[發明專利]一種寬帶信道模擬裝置及方法

有效

• 申請號: 202011642073.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112968742B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 江思杰;黃波;毛勇;楊軍;石昕陽;王繼紅;李崴;任凱
• 申請（專利權）人: 武漢船舶通信研究所（中國船舶重工集團公司第七二二研究所）
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04B17/00
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 雷霄

本發明公開了一種寬帶信道模擬裝置及方法。該裝置包括信號調理模塊、低通濾波器、數據采集卡和阻抗分配器，所述數據采集卡包括數據采集模塊和信道運算模塊；所述數據采集模塊用于采集至少2個周期的波形數據并發送給所述信道運算模塊；所述信道運算模塊用于實現多普勒頻移模擬運算和多徑效應模擬運算。本發明實現了無線通信過程中基帶信號的多普勒頻移、多徑效應模擬與仿真。

技術領域

本發明屬于無線通信信號處理技術領域，更具體地，涉及一種寬帶信道模擬裝置及方法。

背景技術

眾所周知，無線通信在軍民領域都得到了非常廣泛的應用。由于無線通信信道較為復雜，地形、溫度、海拔等因素均會對無線通信的質量產生較大的影響，當無線信號在山林間傳播時，由于障礙物群的影響，其多徑效應會特別明顯；而當無線通信的兩個對象相互高速運動時，其多普勒頻移效應顯得尤為突出。隨著軟件無線電技術的應運而生，海軍無線通信設備的調制方式正由模擬向數字演變，使得無線通信設備的頻段、帶寬更加豐富與多樣。

以往，對于無線通信技術的研究，科研人員往往采用現場測試的技術手段來驗證無線通信設備的通信質量與效果，而這種方式存在如下幾個問題：

1)效率低下。無線通信技術的研究是長期且復雜的過程，科研人員需要根據實際應用環境對無線通信設備進行反復調試，頻繁的往返科研場所與應用現場無疑極大降低了科研效率，延長的研制周期；

2)數據單一。對于甚低頻通信而言，其覆蓋面極廣，通過單點環境數據采集難以覆蓋無線通信鏈路上所有的應用環境，造成所采集數據的單一性與局限性較大；

3)成本較高。相較于民用場所，軍用通信場所往往處于山林、海島等重要戰略位置，頻繁的現場數據采集耗費的人力、物力較大，無疑提高了科研成本。

隨著無線通信技術的成熟，傳統信道模擬器也應運而生。傳統信道模擬器主要通過硬件實現信道模擬，由于物理條件的限制，其在考慮相對運動物體之間的通訊時，只能按照同向、逆向等量運動方式進行模擬。然而，在實際無線通信過程中，物體間的相對運動往往呈現為非對稱與不規則形式，從而造成對基帶信號正、反向的多普勒頻移、掃頻速率不相等，以及分段掃頻現象，無法真實、有效的模擬多普勒頻移效應。因此，研究一種滿足無線通信現場需求的信道模擬技術并形成一套有效的裝置顯得尤為重要。

發明內容

針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本發明提供了無線通信信號處理，實現了無線通信過程中基帶信號的多普勒頻移、多徑效應模擬與仿真。

為實現上述目的，按照本發明的第一方面，提供了一種寬帶信道模擬裝置，包括數據采集卡，所述數據采集卡包括數據采集模塊和信道運算模塊；所述數據采集模塊用于采集至少2個周期的波形數據并發送給所述信道運算模塊；所述信道運算模塊用于實現如下步驟：

獲取預設置參數，所述預設置參數包括時間t、起始頻率f₁、截止頻率f₂和頻移速率f_V；

根據所述起始頻率f₁、所述截止頻率f₂和所述頻移速率f_V根據計算頻率偏移量，根據所述頻率偏移量和時間獲得頻偏因子；

對所述波形數據進行希爾伯特變換，獲得復數信號，將所述頻偏因子和所述復數信號相乘，獲得模擬的多普勒頻移信號。

優選的，所述信道運算模塊還用于實現如下步驟：獲取路徑數量N以及每條路徑的頻率放大倍數x_fn和幅值放大倍數x_vn(1≤n≤N)，將所述多普勒頻移信號作為每條路徑的原始模擬輸入數據，將所述多普勒頻移信號記為f'(t)，計算得到每條路徑的模擬輸出信號，第n條路徑的模擬輸出信號為x_fn·x_vn·f'(t)，最后每條路徑的輸出信號進行疊加，獲得模擬的多徑效應信號。