[发明专利]一种巴特沃兹复衰落瑞利信道仿真方法

权利要求书

1.一种巴特沃兹复衰落瑞利信道仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，程序开始，初始化参数；

步骤二，产生巴特沃兹复衰落瑞利信道；

步骤三，对巴特沃兹复衰落瑞利信道进行统计分析，程序结束；

步骤四，设计巴特沃兹复衰落瑞利信道硬件仿真系统；

所述步骤二包括以下步骤：

将两路高斯白噪声输入巴特沃兹滤波器，从而产生两路具有巴特沃兹多普勒功率谱的有色高斯白噪声序列，分别组成巴特沃兹复衰落瑞利信道的实部和虚部，该巴特沃兹复衰落瑞利信道的包络服从瑞利分布，相角服从均匀分布；通过高斯白噪声生成巴特沃兹复衰落瑞利信道的实部如下：

第2-1步，时域复高斯白噪声经过FFT变换后，转换至频域；

第2-2步，巴特沃兹滤波器对频域复高斯白噪声进行滤波，并且该巴特沃兹滤波器的数学表达式由频率f的多项式给出：

其中，巴特沃兹复衰落瑞利信道的最大多普勒频移f_d、滤波器阶数M由初始化参数过程定义；

第2-3步，频域复高斯白噪声经巴特沃兹滤波器滤波处理后，由IFFT变换将频域信号转换至时域信号，即可得到巴特沃兹复衰落瑞利信道的实部h_I(t)；

同理，另一路的频域复高斯白噪声由IFFT变换，并通过换向器换向处理后，即可得到巴特沃兹复衰落瑞利信道的虚部h_Q(t)，且实部h_I(t)和虚部h_Q(t)相互正交，实部h_I(t)和虚部h_Q(t)相加得到巴特沃兹复衰落瑞利信道，即h(t)＝h_I(t)+jh_Q(t)。

2.根据权利要求1所述的一种巴特沃兹复衰落瑞利信道仿真方法，其特征在于，所述步骤一包括以下步骤：

程序开始后，即可进行初始化参数，设定巴特沃兹复衰落瑞利信道的最大多普勒频移f_d，系统采样频率f_s，系统采样点数N，以及巴特沃兹滤波器阶数M。

3.根据权利要求1或2所述的一种巴特沃兹复衰落瑞利信道仿真方法，其特征在于，所述步骤三包括以下步骤：

分别对巴特沃兹复衰落瑞利信道进行一阶和二阶统计分析；其中一阶统计分析包括对巴特沃兹复衰落瑞利信道幅值分布和相角分布分析，二阶统计分析包括对巴特沃兹复衰落瑞利信道自相关函数和多普勒功率谱分析。

4.根据权利要求1或2所述的一种巴特沃兹复衰落瑞利信道仿真方法，其特征在于，所述步骤四中，巴特沃兹复衰落瑞利信道硬件仿真系统，主要包括发射器模块、模数转换模块、FPGA信道仿真器、计算机、数模转换模块、接收器模块；发射器模块通过模数转换模块与FPGA信道仿真器相连，计算机亦与FPGA信道仿真器相连，FPGA信道仿真器通过数模转换模块与接收器模块相连；

其中，发射器模块产生基带发射信号s(t)，发送至模数转换模块，并将数字化的基带发射信号s(t)传输至FPGA信道仿真器作为输入信号；同时，通过计算机的MATLAB和ISE软件创建并生成巴特沃兹复衰落瑞利信道h(t)的IP核，将IP核导入至FPGA信道仿真器作为模拟信道；经FPGA信道仿真器后，得到离散化的模拟接收器接收信号r(t)，并由数模转换模块转换为连续信号，最终传输至接收器模块；

离散化的模拟接收器接收信号r(t)表示为：

式中，n为无线信道多径数目；h_k(t)＝h_I(t)+jh_Q(t)为第k条路径下的巴特沃兹复衰落瑞利信道，且h_k(t)均由计算机产生的巴特沃兹复衰落瑞利信道h(t)给出，具有时变性；s(t)为基带发射信号，由发射器模块产生；τ_k为时延，由计算机进行定义。