[发明专利]一种短波多通道多带宽信道的模拟方法

摘要

本发明公开一种短波多通道多带宽信道的模拟方法，其步骤包括：(1)输入特征数据；(2)输入模拟信号；(3)对模拟信号采样；(4)获得解析信号；(5)获得平均功率；(6)判断平均功率是否大于噪声门限；(7)获得加频偏信号；(8)设置路径数目；(9)获得多径延时信号；(10)获得总衰落信号；(11)获得各通道信噪比；(12)获得加噪声信号；(13)获得输出信号。本发明可模拟多种信道特性，能自主判断是否有有效信号输入，且具有能够模拟在不同频段内信噪比不同的情况的优点，适用于各种短波通信实验。

主权项

1.一种短波多通道多带宽信道的模拟方法，其特征在于，所述方法是通过短波通信信道的模拟装置中的串口数据输入模块、模数/数模转换模块、信号处理模块实现的，具体步骤包括如下：(1)输入特征数据：串口数据输入模块接收串口调试助手输入用户的由27个特征值构成的信道控制信号；(2)输入模拟信号：用户将短波通信模拟信号输入到短波通信信道的模拟装置中；(3)对模拟信号进行采样：(3a)读取信道控制信号中第2个特征值，模数/数模转换模块选择与该特征值相对应的短波通信模拟信号采样率；(3b)按照所选择的短波通信模拟信号采样率，对用户输入的短波通信模拟信号进行采样，获得采样后的数字信号，通过信号处理模块中的多通道缓冲串口McBSP，将采样后的数字信号存储在数字信号处理器DSP的存储器内；(4)获得解析信号：信号处理模块从数字信号处理器DSP存储器内读取采样后的数字信号，将读取的采样后数字信号作为复信号的实部，对复信号的实部做希尔伯特变换，得到复信号的虚部，将实部和虚部组成解析信号；(5)获得平均功率：(5a)按照每512个采样点为一个周期，对解析信号进行分割；(5b)按照下式，计算解析信号每个周期内512个采样点的平均功率：其中，Pm表示解析信号第m个周期内512个采样点的平均功率，Σ表示求和操作，k表示解析信号一个周期内采样点的序号，Y(k)表示解析信号一个周期内第k个采样点的实部，Z(k)表示解析信号一个周期内第k个采样点的虚部，|·|2表示取模的平方操作；(6)判断连续前8个平均功率是否均大于噪声门限值，若是，则执行步骤(7)，否则，舍弃数字信号处理器DSP存储器内存储的采样后数字信号中的前4096个数字信号后执行步骤(4)；(7)获得加频偏的信号：(7a)将信道控制信号中的第3个、第4个特征值分别作为十六进制数的高八位和低八位，将十六进制数转化为十进制数，用十进制数减去150，将差值作为载波频率；(7b)按照下式，产生相互正交的载波信号：fsin＝sin(2πnf/fs)fcos＝cos(2πnf/fs)其中，fsin表示正弦载波信号，sin(·)表示正弦操作，π表示圆周率，n表示每条载波信号中离散样点的序号，f表示载波频率，单位为赫兹，fs表示短波通信模拟信号采样率，fcos表示余弦载波信号，cos(·)表示余弦操作；(7c)用正弦载波信号与余弦载波信号分别与解析信号实部和虚部相乘，得到加频偏的信号；(8)设置路径数目：(8a)将信道控制信号中第5个特征值作为信号路径的总数；(8b)将加频偏的信号复制为与信号路径的总数相等的多条路径信号；(9)获得多径延时信号：(9a)利用多径延时获取法，从信道控制信号中获得每条路径信号的延时；(9b)按照下式，计算每条路径的延时点数：其中，Np表示第p条路径的延时点数，p的取值范围是{1,2,3,4}，τp表示第p径多径延时，单位为毫秒；(9c)将4条路径信号分别右移与其路径相对应的延时点，将右移后的4条路径信号组成多径延时信号；(10)获得总衰落信号：(10a)利用多径衰落率获取法，从信道控制信号中获得4条路径的衰落率；(10b)利用谐波叠加法，对各路径多径延时信号进行处理，获得各路径加衰落的信号；(10c)将所有路径的加衰落信号叠加，合成为一个总衰落信号；(11)利用多通道信噪比获取法，从信道控制信号中获得4个通道的信噪比；(12)获得加噪声信号：(12a)利用递归公式，产生两组均匀分布的伪随机数；(12b)按照下式，将两组均匀分布的随机数转换为一组高斯白噪声：Y＝(‑2lnX1)1/2cos2πX2其中，Y表示高斯白噪声，ln(·)表示以自然常数e为底的对数操作，X1和X2分别表示服从[0,1]均匀分布的随机数；(12c)利用截止频率为1.5KHz的低通滤波器，对高斯白噪声进行滤波，将滤波后的数据进行4次频谱搬移，频谱搬移频率分别为1.8KHz、4.8KHz、7.8KHz和10.8KHz，获得300—3300Hz、3300—6300Hz、6300—9300Hz和9300Hz—12300四个相互独立通道内的噪声；(12d)将四个相互独立通道内的噪声叠加，将叠加后的噪声作为多通道噪声；(12e)将多通道噪声与总衰落信号相加，将相加后的信号作为加噪声信号；(13)获得输出信号：模数/数模转换模块对加噪声信号进行数模转换，得到输出信号。