[发明专利]基于5G的无线信道仿真器的多普勒效应实现方法

说明书

本发明公开了基于5G的无线信道仿真器的多普勒效应实现方法，设置相对合理信道半波长采样密度S_D，将移动终端的相对运动距离分为若干采样片段；其中f_c是载波频率，c是光速，按照5G衰落模型的信道矩阵公式，计算每一个位置片段上的信道冲击响应矩阵h，得到该运动轨迹上的信道矩阵序列h1。本发明针对5G信道模型的多普勒效应在硬件仿真器中实现，在复杂度和计算量可控的基础上，精确模拟复杂场景的系统级仿真的多普勒频移和多普勒扩展，而且具有很好的抑制谐波效果。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及基于5G的无线信道仿真器的多普勒效应实现方法。

背景技术

对于各种无线信道模型的建模方法主要基于两类：统计模型和几何模型。统计模型方法是指针对信道传播特性，选择典型情况对信号传输过程进行概率统计测量，将统计参数得到的统计量拟合出的相应公式作为信道传播模型，如常见的瑞利信道模型、莱斯信道模型等；而几何模型是通过研究信号在无线信道的传输特点，采用几何射线追踪建模得到的信道模型。常见的如4G通信标准协议3GPP 36.873协议、5G通信中的3GPP 38.901协议中定义的无线MIMO信道都是采用几何射线模型建模。

在无线移动通信系统中，当收、发信机之间存在相对运动时，接收端收到的信号频率就会发生变化，这种现象通常就被称为移动通信中的多普勒效应。而将接收端收到的信号频率与发射机发送信号的频率之间的差频称为多普勒频移，通常用Δf表示多普勒频移。

多普勒扩展B_D是频谱展宽的测量值，这个谱展宽是移动无线信道的时间变化率的一种量度。多普勒效应造成当发射频率为f_c的单频波时，接收信号的频谱会从频率为f_c的谱线扩展为f_c-f_m到f_c+f_m的有限谱带宽(f_m＝max(f_d))，在多径环境下，接收信号的频谱结构中会产生不同的多普勒频率偏移，这种频移会造成多普勒扩展。这相当于单频信号在通过多径信道时受到随机调频。多普勒频移Δf的增加将导致接收机的输入信噪比降低，从而影响到其误码率性能。

因此，现阶段需要提供基于5G的无线信道仿真器的多普勒效应实现方法。

发明内容

本发明目的在于提供基于5G的无线信道仿真器的多普勒效应实现方法，用于解决现有技术中存在的技术问题，比如：多普勒扩展B_D是频谱展宽的测量值，这个谱展宽是移动无线信道的时间变化率的一种量度。多普勒效应造成当发射频率为f_c的单频波时，接收信号的频谱会从频率为f_c的谱线扩展为f_c-f_m到f_c+f_m的有限谱带宽(f_m＝max(f_d))，在多径环境下，接收信号的频谱结构中会产生不同的多普勒频率偏移，这种频移会造成多普勒扩展。这相当于单频信号在通过多径信道时受到随机调频。多普勒频移Δf的增加将导致接收机的输入信噪比降低，从而影响到其误码率性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于5G的无线信道仿真器的多普勒效应实现方法，包括以下步骤：

S1：设置相对合理信道半波长采样密度S_D，将移动终端的相对运动距离分为若干采样片段，假定运动一段长度为L米的距离，总共的采样片段总数为其中f_c是载波频率，c是光速，按照5G衰落模型的信道矩阵公式，计算每一个位置片段上的信道冲击响应矩阵h，得到该运动轨迹上的信道矩阵序列h1；此时的信道采样率为其中v是终端物体相对基站的移动速度；

步骤1的作用是在满足采样定理的前提下，提取出能表征信道模型的冲击响应矩阵。