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宽带高频信道模拟器的设计

作　者: 管宇
导　师: 徐大专
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 高频信道 虚拟信道模拟器 声卡 Watterson模型 多普勒扩展 大气脉冲干扰
分类号: TN914
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 46次
引　用: 1次
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内容摘要


高频通信具有成本低、架设灵活、抗毁能力强等优点,在远距离通信中起着举足轻重的作用。高频信道模拟器,使人们可以在实验室中模拟特定的信道环境,方便了高频通信系统的研究和测试,具有较强的实用价值。本文研制的信道模拟器,是利用VC++设计并实现的虚拟宽带高频信道模拟器,利用主机的录音、放音接口对高频通信系统添加信道影响。该模拟器不仅全面反映高频信道中多径时延、瑞利衰落、多普勒频移、多普勒扩展、高斯噪声和脉冲干扰等特性,还支持3kHz、6kHz和12kHz三种带宽模式。本文的主要工作包括以下几个方面:1.针对Watterson信道模型,研究了多径,多普勒频移,多普勒扩展的实现算法。在实现多普勒扩展时采用了高斯型FIR滤波器结合线性内插的技术。2.针对高频信道中的加性噪声和干扰,提出了基于查找表实现大气脉冲干扰的方案。3.设计并实现了虚拟宽带高频信道模拟器。该模拟器的设计包括四个模块:信号采集和输出模块,控制模块,信号处理模块,显示模块。信号采集和输出模块是利用声卡实现的;控制模块是利用参数设置界面和MFC主窗口实现的;信号处理模块用于添加信道影响;显示模块是利用VC++的可视化实现的。最后对该虚拟宽带高频信道模拟器进行了性能测试,实验结果表明该信道模拟器达到了设计指标要求。4.在实现了虚拟宽带高频信道模拟器后,进一步开发了基于FPGA硬件平台的高斯白噪声发生器。该高斯白噪声发生器采用折线逼近法实现,为后续结合DSP实现信道模拟器的研究做了准备。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章 绪论  12-15
  1.1 高频通信概述  12
  1.2 高频信道模拟器  12-14
    1.2.1 信道模拟器的重要性  13
    1.2.2 信道模拟器的研究现状  13-14
  1.3 本文的主要工作  14-15
第二章 高频信道的特征与模型  15-21
  2.1 高频信道的特征  15-16
    2.1.1 电离层的反射原理  15
    2.1.2 高频信道的基本特点  15-16
  2.2 多径衰落信道的特征  16-18
    2.2.1 多径衰落信道的动态特性函数  16-17
    2.2.2 多径衰落信道的重要参数  17-18
    2.2.3 多径衰落信道的分类  18
  2.3 Watterson 信道模型  18-20
  2.4 小结  20-21
第三章 多径衰落信道仿真的算法  21-33
  3.1 基带信号处理的框图  21
  3.2 多径衰落特性的仿真算法  21-30
    3.2.1 多径时延的实现  21-22
    3.2.2 多普勒频移的实现  22-23
    3.2.3 多普勒扩展的实现  23-30
  3.3 多径衰落特性仿真算法验证  30-32
  3.4 小结  32-33
第四章 高频信道中的加性噪声和干扰  33-42
  4.1 加性高斯白噪声  33
  4.2 大气脉冲干扰  33-40
    4.2.1 影响大气脉冲干扰的因素  33
    4.2.2 大气脉冲干扰的模型  33-36
    4.2.3 大气脉冲干扰的实现  36-40
    4.2.4 大气脉冲干扰的仿真验证  40
  4.3 人为脉冲干扰  40-41
    4.3.1 人为脉冲干扰的模型  40-41
    4.3.2 人为脉冲干扰的仿真验证  41
  4.4 小结  41-42
第五章 虚拟宽带高频信道模拟器的设计  42-58
  5.1 信道模拟器的总体方案  42-44
    5.1.1 主要功能描述  42
    5.1.2 主要技术指标  42-43
    5.1.3 信道模拟器的总体设计  43-44
  5.2 信号采集和输出模块的设计  44-48
    5.2.1 低层音频服务函数  44-45
    5.2.2 信号采集的软件实现  45-47
    5.2.3 信号输出的软件实现  47-48
  5.3 控制模块的设计  48-49
  5.4 信号处理模块的设计  49-51
    5.4.1 下混频的实现  49-50
    5.4.2 低通滤波的实现  50
    5.4.3 基带信号处理的实现  50-51
    5.4.4 上混频的实现  51
  5.5 显示模块的设计  51
  5.6 高频信道模拟器的测试  51-57
    5.6.1 对多径衰落信道的测试  51-53
    5.6.2 对加性噪声和干扰的测试  53-56
    5.6.3 综合测试  56-57
  5.7 小结  57-58
第六章 高斯白噪声发生器的FPGA 实现  58-66
  6.1 FPGA 与开发环境的介绍  58-59
  6.2 高斯白噪声实现方案  59-62
    6.2.1 均匀分布随机数发生模块  59-60
    6.2.2 均匀分布向高斯分布的转换模块  60-62
  6.3 高斯白噪声的FPGA 实现  62-64
  6.4 小结  64-66
第七章 结束语  66-67
  7.1 本文的主要工作总结  66
  7.2 本课题的研究展望  66-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
在学期间的研究成果及发表的学术论文  71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信系统（传输系统）
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