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CN111211820B - 面向车联网的车载通信设备测试装置及测试方法 - Google Patents

面向车联网的车载通信设备测试装置及测试方法 Download PDF

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CN111211820B
CN111211820B CN201910857626.7A CN201910857626A CN111211820B CN 111211820 B CN111211820 B CN 111211820B CN 201910857626 A CN201910857626 A CN 201910857626A CN 111211820 B CN111211820 B CN 111211820B
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张冬洋
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Abstract

本发明公开一种面向车联网的车载通信设备测试装置及测试方法，包括性能测试评估子系统、信号采集处理子系统和信道模拟叠加子系统；性能测试评估子系统包括测试场景配置单元和测试分析评估单元，信号采集处理子系统包括信号同步单元和多个信号转换单元，信道模拟叠加子系统包括信道生成单元和信道叠加单元；测试场景配置单元的输出接口与所述信道生成单元以及信号同步单元的输入接口以PCIE总线相连，信道生成单元的输出接口与所述信道叠加单元的输入接口相连，信号同步单元的输出接口与信号转换单元的输入接口相连，信号转换单元的输出接口与所述信道叠加单元的输入接口相连，信道叠加单元的输出接口与所述测试分析评估单元的输入接口以PCIE总线相连。

Description

面向车联网的车载通信设备测试装置及测试方法
技术领域：
本发明涉及一种面向车联网的车载通信设备测试装置及测试方法，属于无线信息传输领域，特别针对复杂城市场景下车载通信设备的测试方法及实现装置。
背景技术：
车联网旨在建立以车辆为中心的网络通信系统，从而实现交通智能管理及车辆智能控制，可有效减少道路拥堵并提高道路安全。车载通信设备是车联网中车与车(Vehicle-to-Vehicle，V2V)链接的纽带，也是保证整个车载网络正常运行的关键，其通信功能的可靠性与稳定性是用户和研究人员关注的重点。目前，单纯针对传统通信设备的测试和检测方法的相关软硬件已经非常成熟和完善。然而，不同于传统通信设备的是，车载通信设备安装于行车环境，由于汽车运动、地势起伏、气候状况等因素，导致 V2V通信环境比传统移动通信环境更为复杂，传统测试方案也因此难以延用。外场实测虽然是作为测试车载通信设备的一种有效手段，但测试过程中成本高昂且发现问题也很难复现相同场景，因此有必要研制一种能够在实验室环境下对车载通信设备进行测试的装置。
想要实现车载通信设备的可靠有效测试，关键在于精确地模拟复现V2V MIMO无线通信场景。V2V MIMO通信场景不同于传统移动通信场景，其收发端都处于快速移动状态，车辆间通信距离较短、障碍物距离移动终端较近。此外，大部分针对V2V MIMO 通信场景的建模只考虑直行环境，然而，在实际交通环境中，由于周围车辆和设施以及交通灯等的影响，车辆在移动过程中会经历加速或者减速的过程，并且在转弯和路面不平地段，车辆会改变其运动方向。因此，结合车辆行驶参数和场景，本专利提出一种针对复杂城市场景下车载通信设备的测试方案及硬件实现装置方案，用于解决未来车载通信设备的快速有效的测试。
发明内容：
为了有效测试车载通信设备在复杂运动场景下的设备性能，本发明提出了一种面向车联网的车载通信设备测试装置及测试方法，该装置可以根据车辆行驶参数和场景精确模拟V2V MIMO通信信道的状况并对车载通信设备的性能进行测试。
本发明采用如下技术方案：一种面向车联网的车载通信设备测试装置，包括性能测试评估子系统、信号采集处理子系统和信道模拟叠加子系统；
所述性能测试评估子系统包括测试场景配置单元和测试分析评估单元，所述信号采集处理子系统包括信号同步单元和多个信号转换单元，所述信道模拟叠加子系统包括信道生成单元和信道叠加单元；
所述测试场景配置单元的输出接口与所述信道生成单元以及信号同步单元的输入接口以PCIE总线相连，所述信道生成单元的输出接口与所述信道叠加单元的输入接口相连，所述信号同步单元的输出接口与信号转换单元的输入接口相连，所述信号转换单元的输出接口与所述信道叠加单元的输入接口相连，所述信道叠加单元的输出接口与所述测试分析评估单元的输入接口以PCIE总线相连。
本发明还采用如下技术方案：一种面向车联网的车载通信设备测试方法，包括如下步骤：
第一步，用户在性能测试评估子系统上，通过测试场景配置单元设置通信场景，并分别设定移动发射端(mobile transmitter，MT)和移动接收端(mobile receiver，MR)的行驶轨迹参数，系统据此完成三维信道环境重构以及信道特征参数估计；
第二步，通过PCIE总线，将测试场景配置单元输出的信道特征参数传输到信道生成单元，信道生成单元根据信道特征参数进行V2V MIMO信道建模并计算MIMO各子信道衰落因子及信道噪声；
第三步，通过PCIE总线，测试场景配置单元将开始采集信号的指令传输到信号同步单元，信号同步单元产生使能信号并传输至多个信号转换单元；
第四步，多个信号转换单元接收使能信号后同时工作，将待测车载通信设备天线发射的模拟信号处理成为数字信号；
第五步，信道叠加单元依据信道参数将数字信号延时后与衰落信道进行相乘累加并叠加信道噪声，得到信道输出信号的数字分量；
第六步，通过PCIE总线，将信道叠加单元输出的信道输出信号回传至测试分析评估单元，测试分析评估单元对信号经过实时解调分析后，进行星座图分析、信道特性统计以及误码/帧率的统计计算。
进一步地，第二步具体产生步骤如下：
1)计算MT和MR移动的速度vi(l)和方向
Figure GDA0002457810690000031
描述参数，方法如下：
Figure GDA0002457810690000032
其中，l表示时域离散时间序号，时间间隔记为Tu；
Figure GDA0002457810690000033
和
Figure GDA0002457810690000034
i∈{MT,MR}分别表示MT及MR初始的速度和角度；
Figure GDA0002457810690000035
和
Figure GDA0002457810690000036
分别表示加速度和角度的变化率；
2)计算第k条路径第m条散射支路的多普勒频率fk,m(l)，方法如下：
Figure GDA0002457810690000037
其中，
Figure GDA0002457810690000038
式中
Figure GDA0002457810690000039
Figure GDA00024578106900000310
为第k条传播路径中第m条散射支路的离开角或到达角；
Figure GDA00024578106900000311
为MT和第k条传播路径上的第一个散射体
Figure GDA00024578106900000312
(MR和第k条传播路径上最后一个散射体
Figure GDA00024578106900000313
)之间的初始距离；波长λ＝c0/f0，f0和c0分别为载波和光速；
3)线性内插多普勒频率，方法如下
Figure GDA00024578106900000314
其中，f'[uI+a]为内插后的实时多普勒频率；f[uI]和f[(u+1)I]为内插前相邻两时刻的多普勒频率；I为内插倍数；a＝0,1,...I-1；
4)计算车辆及散射体的位置矢量，通过位置矢量计算各径时变的路径时延τk(l)，方法如下：
Figure GDA0002457810690000041
其中，
Figure GDA0002457810690000042
表示
Figure GDA0002457810690000043
的位置矢量；Di(l)表示MT或MR的位置矢量；
Figure GDA0002457810690000044
表示虚拟链路的时延；
Di(l)＝Di+vi(l)·l (7)
Di为MT或MR初始的位置矢量；vi(l)为MT或MR的速度矢量；
5)计算路径增益ck(l)，方法如下：
Figure GDA0002457810690000045
其中，ξk表示高斯随机变量；rDS和σDS分别表示延迟分布和延迟扩展；
6)计算MT的第q根发射天线与MR的第p根接收天线之间的第k条传播路径的衰落因子hp,q,k(l)，方法如下：
Figure GDA0002457810690000046
其中，M为散射支路的数目；Ts为采样间隔；θk,m为相位，服从[-π,π)的均匀分布；
7)计算信道噪声n(l)，方法如下：
Figure GDA0002457810690000047
其中，snr为信噪比系数；
Figure GDA0002457810690000048
和
Figure GDA0002457810690000049
分别为一端固定时间内传输信号和高斯随机数的平均功率；g(l)为高斯随机数；U1(l)和U2(l)为两路独立随机变量且服从均匀分布；
进一步地，第五步具体产生步骤如下：
1)将数字信号输入双端口RAM进行粗延时；
2)将双端口RAM输出的信号输入多相滤波延迟器(相数为R)进行细延时；
3)将信道衰落因子hp,q,k(l)以系统时钟f进行内插，并进行抗镜像滤波；
4)根据延时后的信号及内插后的信道衰落因子计算信道输出信号，方法如下：
Figure GDA0002457810690000051
其中，
Figure GDA0002457810690000052
表示时延域离散时间序号；yp(l)和np(l)分别为经过信道传播后第p根接收天线接收到的离散信号及对应的信道噪声；X(l)＝[x1(l)，x2(l),…,xQ(l)]T为待测车载通信设备发射的离散信号；cp,q,k和τp,q,k(l)分别为第q根发射天线与第p根接收天线之间的第k条传播路径的路径增益和时延；K(t)为多径数目；
Figure GDA0002457810690000053
表示对离散时延取整。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明将车辆行驶轨迹和场景引入V2V MIMO信道模型，符合车辆的真实运动情况，并在此基础上将信道模型离散化，易于在硬件上实现且适用于任意复杂运动场景下车载通信设备的测试；
(2)采用了多个子系统共PCIE触发总线的技术，既解决了MIMO输入信号之间的同步问题，又使得该测试装置具有通用、灵活和可重构的硬件架构，适用于任意天线数目的车载通信设备的性能测试。
附图说明：
图1为车载通信设备典型通信场景。
图2为本发明车载通信设备测试装置的实现方案。
图3为本发明车载通信设备测试装置提供的典型测试场景。
图4为本发明车载通信设备测试装置模拟的V2V MIMO信道特性。
图5为本发明车载通信设备测试装置输出的星座图及误帧率等测试结果。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明面向车联网的车载通信设备测试装置，包括性能测试评估子系统、信号采集处理子系统和信道模拟叠加子系统。性能测试评估子系统包括测试场景配置单元1-1和测试分析评估单元1-2，信号采集处理子系统包括信号同步单元1-3和多个信号转换单元1-4，信道模拟叠加子系统包括信道生成单元1-5和信道叠加单元1-6。
测试场景配置单元1-1的输出接口与信道生成单元1-5以及信号同步单元1-3的输入接口以PCIE总线相连，信道生成单元1-5的输出接口与信道叠加单元1-6的输入接口相连，信号同步单元1-3的输出接口与信号转换单元1-4的输入接口相连，信号转换单元1-4的输出接口与信道叠加单元1-6的输入接口相连，信道叠加单元1-6的输出接口与测试分析评估单元1-2的输入接口以PCIE总线相连。
考虑作为MT的车载通信设备配置有Q根发射天线，其发射的信号经过V2V MIMO 信道后(如图1所示)，由用户自定义的配置有P根接收天线的MR接收，MR接收到的信号可表示为
Figure GDA0002457810690000061
其中，X(t)＝[x1(t)，x2(t),…,xQ(t)]T为待测车载通信设备发射的矢量信号； Y(t)＝[y1(t)，y2(t),…,yP(t)]T为用户定义的MR接收到的矢量信号； N(t)＝[n1(t)，n2(l),…,nP(l)]T为信道噪声矢量；hp,q(t,τ)表示为第p(p＝1,2,...P)根接收天线和第q(q＝1,2,...Q)根发射天线间子信道的单位冲击响应。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面以配置有2根发射天线的待测车载通信设备为例并结合本发明的附图，对技术方案进行清楚、完整的描述。
假设用户自定义MR配置有2根接收天线，则待测车载通信设备发射的信号经过V2VMIMO信道后，可表示为
Figure GDA0002457810690000062
由此可见，待测车载通信设备配置有2根发射天线需要信号采集处理子系统包含2个信号转换单元1-4，2个信号转换单元1-4将2路输入信号x1和x2经模数转换后送入信道叠加单元1-6，信道模拟叠加子系统上的信道叠加单元1-6处理上式中的矩阵运算，为输入信号叠加衰落信道并添加信道噪声n1和n2，得到的数字信号通过PCIE总线回传至测试分析评估单元1-2，最终测试分析评估单元1-2将信号y1和y2解调分析后评估待测车载通信设备的设备性能。
具体实施步骤如下：
第一步，用户在性能测试评估子系统上，通过测试场景配置单元1-1选择城市环境作为典型的测试场景，并设定MT的初始速度
Figure GDA0002457810690000071
加速度
Figure GDA0002457810690000072
初始运动角度
Figure GDA0002457810690000073
角度变化率
Figure GDA0002457810690000074
以及MR的初始速度
Figure GDA0002457810690000075
加速度
Figure GDA0002457810690000076
初始运动角度
Figure GDA0002457810690000077
角度变化率
Figure GDA0002457810690000078
系统据此完成三维信道环境重构以及信道特征参数估计；
第二步，通过PCIE总线，将测试场景配置单元1-1输出的信道特征参数传输到信道生成单元1-5，信道生成单元1-5根据信道特征参数进行V2V MIMO信道建模并计算 MIMO各子信道衰落因子及信道噪声；
第三步，通过PCIE总线，测试场景配置单元1-1将开始采集信号的指令传输到信号同步单元1-3，信号同步单元1-3产生使能信号并传输至多个信号转换单元1-4；
第四步，多个信号转换单元1-4接收使能信号后同时工作，将待测车载通信设备天线发射的模拟信号处理成为数字信号；
第五步，信道叠加单元1-6依据信道参数将数字信号延时后与衰落信道进行相乘累加并叠加信道噪声，得到信道输出信号的数字分量；
第六步，通过PCIE总线，将信道叠加单元1-6输出的信道输出信号回传至测试分析评估单元1-2，测试分析评估单元1-2对信号经过实时解调分析后，进行星座图分析、信道特性统计以及误码/帧率的统计计算。
进一步地，第二步具体产生步骤如下：
1)以时间间隔Tu＝50ms计算MT移动的速度vMT(l)＝2+0.4l，移动的方向
Figure GDA0002457810690000079
以及MR移动的速度vMR(l)＝12-0.5l，移动的方向
Figure GDA00024578106900000710
其中计算MT和MR移动的速度vi(l)和方向
Figure GDA0002457810690000081
描述参数，方法如下：
Figure GDA0002457810690000082
其中，l表示时域离散时间序号，时间间隔记为Tu；
Figure GDA0002457810690000083
和
Figure GDA0002457810690000084
i∈{MT,MR}分别表示MT及MR初始的速度和角度；
Figure GDA0002457810690000085
和
Figure GDA0002457810690000086
分别表示加速度和角度的变化率；
2)计算第k条路径第m条散射支路的多普勒频率fk,m(l)，方法如下：
Figure GDA0002457810690000087
其中，
Figure GDA0002457810690000088
式中
Figure GDA0002457810690000089
Figure GDA00024578106900000810
为第k条传播路径中第m条散射支路的离开角或到达角；
Figure GDA00024578106900000811
为MT和第k条传播路径上的第一个散射体
Figure GDA00024578106900000812
(MR和第k条传播路径上最后一个散射体
Figure GDA00024578106900000813
)之间的初始距离；波长λ＝c0/f0，f0和c0分别为载波和光速。本案例假设
Figure GDA00024578106900000814
服从Von Mises(VM) 分布，
Figure GDA00024578106900000815
f0＝2.4GHz。
3)线性内插多普勒频率，方法如下
Figure GDA00024578106900000816
其中，f'[uI+a]为内插后的实时多普勒频率；f[uI]和f[(u+1)I]为内插前相邻两时刻的多普勒频率；I为内插倍数；a＝0,1,...I-1。本案例中，取I＝1562。
4)计算车辆及散射体的位置矢量，通过位置矢量计算各径时变的路径时延τk(l)，方法如下：
Figure GDA0002457810690000091
其中，
Figure GDA0002457810690000092
表示
Figure GDA0002457810690000093
的位置矢量；Di(l)表示MT或MR的位置矢量；
Figure GDA0002457810690000094
表示虚拟链路的时延；
Di(l)＝Di+vi(l)·l (7)
Di为MT或MR初始的位置矢量；vi(l)为MT或MR的速度矢量；本案例中，MT和 MR初始坐标为DMT＝[0,0]，DMR＝[300,0]，
Figure GDA0002457810690000095
和
Figure GDA0002457810690000096
坐标为
Figure GDA0002457810690000097
Figure GDA0002457810690000098
5)计算路径增益ck(l)，方法如下：
Figure 7
其中，ξk表示高斯随机变量；rDS和σDS分别表示延迟分布和延迟扩展。本案例中，取σDS＝0.32。
6)计算MT的第q根发射天线与MR的第p根接收天线之间的第k条传播路径的衰落因子hp,q,k(l)，方法如下：
Figure GDA00024578106900000910
其中，M为散射支路的数目；Ts为采样间隔；θk,m为相位，服从[-π,π)的均匀分布。本案例取M＝128，Ts＝32us。
7)计算信道噪声n(l)，方法如下：
Figure GDA00024578106900000911
其中，snr为信噪比系数；
Figure GDA00024578106900000912
和
Figure GDA00024578106900000913
分别为一端固定时间内传输信号和高斯随机数的平均功率；g(l)为高斯随机数；U1(l)和U2(l)为两路独立随机变量且服从均匀分布；本案例中，取snr＝-10dB。
进一步地，第五步具体产生步骤如下：
1)将数字信号输入双端口RAM进行粗延时；
2)将双端口RAM输出的信号输入多相滤波延迟器(相数为R)进行细延时；
3)将信道衰落因子hp,q,k(l)以系统时钟f进行内插，并进行抗镜像滤波；
4)根据延时后的信号及内插后的信道衰落因子计算信道输出信号，方法如下：
Figure GDA0002457810690000101
其中，
Figure GDA0002457810690000102
表示时延域离散时间序号；yp(l)和np(l)分别为经过信道传播后第p根接收天线接收到的离散信号及对应的信道噪声；X(l)＝[x1(l)，x2(l),…,xQ(l)]T为待测车载通信设备发射的离散信号；cp,q,k和τp,q,k(l)分别为第q根发射天线与第p根接收天线之间的第k条传播路径的路径增益和时延；K(t)为多径数目；
Figure GDA0002457810690000103
表示对离散时延取整。
本实施案例选用的场景及得到的测试结果可以通过图3-图5进行说明：1)图3给出了本案例设置的典型测试场景以及MT及MR的行驶轨迹；2)图4给出了测试装置模拟的V2VMIMO信道特性；3)图5给出了测试装置的测试分析评估单元1-2输出的星座图及误帧率等测试结果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种面向车联网的车载通信设备测试装置的测试方法，所述面向车联网的车载通信设备测试装置包括性能测试评估子系统、信号采集处理子系统和信道模拟叠加子系统；
所述性能测试评估子系统包括测试场景配置单元(1-1)和测试分析评估单元(1-2)，所述信号采集处理子系统包括信号同步单元(1-3)和多个信号转换单元(1-4)，所述信道模拟叠加子系统包括信道生成单元(1-5)和信道叠加单元(1-6)；
所述测试场景配置单元(1-1)的输出接口与所述信道生成单元(1-5)以及信号同步单元(1-3)的输入接口以PCIE总线相连，所述信道生成单元(1-5)的输出接口与所述信道叠加单元(1-6)的输入接口相连，所述信号同步单元(1-3)的输出接口与信号转换单元(1-4)的输入接口相连，所述信号转换单元(1-4)的输出接口与所述信道叠加单元(1-6)的输入接口相连，所述信道叠加单元(1-6)的输出接口与所述测试分析评估单元(1-2)的输入接口以PCIE总线相连，其特征在于：所述测试方法包括如下步骤：
第一步，用户在性能测试评估子系统上，通过测试场景配置单元(1-1)设置通信场景，并分别设定移动发射端(mobile transmitter，MT)和移动接收端(mobile receiver，MR)的行驶轨迹参数，系统据此完成三维信道环境重构以及信道特征参数估计；
第二步，通过PCIE总线，将测试场景配置单元(1-1)输出的信道特征参数传输到信道生成单元(1-5)，信道生成单元(1-5)首先计算MT和MR移动的速度vi(l)和方向
Figure FDA0003173456510000011
描述参数，再计算第k条路径第m条散射支路的多普勒频率fk,m(l)，并对计算得到的多普勒频率进行线性内插，然后再计算车辆及散射体的位置矢量，通过位置矢量计算各径时变的路径时延τk(l)并进一步计算得到路径增益ck(l)，在得到多普勒频率fk,m(l)、路径时延τk(l)和路径增益ck(l)这些信道特征参数后可计算得到MT的第q根发射天线与MR的第p根接收天线之间的第k条传播路径的衰落因子hp,q,k(l)，最后再计算信道噪声n(l)完成V2V MIMO信道的建模；
第三步，通过PCIE总线，测试场景配置单元(1-1)将开始采集信号的指令传输到信号同步单元(1-3)，信号同步单元(1-3)产生使能信号并传输至多个信号转换单元(1-4)；
第四步，多个信号转换单元(1-4)接收使能信号后同时工作，将待测车载通信设备天线发射的模拟信号处理成为数字信号；
第五步，信道叠加单元(1-6)依据信道参数将数字信号延时后与衰落信道进行相乘累加并叠加信道噪声，得到信道输出信号的数字分量；
第六步，通过PCIE总线，将信道叠加单元(1-6)输出的信道输出信号回传至测试分析评估单元(1-2)，测试分析评估单元(1-2)对信号经过实时解调分析后，进行星座图分析、信道特性统计以及误码/帧率的统计计算。
2.如权利要求1所述的面向车联网的车载通信设备测试装置的测试方法，其特征在于：第二步具体产生步骤如下：
1)计算MT和MR移动的速度vi(l)和方向
Figure FDA0003173456510000021
描述参数，方法如下：
Figure FDA0003173456510000022
其中，l表示时域离散时间序号，时间间隔记为Tu；
Figure FDA0003173456510000023
和
Figure FDA0003173456510000024
i∈{MT,MR}分别表示MT及MR初始的速度和角度；
Figure FDA0003173456510000025
和
Figure FDA0003173456510000026
分别表示加速度和角度的变化率；
2)计算第k条路径第m条散射支路的多普勒频率fk,m(l)，方法如下：
Figure FDA0003173456510000027
其中，
Figure FDA0003173456510000028
式中
Figure FDA0003173456510000029
Figure FDA00031734565100000210
为第k条传播路径中第m条散射支路的离开角或到达角；
Figure FDA00031734565100000211
为MT和第k条传播路径上的第一个散射体
Figure FDA00031734565100000212
之间的初始距离；波长λ＝c0/f0，f0和c0分别为载波和光速；
3)线性内插多普勒频率，方法如下
Figure FDA0003173456510000031
其中，f'[uI+a]为内插后的实时多普勒频率；f[uI]和f[(u+1)I]为内插前相邻两时刻的多普勒频率；I为内插倍数；a＝0,1,...I-1；
4)计算车辆及散射体的位置矢量，通过位置矢量计算各径时变的路径时延τk(l)，方法如下：
Figure FDA0003173456510000032
其中，
Figure FDA0003173456510000033
表示
Figure FDA0003173456510000034
的位置矢量；Di(l)表示MT或MR的位置矢量；
Figure FDA0003173456510000035
表示虚拟链路的时延；
Di(l)＝Di+vi(l)·l (7)
Di为MT或MR初始的位置矢量；vi(l)为MT或MR的速度矢量；
5)计算路径增益ck(l)，方法如下：
Figure FDA0003173456510000036
其中，ξk表示高斯随机变量；rDS和σDS分别表示延迟分布和延迟扩展；
6)计算MT的第q根发射天线与MR的第p根接收天线之间的第k条传播路径的衰落因子hp,q,k(l)，方法如下：
Figure FDA0003173456510000037
其中，M为散射支路的数目；Ts为采样间隔；θk,m为相位，服从[-π,π)的均匀分布；
7)计算信道噪声n(l)，方法如下：
Figure FDA0003173456510000041
其中，snr为信噪比系数；
Figure FDA0003173456510000042
和
Figure FDA0003173456510000043
分别为一端固定时间内传输信号和高斯随机数的平均功率；g(l)为高斯随机数；U1(l)和U2(l)为两路独立随机变量且服从均匀分布。
3.如权利要求2所述的面向车联网的车载通信设备测试装置的测试方法，其特征在于：第五步具体产生步骤如下：
1)将数字信号输入双端口RAM进行粗延时；
2)将双端口RAM输出的信号输入多相滤波延迟器相数为R进行细延时；
3)将信道衰落因子hp,q,k(l)以系统时钟f进行内插，并进行抗镜像滤波；
4)根据延时后的信号及内插后的信道衰落因子计算信道输出信号，方法如下：
Figure FDA0003173456510000044
其中，
Figure FDA0003173456510000045
表示时延域离散时间序号；yp(l)和np(l)分别为经过信道传播后第p根接收天线接收到的离散信号及对应的信道噪声；X(l)＝[x1(l)，x2(l),…,xQ(l)]T为待测车载通信设备发射的离散信号；cp,q,k和τp,q,k(l)分别为第q根发射天线与第p根接收天线之间的第k条传播路径的路径增益和时延；K(t)为多径数目；
Figure FDA0003173456510000046
表示对离散时延取整。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111669726A (zh) * 2020-06-03 2020-09-15 上海无线通信研究中心 一种用于车联网的确定性信道模拟器及信道模拟方法
CN112054857A (zh) * 2020-07-23 2020-12-08 上海无线通信研究中心 一种用于星地通信的信道模拟器及信道模拟方法
CN112040499B (zh) * 2020-08-11 2022-08-05 南京航空航天大学 无线信道时延和衰落精确模拟装置及方法
CN115777088B (zh) * 2020-12-17 2024-08-02 移动眼视力科技有限公司 车辆运行安全模型测试系统
CN113612559B (zh) * 2021-09-07 2022-05-03 南京航空航天大学 一种可重构信道衰落模拟装置及其衰落孪生方法
CN114863711B (zh) * 2021-12-13 2023-09-29 广东电网有限责任公司 一种车联网车辆定位方法及系统
CN114866449B (zh) * 2022-04-29 2023-06-06 重庆长安汽车股份有限公司 一种整车无线通信试验系统及其试验方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170120420A (ko) * 2016-04-21 2017-10-31 주식회사 와이즈오토모티브 V2v 시험기, 이를 포함하는 v2v 단말기의 송수신 시험시스템 및 그 시험방법
CN107579789A (zh) * 2017-07-21 2018-01-12 南京航空航天大学 大规模无人机中继网络信道模拟装置及gpu实时仿真方法
CN108200595A (zh) * 2017-12-28 2018-06-22 长安大学 面向车联网IEEE802.11p协议的车-路及车-车通信测试方法
CN108462947A (zh) * 2018-03-13 2018-08-28 长安大学 一种基于lte-v的车联网通信测试系统及测试方法
CN109067482A (zh) * 2018-08-14 2018-12-21 南京航空航天大学 面向车联网通信的可重构网络信道模拟方法及装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108430069B (zh) * 2018-02-11 2021-05-18 重庆邮电大学 一种v2x网络性能测试及综合评价分析方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170120420A (ko) * 2016-04-21 2017-10-31 주식회사 와이즈오토모티브 V2v 시험기, 이를 포함하는 v2v 단말기의 송수신 시험시스템 및 그 시험방법
CN107579789A (zh) * 2017-07-21 2018-01-12 南京航空航天大学 大规模无人机中继网络信道模拟装置及gpu实时仿真方法
CN108200595A (zh) * 2017-12-28 2018-06-22 长安大学 面向车联网IEEE802.11p协议的车-路及车-车通信测试方法
CN108462947A (zh) * 2018-03-13 2018-08-28 长安大学 一种基于lte-v的车联网通信测试系统及测试方法
CN109067482A (zh) * 2018-08-14 2018-12-21 南京航空航天大学 面向车联网通信的可重构网络信道模拟方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于轨迹的车对车无线信道建模及硬件模拟;黄文清，李伟东等;《电子测量与仪器学报》;20190831;第33卷(第8期);第56-61页及图1-7 *

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