[發(fā)明專利]一種基于基帶等效信道模型的提高接收信號(hào)模擬準(zhǔn)確度的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510967044.6
• 申請(qǐng)日: 2015-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN105471530A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張映南;孫垂強(qiáng);張鵬;張璐;樓大年;張傳林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安空間無線電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H04B17/391
• 分類號(hào): H04B17/391;H04B17/40
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊春穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，涉及發(fā)射端數(shù)字基帶信號(hào)到接收端數(shù)字基帶 信號(hào)經(jīng)歷的基帶等效信道的建模與模擬，以達(dá)到提高接收信號(hào)模擬準(zhǔn)確度為 目的，可應(yīng)用于衛(wèi)星通信中再生轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)及透明轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的鏈路級(jí)仿真中。

背景技術(shù)

在無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要為接收端選擇合適的解調(diào)譯碼算法，以滿 足系統(tǒng)要求的BER指標(biāo)。為達(dá)到此目的，在最先的設(shè)計(jì)仿真時(shí)，需要生成與 實(shí)際接收信號(hào)高度相似的數(shù)字基帶信號(hào)，即對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確模擬，才能 保證選用的解調(diào)譯碼算法在BER性能方面仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果保持一致，也 才能保證系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)滿足BER指標(biāo)。

在無線通信系統(tǒng)中，發(fā)端數(shù)字基帶信號(hào)到收端數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)歷了多個(gè) 過程，包括數(shù)字上變頻、DA變換、射頻發(fā)射通道上變頻、發(fā)射天線輻射、 無線信道傳輸、接收天線接收、射頻接收通道下變頻、AD變換、數(shù)字下變 頻等，因此，收端數(shù)字基帶信號(hào)可以看作是發(fā)端數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過了一個(gè)數(shù) 字基帶信道，該數(shù)字基帶信道也稱為基帶等效信道。數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過基帶 等效信道后會(huì)產(chǎn)生波形失真，造成失真的因素包括無線信道多徑效應(yīng)、收發(fā) 兩端載波頻偏相偏、系統(tǒng)熱噪聲和自由空間噪聲、以及接收端的采樣偏差等。

文獻(xiàn)《數(shù)字基帶信道模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》(伍春，尤曉建，任立學(xué)， 測(cè)控技術(shù)，2011)設(shè)計(jì)了一種數(shù)字基帶信道模擬器，能夠?qū)崿F(xiàn)延時(shí)、誤碼以 及糾錯(cuò)編解碼功能，其針對(duì)特定的編碼調(diào)制方式，并未涉及實(shí)際系統(tǒng)中必然 存在的載波頻偏相偏和采樣偏差。

文獻(xiàn)《寬帶衛(wèi)星移動(dòng)信道的研究與模擬實(shí)現(xiàn)》(王偉，電子科技大學(xué)碩 士學(xué)位論文，2014)研究了寬帶衛(wèi)星移動(dòng)通信信道，其出發(fā)點(diǎn)是為了評(píng)價(jià)通 信信號(hào)經(jīng)過不同了性衰落星地信道后的功率變化情況，而不是為了提升接收 信號(hào)模擬的精確度。

文獻(xiàn)《信道模擬中多徑時(shí)延算法研究及其在DSP系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)》(袁知 斌，華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009)研究了多徑時(shí)延的DSP實(shí)現(xiàn)技術(shù)， 其針對(duì)特定采樣率信號(hào)采用常規(guī)的補(bǔ)零內(nèi)插和濾波的方法來提升采樣率，該 方法并未涉及實(shí)際系統(tǒng)固有的載波頻偏相偏和采樣偏差。

文獻(xiàn)《一種移動(dòng)通信信道模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》(葉佩軍，安建平，通 訊與電視，2004)研究了一種實(shí)時(shí)模擬移動(dòng)信道基本特性的信道模擬器，輸 入輸出均為模擬接口，其出發(fā)點(diǎn)僅為逼真模擬無線信道，并未涉及對(duì)載波頻 偏相偏、系統(tǒng)噪聲以及采樣偏差的模擬。

從以上文獻(xiàn)可以看出，已有成果基本上只涉及多徑信道時(shí)延的模擬，使 用這些模擬方法，僅能評(píng)價(jià)系統(tǒng)中收端的抗多徑算法性能。由于模擬中考慮 的對(duì)造成接收信號(hào)波形失真的因素不全面，因此，并不能對(duì)實(shí)際接收信號(hào)進(jìn) 行準(zhǔn)確模擬，也就無法評(píng)價(jià)收端整體的解調(diào)譯碼算法性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提出了一種基于基帶等 效信道模型的提高接收信號(hào)模擬準(zhǔn)確度的方法，考慮了從發(fā)端數(shù)字基帶信號(hào) 到收端數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)歷的、造成收端接收信號(hào)波形失真的所有因素，包括 多徑、載波頻偏相偏、噪聲、采樣偏差等，能夠?qū)κ斩嘶鶐盘?hào)進(jìn)行準(zhǔn)確模 擬，使系統(tǒng)仿真的BER結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果保持一致，可應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)鏈 路級(jí)仿真中。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于基帶等效信道模型的提高接收信號(hào)模擬 準(zhǔn)確度的方法，步驟如下：

(1)設(shè)發(fā)端基帶處理單元輸出的基帶信號(hào)為X(n)，n＝1,2,3...,N，N為總的 樣本點(diǎn)數(shù)，N為正整數(shù)，設(shè)基帶信號(hào)X(n)抽樣間隔為T_s，設(shè)收端基帶處理單 元輸入的基帶信號(hào)為T(n)，后續(xù)步驟描述從X(n)到T(n)的變換過程；

(2)發(fā)端包括基帶處理模塊、數(shù)字上變頻模塊、DA變換模塊、射頻發(fā) 射通道模塊、發(fā)射天線模塊等，收端包括接收天線模塊、射頻接收通道模塊、 AD變換模塊、數(shù)字下變頻模塊、基帶處理模塊等；在發(fā)端，步驟(1)的X(n) 先經(jīng)過數(shù)字上變頻模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字基帶到數(shù)字中頻的變換，再經(jīng)過DA模塊實(shí) 現(xiàn)數(shù)字中頻到模擬中頻的變換，接著通過射頻發(fā)射通道模塊實(shí)現(xiàn)模擬中頻到 射頻的變換，形成射頻信號(hào)x(t)，最后通過發(fā)射天線模塊向無線信道輻射； 由于發(fā)射天線到接收天線之間的無線信道中存在反射、折射等現(xiàn)象，因此， x(t)經(jīng)過無線信道后，會(huì)變成多個(gè)信號(hào)，這些信號(hào)在接收天線處線性疊加后 合并成一個(gè)信號(hào)y(t)：