CN114070439A - 一种虚实结合的信道映射方法及装置、信道映射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种虚实结合的信道映射方法及装置、信道映射系统。该发明包括：控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路；控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数，第一信道特征参数为虚拟通信链路输出的信道特征参数；控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声；控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中；控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射。通过本发明，解决了相关技术中信道模拟设备缺乏虚拟通信场景与实物链路相互结合的功能的技术问题。

Description

一种虚实结合的信道映射方法及装置、信道映射系统
技术领域
本发明涉及信道映射领域，具体而言，涉及一种虚实结合的信道映射方法及装置、信道映射系统。
背景技术
在一些常见的技术手段中，对通信系统设计及通信装备的鉴定、验收试验工作主要由场外试验系统完成。场外试验系统的优点在于试验环境的真实性，信号环境虽然是人工制造的，但具有相对真实性。场外试验系统的局限性也非常明显，它的真实信道环境局限于试验场区环境，而在试验场区营造各种不同的信道环境非常困难，另外，它还存在受气候条件限制，机动性差，试验成本高等一系列缺点，与之相比，仿真试验系统具有很多优点，可以比较容易地制造各种典型信道特征环境和电磁环境，能够模拟的地域跨度非常广阔，不受气候条件限制，可以随时进行多次重复试验。由于仿真试验系统所具有的优越性，信道模拟功能备受关注。
现有的一些信道模拟设备虽然支持多径时延、多普勒频移、大尺度衰落等通信信道特征的仿真，以及支持大规模MIMO(多输入多输出)、波束管理等技术，但缺乏特定的虚拟场景仿真，如卫星通信场景、室内无线传输场景等，缺乏虚拟通信场景与实物链路相互结合的功能。因此，需要对现有技术改进，提高信道模拟功能的仿真映射程度，提高可视化水平。
无线传播特性是通信过程设计中的最基本因素，无线通信系统所能提供的业务的可行性与质量在很大程度上受到发送端和接收端之间信道特性的影响，相关技术中，不可能在通信系统设计的全过程中都进行现场试验。
针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种虚实结合的信道映射方法及装置、信道映射系统，以解决相关技术中信道模拟设备缺乏虚拟通信场景与实物链路相互结合的功能的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种虚实结合的信道映射方法，其中，依据信道映射系统对信道进行映射，信道映射系统包括虚拟仿真平台、第一软件无线电平台、射频端、接收端以及第二软件无线电平台，该虚实结合的信道映射方法包括：控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路；控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数，第一信道特征参数为虚拟通信链路输出的信道特征参数，第一信道特征参数至少包括以下参数：信干噪比、时延、衰落、频偏；控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声；控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中；控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射。
进一步地，控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数包括：控制第一软件无线平台获取目标文本文件并读取目标文本文件中存在的第一信道特征参数。
进一步地，控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声，包括：依据Box-muller算法，计算噪声随机变量；依据信干噪比，计算噪声因子；通过噪声随机变量以及噪声因子，计算射频端的固有噪声。
进一步地，控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路，包括：确定实物通信链路中的射频端的发射信号功率为S以及接收端的接收信号功率为Y，通过公式一确定实物通信链路的数学模型，公式一为：
Figure BDA0003355747440000021
其中，X是虚拟通信链路的信干噪比，N0是射频端的固有噪声，k0是实物通信链路中的发射增益以及链路衰减的总和，k1是实物通信链路中的接收增益，N1是实物通信链路中的接收端固有噪声。
进一步地，控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中，包括：通过Turbo编码方式将初始基带信号中的码元信息转换为预设码型；将转换过的初始基带信号进行数字调制，并将调制过的初始基带信号通过预编码映射至射频端口；将射频端口的初始基带信号通过资源映射至对应的频率以及时间资源上，并将映射在频率以及时间资源上的初始基带信号通过正交频分复用调制生成正交频分复用符号；将第一信道特征参数以及固有噪声加载至正交频分复用符号中。
进一步地，在控制接收端接收基带信号之前，该方法还包括：控制射频端对基带信号进行数模转换处理操作以得到对应的发射信号；依据频谱搬移，将发射信号搬移至射频端的射频频段。
进一步地，在控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射之后，该方法还包括：控制第二软件无线电平台接收接收端采集的实物通信链路中的第二信道特征参数以及通信指标，其中，接收端与第二软件无线电平台通过socket交互接口连接；控制第二软件无线电平台接收并发送第二信道特征参数以及通信指标至虚拟仿真平台；控制虚拟仿真平台显示第二信道特征参数以及通信指标，并显示第一信道特征参数以及第二信道特征参数之间的对比结果。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种信道映射系统，包括：虚拟仿真平台，用于对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路，并依据虚拟通信链路输出第一信道特征参数，第一信道特征参数包括以下至少之一：信干噪比、时延、衰落、频偏；第一软件无线电平台，通过文本文件的接口方式与虚拟仿真平台连接，用于计算实物通信链路中射频端的固有噪声，并将固有噪声以及第一信道特征参数加载至基带信号中；射频端，与第一软件无线电平台连接，用于接收基带信号并将基带信号发送至实物通信链路中的接收端；接收端，通过馈线直连的方式与射频端连接，用于接收基带信号并将基带信号中的数据加载至实物通信链路中；第二软件无线电平台，一端与接收端连接，另一端通过socket交互接口与虚拟仿真平台连接，用于将实物通信链路中的第二信道特征参数以及实物通信链路中的通信指标发送至虚拟仿真平台。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种虚实结合的信道映射装置，依据信道映射系统对信道进行映射，信道映射系统包括虚拟仿真平台、第一软件无线电平台、射频端、接收端以及第二软件无线电平台，该装置包括：第一控制单元，用于控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路；第二控制单元，用于控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数，第一信道特征参数为虚拟通信链路输出的信道特征参数，第一信道特征参数至少包括以下参数：信干噪比、时延、衰落、频偏；第三控制单元，用于控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声；第四控制单元，用于控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中；第五控制单元，用于控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射。
通过本发明，采用以下步骤：依据信道映射系统对信道进行映射，信道映射系统包括虚拟仿真平台、第一软件无线电平台、射频端、接收端以及第二软件无线电平台，该虚实结合的信道映射方法包括：控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路；控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数，第一信道特征参数为虚拟通信链路输出的信道特征参数，第一信道特征参数至少包括以下参数：信干噪比、时延、衰落、频偏；控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声；控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中；控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射，解决了相关技术中信道模拟设备缺乏虚拟通信场景与实物链路相互结合的功能的技术问题。进而达到了提高信道模拟功能的仿真映射程度和可视化水平的效果。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例提供的一种虚实结合的信道映射方法的流程图；
图2是根据本发明实施例提供的一种系统整体框架示意图；
图3是根据本发明实施例提供的一种虚实结合的信道映射装置的示意图；
包括如下附图标记：
101、虚拟仿真平台；102、第一软件无线电平台；103、射频端；104、接收端；105、第二软件无线电平台。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明的实施例，提供了一种虚实结合的信道映射方法。
图1是根据本发明实施例的一种虚实结合的信道映射方法的流程图。如图1所示，该发明包括以下步骤：依据信道映射系统对信道进行映射，信道映射系统包括虚拟仿真平台、第一软件无线电平台、射频端、接收端以及第二软件无线电平台，该虚实结合的信道映射方法包括：
步骤S101，控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路。
上述地，本申请提供了一种信道映射系统，具体包括虚拟仿真平台、第一软件无线电平台、射频端、接收端以及第二软件无线电平台，具体示意图如图2所示，虚拟仿真平台负责对信道进行建模仿真。根据通信场景的不同对不同的实物通信链路进行模拟仿真以得到虚拟通信链路。以卫星通信为例，虚拟仿真平台可以根据发射系统、链路和接收系统的部分参数(天线增益、发射机等效全向辐射功率、自由空间传输损耗、电离层闪烁、接收系统噪声温度、接收系统品质因数、接收机载噪比、链路余量等等)等实物通信链路得出对应的虚拟通信链路的典型信道特征。
步骤S102，控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数，第一信道特征参数为虚拟通信链路输出的信道特征参数，第一信道特征参数至少包括以下参数：信干噪比、时延、衰落、频偏。
上述地，第一软件无线平台负责读取虚拟通信链路输出的信道特征参数。软件无线电平台通过交互接口实时读取虚拟通信链路的信道特征，虚拟通信链路输出的信道特征参数可以写入文本文件，软件无线平台实时从文本文件中读取这些虚拟信道特征。
步骤S103，控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声。
步骤S104，控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中。
上述地，第一软件无线平台根据第一信道特征参数以及固有噪声加载到基带信号中，基带信号是信源发出的没有经过调制的原始电信号，其特点是频率较低，信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。
步骤S105，控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射。
上述地，第一软件无线平台的接收端接收基带信号，将基带信号加载至实物通信链路中完成信道的映射。
在一种可选的实例中，控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数包括：控制第一软件无线平台获取目标文本文件并读取目标文本文件中存在的第一信道特征参数。
上述地，从虚拟仿真平台到第一软件无线平台方向具有接口，接口形式为文本文件，虚拟仿真平台实时把虚拟通信链路的信干噪比、时延、衰落、频偏等典型信道特的值写入文本文件，第一软件无线平台实时从文本文件中读取这些虚拟通信链路输出的信道特征参数。
在一种可选的实例中，控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路，包括：确定实物通信链路中的射频端的发射信号功率为S以及接收端的接收信号功率为Y，通过公式一确定实物通信链路的数学模型，公式一为：
Figure BDA0003355747440000071
其中，X是虚拟通信链路的信干噪比，N0是射频端的固有噪声，k0是实物通信链路中的发射增益以及链路衰减的总和，k1是实物通信链路中的接收增益，N1是实物通信链路中的接收端固有噪声。
可选地，通过第一信道特征参数中的信干噪比计算固有噪声，如下：
详见公式二、三，设接收端的信噪比为X'，射频板卡(射频端)的发射信号功率为S，接收端射频板卡(射频端)固有噪声为N1。
链路总增益与衰减为k，即k＝k0×k1，则有：
Figure BDA0003355747440000081
令系数m0＝S,m1＝N1，上式可化简为：
Figure BDA0003355747440000082
上式中，X'、X为已知量，m0、m1表示为未知量，测量大量X'、X数据做曲线拟合，可求得m0、m1的值，即可得到实物通信链路中射频端的固有噪声的值。
在一种可选的实例中，控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声，包括：依据Box-muller算法，计算噪声随机变量；依据信干噪比，计算噪声因子；通过噪声随机变量以及噪声因子，计算射频端的固有噪声。
上述地，依据Box-muller算法计算出噪声随机变量，Box-muller算法的作用是产生均匀分布随机变量和产生高斯随机数，高斯随机数是均值为0，方差为1的随机数，Box-muller算法虽然原理非常深奥，但结果非常简单，并且时间复杂度低，具体算法描述如下：
设X、Y、U1、U2为随机变量，其中U1、U2是平均分布服从[0,1]的均匀分布，X、Y是满足U1、U2均匀分布的随机变量，分别由公式四、公式五来求得X、Y。
Figure BDA0003355747440000083
Figure BDA0003355747440000084
得到一个高斯部分的随机变量，则X、Y服从均值为0，方差为1的高斯分布。
依据信干噪比，根据公式六、公式七，计算噪声因子，设欲加载的噪声为n，则
n＝std_dev×X公式六
其中，std_dev是根据等效的信干噪比计算所得的噪声因子，
out[i]＝in[i]+n公式七
最后把噪声n加载到基带信号中，in[i]是基带信号，out[i]是加载噪声后的基带信号。
最后通过噪声随机变量以及噪声因子，可以计算出射频端的固有噪声。
上述地，软件无线电平台实时读取交互接口中虚拟通信链路的信道特征参数(信干噪比、频偏、衰落等)后。尽管发射端和接收端的射频板卡(射频端)之间的通信链路采用馈线直连的方式，但由于硬件射频板卡(射频端)电路元器件的噪声以及电路元器件之间的相互干扰等原因，导致整个实物通信链路并不是理想的通信链路。硬件射频板卡(射频端)的噪声是固有存在的，无法消除，仍然会产生噪声、频偏、衰落等，为达到虚拟通信链路到实物通信链路映射的目的，映射到实物通信链路需要通过等效算法来抵消，以等效信干噪比算法为例进行了分析，对实物通信链路进行建模分析，仿真平台包括很多通信仿真场景，链路状态不同，通过该算法，可以抵消射频前端设备元器件所带来的噪声干扰、频偏干扰等，以实现虚拟通信信道特征参数和实物通信信道特征参数的等效。
在一种可选的实例中，控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中，包括：通过Turbo编码方式将初始基带信号中的码元信息转换为预设码型；将转换过的初始基带信号进行数字调制，并将调制过的初始基带信号通过预编码映射至射频端口；将射频端口的初始基带信号通过资源映射至对应的频率以及时间资源上，并将映射在频率以及时间资源上的初始基带信号通过正交频分复用调制生成正交频分复用符号；将第一信道特征参数以及固有噪声加载至正交频分复用符号中。
上述地，初始基带信号的码元信息经过Turbo编码转换为适合链路传输的码型，通过数字调制(如QPSK、16QAM、64QAM等正交振幅调制或者自适应数字调制)来提高传输速率。经过层映射、预编码把调制过的初始基带信号分到不同的无线电平台，通过预编码把数据映射到射频端口，再经过资源单元映射，把数据映射到相应的频率和时间资源上。经过正交频分复用调制生成正交频分复用符号，在把正交频分复用符号传输到射频前端之前，把虚拟信道特征加载到正交频分复用符号中。
在一种可选的实例中，在控制接收端接收基带信号之前，该方法还包括：控制射频端对基带信号进行数模转换处理操作以得到对应的发射信号；依据频谱搬移，将发射信号搬移至射频端的射频频段。
上述地，射频端负责发射和接收射频信号，其中，发射机和接收机之间采用馈线直连的方式。射频前端把基带信号做数模转换处理，把数字信号转换为模拟信号，再把模拟信号做频谱搬移，即把模拟信号搬移到射频频段，最后经过端口发射出去。通过射频板卡(射频端)发出去的信号是完全处理好的信号，处理好的信号由射频板卡(射频端)的高频频段发射。
在一种可选的实例中，在控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射之后，该方法还包括：控制第二软件无线电平台接收接收端采集的实物通信链路中的第二信道特征参数以及通信指标，其中，接收端与第二软件无线电平台通过socket交互接口连接；控制第二软件无线电平台接收并发送第二信道特征参数以及通信指标至虚拟仿真平台；控制虚拟仿真平台显示第二信道特征参数以及通信指标，并显示第一信道特征参数以及第二信道特征参数之间的对比结果。
上述地，另一个接口是从第二软件无线电平台到虚拟仿真平台方向的接口，该接口采用socket通信的方式。Socket具有传输数据为字节级、传输数据可自定义，数据量小，传输时间短，性能高的优点，特别适用于传输两端信息的实时交互。第二软件无线电平台通过socket把实物通信链路的一些信道特征和通信链路指标(如信干噪比、频偏、误块率、信号星座图点等)传输到虚拟仿真平台，并作实时的显示。通过socket交互接口可以从虚拟仿真平台实时且方便的观察链路状态和多个通信链路指标，极大提升了可视化水平，并且不受环境的影响，可以进行多次重复试验。
本发明实施例提供的一种虚实结合的信道映射方法，其中，依据信道映射系统对信道进行映射，信道映射系统包括虚拟仿真平台、第一软件无线电平台、射频端、接收端以及第二软件无线电平台，通过控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路；控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数，第一信道特征参数为虚拟通信链路输出的信道特征参数，第一信道特征参数至少包括以下参数：信干噪比、时延、衰落、频偏；控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声；控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中；控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射，解决了相关技术中信道模拟设备缺乏虚拟通信场景与实物链路相互结合的功能的技术问题。进而达到了提高信道模拟功能的仿真映射程度和可视化水平的效果。
本申请还提供一种信道映射系统，包括：虚拟仿真平台，用于对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路，并依据虚拟通信链路输出第一信道特征参数，第一信道特征参数包括以下至少之一：信干噪比、时延、衰落、频偏；第一软件无线电平台，通过文本文件的接口方式与虚拟仿真平台连接，用于计算实物通信链路中射频端的固有噪声，并将固有噪声以及第一信道特征参数加载至基带信号中；射频端，与第一软件无线电平台连接，用于接收基带信号并将基带信号发送至实物通信链路中的接收端；接收端，通过馈线直连的方式与射频端连接，用于接收基带信号并将基带信号中的数据加载至实物通信链路中；第二软件无线电平台，一端与接收端连接，另一端通过socket交互接口与虚拟仿真平台连接，用于将实物通信链路中的第二信道特征参数以及实物通信链路中的通信指标发送至虚拟仿真平台。
具体地，信道映射系统的整体框架示意图如图2所示，信道映射系统包括虚拟仿真平台，第一软件无线电平台，射频端，第二软件无线电平台。该信道映射系统基于虚实结合平台的通信系统，设计了虚实平台的交互接口，根据虚实信干噪比等效算法和噪声加载算法，能够完成从虚拟通信链路到实物通信链路成比例的映射。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例还提供了一种虚实结合的信道映射装置，需要说明的是，本发明实施例的一种虚实结合的信道映射装置可以用于执行本发明实施例所提供的用于一种虚实结合的信道映射方法。以下对本发明实施例提供的一种虚实结合的信道映射装置进行介绍。
图3是根据本发明实施例的一种虚实结合的信道映射装置的示意图。如图3所示，该装置包括：依据信道映射系统对信道进行映射，信道映射系统包括虚拟仿真平台、第一软件无线电平台、射频端、接收端以及第二软件无线电平台，该装置包括：第一控制单元301，用于控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路；第二控制单元302，用于控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数，第一信道特征参数为虚拟通信链路输出的信道特征参数，第一信道特征参数至少包括以下参数：信干噪比、时延、衰落、频偏；第三控制单元303，用于控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声；第四控制单元304，用于控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中；第五控制单元305，用于控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射。
在一种可选的实例中，第二控制单元302包括：第一控制子单元，用于控制第一软件无线平台获取目标文本文件并读取目标文本文件中存在的第一信道特征参数。
在一种可选的实例中，第三控制单元303包括：第一计算子单元，用于依据Box-muller算法，计算噪声随机变量；第二计算子单元，用于依据信干噪比，计算噪声因子；第三计算子单元，用于通过噪声随机变量以及噪声因子，计算射频端的固有噪声。
在一种可选的实例中，第一控制单元301包括：确定子单元，用于确定实物通信链路中的射频端的发射信号功率为S以及接收端的接收信号功率为Y，通过公式一确定实物通信链路的数学模型，公式一为：
Figure BDA0003355747440000131
其中，X是虚拟通信链路的信干噪比，N0是射频端的固有噪声，k0是实物通信链路中的发射增益以及链路衰减的总和，k1是实物通信链路中的接收增益，N1是实物通信链路中的接收端固有噪声。
在一种可选的实例中，第四控制单元304包括：转换子单元，用于通过Turbo编码方式将初始基带信号中的码元信息转换为预设码型；映射子单元，用于将转换过的初始基带信号进行数字调制，并将调制过的初始基带信号通过预编码映射至射频端口；调制子单元，用于将射频端口的初始基带信号通过资源映射至对应的频率以及时间资源上，并将映射在频率以及时间资源上的初始基带信号通过正交频分复用调制生成正交频分复用符号；加载子单元，用于将第一信道特征参数以及固有噪声加载至正交频分复用符号中。
在一种可选的实例中，该装置还包括：在第六控制单元，用于控制接收端接收基带信号之前，控制射频端对基带信号进行数模转换处理操作以得到对应的发射信号；搬移子单元，用于依据频谱搬移，将发射信号搬移至射频端的射频频段。
在一种可选的实例中，该装置还包括：第七控制子单元，用于在控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射之后，控制第二软件无线电平台接收接收端采集的实物通信链路中的第二信道特征参数以及通信指标，其中，接收端与第二软件无线电平台通过socket交互接口连接；第八控制子单元，用于控制第二软件无线电平台接收并发送第二信道特征参数以及通信指标至虚拟仿真平台；第九控制子单元，用于控制虚拟仿真平台显示第二信道特征参数以及通信指标，并显示第一信道特征参数以及第二信道特征参数之间的对比结果。
本发明实施例提供的一种虚实结合的信道映射装置，通过依据信道映射系统对信道进行映射，信道映射系统包括虚拟仿真平台、第一软件无线电平台、射频端、接收端以及第二软件无线电平台，该装置包括：第一控制单元，用于控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路；第二控制单元，用于控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数，第一信道特征参数为虚拟通信链路输出的信道特征参数，第一信道特征参数至少包括以下参数：信干噪比、时延、衰落、频偏；第三控制单元，用于控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声；第四控制单元，用于控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中；第五控制单元，用于控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射，解决了相关技术中信道模拟设备缺乏虚拟通信场景与实物链路相互结合的功能的技术问题，进而达到了提高信道模拟功能的仿真映射程度和可视化水平的效果。
所述一种虚实结合的信道映射装置包括处理器和存储器，上述第一控制单元301等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决相关技术中信道模拟设备缺乏虚拟通信场景与实物链路相互结合的功能的技术问题。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述一种虚实结合的信道映射方法。
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述一种虚实结合的信道映射方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：依据信道映射系统对信道进行映射，信道映射系统包括虚拟仿真平台、第一软件无线电平台、射频端、接收端以及第二软件无线电平台，该虚实结合的信道映射方法包括：控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路；控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数，第一信道特征参数为虚拟通信链路输出的信道特征参数，第一信道特征参数至少包括以下参数：信干噪比、时延、衰落、频偏；控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声；控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中；控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射。
在一种可选的实例中，控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数包括：控制第一软件无线平台获取目标文本文件并读取目标文本文件中存在的第一信道特征参数。
在一种可选的实例中，控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声，包括：依据Box-muller算法，计算噪声随机变量；依据信干噪比，计算噪声因子；通过噪声随机变量以及噪声因子，计算射频端的固有噪声。
在一种可选的实例中，控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路，包括：确定实物通信链路中的射频端的发射信号功率为S以及接收端的接收信号功率为Y，通过公式一确定实物通信链路的数学模型，公式一为：
Figure BDA0003355747440000151
其中，X是虚拟通信链路的信干噪比，N0是射频端的固有噪声，k0是实物通信链路中的发射增益以及链路衰减的总和，k1是实物通信链路中的接收增益，N1是实物通信链路中的接收端固有噪声。
在一种可选的实例中，控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中，包括：通过Turbo编码方式将初始基带信号中的码元信息转换为预设码型；将转换过的初始基带信号进行数字调制，并将调制过的初始基带信号通过预编码映射至射频端口；将射频端口的初始基带信号通过资源映射至对应的频率以及时间资源上，并将映射在频率以及时间资源上的初始基带信号通过正交频分复用调制生成正交频分复用符号；将第一信道特征参数以及固有噪声加载至正交频分复用符号中。
在一种可选的实例中，在控制接收端接收基带信号之前，该方法还包括：控制射频端对基带信号进行数模转换处理操作以得到对应的发射信号；依据频谱搬移，将发射信号搬移至射频端的射频频段。
在一种可选的实例中，在控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射之后，该方法还包括：控制第二软件无线电平台接收接收端采集的实物通信链路中的第二信道特征参数以及通信指标，其中，接收端与第二软件无线电平台通过socket交互接口连接；控制第二软件无线电平台接收并发送第二信道特征参数以及通信指标至虚拟仿真平台；控制虚拟仿真平台显示第二信道特征参数以及通信指标，并显示第一信道特征参数以及第二信道特征参数之间的对比结果。
本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本发明还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：依据信道映射系统对信道进行映射，信道映射系统包括虚拟仿真平台、第一软件无线电平台、射频端、接收端以及第二软件无线电平台，该虚实结合的信道映射方法包括：控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路；控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数，第一信道特征参数为虚拟通信链路输出的信道特征参数，第一信道特征参数至少包括以下参数：信干噪比、时延、衰落、频偏；控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声；控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中；控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射。
在一种可选的实例中，控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数包括：控制第一软件无线平台获取目标文本文件并读取目标文本文件中存在的第一信道特征参数。
在一种可选的实例中，控制第一软件无线平台依据第一信道特征参数中的信干噪比，计算实物通信链路中射频端的固有噪声，包括：依据Box-muller算法，计算噪声随机变量；依据信干噪比，计算噪声因子；通过噪声随机变量以及噪声因子，计算射频端的固有噪声。
在一种可选的实例中，控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路，包括：确定实物通信链路中的射频端的发射信号功率为S以及接收端的接收信号功率为Y，通过公式一确定实物通信链路的数学模型，公式一为：
Figure BDA0003355747440000171
其中，X是虚拟通信链路的信干噪比，N0是射频端的固有噪声，k0是实物通信链路中的发射增益以及链路衰减的总和，k1是实物通信链路中的接收增益，N1是实物通信链路中的接收端固有噪声。
在一种可选的实例中，控制第一软件无线平台将第一信道特征参数以及固有噪声加载至基带信号中，包括：通过Turbo编码方式将初始基带信号中的码元信息转换为预设码型；将转换过的初始基带信号进行数字调制，并将调制过的初始基带信号通过预编码映射至射频端口；将射频端口的初始基带信号通过资源映射至对应的频率以及时间资源上，并将映射在频率以及时间资源上的初始基带信号通过正交频分复用调制生成正交频分复用符号；将第一信道特征参数以及固有噪声加载至正交频分复用符号中。
在一种可选的实例中，在控制接收端接收基带信号之前，该方法还包括：控制射频端对基带信号进行数模转换处理操作以得到对应的发射信号；依据频谱搬移，将发射信号搬移至射频端的射频频段。
在一种可选的实例中，在控制接收端接收基带信号，并将基带信号加载至实物通信链路中已完成信道的映射之后，该方法还包括：控制第二软件无线电平台接收接收端采集的实物通信链路中的第二信道特征参数以及通信指标，其中，接收端与第二软件无线电平台通过socket交互接口连接；控制第二软件无线电平台接收并发送第二信道特征参数以及通信指标至虚拟仿真平台；控制虚拟仿真平台显示第二信道特征参数以及通信指标，并显示第一信道特征参数以及第二信道特征参数之间的对比结果。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的可读存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种虚实结合的信道映射方法，其特征在于，依据信道映射系统对信道进行映射，所述信道映射系统包括虚拟仿真平台、第一软件无线电平台、射频端、接收端以及第二软件无线电平台，所述虚实结合的信道映射方法包括：
控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路；
控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数，所述第一信道特征参数为所述虚拟通信链路输出的信道特征参数，所述第一信道特征参数至少包括以下参数：信干噪比、时延、衰落、频偏；
控制所述第一软件无线平台依据所述第一信道特征参数中的所述信干噪比，计算所述实物通信链路中的固有噪声；
控制所述第一软件无线平台将所述第一信道特征参数以及所述固有噪声加载至基带信号中；
控制所述接收端接收所述基带信号，并将所述基带信号加载至所述实物通信链路中已完成所述信道的映射。
2.根据权利要求1所述的虚实结合的信道映射方法，其特征在于，控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数包括：
控制所述第一软件无线平台获取目标文本文件并读取所述目标文本文件中存在的所述第一信道特征参数。
3.根据权利要求1所述的虚实结合的信道映射方法，其特征在于，控制所述第一软件无线平台依据所述第一信道特征参数中的所述信干噪比，计算所述实物通信链路中的固有噪声，包括：
依据Box-muller算法，计算噪声随机变量；
依据所述信干噪比，计算噪声因子；
通过所述噪声随机变量以及所述噪声因子，计算实物通信链路中的固有噪声。
4.根据权利要求1所述的虚实结合的信道映射方法，其特征在于，控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路，包括：
确定所述实物通信链路中的所述射频端的发射信号功率为S以及接收端的接收信号功率为Y，通过公式一确定所述实物通信链路的数学模型，所述公式一为：
Figure FDA0003355747430000021
其中，X是所述虚拟通信链路的所述信干噪比，N0是所述射频端的固有噪声，k0是所述实物通信链路中的发射增益以及链路衰减的总和，k1是所述实物通信链路中的接收增益，N1是所述实物通信链路中的接收端固有噪声。
5.根据权利要求1所述的虚实结合的信道映射方法，其特征在于，控制所述第一软件无线平台将所述第一信道特征参数以及所述固有噪声加载至基带信号中，包括：
通过Turbo编码方式将初始基带信号中的码元信息转换为预设码型；
将转换过的所述初始基带信号进行数字调制，并将调制过的所述初始基带信号通过预编码映射至射频端口；
将所述射频端口的所述初始基带信号通过资源映射至对应的频率以及时间资源上，并将映射在所述频率以及所述时间资源上的所述初始基带信号通过正交频分复用调制生成正交频分复用符号；
将所述第一信道特征参数以及所述固有噪声加载至所述正交频分复用符号中。
6.根据权利要求1所述的虚实结合的信道映射方法，其特征在于，在控制所述接收端接收所述基带信号之前，所述方法还包括：
控制所述射频端对所述基带信号进行数模转换处理操作以得到对应的发射信号；
依据频谱搬移，将所述发射信号搬移至所述射频端的射频频段。
7.根据权利要求1所述的虚实结合的信道映射方法，其特征在于，在控制所述接收端接收所述基带信号，并将所述基带信号加载至所述实物通信链路中已完成所述信道的映射之后，所述方法还包括：
控制所述第二软件无线电平台接收所述接收端采集的所述实物通信链路中的第二信道特征参数以及通信指标，其中，所述接收端与所述第二软件无线电平台通过socket交互接口连接；
控制所述第二软件无线电平台接收并发送所述第二信道特征参数以及通信指标至所述虚拟仿真平台；
控制所述虚拟仿真平台显示所述第二信道特征参数以及所述通信指标，并显示所述第一信道特征参数以及所述第二信道特征参数之间的对比结果。
8.一种信道映射系统，其特征在于，包括：
虚拟仿真平台，用于对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路，并依据所述虚拟通信链路输出第一信道特征参数，所述第一信道特征参数包括以下至少之一：信干噪比、时延、衰落、频偏；
第一软件无线电平台，通过文本文件的接口方式与所述虚拟仿真平台连接，用于计算所述实物通信链路中的固有噪声，并将所述固有噪声以及所述第一信道特征参数加载至基带信号中；
射频端，与所述第一软件无线电平台连接，用于接收所述基带信号并将所述基带信号发送至所述实物通信链路中的接收端；
所述接收端，通过馈线直连的方式与所述射频端连接，用于接收所述基带信号并将所述基带信号中的数据加载至所述实物通信链路中；
第二软件无线电平台，一端与所述接收端连接，另一端通过socket交互接口与所述虚拟仿真平台连接，用于将所述实物通信链路中的第二信道特征参数以及所述实物通信链路中的通信指标发送至所述虚拟仿真平台。
9.一种虚实结合的信道映射装置，其特征在于，依据信道映射系统对信道进行映射，所述信道映射系统包括虚拟仿真平台、第一软件无线电平台、射频端、接收端以及第二软件无线电平台，所述虚实结合的信道映射装置包括：
第一控制单元，用于控制虚拟仿真平台对通信场景中的实物通信链路建模仿真以得到虚拟通信链路；
第二控制单元，用于控制第一软件无线平台读取第一信道特征参数，所述第一信道特征参数为所述虚拟通信链路输出的信道特征参数，所述第一信道特征参数至少包括以下参数：信干噪比、时延、衰落、频偏；
第三控制单元，用于控制所述第一软件无线平台依据所述第一信道特征参数中的所述信干噪比，计算所述实物通信链路中的固有噪声；
第四控制单元，用于控制所述第一软件无线平台将所述第一信道特征参数以及所述固有噪声加载至基带信号中；
第五控制单元，用于控制所述接收端接收所述基带信号，并将所述基带信号加载至所述实物通信链路中已完成所述信道的映射。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至8中任意一项所述的一种虚实结合的信道映射方法。
11.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至8中任意一项所述的一种虚实结合的信道映射方法。
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