[發(fā)明專利]一種短波多通道多帶寬信道的模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810056412.5
• 申請日: 2018-01-21
• 公開（公告）號: CN108512619B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設計）人: 馬卓;張益嘉;杜栓義;龔威;昶旭陽;張偉
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種短波多通道多帶寬信道的模擬方法，其特征在于，所述方法是通過短波通信信道的模擬裝置中的串口數(shù)據(jù)輸入模塊、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊實現(xiàn)的，具體步驟包括如下：

(1)輸入特征數(shù)據(jù)：

串口數(shù)據(jù)輸入模塊接收串口調(diào)試助手輸入用戶的由27個特征值構成的信道控制信號；

所述的27個特征值為27個十六進制數(shù)，每個十六進制數(shù)的長度為一字節(jié)；27個特征值中第1個特征值表示信道控制信號的長度；第2個特征值用于設置模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的采樣率；第3個、第4個特征值用于設置頻偏；第5個特征值用于設置路徑數(shù)目；第6—11個特征值用于設置各路徑延時；第12—19個特征值用于設置各路徑衰落率；第20—27個特征值用于設置各通道信噪比；

(2)輸入模擬信號：

用戶將短波通信模擬信號輸入到短波通信信道的模擬裝置中；

(3)對模擬信號進行采樣：

(3a)讀取信道控制信號中第2個特征值，模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊選擇與該特征值相對應的短波通信模擬信號采樣率；

(3b)按照所選擇的短波通信模擬信號采樣率，對用戶輸入的短波通信模擬信號進行采樣，獲得采樣后的數(shù)字信號，通過信號處理模塊中的多通道緩沖串口McBSP，將采樣后的數(shù)字信號存儲在數(shù)字信號處理器DSP的存儲器內(nèi)；

(4)獲得解析信號：

信號處理模塊從數(shù)字信號處理器DSP存儲器內(nèi)讀取采樣后的數(shù)字信號，將讀取的采樣后數(shù)字信號作為復信號的實部，對復信號的實部做希爾伯特變換，得到復信號的虛部，將實部和虛部組成解析信號；

(5)獲得平均功率：

(5a)按照每512個采樣點為一個周期，對解析信號進行分割；

(5b)按照下式，計算解析信號每個周期內(nèi)512個采樣點的平均功率：

其中，P_m表示解析信號第m個周期內(nèi)512個采樣點的平均功率，Σ表示求和操作，k表示解析信號一個周期內(nèi)采樣點的序號，Y(k)表示解析信號一個周期內(nèi)第k個采樣點的實部，Z(k)表示解析信號一個周期內(nèi)第k個采樣點的虛部，|·|²表示取模的平方操作；

(6)判斷連續(xù)前8個平均功率是否均大于噪聲門限值，若是，則執(zhí)行步驟(7)，否則，舍棄數(shù)字信號處理器DSP存儲器內(nèi)存儲的采樣后數(shù)字信號中的前4096個數(shù)字信號后執(zhí)行步驟(4)；

(7)獲得加頻偏的信號：

(7a)將信道控制信號中的第3個、第4個特征值分別作為十六進制數(shù)的高八位和低八位，將十六進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)，用十進制數(shù)減去150，將差值作為載波頻率；

(7b)按照下式，產(chǎn)生相互正交的載波信號：

fsin＝sin(2πnf/f_s)

fcos＝cos(2πnf/f_s)

其中，fsin表示正弦載波信號，sin(·)表示正弦操作，π表示圓周率，n表示每條載波信號中離散樣點的序號，f表示載波頻率，單位為赫茲，f_s表示短波通信模擬信號采樣率，fcos表示余弦載波信號，cos(·)表示余弦操作；

(7c)用正弦載波信號與余弦載波信號分別與解析信號實部和虛部相乘，得到加頻偏的信號；

(8)設置路徑數(shù)目：

(8a)將信道控制信號中第5個特征值作為信號路徑的總數(shù)；

(8b)將加頻偏的信號復制為與信號路徑的總數(shù)相等的多條路徑信號；

(9)獲得多徑延時信號：

(9a)利用多徑延時獲取法，從信道控制信號中獲得每條路徑信號的延時；

(9b)按照下式，計算每條路徑的延時點數(shù)：

其中，N_p表示第p條路徑的延時點數(shù)，p的取值范圍是{1,2,3,4}，τ_p表示第p徑多徑延時，單位為毫秒；

(9c)將4條路徑信號分別右移與其路徑相對應的延時點，將右移后的4條路徑信號組成多徑延時信號；

(10)獲得總衰落信號：

(10a)利用多徑衰落率獲取法，從信道控制信號中獲得4條路徑的衰落率；

(10b)利用諧波疊加法，對各路徑多徑延時信號進行處理，獲得各路徑加衰落的信號；

(10c)將所有路徑的加衰落信號疊加，合成為一個總衰落信號；

(11)利用多通道信噪比獲取法，從信道控制信號中獲得4個通道的信噪比；

(12)獲得加噪聲信號：

(12a)利用遞歸公式，產(chǎn)生兩組均勻分布的偽隨機數(shù)；

(12b)按照下式，將兩組均勻分布的隨機數(shù)轉(zhuǎn)換為一組高斯白噪聲：

Y＝(-2ln X₁)¹²cos2πX₂

其中，Y表示高斯白噪聲，ln(·)表示以自然常數(shù)e為底的對數(shù)操作，X₁和X₂分別表示服從[0,1]均勻分布的隨機數(shù)；

(12c)利用截止頻率為1.5KHz的低通濾波器，對高斯白噪聲進行濾波，將濾波后的數(shù)據(jù)進行4次頻譜搬移，頻譜搬移頻率分別為1.8KHz、4.8KHz、7.8KHz和10.8KHz，獲得300—3300Hz、3300—6300Hz、6300—9300Hz和9300Hz—12300四個相互獨立通道內(nèi)的噪聲；

(12d)將四個相互獨立通道內(nèi)的噪聲疊加，將疊加后的噪聲作為多通道噪聲；

(12e)將多通道噪聲與總衰落信號相加，將相加后的信號作為加噪聲信號；

(13)獲得輸出信號：

模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊對加噪聲信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到輸出信號。