存储单元的输入端与用户参数配置单元输出端相连，输出端与信道模拟单元 输入端相连，所述信道参数存储单元包括信道参数缓冲器、时钟计数器、信道参数寄存器、 外部高速存储器； 信道模拟单元的输入端分别与射频输入单元和信道参数存储单元的输出端相连，输出 端分别与射频输出单元和信道参数存储单元的输入端相连，所述信道模拟单元包括上下变 频模块、信道模拟模块；下变频模块将信道模拟单元接收到的中频信号下变频到基带信号， 然后传输到信道模拟模块，上变频模块将经过信道模拟后输出的复基带信号上变频到中 频，然后传输到射频输出单元；信道模拟模块包括模拟多径时延、路径损耗、多径衰落、阴影 衰落以及信道噪声； 射频输出单元的输入端与信道模拟单元输出端相连，用于将信道模拟单元输出的多通 道中频数字信号转换为模拟信号，滤除镜像分量并分别上混频到射频，然后输出给外部设 备。2. 如权利要求1所述的动态信道模拟装置，其特征在于，所述信道参数缓冲器在FPGA 中实现，接收用户传递信道参数，根据用户参数中的帧头信息选择参数存储位置，信道模式 为静态信道时，则将信道参数直接输出到信道参数寄存器，然后进行信道模拟；信道模式为 移动信道或者生灭信道时，则向信道参数存储单元发送写指令，并将信道参数传送到外部 存储器。3. 如权利要求1所述的动态信道模拟装置，其特征在于，所述时钟计数器由FPGA中 IOOMHz系统时钟驱动，根据信道状态保持时间间隔向外部存储器发送读参数指令，并向参 数寄存器发送配置指令配置下一时刻的信道参数。4. 如权利要求1所述的动态信道模拟装置，其特征在于，所述信道参数寄存器在FPGA 中实现，存储当前信道状态的信道参数，信道模式为静态信道时，信道参数寄存器中的信道 参数不发生变化；信道模式为移动信道或者生灭信道时，根据时钟计数器发送的读指令读 取下一个信道状态的信道参数，读取完毕后根据时钟计数器的配置指令将信道参数传递给 信道模拟单元。5. 如权利要求1所述的动态信道模拟装置，其特征在于，所述外部高速存储器存储移 动信道和生灭信道模式下的信道状态参数，根据参数缓冲器发送的写指令将信道参数存储 到外部存储单元，根据参数寄存器发送的读指令输出信道参数。6. -种基于权利要求1-5任一项所述模拟装置的动态信道模拟方法，其特征在于，首 先，通过用户软件界面选择信道模式并配置信道参数，然后，通过数据接口将信道参数传递 给FPGA，由FPGA根据用户选择信道模式进行参数存储，由射频输入模块将输入射频信号下 混频到中频，再在FPGA中进行下变频到基带，在基带信号上根据用户配置参数模拟信道衰 落、时延、损耗，并叠加信道噪声，再经过上变频到中频信号，输出到射频输出单元上混频到 射频。7. 如权利要求6所述的动态信道模拟方法，其特征在于，所述用户参数配置是由用户 选择各通道信道模式，包括静态信道、移动信道和生灭信道三种模式；然后由用户配置信道 参数，静态模式下配置衰落路径数目、各径时延、损耗、衰落类型、移动速度、通信频率、信噪 比；动态模式下配置衰落路径数目、衰落类型、起始移动速度、移动加速度、通信频率、路径 损耗、基本时延、时延变化范围、时延变化速率、信噪比；生灭模式下配置移动速度、通信频 率、路径损耗、基本时延、时延变化范围、时延间隔、生灭位置数、生灭周期、信噪比。8. 如权利要求6所述的动态信道模拟方法，其特征在于，所述参数计算是根据用户配 置参数计算信道参数，并进行参数定点化，具体步骤包括： 1) 根据用户设置移动速度计算多普勒频率； 静态信道时，根据公式（1)计算多普勒频率，移动信道时，先根据用户设置起始速度Vc、移动加速度a和公式（2)计算时刻^时的 移动速度，再根据公式（1)计算此刻的多普勒频率，2) 根据用户设置参数计算各路径时延； 移动信道模式时，根据用户设置各路径基本时延τ u、时延变化范围（τ _，τ _)、时 延变化速率A τ和公式（3)，计算各路径第tk时刻的路径时延，且满足〇彡τ ηιη彡Δ τ · t τ _彡40us ; 生灭信道模式时，根据用户设置基本时延T1,。、时延变化范围（τ_，τ_)、时延间隔 Δ τ、生灭位置数M和公式（4)，计算各路径第tk时刻的路径时延， τ i,k= τ i,k !+A τ . R (4) 其中，T1,kl表示第I条路径在tkl时刻的时延，R为[1，M]区间内服从均匀分布的随 机数，且满足3) 根据用户设置各路径衰落类型和频谱计算各路径衰落因子、离散多普勒以及相位； 4) 将计算信道参数进行定点化处理。9. 如权利要求6所述的动态信道模拟方法，其特征在于，所述参数传输是根据用户选 择信道模式将定点化信道参数按一定顺序组装成帧，添加帧头信息，包括信道模式、信道更 新速率、信噪比，通过数据接口传输给FPGA。10. 如权利要求6所述的动态信道模拟方法，其特征在于，所述信道模拟模块用于模拟 多径时延、路径损耗、多径衰落、阴影衰落以及信道噪声，具体步骤包括： 1) 根据参数寄存器中的路径数目以及各路径时延参数，由下变频模块输出的基带信号 经过多路径时延模块，输出信号给路径损耗模块； 2) 根据参数寄存器中的各路径损耗参数产生路径损耗，输出信号给多径衰落模块； 3) 根据参数寄存器中的各路径多径衰落类型以及参数寄存器中的信道参数产生各路 径复基带信道衰落随机变量，并分别与输入复基带信号相乘，产生多径衰落，输出信号给阴 影衰落模块； 4) 根据参数寄存器中的各路径阴影衰落参数，产生阴影衰落变量，分别与输入信号相 乘，产生阴影衰落，将各路径信号进行叠加，输出到信道噪声模块： 5) 产生复高斯随机变量，计算输入复基带信号功率，根据参数寄存器中的信噪比，调整 噪声功率，叠加到输入信号上，输出信道模拟信号； 6) 动态信道模式时，根据时钟计数器发送的配置指令重复步骤1)~5)，直到用户停止 运行。
【专利摘要】本发明提出了一种适用于多种移动通信场景的动态信道模拟装置及方法，通过用户软件界面选择信道模式，配置计算相应的信道参数并对参数进行定点化，然后通过数据接口将定点化信道参数传递给FPGA，由FPGA根据用户选择信道模式选择参数存储位置，再将信道参数实时配置给信道模拟器，在FPGA中实现动态信道模拟。动态信道模拟又包括移动信道和生灭信道两种信道模式，此外，本发明的模拟装置还可以实现静态信道模拟。
【IPC分类】H04L12/24, H04W24/06
【公开号】CN105187232
【申请号】CN201510433576
【发明人】陈应兵, 周生奎
【申请人】中国电子科技集团公司第四十一研究所
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月16日