在研发数字移动通讯体系时，研发人员需求在实践通讯环境中进行许多的外场实验，以便对所规划体系进行调测。移动通讯信道仿真器可以在实验室环境下进行相似的功能测验，比较之下，测验费用少、可重复性强，为通讯体系的优化规划供给了便利。在一个移动通讯信道中，一起存在着大标准式微和小标准式微，假如研讨针对的是接收机基带信号处理，大多数情况下只会用到小标准式微模型，因为基带信号处理的码元周期相对而言都很短，这种情况下信号在短时刻内的改变是一个重要的调查量，也是基带信号处理面临的首要问题，此刻信号仍然会遭到大标准式微的影响，可是这些影响在很短的时刻内可以疏忽。文中针对基带信号，介绍了一种依据FPGA的移动通讯信道仿真器规划和完成计划，包含高斯噪声源的硬件实时发生、窄带多普勒滤波器的规划以及多径式微信道在FPGA硬件电路中的实时处理。
1 信道仿真器及其要害模块完成
移动通讯信道的首要特点是在发射机与接收机之间存在许多的信号通路，因为建筑物、地表的反射和折射等各通路信号抵达接收机的时刻各不相同，加上接收机处在移动状况中所导致的式微.在接收机端信号的崎岖较大并显着有时变性和随机性，这便是多径式微效应，经过数学分析以及实验证明，这种式微信号的包络遵守瑞利概率散布而相位遵守均匀概率散布。
瑞利式微对传输信号的影响，可近似看作两个独立的同相和正交高斯噪声源对信号的调制。离散多径式微信道模型可表明为
其间，
为复途径式微，遵守瑞利散布，nc(t)、ns(t)分别为窄带高斯进程的同相和正交支路的基带信号，τk是多径时延。多径式微信道模型框图如图1所示。
瑞利散布式微模型可经过首要发生I、Q两路独立的高斯噪声样本，经窄带多普勒数字滤波器，将两路的信号相加并进行开方运算后，构成瑞利式微的信号τ(t)，如图2所示。
1.1 高斯噪声样本硬件实时发生算法
构成瑞利式微信号所需的独立高斯噪声样本，其发生的算法有许多，最常见的是依据改换的公式发生，该办法可以发生散布特性好的高斯噪声，但硬件要求高，核算进程杂乱，无法实时发生噪声。文中运用一种经过运用概率论中的中心极限定理，叠加均匀散布数据发生高斯噪声的实时算法。
设随机变量x1，x2，…，xn，…彼此独立，遵守均匀散布，数学希望和方差均存在且方差大于零，即E(xk)=M，D(xk)=σ2≠0(k=1，2，3…)，则此刻随机变量Yn=∑xk将近似地遵守高斯散布。
1.1.1 均匀散布数据实时发生办法
m序列是最常用的一种伪随机序列，具有近似白色功率谱，即谱起伏均匀散布的基带噪声序列，序列发生器由带有状况反应的多级移位寄存器组成。在逻辑上可以由其衔接多项式表达
f(x)=1+c1x1+c2x2+…+cixi+…+cnxn (2)
式中，xi表明第i级寄存器的状况，ci为系数，二者只取0或1两个值。1个N级线性反应移位寄存器是由N个串联的二元存储器及1个模2加反应逻辑组成。表明反应线的衔接状况，ci=1表明衔接线接通，第i级输出参加反应中。ci=0表明衔接线断开，第i级输出未参加反应。
实践运用中要求的随机噪声的重复周期，可由M序列发生器多少级移位寄存器确认。例如选用32级移位寄存器组成的m序列发生器，移位时钟频为10 MHz，其周期约429秒。m序列发生器有多种形式的衔接多项式可供挑选，I、Q两路挑选不同的衔接多项式，设置不同的初始值，以最大极限地确保所生成的两路M序列的彼此核算独立性。
1.1. 2 高斯散布数据实时发生办法
高斯散布数据实时发生算法依据前面所述，在实时发生均匀散布数据的基础上，只需将若干个均匀散布数据进行加权，依据中心极限定理，就可发生契合高斯散布的数据，运用流水线原理，每个时钟周期可发生一个高斯数据，框图如图3所示。
下面运用Modelsim仿真数据确认最少需求多少组均匀散布的随机数相加，才可以获得可以承受的高斯散布数据。
如图4为均匀散布随机数相叠加后数据散布效果图，由图可知8组叠加的数据散布即可近似契合高斯散布，考虑到硬件资源的问题，可以挑选8组叠加。
1.2 基带多谱勒滤波器的规划
窄带数字滤波器的特点是通带和阻带间尖利的过渡带，与抽样频率比较，通带是一个十分小的量，因而窄带FR滤波器一般需求许多的系数。在高采样率的条件下，进行窄带多普勒滤波器的规划是十分困难的。运用多级结构并运用特别滤波器可以有效地完成窄带FIR滤波器，经过多个滤波器的级联，放宽对每个滤波器的要求。
在移动通讯信道中，基带信号遭到多普勒式微的功率谱可近似表明为
其间，B为常数，因为此常数项对一切频率重量均有相同的增益，可以设为1。
生成一个功率谱满意|H(f)|的随机进程根本完成方法有两种，一种依据滤波器，另一种依据FFT，使其起伏呼应迫临|H(f)|。在Matlab的FDAtool东西中，针对低通滤波器不能精准描绘|H(f)|形状，专门供给了规划相似多普勒滤波器这样具有特定频谱形状的Arbitrary Magnitude选项。图5给出所规划的滤波器的频谱起伏呼应。
在规划时，首要在核算机上经过MATLAB软件生成不同最大多普勒频移对应的多普勒FIR滤波器系数，存放在RAM中，当仿真器作业时，由外部主控单元以音讯传送的方法挑选对应的多普勒滤波器系数。
1.3 时延模块的FPGA完成
如图1，基带信号经过不一起延与各途径的式微系数相乘，然后各途径叠加输出即多级式微信号。各途径时延可采用计数分频来完成，例如推迟1μs，作业时钟为100 MHz，则核算100个时钟周期，即延时为1μs。
2 定论
在体系的规划进程中，移动无线信道仿真器可以将外场实验环境搬到内场，大大缩短了产品的研发时刻和费用。本文给出了一种简略灵敏并且可以反映实践信道传达特性的移动信道模型，介绍了模型高斯噪声源的硬件实时发生、窄带多普勒滤波器的规划以及多径式微信道在FPGA硬件电路中的实时处理等技能，为实践无线通讯体系规划供给理论参阅和支撑，此半什物移动通讯信道仿真器能为实践移动通讯设备的优化规划供给杰出的解决计划。
