移动无线信道特性及基于FPGA的信道仿真器实现

发布时间：2020-04-03 18:14

【摘要】： 移动无线信道特性对移动通信系统性能具有重要影响,移动信道建模和仿真对移动通信系统的研发具有重要意义。因此,对移动信道建模与仿真进行研究,具有重要的理论意义和实际应用价值。 本文从无线电波的传播特点出发,分析了无线电波的传播模型和描述信道特性的主要参数,重点分析了移动小尺度衰落模型;结合无线电波传输环境的特点,研究了平坦衰落信道和频率选择性信道的特点,设计了基于FPGA的移动无线信道仿真器,同时给予了软硬件验证。 本文从衰落的数学模型角度研究了信道传输特性,以及各项参数对信道特性的影响。主要做了以下几个方面的工作: 1.简要介绍了无线电通信的发展史及信道建模与仿真的意义;论述了信道对无线信号主要的三类影响:自由空间的路径损失、阴影衰落、多径衰落;分析了无线通信传播环境,移动无线通信信道仿真的基本模型,同时介绍了用正弦波叠加法和成型滤波器法建立信道确定型仿真模型的具体实现方法。 2.对移动无线信道特性进行了Matlab仿真,对仿真结果进行了对比分析,对影响信道特性的主要参数设置进行了分析仿真。 3.设计了一种基于FPGA的移动无线信道仿真器,并对实现该仿真器的关键技术和实现方法进行了分析。该信道仿真器能够实时模拟窄带信号条件下无线信道的主要特点,如多径时延、多普勒频移、瑞利衰落等,其主要的技术指标达到了设计要求。该模拟器结构简单,参数可调,易于扩展,通用性强,可以部分或全部集成到处于研制阶段的接收机中,以便于性能测试,也可应用于教学实践。
【图文】：

在城市的移动无线传播环境中，由于周围高大建筑机到接收机之间很少有可视路径传播信号(LOS)，到达接收机的障碍物的绕射、反射和散射。到达移动台天线的信号不是单一多路径来的到达时间和相位各不相同的多个信号叠加，这些信有时反相减弱，接收信号急剧变化，产生了衰落，这种衰落称通信环境的复杂性，多径衰落是移动无线信道最基本的特性之传播距离尺度大小来区分，无线传输损耗可分为两种机制。大描述区域均值，它具有幂定律传播特征，即中值信号功率与距幂成反比变化。一般将描述阴影衰落的中尺度的传播机制包括之内，它是重叠在大尺度衰落特性的中值电平上的平均功率变续时间长达几秒或几分钟，因此，在时间尺度上较多径衰落要度上信号包络的变化是描述多径衰落的，小尺度衰落信道包络的概率密度函数。小尺度衰落按照频率选择性可分为频率选择衰落，按照时间选择性可以分为快衰落和慢衰落，衰落原理将细介绍。图 2-1 对无线信道的衰落分类进行概括描述。

s c sB B Tτ> 且 <σ衰落称为频率选择性衰落，满足此条件的信道称为频率选择性宽大于信道的相关带宽时，信道在不同的频段有不同的增益，生明显变化，信号经历了频率选择性衰落。多普勒效应台与周围环境中的散射体产生相对运动时，所接收信号的频率现象称为多普勒效应。由于移动台和基站之间的相对运动，导时移动信道是时变信道。当移动台的运动速度达到某一特定值性将导致信号的时间选择性衰落，时间选择性衰落会引起接收为当发送信号还在传输的过程中时，，传输信道的特性已经发生和相关时间是描述信道的频率色散和时变特性的两个重要参数运动引起的接收信号的频率偏移称为多普勒频移，它与相对运普勒频移产生的原理如图 2-3 所示。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TN929.5;TP337

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本文编号：2613538