多通道通信環(huán)境模擬系統(tǒng)
多通道通信環(huán)境模擬系統(tǒng)
1.概述
本系統(tǒng)采用軟件無線電的思想，核心架構(gòu)為總線結(jié)構(gòu)，由多部通用軟件無線電平臺、存儲單元、時鐘同步模塊、天線等組成，使用計算機(jī)軟件對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制。計算機(jī)負(fù)責(zé)下達(dá)指令，將準(zhǔn)備發(fā)射的信號在基帶進(jìn)行處理后搬移到中頻，傳送相應(yīng)的軟件無線電平臺；總線控制系統(tǒng)管理各個模塊，負(fù)責(zé)給軟件無線電平臺提供行動指令和傳送數(shù)據(jù)；存儲單元用于存放信號記錄設(shè)備采集的各種信號樣本；軟件無線電平臺用來執(zhí)行計算機(jī)傳輸?shù)母鞣N指令，進(jìn)行上變頻、信道模擬，將信號由中頻搬移到射頻。生成的信號通過射頻端口輸出，通過天線輻射出去。
系統(tǒng)基于靈活的軟件無線電平臺，以測控行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)PXI Express平臺為核心，結(jié)合2臺USRP-2943R、2臺USRP-2940R軟件無線電產(chǎn)品，共計提供8個射頻信號發(fā)生通道，單通道帶寬可達(dá)40MHz，可以支持8通道射頻輸出同時輸出高達(dá)20MHz帶寬的射頻信號，也可各通道不同帶寬采樣率輸出，但共計不超過3.2GB/S的數(shù)據(jù)吞吐量。
系統(tǒng)硬件及軟件中考慮了擴(kuò)充和接口，用戶可以方便進(jìn)行硬件升級和軟件二次開發(fā)。
2 系統(tǒng)方案
2.1 系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)采用模塊化軟件無線電平臺，具有靈活的架構(gòu)，可方便的增加系統(tǒng)天線數(shù)量而不用對軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)做大的變更。
2.2 系統(tǒng)軟件功能
在PXI Express總線架構(gòu)的基礎(chǔ)上，使用LabVIEW圖形化編程軟件進(jìn)行設(shè)計，要求具有信號產(chǎn)生、信號損害的功能，其功能結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
磁環(huán)境模擬軟件功能結(jié)構(gòu)框圖
使用LABVIEW對整個系統(tǒng)來模擬通信電磁環(huán)境，實現(xiàn)各儀器和模塊的自動控制，通過軟件，可進(jìn)行儀器設(shè)備內(nèi)部輸入?yún)?shù)的設(shè)定，讀取和存儲儀器的輸出參數(shù)，監(jiān)控輸入輸出量。整個過程主要分為信號產(chǎn)生和信號損害兩部分。
信號產(chǎn)生部分，主要對每個USRP進(jìn)行一些基本參數(shù)的配置，比如載波頻率、天線端口、IQ速率、增益、文件路徑等，將記錄的IQ文件或者庫存的信號樣式不失真的輸出在制定載波頻率上。
信號損害部分，在信號產(chǎn)生的基礎(chǔ)上，對信號施加上各種損害，以模擬信號在各種傳播環(huán)境下的衰減、延遲、多徑等效應(yīng)。其中，由于信道模型需要在FPGA上實現(xiàn)以保證實時性，承研方不負(fù)責(zé)提供信道模型在FPGA上的實現(xiàn)，要求用戶自己提供FPGA端模型代碼，可以是VHDL實現(xiàn)的IP核，或者LabVIEW FPGA實現(xiàn)的代碼，通過LabVIEW FPGA加入到承研方提供的源代碼中實現(xiàn)該功能。
3 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)
系統(tǒng)包含8個射頻信號發(fā)射通道，每通道輸出信號模擬帶寬可達(dá)20MHz，可以輸出多個不同種類的射頻信號源。信號的來源支持外部實地采集的電磁信號，或者通過仿真軟件生成的數(shù)據(jù)。
表1 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
|
序號 |
指標(biāo)項 |
值 |
|
1 |
射頻輸出通道 |
8 |
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2 |
頻率范圍 |
50MHz-6GHz |
|
3 |
調(diào)諧步進(jìn) |
小于1KHz |
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4 |
單通道帶寬 |
40MHz |
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5 |
8通道并行使用帶寬（實時連續(xù)輸出） |
不低于20MHz |
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6 |
調(diào)諧步進(jìn) |
小于1KHz |
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7 |
無雜散動態(tài)范圍 |
≧50dB |
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8 |
輸出接口 |
同軸SMA |
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9 |
單邊帶相位噪聲 |
典型值：-70dBc,+10dBm時小于-30dBc |
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10 |
輸出功率 |
最大10dBm |
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11 |
輸出功率分辨率 |
0.1dBm |
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12 |
輸出增益 |
0-31.5dB |
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13 |
頻率精度 |
2.5ppm |
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14 |
DAC分辨率 |
16位 |
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15 |
系統(tǒng)帶寬 |
3.2GB/S |
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16 |
CPU |
Intel 至強(qiáng)E5-2618L v3處理器 |
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17 |
內(nèi)存 |
8GB |
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18 |
存儲容量 |
3.5TB |
4 系統(tǒng)外觀
