CN116094634A - 一种多径衰落信道的仿真方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无线通信信道模型技术领域，具体涉及一种多径衰落信道的仿真方法及装置。仿真方法包括生成随机数；基于随机数生成到达角，以及，生成正交分量和同相分量的随机相位；基于到达角、正交分量的随机相位和同相分量的随机相位通过正弦波叠加法生成多径衰落信道的信道系数；基于多径衰落信道的信道系数对待仿真的通信信号进行仿真得到多径衰落信道的仿真信号。本发明在保证输出的信道系数拥有理想的一阶特性与二阶特性的同时，能够使用较少的正弦波振荡器等硬件资源完成仿真。
Description
技术领域
本发明属于无线通信信道模型技术领域，具体涉及一种多径衰落信道的仿真方法及装置。
背景技术
为了满足现代信息化的需求，充分发挥信息技术的主导作用，最大限度的配置和使用信息化装备，需要持续对信息系统提供实验、验证和评估的手段。信道的仿真是通信理论研究、信道建模研究及应用的关键步骤，对无线通信技术的发展具有决定性的影响。
瑞利信道模型是一种小尺度衰落模型，主要描述无线信道的多径效应和多普勒效应，是无线通信信道的基础模型。在硬件上通常采用正弦波叠加法进行多径衰落信道仿真。然而，当前的仿真方法需要消耗比较多的正弦波振荡器等硬件资源才能保证输出的信道系数拥有比较理想的一阶特性与二阶特性。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种多径衰落信道的仿真方法及装置，在保证输出的信道系数拥有理想的一阶特性与二阶特性的同时，能够使用较少的正弦波振荡器等硬件资源完成仿真。
为解决现有技术的不足，本发明提供的技术方案为：
一种多径衰落信道的仿真方法，包括，
生成随机数；
基于随机数生成到达角，以及，生成正交分量的随机相位和同相分量的随机相位；
基于到达角、正交分量的随机相位和同相分量的随机相位通过正弦波叠加法生成多径衰落信道的信道系数；
基于多径衰落信道的信道系数对待仿真的通信信号进行仿真，得到多径衰落信道的仿真信号。
优选的，所述生成随机数，包括，
μn，i～U[-π，π)
所述生成正交分量的随机相位和同相分量的随机相位，包括，
θn，i～U[-π，π)
其中，μn，i为随机数；
为同相分量的随机相位；θn，i为正交分量的随机相位；μn，i、
和θn，i相互独立；
n为正弦波振荡器编号；n＝1，2，3...M；M为正弦波振荡器个数，
i为随机数变化周期编号，i＝1，2，3...k；k为随机数μn，i、同相分量的随机相位
正交分量的随机相位θn，i的变化周期的个数；
所述正弦波振荡器个数M的计算公式为：
其中，N为多径数目，N为大于2的偶数，且不等于4的倍数；
所述仿真过程中随机数μn，i、同相分量的相位
正交分量的相位θn，i的变化周期的个数k的计算公式为：
其中，T为μn，i、同相分量的随机相位
正交分量的随机相位θn，i的变化周期；
t_sum为仿真总时长；
所述基于随机数生成到达角，包括，
其中，αn，i为到达角。
优选的，所述基于到达角、正交分量的随机相位、同相分量的随机相位通过正弦波叠加法生成多径衰落信道的信道系数，包括，
h(t)＝Tc(t)+Ts(t)*j
其中，h(t)为多径衰落信道的信道系数，Tc(t)为同相分量，Ts(t)为正交分量；j为虚数单位；t为仿真时间；Tc(t)和Ts(t)的计算公式如下：
其中，fd为最大多普勒频移；u为单位阶跃函数；
fdcos(αn，i)为同相正弦波的频率参数，fdsin(αn，i)为正交正弦波的频率参数；
当(i-1)T≤t＜iT时，u(t-(i-1)T)-u(t-iT)＝1；
当0≤t＜(i-1)T或iT≤t≤t_sum时，u(t-(i-1)T)-u(t-iT)＝0。
优选的，还包括，在生成随机数前，根据需仿真场景确定最大多普勒频移fd、随机数变化周期T、多径数目N和仿真总时长t_sum。
优选的，所述基于多径衰落信道的信道系数对待仿真的通信信号进行仿真，得到多径衰落信道的仿真信号，包括，
将待仿真的通信信号与多径衰落信道的信道系数进行卷积计算，得到多径衰落信道的仿真信号。
一种多径衰落信道的仿真装置，包括随机数生成模块、正弦波振荡器参数生成模块、信道系数产生模块、正弦波振荡器和基带处理模块；
所述随机数生成模块，用于生成随机数；
所述正弦波振荡器参数生成模块，用于基于随机数生成到达角，生成正交分量的随机相位和同相分量的随机相位，以及，基于到达角生成同相正弦波的频率参数和正交正弦波的频率参数；
所述正弦波振荡器，用于同相正弦波的频率参数和同相分量的随机相位生成同相正弦波，以及，基于正交正弦波的频率参数和正交分量的随机相位生成正交正弦波；
所述信道系数产生模块，用于基于同相正弦波通过正弦波叠加法生成同相分量，基于正交正弦波通过正弦波叠加法生成正交分量，以及，基于同相分量和正交分量生成多径衰落信道的信道系数；
所述基带处理模块，用于将待仿真的通信信号与多径衰落信道的信道系数进行卷积计算，得到多径衰落信道的仿真信号。
优选的，所述随机数生成模块具体用于，按下式生成随机数：
μn，i～U[-π，π)
其中，μn，i为随机数；n为正弦波振荡器编号；n＝1，2，3...M；M为正弦波振荡器个数；
i为随机数变化周期编号，i＝1，2，3...k；k为随机数μn，i、同相分量的随机相位
正交分量的随机相位θn，i的变化周期的个数。
优选的，所述正弦波振荡器参数生成模块，具体用于，
按下述公式生成正交分量的随机相位和同相分量的随机相位：
θn，i～U[-π，π)
其中，
为同相分量的随机相位；θn，i为正交分量的随机相位；μn，i、
和θn，i相互独立；
按下式生成到达角：
其中，αn，i为到达角；
基于到达角αn，i生成同相正弦波的频率参数fdcos(αn，i)和正交正弦波的频率参数fdsin(αn，i)；其中，fd为最大多普勒频移。
优选的，所述信道系数产生模块具体用于，按下述公式计算同相分量和正交分量；
其中，Tc(t)为同相分量，Ts(t)为正交分量；u为单位阶跃函数；T为随机数变化周期；t为仿真时间；
当(i-1)T≤t＜iT时，u(t-(i-1)T)-u(t-iT)＝1；
当0≤t＜(i-1)T或iT≤t≤t_sum时，u(t-(i-1)T)-u(t-iT)＝0；
其中，t_sum为仿真总时长；
以及，按下式计算多径衰落信道的信道系数：
h(t)＝Tc(t)+Ts(t)*j
其中，h(t)为多径衰落信道的信道系数，j为虚数单位。
优选的，还包括PC模块、正弦波振荡器个数计算模块和随机数变化次数计算模块；
所述PC模块，用于基于需仿真场景确定最大多普勒频移fd、随机数变化周期T、多径数目N和仿真总时长t_sum；
所述正弦波振荡器个数计算模块，用于按下式计算正弦波振荡器个数M：
其中，N为多径数目，N为大于2的偶数，且不等于4的倍数；
所述随机数变化次数计算模块，用于按下式仿真过程中随机数μn，i、同相分量的相位
正交分量的相位θn，i的变化周期的个数k：
本发明的有益效果：
本发明通过在仿真过程中添加正交分量的随机相位、同相分量的随机相位和可变的随机到达角，基于到达角、同相分量的随机相位与正交分量的随机相位不断变化的正弦波，建立出多径衰落信道模型，可以使用较少的正弦波振荡器，就能保证输出的多径衰落信道的信道系数拥有理想的一阶特性与二阶特性，从而节约硬件资源。
本发明还对输出的多径衰落信道的信道系数进行分析，进一步提高仿真的正确率和准确度。
附图说明
图1是本发明提供的多径衰落信道的仿真方法的流程图；
图2为本发明提供的多径衰落信道的信道系数的求解过程图；
图3是本发明实施例提供的多径衰落信道模型与Zheng模型的幅值概率密度分布图；
图4是本发明实施例提供的多径衰落信道模型与Zheng模型的相位概率密度分布图；
图5是本发明实施例提供的多径衰落信道模型与Zheng模型的自相关函数仿真结果图；
图6是本发明实施例提供的多径衰落信道模型与zheng模型的功率谱密度仿真结果图。
具体实施方式
下面结合实施方式对本发明作进一步描述。以下实施方式仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种多径衰落信道的仿真方法，参见图2，包括以下步骤：
(1)根据需仿真场景确定多径衰落信道模型参数：
最大多普勒频移fd、随机数变化周期T、多径数目N和仿真总时长t_sum。
(2)采用正弦波叠加法求取多径衰落信道的信道系数，过程如下：
(2.1)计算正弦波振荡器个数M：
其中，多径数目N为大于2的偶数，且不等于4的倍数。
(2.2)计算仿真过程中随机数μn，i、同相分量的随机相位
正交分量的随机相位θn，i的变化周期的个数k：
其中，T为仿真过程中随机数μn，i、同相分量的随机相位
正交分量的随机相位θn，i每次变化的维持时间，即随机数变化周期。
(2.3)根据下式，在每个随机数变化周期T内产生M个随机数μn，i，共M*k个随机数μn，i；μn，i～U[-π，π)
其中，n为正弦波振荡器编号；n＝1，2，3...M；i为随机数变化周期编号，i＝1，2，3...k；
(2.4)根据下式，在每个随机数变化周期T内计算M个到达角αn，i，共计算M*k个到达角αn，i
(2.5)根据下述公式，在每个随机数变化周期T内产生M个同相分量的随机相位
M个正交分量的随机相位θn，i，共产生M*k个同相分量的随机相位
M*k个正交分量的随机相位θn，i；μn，i、
和θn，i相互独立；
θn，i～U[-π，π)
(2.6)基于到达角、正交分量的随机相位、同相分量的随机相位通过正弦波叠加法生成同相分量Tc(t)和正交分量Ts(t)：
其中，u为单位阶跃函数，t为仿真时间；
fdcos(αn，i)为同相正弦波的频率参数，fdsin(αn，i)为正交正弦波的频率参数；
当(i-1)T≤t＜iT时，u(t-(i-1)T)-u(t-iT)＝1；
当0≤t＜(i-1)T或iT≤t≤t_sum时，u(t-(i-1)T)-u(t-iT)＝0。
(2.7)基于同相分量Tc(t)和正交分量Ts(t)生成多径衰落信道的信道系数：
h(t)＝Tc(t)+Ts(t)*j
其中，h(t)为多径衰落信道的信道系数，j为虚数单位。
(3)对多径衰落信道的信道系数的一阶特性与二阶特性进行统计分析，验证多径衰落信道的信道系数是否准确：
分析多径衰落信道的信道系数的一阶特性，所述一阶特性包括幅值概率密度分布和相位概率密度分布；
利用自相关函数对多径衰落信道的信道系数做二阶特性分析，计算多径衰落信道的信道系数的自相关性和功率谱密度。
(4)基于多径衰落信道的信道系数对待仿真的通信信号进行仿真得到多径衰落信道的仿真信号：
将待仿真的通信信号与多径衰落信道的信道系数进行卷积计算，得到多径衰落信道的仿真信号。
其中，待仿真的通信信号为正弦波模拟信号，通过模数转化后变为数字信号，卷积计算后需再通过数模转换变为模拟信号后再输出。
本发明是实施例还提供一种多径衰落信道的仿真装置，包括随机数生成模块、正弦波振荡器参数生成模块、信道系数产生模块、正弦波振荡器和基带处理模块；
随机数生成模块，用于生成随机数；
正弦波振荡器参数生成模块，与随机数生成模块相连，用于基于随机数生成到达角，生成正交分量的随机相位和同相分量的随机相位，以及，基于到达角生成同相正弦波的频率参数和正交正弦波的频率参数；
正弦波振荡器，与正弦波振荡器参数生成模块连接，用于基于同相正弦波的频率参数和同相分量的随机相位生成同相正弦波，以及，基于正交正弦波的频率参数和正交分量的随机相位生成正交正弦波；
信道系数产生模块，与正弦波振荡器连接，用于基于同相正弦波通过正弦波叠加法生成同相分量，基于正交正弦波通过正弦波叠加法生成正交分量，以及，基于同相分量和正交分量生成多径衰落信道的信道系数；
基带处理模块，用于将数字化的待仿真的通信信号与多径衰落信道的信道系数进行卷积计算，得到数字化的多径衰落信道的仿真信号。
随机数生成模块具体用于，按下式在每个随机数变化周期T内产生M个用户指定位宽的均匀分布的随机数μn，i，并将最后一次输出的随机数保存为下次运行该模块的种子seed：
μn，i～U[-π，π)
其中，μn，i为随机数；n为正弦波振荡器编号；n＝1，2，3...M；M为正弦波振荡器个数；
i为随机数变化周期编号，i＝1，2，3...k；k为随机数μn，i、同相分量的随机相位
正交分量的随机相位θn，i的变化周期的个数。
正弦波振荡器参数生成模块，具体用于，
按下式在每个随机数变化周期T内产生M个正交分量的随机相位和同相分量的随机相位：
θn，i～U[-π，π)
其中，
为同相分量的随机相位；θn，i为正交分量的随机相位；μn，i、
和θn，i相互独立；
以及，按下式在每个随机数变化周期T内产生M个生成到达角：
其中，αn，i为到达角；
以及，
基于到达角αn，i生成同相正弦波的频率参数fdcos(αn，i)和正交正弦波的频率参数fdsin(αn，i)；其中，fd为最大多普勒频移。
信道系数产生模块具体用于，按下式计算同相分量和正交分量；
其中，TC(t)为同相分量，Ts(t)为正交分量；u为单位阶跃函数；T为随机数变化周期；t为仿真时间；
当(i-1)T≤t＜iT时，u(t-(i-1)T)-u(t-iT)＝1；
当0≤t＜(i-1)T或iT≤t≤t_sum时，u(t-(i-1)T)-u(t-iT)＝0；
其中，t_sum为仿真总时长；
以及，按下式计算多径衰落信道的信道系数：
h(t)＝Tc(t)+Ts(t)*j
其中，h(t)为多径衰落信道的信道系数，j为虚数单位。
在本发明的可选实施例中，多径衰落信道的仿真装置还包括PC模块、正弦波振荡器个数计算模块、随机数变化次数计算模块、第一射频模块和第二射频模块
PC模块，与正弦波振荡器参数生成模块、信道系数产生模块相连，用于基于需仿真场景确定最大多普勒频移fd、随机数变化周期T、多径数目N和仿真总时长t_sum；
正弦波振荡器个数计算模块，与随机数生成模块、正弦波振荡器参数生成模块、PC模块、信道系数产生模块相连，用于按下式计算正弦波振荡器个数M：
其中，N为多径数目，N为大于2的偶数，且不等于4的倍数；
随机数变化次数计算模块，与随机数生成模块、正弦波振荡器参数生成模块、正弦波振荡器、PC模块、信道系数产生模块相连，用于按下式仿真过程中随机数μn，i、同相分量的相位
正交分量的相位θn，i的变化周期的个数k：
第一射频模块，与基带处理模块连接，用于获取模拟信号形式的待仿真的通信信号，以及将所述模拟信号形式的待仿真的通信信号进行模数转换，得到数字化的待仿真的通信信号，并将数字化的待仿真的通信信号传输至基带处理模块。
第二射频模块，用于接收数字化的多径衰落信道的仿真信号，并将数字化的多径衰落信道的仿真信号进行数模转换，得到模拟信号形式的多径衰落信道的仿真信号并输出。
验证模块，用于分析多径衰落信道的信道系数的一阶特性，所述一阶特性包括幅值概率密度分布和相位概率密度分布，以及，用于利用自相关函数对多径衰落信道的信道系数做二阶特性分析，计算多径衰落信道的信道系数的自相关性和功率谱密度。
实施例
(1)选取高速列车场景为仿真场景，确定多径衰落信道模型参数：
最大多普勒频移fd＝2.5KHz、仿真路径数N＝34、随机数变化周期T＝491520ns和仿真时长t_sum＝80ms。
(2)参见图1，采用正弦波叠加法求取多径衰落信道的信道系数，即多径衰落信道模型，过程如下：
计算出正弦波振荡器个数M为8；
计算仿真过程中随机数、同相分量的随机相位、正交分量的随机相位的变化周期的个数k为163。
随机数生成模块在每个随机数变化周期T内产生8个随机数μn，i，共8*163个随机数μn，i；
正弦波振荡器参数生成模块，在每个随机数变化周期T内计算8个到达角αn，i，在每个随机数变化周期T内产生8个同相分量的随机相位
8个正交分量的随机相位θn，i，基于8个到达角αn，i生成8个同相正弦波的频率参数fdcos(αn，i)和8个正交正弦波的频率参数fdsin(αn，i)，将8个同相正弦波的频率参数、同相分量的随机相位、正交正弦波的频率参数和正交分量的随机相位分别输入8个正弦波振荡器中；
正弦波振荡器，基于同相正弦波的频率参数和同相分量的随机相位生成8个同相正弦波，以及，基于正交正弦波的频率参数和正交分量的随机相位8个生成正交正弦波，
信道系数产生模块通过正弦波叠加法，基于8个同相正弦波生成同相分量Tc(t)，基于8个正交正弦波生成正交分量Ts(t)，基于同相分量Tc(t)和正交分量Ts(t)生成多径衰落信道的信道系数。
(3)对多径衰落信道的信道系数的一阶特性与二阶特性进行统计分析，验证多径衰落信道的信道系数是否准确：
分析多径衰落信道的信道系数的一阶特性，包括幅值概率密度分布和相位概率密度分布。
利用自相关函数对多径衰落信道的信道系数做二阶特性分析，计算多径衰落信道的信道系数的自相关性和功率谱密度。
(4)待仿真的通信信号为正弦波模拟信号，通过模数转化后变为数字信号，通过同相分量Tc(t)和正交分量Ts(t)对转化后的数字信号进行仿真，再通过数模转换变为模拟信号后再输出。
对比例
选取高速列车场景为仿真场景，选用现有的Zheng模型进行仿真。其中，最大多普勒频移fd＝2.5KHz、仿真时长t_sum＝80ms、多径数目N＝34、正弦波振荡器的个数M为8。
从图3中可以看出，本实施例提供的多径衰落信道模型与参考模型(Zheng模型)的幅值分布基本一致，均满足瑞利分布。从图4可以看出，本实施例提供的多径衰落信道模型与Zheng模型的相位分布均呈均匀分布，符合瑞利信道要求。从图5可以看出，本实施例提供的多径衰落信道模型与Zheng模型的自相关函数都满组零阶第一类贝塞尔函数，均满足瑞利信道要求。从图6可以看出，对于Zheng模型来说，8个正弦波振荡器数目太少导致功率谱密度图形不是U型谱，而本实施例的多径衰落信道模型仍可以得到U型谱，符合瑞利信道要求。即本发明提供的多径衰落信道的仿真方法，在保证输出的信道系数拥有理想的一阶特性与二阶特性的同时，能够使用较少的正弦波振荡器等硬件资源完成仿真。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种多径衰落信道的仿真方法，其特征在于，包括，
生成随机数；
基于随机数生成到达角，以及，生成正交分量的随机相位和同相分量的随机相位；
基于到达角、正交分量的随机相位和同相分量的随机相位通过正弦波叠加法生成多径衰落信道的信道系数；
基于多径衰落信道的信道系数对待仿真的通信信号进行仿真，得到多径衰落信道的仿真信号。
2.根据权利要求1所述的一种多径衰落信道的仿真方法，其特征在于，
所述生成随机数，包括，
μn,i～U[-π,π)
所述生成正交分量的随机相位和同相分量的随机相位，包括，
θn,i～U[-π,π)
其中，μn,i为随机数；
为同相分量的随机相位；θn,i为正交分量的随机相位；μn,i、
和θn,i相互独立；
n为正弦波振荡器编号；n＝1,2,3…M；M为正弦波振荡器个数，
i为随机数变化周期编号，i＝1,2,3…k；k为随机数μn,i、同相分量的随机相位
正交分量的随机相位θn,i的变化周期的个数；
所述正弦波振荡器个数M的计算公式为：
其中，N为多径数目，N为大于2的偶数，且不等于4的倍数；
所述仿真过程中随机数μn,i、同相分量的相位
正交分量的相位θn,i的变化周期的个数k的计算公式为：
其中，T为μn,i、同相分量的随机相位
正交分量的随机相位θn,i的变化周期；
t_sum为仿真总时长；
所述基于随机数生成到达角，包括，
其中，αn,i为到达角。
3.根据权利要求2所述的一种多径衰落信道的仿真方法，其特征在于，
所述基于到达角、正交分量的随机相位、同相分量的随机相位通过正弦波叠加法生成多径衰落信道的信道系数，包括，
h(t)＝Tc(t)+Ts(t)*j
其中，h(t)为多径衰落信道的信道系数，Tc(t)为同相分量，Ts(t)为正交分量；j为虚数单位；t为仿真时间；Tc(t)和Ts(t)的计算公式如下：
其中，fd为最大多普勒频移；fd cos(αn,i)为同相正弦波的频率参数，fd sin(αn,i)为正交正弦波的频率参数；u为单位阶跃函数；
当(i-1)T≤t<iT时，u(t-(i-1)T)-u(t-iT)＝1；
当0≤t<(i-1)T或iT≤t≤t_sum时，u(t-(i-1)T)-u(t-iT)＝0。
4.根据权利要求1所述的一种多径衰落信道的仿真方法，其特征在于，还包括，在生成随机数前，根据需仿真场景确定最大多普勒频移fd、随机数变化周期T、多径数目N和仿真总时长t_sum。
5.根据权利要求1所述的一种多径衰落信道的仿真方法，其特征在于，所述基于多径衰落信道的信道系数对待仿真的通信信号进行仿真，得到多径衰落信道的仿真信号，包括，
将待仿真的通信信号与多径衰落信道的信道系数进行卷积计算，得到多径衰落信道的仿真信号。
6.一种多径衰落信道的仿真装置，其特征在于，包括随机数生成模块、正弦波振荡器参数生成模块、信道系数产生模块、正弦波振荡器和基带处理模块；
所述随机数生成模块，用于生成随机数；
所述正弦波振荡器参数生成模块，用于基于随机数生成到达角，生成正交分量的随机相位和同相分量的随机相位，以及，基于到达角生成同相正弦波的频率参数和正交正弦波的频率参数；
所述正弦波振荡器，用于基于同相正弦波的频率参数和同相分量的随机相位生成同相正弦波，以及，基于正交正弦波的频率参数和正交分量的随机相位生成正交正弦波；
所述信道系数产生模块，用于基于同相正弦波通过正弦波叠加法生成同相分量，基于正交正弦波通过正弦波叠加法生成正交分量，以及，基于同相分量和正交分量生成多径衰落信道的信道系数；
所述基带处理模块，用于将待仿真的通信信号与多径衰落信道的信道系数进行卷积计算，得到多径衰落信道的仿真信号。
7.根据权利要求6所述的一种多径衰落信道的仿真装置，其特征在于，
所述随机数生成模块具体用于，按下式生成随机数：
μn,i～U[-π,π)
其中，μn,i为随机数；n为正弦波振荡器编号；n＝1,2,3…M；M为正弦波振荡器个数；
i为随机数变化周期编号，i＝1,2,3…k；k为随机数μn,i、同相分量的随机相位
正交分量的随机相位θn,i的变化周期的个数。
8.根据权利要求7所述的一种多径衰落信道的仿真装置，其特征在于，
所述正弦波振荡器参数生成模块，具体用于，
按下述公式生成正交分量的随机相位和同相分量的随机相位：
θn,i～U[-π,π)
其中，
为同相分量的随机相位；θn,i为正交分量的随机相位；μn,i、
和θn,i相互独立；
按下式生成到达角：
其中，αn,i为到达角；
以及，
基于到达角αn,i生成同相正弦波的频率参数fd cos(αn,i)和正交正弦波的频率参数fdsin(αn,i)；其中，fd为最大多普勒频移。
9.根据权利要求8所述的一种多径衰落信道的仿真装置，其特征在于，
所述信道系数产生模块具体用于，按下述公式计算同相分量和正交分量；
其中，Tc(t)为同相分量，Ts(t)为正交分量；u为单位阶跃函数；T为随机数变化周期；t为仿真时间；
当(i-1)T≤t<iT时，u(t-(i-1)T)-u(t-iT)＝1；
当0≤t<(i-1)T或iT≤t≤t_sum时，u(t-(i-1)T)-u(t-iT)＝0；
其中，t_sum为仿真总时长；
以及，按下式计算多径衰落信道的信道系数：
h(t)＝Tc(t)+Ts(t)*j
其中，h(t)为多径衰落信道的信道系数，j为虚数单位。
10.根据权利要求6所述的一种多径衰落信道的仿真装置，其特征在于，还包括PC模块、正弦波振荡器个数计算模块和随机数变化次数计算模块；
所述PC模块，用于基于需仿真场景确定最大多普勒频移fd、随机数变化周期T、多径数目N和仿真总时长t_sum；
所述正弦波振荡器个数计算模块，用于按下式计算正弦波振荡器个数M：
其中，N为多径数目，N为大于2的偶数，且不等于4的倍数；
所述随机数变化次数计算模块，用于按下式仿真过程中随机数μn,i、同相分量的相位
正交分量的相位θn,i的变化周期的个数k：
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|---|---|---|---|
| CN202310073308.8A CN116094634A (zh) | 2023-02-02 | 2023-02-02 | 一种多径衰落信道的仿真方法及装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117278156A (zh) * | 2023-08-22 | 2023-12-22 | 北京思凌科半导体技术有限公司 | 信道仿真方法、装置、存储介质及电子设备 |
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2023
- 2023-02-02 CN CN202310073308.8A patent/CN116094634A/zh active Pending
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| CN117278156B (zh) * | 2023-08-22 | 2024-05-10 | 北京思凌科半导体技术有限公司 | 信道仿真方法、装置、存储介质及电子设备 |
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