[发明专利]面向车联网通信的可重构网络信道模拟方法及装置

说明书

本发明公开了一种面向车联网通信的可重构网络信道模拟方法及装置，本发明将大规模多节点的车联网信道模拟分解为若干可重构的PXI基本模拟单元(不仅限于PXI设备)，每个模拟单元支持两输入两输出信道矩阵衰落模拟与叠加，该模拟装置具有通用、灵活和可重构的硬件结构，适用于任意数目通信节点的车联网信道模拟。

技术领域：

本发明涉及一种面向车联网通信的可重构网络信道模拟方法及装置，属于无线信息传输领域，特别针对车联网通信系统中多节点间无线信道的模拟装置及模拟方法。

背景技术：

世界卫生组织统计数据显示，每年有接近130万人死于道路交通事故，道路交通伤害已经成为全球性的高比例安全问题。车联网旨在建立以车辆为中心的网络通信系统，其能够实现交通智能管理及车辆智能控制，可有效减少道路拥堵并提高道路安全。车联网系统主要包含车载终端设备、云计算平台和数据分析平台，而车载终端设备作为实现车联网的关键部分，其通信功能的可靠性与稳定性是用户和研究人员关注的重点。目前，为了评估车载终端设备在真实环境中的通信效果，测试人员需要针对不同环境做大量的外场实测，不仅费时费力，而且发现问题也很难复现相同场景。为了能在室内模拟出真实环境对车载终端设备通信的影响，缩短研发周期、降低研发成本，就需要研制一种针对车联网通信测试的信道模拟装置。

车联网通信主要包括V2V(Vehicle-to-Vehicle，V2V)、V2P(Vehicle-to-People)和V2R(Vehicle-to-Road)场景。其中，V2V通信场景由于收发两端均处于随机运动状态，导致无线信号传播情况最为复杂，而V2P和V2R均可看作其特例情况。随着针对移动场景下理论建模及实测研究的深入，学者们发现V2V信道的多径衰落、多普勒功率谱和时延谱等均具有时变特性，因而属于非平稳信道。此外，车联网也是未来第五代移动通信系统(the fifthgeneration，5G)的应用场景之一，因此结合多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)技术的V2V信道建模也是当前学术界研究的热点之一。

另一方面，车联网通信系统具有很强的集群性，任一时刻都有大量的车辆、行人、路边设备及基站等通信节点汇集，其整个通信链路是由复杂的点对点通信或多点之间的中继通信等形式组成的大型网络通信系统，传统的点对点信道模拟器将难以完成系统测试验证的工作。因此，研制结合MIMO技术的非平稳场景下网络信道模拟器是解决当前车联网通信设备性能测试难题的重要解决方案。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种面向车联网通信的可重构网络信道模拟方法及装置，该装置可以动态模拟车联网通信场景下，动态规模不同通信节点之间的非平稳信道衰落情况。

本发明采用如下技术方案：一种面向车联网通信的可重构网络信道模拟方法，包括如下步骤：

第一步，用户在总控服务器子系统上，通过用户交互单元输入通信场景、通信节点数目和车辆行驶轨迹等参数；

第二步，GPU运算单元根据输入的参数，进行天线特性建模、空间信道建模、节点之间干扰信号建模和信道噪声建模，并基于模型产生仿真数据，定点量化后存储在磁盘阵列单元；

第三步，通过星链MXI总线将磁盘阵列单元的天线特性矩阵、空间信道矩阵、干扰信号矩阵和信道噪声矩阵分别传输到各个信道矩阵分解单元中，同时信道矩阵分解单元对各矩阵数据分解后通过PXI总线传输至各信号处理单元；

第四步，各发射节点输入的模拟信号通过信号处理单元的模数转换处理成为数字信号；

第五步，信号处理单元将输入数字信号和信道数据进行叠加，得到各子信道输出信号的各个数字分量；

第六步，信道输出信号的各个数字分量经过PXI FPGA信号预合成单元得到各通信节点接收信号的各个分量；