[發(fā)明專利]基于5G的無線信道仿真器的多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010011555.1
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111181659B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈亮;房保衛(wèi);張吉林;李文軍;李小紅
• 申請（專利權(quán)）人: 成都坤恒順維科技股份有限公司
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04B17/391;H04W24/06
• 代理公司: 成都時(shí)譽(yù)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51250
• 代理人: 李雙

本發(fā)明公開了基于5G的無線信道仿真器的多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)置相對合理信道半波長采樣密度S_D，將移動(dòng)終端的相對運(yùn)動(dòng)距離分為若干采樣片段；其中f_c是載波頻率，c是光速，按照5G衰落模型的信道矩陣公式，計(jì)算每一個(gè)位置片段上的信道沖擊響應(yīng)矩陣h，得到該運(yùn)動(dòng)軌跡上的信道矩陣序列h1。本發(fā)明針對5G信道模型的多普勒效應(yīng)在硬件仿真器中實(shí)現(xiàn)，在復(fù)雜度和計(jì)算量可控的基礎(chǔ)上，精確模擬復(fù)雜場景的系統(tǒng)級仿真的多普勒頻移和多普勒擴(kuò)展，而且具有很好的抑制諧波效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于5G的無線信道仿真器的多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

對于各種無線信道模型的建模方法主要基于兩類：統(tǒng)計(jì)模型和幾何模型。統(tǒng)計(jì)模型方法是指針對信道傳播特性，選擇典型情況對信號傳輸過程進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)測量，將統(tǒng)計(jì)參數(shù)得到的統(tǒng)計(jì)量擬合出的相應(yīng)公式作為信道傳播模型，如常見的瑞利信道模型、萊斯信道模型等；而幾何模型是通過研究信號在無線信道的傳輸特點(diǎn)，采用幾何射線追蹤建模得到的信道模型。常見的如4G通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議3GPP 36.873協(xié)議、5G通信中的3GPP 38.901協(xié)議中定義的無線MIMO信道都是采用幾何射線模型建模。

在無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中，當(dāng)收、發(fā)信機(jī)之間存在相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收端收到的信號頻率就會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象通常就被稱為移動(dòng)通信中的多普勒效應(yīng)。而將接收端收到的信號頻率與發(fā)射機(jī)發(fā)送信號的頻率之間的差頻稱為多普勒頻移，通常用Δf表示多普勒頻移。

多普勒擴(kuò)展B_D是頻譜展寬的測量值，這個(gè)譜展寬是移動(dòng)無線信道的時(shí)間變化率的一種量度。多普勒效應(yīng)造成當(dāng)發(fā)射頻率為f_c的單頻波時(shí)，接收信號的頻譜會(huì)從頻率為f_c的譜線擴(kuò)展為f_c-f_m到f_c+f_m的有限譜帶寬(f_m＝max(f_d))，在多徑環(huán)境下，接收信號的頻譜結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生不同的多普勒頻率偏移，這種頻移會(huì)造成多普勒擴(kuò)展。這相當(dāng)于單頻信號在通過多徑信道時(shí)受到隨機(jī)調(diào)頻。多普勒頻移Δf的增加將導(dǎo)致接收機(jī)的輸入信噪比降低，從而影響到其誤碼率性能。

因此，現(xiàn)階段需要提供基于5G的無線信道仿真器的多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供基于5G的無線信道仿真器的多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，比如：多普勒擴(kuò)展B_D是頻譜展寬的測量值，這個(gè)譜展寬是移動(dòng)無線信道的時(shí)間變化率的一種量度。多普勒效應(yīng)造成當(dāng)發(fā)射頻率為f_c的單頻波時(shí)，接收信號的頻譜會(huì)從頻率為f_c的譜線擴(kuò)展為f_c-f_m到f_c+f_m的有限譜帶寬(f_m＝max(f_d))，在多徑環(huán)境下，接收信號的頻譜結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生不同的多普勒頻率偏移，這種頻移會(huì)造成多普勒擴(kuò)展。這相當(dāng)于單頻信號在通過多徑信道時(shí)受到隨機(jī)調(diào)頻。多普勒頻移Δf的增加將導(dǎo)致接收機(jī)的輸入信噪比降低，從而影響到其誤碼率性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

基于5G的無線信道仿真器的多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

S1：設(shè)置相對合理信道半波長采樣密度S_D，將移動(dòng)終端的相對運(yùn)動(dòng)距離分為若干采樣片段，假定運(yùn)動(dòng)一段長度為L米的距離，總共的采樣片段總數(shù)為其中f_c是載波頻率，c是光速，按照5G衰落模型的信道矩陣公式，計(jì)算每一個(gè)位置片段上的信道沖擊響應(yīng)矩陣h，得到該運(yùn)動(dòng)軌跡上的信道矩陣序列h1；此時(shí)的信道采樣率為其中v是終端物體相對基站的移動(dòng)速度；

步驟1的作用是在滿足采樣定理的前提下，提取出能表征信道模型的沖擊響應(yīng)矩陣。