基于CPU+FPGA的实时临空信道模拟器设计

信道建模是研究临近空间通信技术、评估系统传输特性的基础和重要方法;临空飞行器从低速向高速发展,信道变化频次随飞行器速度增大而愈加频繁;为实现对临空通信过程中信道衰落的实时仿真,研制基于CPU+FPGA架构、参数1 ms更新一次的临空信道模拟器;该模拟器内置气象性损耗模型和无线信道衰落模型,CPU端通过设计状态机控制模块、优化参数计算逻辑、优化操作系统来压缩信道参数的计算时间;FPGA部分设计关键信息同步方案、基于状态机的双保障更新机制保证参数的可靠稳定传输、并行加速处理实现信息交互和增强信号处理速度;实测结果表明,上述方案有效提升了临空信道模拟器的参数计算速度和信号处理速度,可实现信道参数随收发机运动1 ms更新一次。

基于三状态Markov链的卫星信道模拟器设计与实现

针对卫星信道的特殊性,设计并实现了一种以三状态齐次Markov链为基础,结合Loo分布和多普勒频移的实时卫星信道模拟器。系统结构采用计算机和高速信号处理子板协同工作的方式。计算机完成卫星轨道仿真和Markov状态转换,并计算相应状态下信号处理子板所需参数以产生特定的卫星信道特性。提出了一种高效的多普勒频移仿真实现方法,节约了硬件资源。测试结果表明,可实时仿真多波段、多轨道类型卫星信道。该模拟器以数字或模拟中频的方式输出,可作为卫星通信收发信机研制的有力工具。

气象卫星信道模拟器的设计及其仿真

为研究多径、阴影及天气变化对气象卫星信道的影响,分析信道传播特性并根据不同天气状况研究了贴近实际的卫星信道Suzuki模型和扩展Suzuki模型。引入两状态Markov过程,以反映天气变化或云的移动导致信道状态模型之间的转换。采用成形滤波器法设计了气象卫星信道模拟器并进行了仿真。仿真结果表明,所设计的气象卫星信道模拟器可以用来描述贴近实际的气象卫星信道传播特性。

VFD滤波器的导航信道模拟器动态时延模拟方法

针对卫星导航信道模拟器信号仿真中,传统伪距多普勒模拟方法瞬时控制精度差、滤波器资源占用较大的不足,提出了基于拉格朗日插值延迟滤波器及Farrow结构实现的伪距多普勒模拟方法。在分析信道模拟器系统架构的基础上,建立了多普勒模拟方法的模型,包括延时计算模块和可变延迟滤波器两部分。与多速率采样数字延迟滤波器方法比较,该方法滤波器系数个数约为后者的0.2%,并且改变时延特性时,仅需更新1个参数。信道模拟器实测数据结果表明使用该方法伪码多普勒模拟精度可以达到0.1mHz。

基于FPGA的航空数据链信道模拟器

针对航空通信背景,建立了航空数据链复合衰落信道模型,并提出了一种基于谐波叠加思想且易于FPGA硬件实现的定点模型。该模型利用不同谐波叠加产生高斯随机过程,并通过非线性变换分别获得Nakagami衰落和对数正态分布衰落。最后,通过数值仿真选取合适的定点参数,并利用Xilinx公司的FPGA芯片进行编程实现。实测结果表明,该硬件模拟器的输出衰落统计特性与理论值吻合,可用于实际航空数据链系统的模拟测试。

IMT-2000基带实时信道模拟器设计

描述了基于ITU-R M.1225的包括室内、室外到室内/步行和车载等测试环境的IMT-2000信道模拟器设计及仿真实现。重点分析了实现该信道模拟器慢衰落的相关性整形和频率选择性多径衰落的实时硬件实现两个算法,给出了数值计算和仿真结果,结果表明该信道模拟器较好地仿真出了2 GHz信道的一阶和二阶统计特性,可作为第三代移动通信研究和设备研制的有效工具。

短波通信试验中信道模拟器技术研究

短波通信试验中,涉及地域广、试验次数多、经费消耗大,采用模拟试验技术是有效的解决途径。首先介绍宽带短波信道模拟器在短波通信试验中的地位,然后说明了宽带短波信道的建模技术和模拟器各功能模块的实现方法,最后阐述了宽带短波信道模拟器在短波通信试验中的具体应用。该技术可应用于短波电台鉴定试验,对缩短研制周期,节省研制费用有重要意义。

一种多接口多通道的数字信道模拟器设计

设计并实现了一种具有RS530、E1和10M/100M以太网接口协议的8路双向数字基带信道模拟器,该模拟器采用了ARM+FPGA的全数字硬件架构的模块化设计,具有可靠性高、集成度高、扩展性好和人机交互界面友好的优点。介绍了系统结构、总体方案设计、硬件结构框图和软件控制流程。

一种移动通信信道模拟器的设计与实现

介绍了一种实时模拟移动信道基本特性(如瑞利衰落、多径传播、电波传播路径损耗、多普勒频移等)的信道模拟器的研制方法,包括模拟器数学原理及其实现方案。本模拟器的衰落率在8～80Hz内可调,模拟衰落深度超过20dB,最大多径时延为10.2μs。

卫星信道模拟器数字下变频系统设计

在卫星信道模拟器的设计中,中频模拟信号经A/D采样后得到大量的数据流,如果直接送给DSP处理,将会给DSP带来巨大的运算压力。为此,提出了采用专用数字下变频芯片AD6620先对其进行处理的设计方案,将信号由中频搬移到基带,以降低进入DSP的数据速率,从而使卫星信道模拟器达到更好的实时性。给出了数字下变频系统的整体硬件设计方案和系统参数的设置方法,仿真结果验证了该设计方案和参数设置的有效性。

数字信道模拟器中随机误码插入的设计和实现

随机误码插入是数字信道模拟器设计中的关键技术之一。提出了数字信道模拟器中一种高精度的随机误码插入方法,该方法结合了线性同余法和中心极限定理,并采用FPGA+ARM实现了数字基带信号的随机误码插入,具有精度高、容易实现的优点。Matlab仿真结果和测试数据验证了算法的可行性。

卫星信道模拟器触摸屏参数控制系统的设计

针对目前卫星信道模拟器采用上位机进行参数设置,适应性差的缺点,设计了一种卫星信道模拟器触摸屏参数控制系统。该系统硬件主要由FPGA、触摸屏和存储单元组成,FPGA作为主控单元,通过触摸屏控制实现参数的显示和设置。系统软件主要采用Nios II软件进行嵌入式设计,包括Nios II软核设计、触摸屏程序设计以及参数控制模块设计。系统上电后,FPGA进行程序加载,控制触摸屏对其进行初始化并显示卫星信道参数设置界面,触摸参数控制按键,触摸屏把触摸数据传给FPGA进行卫星信道参数更新。该系统具有响应速度快、参数设置方便、适应性强等优点。

卫星信标信道模拟器的设计与应用

针对卫星信标电离层测量系统研制及测试、验证的需要,设计卫星信标信道模拟器,阐述了卫星信标信道模拟器的技术指标、功能、原理和软、硬件实现方法;给出卫星信标信道模拟器的主要应用场合和应用方案。卫星信标信道模拟器的应用,将为卫星信标电离层测量系统的研制提供有利保障。

空地通信信道模拟器的研究与设计

空地通信信道仿真是通信系统仿真的一个重要方面。在研究接收信号包络分布和多普勒功率谱的基础上,综合分析路径损耗、信道时延、多径衰落和信道噪声对信道的影响,对静止信道和移动信道,分别提出了信道模拟器的设计方案,并通过计算机仿真验证了设计方案的可行性和合理性。

数字信道模拟器

本文提出了一种数字信道模拟器的实现方法,能够模拟数据传输过程中的误码损伤、抖动损伤、漂移损伤、延时损伤。

基于CPU+FPGA的临近空间信道模拟器设计

针对临近空间通信信道中的气象性损耗和非气象性损耗进行了理论分析,着重研究大气吸收损耗、降雨衰减和多径衰落等信道传播特性的建模方法,建立临近空间信道模型;提出了一种基于中央处理器(central processing unit,CPU)和现场可编辑门阵列(field-programmable gate array,FPGA)的临近空间信道模拟器软硬结合实现方案,并对希尔伯特变换和多普勒频移的实现方法进行分析;结合卫星导航模拟器和信号发生器产生的实际信号对信道模拟器的性能指标和统计特性进行测试;实测结果表明,信道模拟器输出信道衰落的各项统计特性符合理论结果,信道模拟器可实现分辨率和最大值分别是5 ns和5115 ns的多径相对时延以及分辨率和最大值分别是1 Hz和1.6 MHz的多普勒频移;该信道模拟器可辅助分析临近空间信道环境对信号传播的影响。

信道模拟器的应用

为了缩短研制周期,节省研制费用,在移动通信设备的研制过程中,广泛采用各种信道模拟器,此时无线信道模拟器直接处理射频信号。使用基带衰落模拟器,在基带直接进行基带信号处理,然后转变为射频信号,增加了研发时的灵活性。

数字基带信道模拟器的设计与实现

在通信新技术和新设备的研究过程中,需要进行大量通信试验,而在实际环境中开展试验需要耗费大量的时间和经费,因此利用信道模拟器代替实际信道在实验室范围内开展相关试验是一种较好的解决办法。设计了一种数字基带信道模拟器,能够实现延时、误码以及纠错编解码功能。阐述了FPGA内延时处理、高斯误码、通用误码、"RS+交织的纠错编解码"的实现,以及E1接口电路的设计。该信道模拟器适合于无线信道以及卫星通信信道的模拟,具有较高实用价值。

宽带短波信道模拟器中数字下变频的实现

宽带短波信道模拟器是一种运用仿真技术对真实的短波信道进行模拟的仪器。首先指出数字下变频在宽带短波信道模拟器中的作用。然后,阐述了数字下变频中的数控振荡器、CIC滤波器、半带滤波器和低通滤波器的实现方法。最后,结合Matlab算法仿真技术,不依赖FPGA的IP核,设计并实现了基于FPGA的数字下变频。功能与时序仿真结果表明:基于FPGA设计实现的数字下变频能够满足宽带短波信道模拟器性能指标要求,并且具有灵活性、通用性和修改参数方便等特点。

信道模拟器设计中的有效字长效应分析

信道模拟器是进行无线信道理论研究、通信新技术开发、新设备和系统性能测试不可或缺的仪器之一,针对SR-5500信道模拟器的不足,设计了一种基于FPGA的能够在中频频段上模拟典型无线信道特性的信道模拟器,对其设计中的有效字长效应进行了详细分析和理论推导,分析和仿真了恒参信道、瑞利衰落信道和多重分集瑞利衰落信道下"截断效应"对信道模拟器性能的影响,仿真结果表明当分别采用16 bit和32 bit精度产生高斯白噪声与衰落信道时,信道模拟器的测试误差在0.1 dB以内,满足测试要求,可为今后的工程应用和实现提供参考。