[发明专利]一种应用于无线信道仿真系统中的码多普勒仿真实现方法

说明书

本发明涉及无线信道仿真技术领域。本发明提出了一种应用于无线信道仿真系统中的码多普勒仿真实现方法，系统只有一个采样率Fs，Fs频率固定，通过Resample重采样模块实现码片带宽变化，在模拟不同运动速度V的情况下，只更改Resample重采样模块的配置参数，达到不同的带宽变化比；其中，Resample重采样模块由FPGA实现，从而实现大带宽系统的实时仿真，FPGA中采用但不限于立方插值算法对信号进行重构，从而实现流处理，得到一种优化的工程实现方案。

技术领域

本发明属于无线信道仿真技术领域，具体涉及一种应用于无线信道仿真系统中的码多普勒仿真实现方法。

背景技术

码多普勒产生的原理为：根据多普勒现象产生的原理，接收机和发射机在有相对速度的情况下会产生多普勒效应。多普勒计算公式为：

f_d表示多普勒的偏移，f表示信号的载频，c表示光速，v表示相对速度，表示移动方向与信号传输方向之间的夹角。

在实际通信中传输的一般为带宽信号，即传输的信号为f±Δf，2*Δf表示信号的带宽，根据多普勒的计算公式在f±Δf的频率范围内选取不同的值带入公式，得到的偏移值不一样。

根据以上的描述接收机和发射机的相对运动，除了引起载频的频移还会引起信号频带内的频率变化。具体表现为在信号频带内，越远离信号中心频率，引起的频率变化越大，这将导致信号的带宽变化，我们把这种引起信号带宽变化的现象叫做码多普勒效应。

码多普勒效应在频域看会引起基带信号的频谱压缩或展宽，在时域看会引起信号码片宽度的压缩或展宽。在信号为低带宽、相对速度为低速时，对信号通信影响不明显；当通信系统工作在高带宽模式、有较高的相对速度时会对通信系统产生严重影响，随着时间的积累发射机和接收机会产生多个码片的偏移。

码多普勒实现原理：为验证通信系统的可靠性，本专利提出一种基于重采样原理，模拟运动引起的多普勒码偏效应的实现方案。根据多普勒码偏产生的原理，最直观的产生原理如图1所示。

系统以Fs1的采样率对信号采样，然后以Fs2的更新率对信号进行恢复，就可以实现信号的频率由Fin变为Fout，改变Fs1和Fs2的频率关系可以改变Fout和Fin的频率关系。Wr_Pt和Rd_Pt分别控制着BUFFER的写指针和读指针。BUFFER的深度决定了系统的仿真时长。仿真时长为(单位S)：

其中Depth_Buffer表示buffer内存储的样点个数，abs(Fs1-Fs2)表示对Fs1和Fs2的差取绝对值。

这实际上就计算出了由Fs1和Fs2频率差每秒钟溢出的整数点数。

工程实现方案：图1所示的实现方案便于理论分析，但是却不是最优的工程实现方案。在上述这种方案中需要频繁的更改Fs1或Fs2，如以更改Fs2进行实现，按照现在的硬件架构，每次更改Fs2时，都需要对DAC进行初始化，从而需要对整个仿真系统进行初始化，且更改不同的运动速度需要Fs2必须是连续可变的，这对于为系统提供时钟的VCO来说也是一种挑战。若是模拟接收机和发射机之间的加速运动或变加速运动，对于Fs的要求就更难于实现。

因此,现阶段需设计一种应用于无线信道仿真系统中的码多普勒仿真实现方法,来解决以上问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种应用于无线信道仿真系统中的码多普勒仿真实现方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：现有的实现方案便于理论分析，但是却不是最优的工程实现方案。在上述这种方案中需要频繁的更改Fs1或Fs2，如以更改Fs2进行实现，按照现在的硬件架构，每次更改Fs2时，都需要对DAC进行初始化，从而需要对整个仿真系统进行初始化，且更改不同的运动速度需要Fs2必须是连续可变的，这对于为系统提供时钟的VCO来说也是一种挑战。若是模拟接收机和发射机之间的加速运动或变加速运动，对于Fs的要求就更难于实现。