[发明专利]一种基于基带等效信道模型的提高接收信号模拟准确度的方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及发射端数字基带信号到接收端数字基带 信号经历的基带等效信道的建模与模拟，以达到提高接收信号模拟准确度为 目的，可应用于卫星通信中再生转发系统及透明转发系统的链路级仿真中。

背景技术

在无线通信系统设计中，需要为接收端选择合适的解调译码算法，以满 足系统要求的BER指标。为达到此目的，在最先的设计仿真时，需要生成与 实际接收信号高度相似的数字基带信号，即对接收信号进行准确模拟，才能 保证选用的解调译码算法在BER性能方面仿真结果与实测结果保持一致，也 才能保证系统在实际应用时满足BER指标。

在无线通信系统中，发端数字基带信号到收端数字基带信号经历了多个 过程，包括数字上变频、DA变换、射频发射通道上变频、发射天线辐射、 无线信道传输、接收天线接收、射频接收通道下变频、AD变换、数字下变 频等，因此，收端数字基带信号可以看作是发端数字基带信号经过了一个数 字基带信道，该数字基带信道也称为基带等效信道。数字基带信号经过基带 等效信道后会产生波形失真，造成失真的因素包括无线信道多径效应、收发 两端载波频偏相偏、系统热噪声和自由空间噪声、以及接收端的采样偏差等。

文献《数字基带信道模拟器的设计与实现》(伍春，尤晓建，任立学， 测控技术，2011)设计了一种数字基带信道模拟器，能够实现延时、误码以 及纠错编解码功能，其针对特定的编码调制方式，并未涉及实际系统中必然 存在的载波频偏相偏和采样偏差。

文献《宽带卫星移动信道的研究与模拟实现》(王伟，电子科技大学硕 士学位论文，2014)研究了宽带卫星移动通信信道，其出发点是为了评价通 信信号经过不同了性衰落星地信道后的功率变化情况，而不是为了提升接收 信号模拟的精确度。

文献《信道模拟中多径时延算法研究及其在DSP系统中的实现》(袁知 斌，华中科技大学硕士学位论文，2009)研究了多径时延的DSP实现技术， 其针对特定采样率信号采用常规的补零内插和滤波的方法来提升采样率，该 方法并未涉及实际系统固有的载波频偏相偏和采样偏差。

文献《一种移动通信信道模拟器的设计与实现》(叶佩军，安建平，通 讯与电视，2004)研究了一种实时模拟移动信道基本特性的信道模拟器，输 入输出均为模拟接口，其出发点仅为逼真模拟无线信道，并未涉及对载波频 偏相偏、系统噪声以及采样偏差的模拟。

从以上文献可以看出，已有成果基本上只涉及多径信道时延的模拟，使 用这些模拟方法，仅能评价系统中收端的抗多径算法性能。由于模拟中考虑 的对造成接收信号波形失真的因素不全面，因此，并不能对实际接收信号进 行准确模拟，也就无法评价收端整体的解调译码算法性能。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术不足，提出了一种基于基带等 效信道模型的提高接收信号模拟准确度的方法，考虑了从发端数字基带信号 到收端数字基带信号经历的、造成收端接收信号波形失真的所有因素，包括 多径、载波频偏相偏、噪声、采样偏差等，能够对收端基带信号进行准确模 拟，使系统仿真的BER结果与实测结果保持一致，可应用于无线通信系统链 路级仿真中。

本发明的技术方案是：一种基于基带等效信道模型的提高接收信号模拟 准确度的方法，步骤如下：

(1)设发端基带处理单元输出的基带信号为X(n)，n＝1,2,3...,N，N为总的 样本点数，N为正整数，设基带信号X(n)抽样间隔为T_s，设收端基带处理单 元输入的基带信号为T(n)，后续步骤描述从X(n)到T(n)的变换过程；

(2)发端包括基带处理模块、数字上变频模块、DA变换模块、射频发 射通道模块、发射天线模块等，收端包括接收天线模块、射频接收通道模块、 AD变换模块、数字下变频模块、基带处理模块等；在发端，步骤(1)的X(n) 先经过数字上变频模块实现数字基带到数字中频的变换，再经过DA模块实 现数字中频到模拟中频的变换，接着通过射频发射通道模块实现模拟中频到 射频的变换，形成射频信号x(t)，最后通过发射天线模块向无线信道辐射； 由于发射天线到接收天线之间的无线信道中存在反射、折射等现象，因此， x(t)经过无线信道后，会变成多个信号，这些信号在接收天线处线性叠加后 合并成一个信号y(t)：