基于FPGA的無(wú)線(xiàn)信道模擬器設計

摘要：為了縮短研發(fā)周期，需要在實(shí)驗室模擬出無(wú)線(xiàn)信道的各種傳播特性，無(wú)線(xiàn)信道模擬器設計必不可少。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(shí)現了頻率選擇性衰落信道，最后將數據通過(guò)串口上傳到Matlab分析信道的統計特性。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)信道；FPGA；Matlab；信道模擬器

0 引言
隨著(zhù)人們對無(wú)線(xiàn)通信需求和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，無(wú)線(xiàn)通信設備的研發(fā)也變得越來(lái)越復雜，系統測試在整個(gè)設備研發(fā)過(guò)程中所占的比重也越來(lái)越大。為了更加方便地對所設計的系統進(jìn)行調試和測試，無(wú)線(xiàn)信道模擬器是進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信系統硬件測試不可或缺的儀器之一。目前，關(guān)于無(wú)線(xiàn)信道的模型研究比較多，而基于理論模型的硬件實(shí)現并不是很廣泛，同時(shí)成品十分昂貴，所以利用FPGA實(shí)現無(wú)線(xiàn)信道模擬器變得很有意義，節約了成本，而且也便于實(shí)現。FPGA是在PLD的基礎上發(fā)展起來(lái)的高性能可編程邏輯器件，使用FPGA進(jìn)行數字邏輯設計，開(kāi)發(fā)過(guò)程的投資較少，研制和開(kāi)發(fā)的時(shí)間較短，并且因為引腳的可分配性電路一般比較簡(jiǎn)單，修改和優(yōu)化比較方便，并且在實(shí)際中易于使用。同時(shí)由于FPGA并行運算的特點(diǎn)，在大規模的數字運算中很有優(yōu)勢，延時(shí)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模式是模擬一個(gè)離散的廣義平穩非相關(guān)散射模型(WSSUS)。這樣的頻率選擇性衰落信道應該滿(mǎn)足兩個(gè)假設條件：
(1)在時(shí)間t(可能是幾個(gè)碼元長(cháng)度)內，衰落的統計特性是平穩的；
(2)電波到達角和傳播時(shí)延是統計獨立變量。
時(shí)變頻率選擇性衰落信道的確定仿真模型如圖1所示。