無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法的測試方法、系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法的測試方法、系統。
【背景技術】
[0002]隨著無線通信業(yè)務的快速增長和地面移動通信技術的迅速發(fā)展，人們對移動通信的需求，特別是高數據速率的需求，日益增強。時至今日，通信技術的發(fā)展趨勢已從粗放式增長轉到精細化的刻畫階段，比如對于無線信道的研宄。通過對于不同通信場景信道特性的研宄，通信系統設計人員能夠根據研宄結果合理地分配資源，使通信網絡的性能得到提尚O
[0003]然而，目前研宄人員對于無線通信信道的刻畫還不夠完善，尤其是在信道估測算法的取舍上，很難有一種算法能夠在更廣泛的通信場景中較準確的刻畫出信道的特征。但是，納卡伽米(Nakagami)信道由于其本身的優(yōu)良性和對小尺度衰落信道刻畫的準確性，受到越來越多從事信道研宄的科研人員的關注。
[0004]另一方面，由于信道刻畫算法通常復雜度較大，造成了理論研宄成果不能很快得到有效驗證的現狀，特別是對于信道估測算法的實現方面，存在算法難度較大、穩(wěn)定性較差，適用范圍較窄等問題。由于大多數估測算法的實現方式是通過FPGA結合DSP的方式，雖然硬件實現方式具有運算效率高的突出優(yōu)點，但是同時也存在編寫周期長、調試難度大等問題。因此，將非實時并且對運算效率要求較低的部分做成軟件也是目前算法實現的一種趨勢。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供一種無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法的測試方法、系統。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法的測試方法，包括
[0007]SI搭建測試平臺，在minibee硬件平臺上centos操作系統中搭建matlab、Xilinx和BPS的開發(fā)平臺；
[0008]S2設計FPGA模塊硬件結構；
[0009]S3FPGA 文件編譯；
[0010]S4算法驗證，在matlab中運行所述無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法；
[0011 ] S5根據算法驗證結果，調整FPGA模塊硬件結構設計、無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法。
[0012]進一步地，所述算法驗證具體包括步驟:
[0013]產生基帶信號，將基帶信號通過平方根升余弦濾波，插值，載波調制成245.76MHz的發(fā)射端中頻信號；
[0014]將中頻信號通過數模轉化，調制，濾波，射頻端放大后得到2.4576GHz的射頻信號，并根據射頻端的增益倍數以及數模量化精度將中頻信號換算成射頻信號，通過無線信道發(fā)送射頻信號；
[0015]將接收到的2.4576GHz的射頻信號依次通過低通濾波、解調、可變增益放大、模數轉化后得到245.76MHz的接收端中頻信號；
[0016]采集發(fā)射端和接收端的中頻信號電壓值，在matlab中運行所述無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法，對所述無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法的有效性和準確性進行判定。
[0017]為達到上述目的，本發(fā)明無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法的測試系統，包括信號發(fā)射單元、信號接收單元以及matlab單元，
[0018]所述信號發(fā)射、信號接收單元，包括發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端將指定序列的基帶信號發(fā)射至所述接收端，其中所述指定序列的基帶信號由軟件程序產生，所述發(fā)射端和所述接收端的通信參數由軟件程序設定、控制；
[0019]所述matlab單元，用于采集發(fā)射端和接收端的中頻信號電壓值，運行所述無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法。
[0020]進一步地，所述信號發(fā)射端，包括PFGA模塊，用于將所述的基帶信號通過平方根升余弦濾波，插值，載波調制成245.76MHz的中頻信號；
[0021]中頻轉高頻模塊，用于將中頻信號通過數模轉化，調制，濾波，射頻端放大后得到
2.4576GHz的射頻信號，并根據射頻端的增益倍數以及數模量化精度將中頻信號換算成射頻信號，通過無線信道發(fā)送射頻信號至所述接收端；
[0022]所述接收端，包括高頻轉中頻模塊，用于將接收到的2.4576GHz的射頻信號依次通過低通濾波、解調、可變增益放大、模數轉化后得到245.76MHz的中頻信號，根據射頻端的增益倍數以及模數量化精度將射頻端電壓值換算成中頻；
[0023]將245.76MHz的中頻信號一路直接存進所述FPGA模塊的數據存儲器，輸出至所述matlab單元，另一路通過FPGA模塊的匹配濾波和下變頻后進入預處理寄存器。
[0024]進一步地，所述matlab單元為安裝有Matlab軟件的計算機，所述計算機通過軟硬件接口與所述FPGA模塊、中頻轉高頻模塊、高頻轉中頻模塊，所述軟硬件接口包括軟件控制參數接口、數據輸入輸出接口、FPGA配置接口、硬件配置接口，其中，所述軟件控制參數接口，用于輸出所述發(fā)射端和所述接收端的通信參數；所述數據輸入輸出接口，用于所述信號發(fā)射單元、信號接收單元與matlab單元之間的數據傳輸；所述FPGA配置接口，用于對FPGA做初始化配置以及FPGA參數設置；所述硬件配置接口，用于控制中頻轉高頻模塊、高頻轉中頻模塊運行參數。
[0025]進一步地，所述FPGA模塊包括連接的符號產生電路、星座映射電路、平方根升余弦濾波電路、插值電路、信號選擇電路；以及數據存儲器、匹配濾波電路和所述匹配電路連接的下抽樣電路。
[0026]進一步地，還包括用戶圖形界面。
[0027]本發(fā)明利用硬件計算效率高的特點，在minibee硬件平臺中設計FPGA硬件電路結合matlab腳本實現無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測，將無線通信信道參數估測系統實測時所需要改變的通信參數(例如發(fā)射、接收信號增益，通信頻段，輸入信號控制及讀取)做成可軟件控制的輸入接口，同時將無線通信信道參數估測算法的驗證部分放入軟件編程部分，并且設計算法所需要的控制邏輯接口和數據讀寫接口。在這種架構下，對于理論研宄所得結果可以進行快速實測驗證，并且在實測現場可以根據測試的需求對算法進行有效修改，提高了實際測試和系統調整的效率。
【附圖說明】
[0028]圖1不同的無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法實測結果比較圖；
[0029]圖2是本發(fā)明無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法的測試系統結構框架圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合說明書附圖對本發(fā)明做進一步的描述。
[0031]本實施例無線通信Nakagami信道m(xù)參數估測算法的測試方法，包括
[0032]步驟一:開發(fā)平臺搭建。在minibee硬件平臺上centos操作系統中搭建matlab、Xilinx和BPS的開發(fā)平臺，需要按照以下順序安裝指定版本的能在centos系統中運行的軟件:matlab R2013a、Xilinx 13.4、BPSv45。一般步驟采用“tar”指令解壓壓縮文件然后通過進行安裝，或者采用“mnt”指令掛載鏡像文件再通過進行安裝。軟件安裝成功后，將Xilinx 13.4和matlab R2013a進行關聯，關聯成功后需要按照如下步驟打開terminal窗口設置環(huán)境變量:
[0033]$vim?/.bashrc#添加環(huán)境變量到.bashrc中
[0034]source{xilinx_installat1n_locat1n}/13.4/ISE_DS/settings64.sh>/dev/null
[0035]export XILINXD_LICENSE_FILE = /path/to/Xilinx/license.lie
[0036]export PATH = $PATH/opt/MATLAB/R201la/bin
[0037]export matlabroot = {MATLAB_installat1n_locat1n}/R2011a
[0038]設置成功后，重新打開一個terminal輸入指令:sysgen。進入到matlab Simulink操作界面后，輸入指令“cd {startup, m locat1n} ”，運行startup, m文件初始化發(fā)開平臺，完成后在matlab控制臺輸入BPS，如果能成功調出BPS窗口，如圖1所示，則說明平臺搭建成功。
[0039]步驟二:FPGA硬件設計。根據算法的需要，設計對應的FPGA模塊，提前預留FPGA與軟件的接口，合理分配存儲器空間。具體步驟，通過“sysgen”在terminal中打開simulink，根據算法需要，從BPS Library和Xilinx Library中拖取相應的模塊。完成設計后將其保存為XX.mdl (xx為工程文件名)，需要注意文件名不宜過長，且不能包含中文，建議存放在BPS根目錄下，以免編譯出錯。所設計的FPGA。
[0040]步驟三:FPGA文件編譯。完成FPGA硬件設計后，在matlab command窗口輸入“BPS”指令，調出BPS編譯窗口，點擊“gcs”按鍵將編譯對象換為當前.mdl文件，然后點擊“Run BPS”開始編譯。如果所設計FPGA硬件有邏輯、時序等錯誤，會在matlab command窗口中提示錯誤，此時需要重復步驟二，對FPGA硬件進行相應的修改；如果編譯通過，會在BPS根目錄下產生一個以工程文件名命名的文件夾，進入該文件夾，將xx.bin (xx為工程文件名)拷貝到minibee硬件中。
[0041]步驟四:軟件