[發明專利]一種巴特沃茲復衰落瑞利信道仿真方法

有效

• 申請號: 201710664912.2
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107566064B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 何怡剛;黃源;程彤彤;吳裕庭;史露強;李兵;佐磊
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 黃美玲;寧星耀

1.一種巴特沃茲復衰落瑞利信道仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，程序開始，初始化參數；

步驟二，產生巴特沃茲復衰落瑞利信道；

步驟三，對巴特沃茲復衰落瑞利信道進行統計分析，程序結束；

步驟四，設計巴特沃茲復衰落瑞利信道硬件仿真系統；

所述步驟二包括以下步驟：

將兩路高斯白噪聲輸入巴特沃茲濾波器，從而產生兩路具有巴特沃茲多普勒功率譜的有色高斯白噪聲序列，分別組成巴特沃茲復衰落瑞利信道的實部和虛部，該巴特沃茲復衰落瑞利信道的包絡服從瑞利分布，相角服從均勻分布；通過高斯白噪聲生成巴特沃茲復衰落瑞利信道的實部如下：

第2-1步，時域復高斯白噪聲經過FFT變換后，轉換至頻域；

第2-2步，巴特沃茲濾波器對頻域復高斯白噪聲進行濾波，并且該巴特沃茲濾波器的數學表達式由頻率f的多項式給出：

其中，巴特沃茲復衰落瑞利信道的最大多普勒頻移f_d、濾波器階數M由初始化參數過程定義；

第2-3步，頻域復高斯白噪聲經巴特沃茲濾波器濾波處理后，由IFFT變換將頻域信號轉換至時域信號，即可得到巴特沃茲復衰落瑞利信道的實部h_I(t)；

同理，另一路的頻域復高斯白噪聲由IFFT變換，并通過換向器換向處理后，即可得到巴特沃茲復衰落瑞利信道的虛部h_Q(t)，且實部h_I(t)和虛部h_Q(t)相互正交，實部h_I(t)和虛部h_Q(t)相加得到巴特沃茲復衰落瑞利信道，即h(t)＝h_I(t)+jh_Q(t)。

2.根據權利要求1所述的一種巴特沃茲復衰落瑞利信道仿真方法，其特征在于，所述步驟一包括以下步驟：

程序開始后，即可進行初始化參數，設定巴特沃茲復衰落瑞利信道的最大多普勒頻移f_d，系統采樣頻率f_s，系統采樣點數N，以及巴特沃茲濾波器階數M。

3.根據權利要求1或2所述的一種巴特沃茲復衰落瑞利信道仿真方法，其特征在于，所述步驟三包括以下步驟：

分別對巴特沃茲復衰落瑞利信道進行一階和二階統計分析；其中一階統計分析包括對巴特沃茲復衰落瑞利信道幅值分布和相角分布分析，二階統計分析包括對巴特沃茲復衰落瑞利信道自相關函數和多普勒功率譜分析。

4.根據權利要求1或2所述的一種巴特沃茲復衰落瑞利信道仿真方法，其特征在于，所述步驟四中，巴特沃茲復衰落瑞利信道硬件仿真系統，主要包括發射器模塊、模數轉換模塊、FPGA信道仿真器、計算機、數模轉換模塊、接收器模塊；發射器模塊通過模數轉換模塊與FPGA信道仿真器相連，計算機亦與FPGA信道仿真器相連，FPGA信道仿真器通過數模轉換模塊與接收器模塊相連；

其中，發射器模塊產生基帶發射信號s(t)，發送至模數轉換模塊，并將數字化的基帶發射信號s(t)傳輸至FPGA信道仿真器作為輸入信號；同時，通過計算機的MATLAB和ISE軟件創建并生成巴特沃茲復衰落瑞利信道h(t)的IP核，將IP核導入至FPGA信道仿真器作為模擬信道；經FPGA信道仿真器后，得到離散化的模擬接收器接收信號r(t)，并由數模轉換模塊轉換為連續信號，最終傳輸至接收器模塊；

離散化的模擬接收器接收信號r(t)表示為：

式中，n為無線信道多徑數目；h_k(t)＝h_I(t)+jh_Q(t)為第k條路徑下的巴特沃茲復衰落瑞利信道，且h_k(t)均由計算機產生的巴特沃茲復衰落瑞利信道h(t)給出，具有時變性；s(t)為基帶發射信號，由發射器模塊產生；τ_k為時延，由計算機進行定義。