基于FPGA的無線信道模擬器設(shè)計

摘要：為了縮短研發(fā)周期，需要在實驗室模擬出無線信道的各種傳播特性，無線信道模擬器設(shè)計必不可少。采用基于頻率選擇性信道Jakes仿真器模型，使用Xilinx公司的VIrtex-2p模擬實現(xiàn)了頻率選擇性衰落信道，最后將數(shù)據(jù)通過串口上傳到Matlab分析信道的統(tǒng)計特性。
關(guān)鍵詞：無線信道；FPGA；Matlab；信道模擬器

0 引言
隨著人們對無線通信需求和質(zhì)量的要求越來越高，無線通信設(shè)備的研發(fā)也變得越來越復(fù)雜，系統(tǒng)測試在整個設(shè)備研發(fā)過程中所占的比重也越來越大。為了更加方便地對所設(shè)計的系統(tǒng)進行調(diào)試和測試，無線信道模擬器是進行無線通信系統(tǒng)硬件測試不可或缺的儀器之一。目前，關(guān)于無線信道的模型研究比較多，而基于理論模型的硬件實現(xiàn)并不是很廣泛，同時成品十分昂貴，所以利用FPGA實現(xiàn)無線信道模擬器變得很有意義，節(jié)約了成本，而且也便于實現(xiàn)。FPGA是在PLD的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高性能可編程邏輯器件，使用FPGA進行數(shù)字邏輯設(shè)計，開發(fā)過程的投資較少，研制和開發(fā)的時間較短，并且因為引腳的可分配性電路一般比較簡單，修改和優(yōu)化比較方便，并且在實際中易于使用。同時由于FPGA并行運算的特點，在大規(guī)模的數(shù)字運算中很有優(yōu)勢，延時很小。

1 頻率選擇性衰落信道模型
多徑傳播信道的信道脈沖響應(yīng)模式是模擬一個離散的廣義平穩(wěn)非相關(guān)散射模型(WSSUS)。這樣的頻率選擇性衰落信道應(yīng)該滿足兩個假設(shè)條件：
(1)在時間t(可能是幾個碼元長度)內(nèi)，衰落的統(tǒng)計特性是平穩(wěn)的；
(2)電波到達(dá)角和傳播時延是統(tǒng)計獨立變量。
時變頻率選擇性衰落信道的確定仿真模型如圖1所示。