高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法及系统

1.本发明涉及导航信道模拟领域，具体的涉及一种高精度信道群时延特性拟合与模拟方法及系统。


背景技术：

2.信道模拟器广泛应用于通信、导航系统中各类信号接收与发射设备的测试中，为对接测试模拟真实的信号复杂传输信道，从而评估各类设备在实际使用中的信号接收与发射性能，是再现真实环境测试场景重要的构建设备。一般的信道模拟器设备，可根据可选或者提前设定的信道特性数学模型进行仿真，并驱动设备实现对通过信道模拟器的射频信号进行信道特性调整。
3.但是一般默认预先定义的信道特性数学模型仅能代表较为典型的可建模分析的传输信道特性，对于很多用户测试不同应用背景设备信号传输的各环节信道特性，却无法完全兼顾并实现精确等效，比如大功率的功率放大器的非线性失真信道、转发式模拟射频设备的非理想信道、以及符合特定用户需求的特性自定义信道等这些在实际使用中普遍存在的且存在个体化差异特征的信道。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高精度信道群时延特性拟合与模拟方法及系统，能够解决现有的信道模拟装置无法完全兼顾并实现精确等效以及个体化差异特征的信道的问题。
5.根据本发明第一方面实施例的高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法，包括以下步骤：
6.s100、构建支持外部通道特性或者自定义通道特性群时延数据导入的信道模拟流程；
7.s200、制定外部数据导入的标准数据格式及关键参数需满足的约束条件，获取外部通道特性或者自定义通道特性标的，然后导入外部数据；
8.s300、将导入外部数据采样点按照数据抽取算法进行抽取，得到模型拟合数据和精度评估数据；
9.s400、基于模型拟合数据对导入的群时延特性数据进行近似拟合，获得群时延特性拟合结果模型的表达式；
10.s500、根据评估方法将模型拟合数据视为已知、精度评估数据视为未知，比对群时延特性拟合结果模型进行综合精度评估；
11.s600、制定内外部模型选用的规则，然后根据规则进行内外部信道群时延特性模型的匹配选择；
12.s700、根据选定的信道群时延特性模型，仿真驱动信道模拟器对通过信道模拟器的射频信号进行群时延特性调整。
13.根据本发明第一方面实施例的高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法，至少具有如下技术效果：本发明实施方式提供了一整套完整的高精度导航信道群时延特性拟合与模拟实现方法和流程，改变了传统信道模拟器仅支持预先定义的信道模型驱动仿真的模式，通过合理的流程设计，具备外部导入并高精度拟合再现各种实际物理/用户自定义信道特性的能力。本发明同样适用于外部信道幅度特性、频率特性等模拟需求，提高了信道模拟器的场景构建能力，扩展了其所支持的信道模型范畴，有效满足了各类用户基于信道模拟设备进行信号收发测试的实际需求。
14.根据本发明的一些实施例，所述步骤s200中外部数据导入采用数组形式，数据类型为双精度浮点数。
15.根据本发明的一些实施例，所述步骤s200中关键参数包括信道起始频率f
l
、信道截止频率fh、采样点频率fn、采样数据点数l、各采样点对应群时延值τn、信道类型，其中n＝1，2，
…
,l；所述关键参数需满足的约束条件表达式为：
[0016][0017]bmax
≥f
h-f
l
[0018]
其中bmax为可支持的数据信道带宽上限。
[0019]
根据本发明的一些实施例，所述步骤s300中的数据抽取算法的具体步骤为
[0020]
s301、计算相邻采样点之间的采样点间时延变化率值δn；
[0021]
s302、根据计算获的(l-1)个时延变化率值，寻找到其中的最小值设为第m个；
[0022]
s303、抽取群时延值τm对应的采样点fm，作为精度评估数据部分，根据抽取采样点fm后的剩余采样点重新计算时延变化率δ
n-1
；
[0023]
s304、根据计算获的(l-2)个时延变化率δ
n-1
，寻找到其中的最小值假设为第k个，则抽取群时延值τk对应的采样点fk，作为精度评估数据部分，根据上述剩余采样点，重新计算时延变化率δ
n-2
；
[0024]
s305、重复步骤s302-s304，直到按设定比例完成模型拟合数据和精度评估数据抽取分类。
[0025]
根据本发明的一些实施例，所述步骤s301中采样点间时延变化率值δn的表达式为
[0026][0027]
其中，fn，τn表示第n个采样点的频率和时延值，f
n-1
，τ
n-1
表示第n-1个采样点的频率和时延值。
[0028]
根据本发明的一些实施例，所述步骤s400的具体步骤为
[0029]
s401、将实际群时延特性函数的模型拟合数据g(f
n1
)在(-b/2，b/2)内进行n阶傅里叶展开，获得近似结果函数f(f
n1
)，然后将近似结果函数f(f
n1
)与模型拟合数据g(f
n1
)做差得到残差分量h(f
n1
)；
[0030]
s402、利用有效拐点值对残差分量h(f
n1
)进行分段区间划分；
[0031]
s403、从第一个极值点开始标定，若后一个极值点与前一个极值点的频率间隔小
于判定间隔，则舍掉该极值点，以残差分量的两个端点和各极值点作为区间端点划分区间，在各区间内寻找拐点并取最小的拐点值作为有效拐点值；
[0032]
s404、利用标定出来的有效拐点值，按照划分后的分段区间对残差分量进行分段多项式拟合，得到残差分量拟合结果h(f
n1
)；
[0033]
s405、将残差分量拟合结果h(f
n1
)与傅里叶近似结果f(f
n1
)相加，获得完整的群时延特性拟合结果模型表达式g
*
(f
n1
)。
[0034]
根据本发明的一些实施例，所述步骤s403中寻找拐点的搜索范围为区间中心的25％-75％区域。
[0035]
根据本发明的一些实施例，所述步骤s500的具体步骤为
[0036]
s501、评估群时延特性拟合结果与已知采样点之间的误差：将群时延特性拟合结果g
*
(f
n1
)与模型拟合数据部分g(f
n1
)之间做差，获得已知采样点拟合误差绝对值d(f
n1
)，d(f
n1
)的表达式为
[0037]
d(f
n1
)＝|g
*
(f
n1
)-g(f
n1
)|；
[0038]
s502、评估群时延特性拟合结果在相同频率点上与未知采样点之间的误差：将作为未知点看待的精度评估数据g(f
n2
)对应的所有采样频率点f
n2
数据带入群时延特性拟合结果的表达式g
*
(f
n1
)，获得与未知点频率匹配对应的群时延特性结果g
*
(f
n2
)，将g
*
(f
n2
)与拟合数据部分g(f
n2
)之间取差值绝对值，获得未知采样点匹配误差d(f
n2
)，d(f
n2
)的表达式为
[0039]
d(f
n2
)＝|g
*
(f
n2
)-g(f
n2
)|；
[0040]
s503、拟合精度判定：设定拟合精度阈值d，对已知采样点和未知采样点进行联合评估，若二者包含的任意采样点满足如下表达式：
[0041]
d(f
n1
)≤d
[0042]
d(f
n2
)≤d
[0043]
则认为其符合拟合误差判决门限，根据已知采样点和未知采样点联合的拟合采样点覆盖率对群时延特性拟合结果模型的精度进行判定；
[0044]
s504、拟合模型可用判定与迭代：若群时延特性拟合结果模型的精度判定不可用，则返回步骤s400，在原有拟合基础上提高一阶，进行n 1阶傅里叶展开，继续后续步骤，直到步骤s503中得到的群时延特性拟合结果模型的精度判定可用为止。
[0045]
根据本发明的一些实施例，所述步骤s700中的具体步骤为
[0046]
s701、将测试对象所需输入和输出的射频信号通过射频线缆与信道模拟器连接；
[0047]
s702、操作信道模拟器仿真控制软件，进行信道仿真场景的设定获取仿真对象、信道模型及链路关系，选定内外部信道模型；
[0048]
s702、启动信道模拟控制，完成根据外部通道特性或者自定义通道特性的信道群时延特性模拟实施，输出叠加了对应信道特性的射频信号。
[0049]
根据本发明第二方面实施例的高精度信道群时延特性拟合与模拟系统，包括信道模拟硬件平台和仿真控制软件，所述仿真控制软件包括
[0050]
对外接口模块，所述对外接口模块用于输入参数配备和场景选择设置，以及导入数据文件；
[0051]
数据抽取模块，所述对外接口模块连接所述数据抽取模块，以用于根据数据抽取
算法将外部导入数据抽取为模型拟合数据和精度评估数据；
[0052]
特性拟合模块，所述数据抽取模块连接所述特性拟合模块，以用于根据模型拟合数据完成高精度信道特性拟合计算，生成外部数据拟合所得的群时延特性拟合结果模型表达式；
[0053]
精度评估模块，所述特性拟合模块连接所述精度评估模块，以用于根据数据拟合结果，将模型拟合数据部分作为已知点，精度评估数据部分作为未知点，并基于评估算法进行拟合所得拟合模型表达式的精度评估；
[0054]
模型匹配模块，所述精度评估模块连接所述模型匹配模块，所述模型匹配模块用于分析内部预先定义的各类信道模型和外部数据拟合所得信道模型，并进行适应性匹配；
[0055]
参数计算模块，所述模型匹配模块连接所述参数计算模块，参数计算模块用于进行仿真运算并计算获得信道特性模拟所需的快变参数，所述参数计算模块连接信道模拟硬件平台以用于输入快变参数；
[0056]
操作控制模块，所述操作控制模块连接对外接口模块以用于倒入外部输入参数，所述操作控制模块分别连接模型匹配模块和信道模拟硬件平台以用于生成操作控制指令并输出；
[0057]
所述信道模拟硬件平台用于接收来自于仿真控制软件的操作控制指令、各类快变参数，接入外部输入射频信号，实施信道模拟操作，输出对外射频信号。
[0058]
根据本发明第二方面实施例的高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法，至少具有如下技术效果：本发明实施方式提供了一整套完整的高精度导航信道群时延特性拟合与模拟实现方法和流程，改变了传统信道模拟器仅支持预先定义的信道模型驱动仿真的模式，通过合理的流程设计，具备外部导入并高精度拟合再现各种实际物理/用户自定义信道特性的能力。本发明同样适用于外部信道幅度特性、频率特性等模拟需求，提高了信道模拟器的场景构建能力，扩展了其所支持的信道模型范畴，有效满足了各类用户基于信道模拟设备进行信号收发测试的实际需求。
[0059]
根据本发明第三方面实施例的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法。
[0060]
根据本发明第三方面实施例的高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法，至少具有如下技术效果：本发明实施方式提供了一整套完整的高精度导航信道群时延特性拟合与模拟实现方法和流程，改变了传统信道模拟器仅支持预先定义的信道模型驱动仿真的模式，通过合理的流程设计，具备外部导入并高精度拟合再现各种实际物理/用户自定义信道特性的能力。本发明同样适用于外部信道幅度特性、频率特性等模拟需求，提高了信道模拟器的场景构建能力，扩展了其所支持的信道模型范畴，有效满足了各类用户基于信道模拟设备进行信号收发测试的实际需求。
[0061]
根据本发明第四方面实施例的通信系统，包括：
[0062]
至少一个处理器；
[0063]
以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述的高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法。
[0064]
根据本发明第四方面实施例的高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法，至少具有如下技术效果：本发明实施方式提供了一整套完整的高精度导航信道群时延特性拟合与模拟实现方法和流程，改变了传统信道模拟器仅支持预先定义的信道模型驱动仿真的模式，通过合理的流程设计，具备外部导入并高精度拟合再现各种实际物理/用户自定义信道特性的能力。本发明同样适用于外部信道幅度特性、频率特性等模拟需求，提高了信道模拟器的场景构建能力，扩展了其所支持的信道模型范畴，有效满足了各类用户基于信道模拟设备进行信号收发测试的实际需求。
[0065]
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0066]
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0067]
图1为本发明实施例中高精度导航信道特性拟合与模拟实现方法流程图；
[0068]
图2本发明实施例中高精度信道群时延特性拟合与模拟系统的原理框图；
[0069]
图3本发明实施例中外部导入的信道群时延特性高精度拟合流程图。
具体实施方式
[0070]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0071]
在发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0072]
在发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0073]
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
[0074]
信道模拟器基于仿真场景的设定获取仿真对象、信道模型及链路关系，信道模型描述对象主要包括电离层、对流层、多径衰落、天线、射频通道、功率放大等所有涉及信号传输的环节，上述对象均有不同的经典数学模型可供选择，用于计算进行信道模拟所需各类信号功率、频率、时延、相位等特性相关的快变参数。考虑到很多用户测试不同应用背景设备信号传输的各环节信道特性，存在个体化差异特征，预先设定的各类数学模型无法实现完全兼顾和精确等效，信道模拟器需要具备可开放的数据导入接口，将不同类型的外部非理想信道特性以及符合用户需求的自定义信道特性，进行导入与拟合成获取对应的数学模
型，与预先定义的各类数学模型等效使用，实现可支持外部导入并实现高精度信道模拟的功能。
[0075]
如图1所示，一种高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法，包括以下步骤：
[0076]
s100、构建支持外部通道特性或者自定义通道特性群时延数据导入的信道模拟流程；
[0077]
s200、制定外部数据导入的标准数据格式及关键参数需满足的约束条件，获取外部通道特性或者自定义通道特性标的，然后导入外部数据，获取导入数据信道带宽；
[0078]
s300、将导入数据采样点按照数据抽取算法进行抽取，得到模型拟合数据和精度评估数据；
[0079]
s400、基于模型拟合数据对导入的群时延特性数据进行近似拟合，获得群时延特性拟合结果模型的表达式；
[0080]
s500、根据预设置的评估方法将模型拟合数据视为已知、精度评估数据视为未知，比对群时延特性拟合结果模型进行综合精度评估；
[0081]
s600、制定内外部模型选用的规则，然后根据规则进行内外部信道群时延特性模型的匹配选择；
[0082]
s700、根据选定的信道群时延特性模型，仿真驱动信道模拟器对通过信道模拟器的射频信号进行群时延特性调整。
[0083]
其中支持外部导入流程架构设计环节，构建支持外部通道特性或者自定义通道特性群时延数据导入的信道模拟流程；导入数据标准格式与参数设计环节，制定外部数据导入的标准数据格式及关键参数需满足的约束条件，获取外部通道特性或者自定义通道特性标的，然后导入外部数据，获取导入数据信道带宽；导入数据采样点抽取分组设计环节，根据设定的抽取算法，将导入数据抽取分为模型拟合数据部分(占比约90％-95％)和精度评估数据部分(占比约5％-10％)；高精度群时延特性拟合设计环节，是对上述模型拟合数据部分进行傅里叶分解近似拟合，对傅里叶分解产生的差值曲线进行基于最小二乘法的分段二阶多项式拟合，相加得到所导入的群时延特性高精度拟合结果模型表达式；拟合精度自动评估与迭代设计环节，根据数据拟合结果，将上述模型拟合数据部分作为已知点，上述精度评估数据部分作为未知点，并基于设定的评估算法，进行拟合精度评估；内外部信道模型匹配设计环节，是在拟合模型通过精度评估结果满足要求的前提下，判断内外部信道模型匹配情况，支持可选实施的机理设计，用于支持用户对模型进行具体的组合选择操作实施；信道特性模拟实现流程环节设计，是具体实施信道模拟过程的操作控制流程，用于驱动设备按照选定的信道模型进行具体的操作实施。具体如下：
[0084]
s100、构建支持外部通道特性或者自定义通道特性群时延数据导入的信道模拟流程，本步骤用于信道群时延特性参数导入，将环节中群时延特性操作相关步骤替换为幅度特性操作即可用于信道幅度特性参数导入。
[0085]
s200、主要完成制定外部数据导入的标准数据格式及对相关关键参数进行声明定义，具体如下：
[0086]
s201外部数据导入采用数组形式，数据类型为双精度浮点数(float)，文件格式为*.txt文本，可支持信道带宽上限为bmax。相关关键参数主要包括信道起始频率f
l
(单位mhz)，信道截止频率fh(单位mhz),采样点频率fn(单位mhz)其中n＝1，2，
…
,l,采样数据点数
l(单位1)，各采样点对应群时延值τn(单位ns),信道类型(包括电离层、对流层、多径、天线、射频、功放、其他等)需要进行声明。上述标准数据格式及关键参数定义说明仅为范例，实际设计实现中，可采用其他数据格式和参数定义形式，且不限于群时延特性参数导入，也可用于幅度特性、频率特性等参数导入。
[0087]
s202、参数间相互关系约定。上述相关关键参数设定需要满足特定的约束条件，表达式如下：
[0088][0089]bmax
≥f
h-f
l
[0090]
其中，上式中的参数与步骤s201中的定义相同。满足上述约束条件的相关关键参数，在后续导入流程中才能匹配相关操作和数据验核。
[0091]
s203、获取外部通道特性或者自定义通道特性标的。对于外部通道标的对象，可利用矢量网络分析仪、高速示波器等仪器设备进行通道群时延特性的测量；对于用户自定义通道特性标的对象，可利用matlab或其他数学软件进行自定义数据生成。从而获取导入信道群时延特性采样点函数g(fn)，并根据所定义的标准数据格式进行标准化处理，同时添加关键参数声明定义，从而获取可导入信道模拟器的数据文件。
[0092]
s204、导入外部数据操作。操作信道模拟器仿真控制软件，点击用户自定义特性选项，选择加载放入制定文件目录的数据文件，待数据导入结束会进行数据格式和参数定义核对，如果部符合要求会弹出“数据格式不符”，并给出具体提示，如果符合要去则可完成加载。
[0093]
s205、获取导入数据信道带宽。进一步自动根据关键参数定义，计算获取信道带宽b，表达式如下：
[0094]
b＝f
h-f
l
[0095]
信道带宽b在后续数据拟合操作中使用。
[0096]
s300、将导入数据采样点按照数据抽取算法进行抽取，得到模型拟合数据和精度评估数据，主要包括以下步骤：
[0097]
s301、导入数据采样点分类。为了便于有效评估后续拟合所得信道模型表达式的精度，将外部导入数据定义为g(fn)，抽取为模型拟合数据g(f
n1
)和精度评估数据g(f
n2
)两部分，模型拟合数据部分g(f
n1
)将作为已知数据看待，用于模拟产生信道模型表达式，同时用于对拟合所得拟合模型表达式精度进行已知数据验核评估，精度评估数据部分g(f
n2
)将在拟合所得拟合模型表达式精度评估中作为未知数据点，进行比对评估。
[0098]
s302、导入数据采样点抽取方法。信道群时延特性存在起伏波动，为了在拟合时尽可能的参照有效波动信息，提高拟合精度，以相邻采样点之间的采样点间时延变化率值大小为判断依据，变化率值较大表示此处波动较大，采样点有效信息含量高，将之归为模型拟合数据部分，变化率值较大表示此处波动较小，采样点有效信息含量低，将之归为精度评估数据。上述采样点间时延变化率值，根据相邻采样点之间的群时延值及其频率间隔进行运算，时延变化率δn表达式如下所示：
[0099][0100]
式中fn，τn表示第n个采样点的频率和时延值，f
n-1
，τ
n-1
表示第n-1个采样点的频率和时延值，时延变化率δn用于判断相邻采样点之间时延特性波动的幅度大小。
[0101]
s303、数据抽取算法设定。根据计算获的(l-1)个时延变化率，寻找到其中的最小值假设为第m个，表达式如下：
[0102]
minδn＝min{δ1,δ2,
…
δn}＝δm[0103]
则抽取群时延值τm对应的采样点fm，作为精度评估数据部分，剩余全部采样点对应频率点表示如下：
[0104]
{f1,f2,
…fm-1
,f
m 1
…fn
}
[0105]
根据上述剩余采样点，重新计算时延变化率δ
n-1
，因为群时延值τm对应的采样点fm点已被抽取，此时f
m-1
和f
m 1
为相邻采样点。此时，时延变化率δm如下表示：
[0106][0107]
其他时延变化率δ
n-1
点计算方法保持不变。根据计算获的(l-2)个时延变化率δ
n-1
，寻找到其中的最小值假设为第k个，则抽取群时延值τk对应的采样点fk，作为精度评估数据部分，根据上述剩余采样点，重新计算时延变化率δ
n-2
……
；
[0108]
s304、按设定比例完成模型拟合数据和精度评估数据抽取分类。设定抽取比例目标模型拟合数据部分数据点占比，以90％为例，则精度评估数据部分数据点占比10％。
[0109]
假设抽取完成后的模型拟合数据部分对应的频率点数量为n1，分别对应采样频率为f
n1
，精度评估数据部分对应的频率点数量为n2，分别对应采样频率为f
n2
，自然数n1、n2与总采样点数l之间满足如下表达式：
[0110]
l＝n1 n2
[0111]
则抽取完成后的模型拟合数据部分可以表述为g(f
n1
)，精度评估数据部分可以表述为g(f
n2
)。重复上述步骤s304最小值寻找和抽取过程，直到满足g(f
n2
)数据点占比10％为止，未被抽取到的采样点则全部归为g(f
n1
)，数据点占比90％。
[0112]
s400、基于模型拟合数据对导入的群时延特性数据进行近似拟合，获得群时延特性拟合结果模型的表达式，如图3所示，主要包括以下步骤：
[0113]
s401、将实际群时延特性函数的模型拟合数据部分g(f
n1
)在(-b/2，b/2)内进行n阶傅里叶展开，获得近似结果函数f(f
n1
)。由于傅里叶分解产生的吉布斯效应，近似结果f(f
n1
)与g(f
n1
)之间的残差具有一定的波动性，因此将二者做差，获得残差分量h(f
n1
)的表达式如下：
[0114][0115]
其中，ai和bi为傅里叶系数，i＝1，2，
…
,n，a0为初始系数。
[0116]
s402、利用有效拐点值对残差分量进行分段区间划分。考虑到在实际过程中由于测量条件以及干扰等原因，在差值曲线存在局部小范围波动，即存在多个极值点，在n阶傅
里叶分解的条件下，为了避免局部小范围波动对后续的分段区间选取产生影响，需要对残差分量进行极值点标定。将差值曲线最左端到第一个极值点部分和最后一个极值点到差值曲线最右端部分合并为一段，相邻极值点之间各为一段，则整个差值曲线被分为2n 1段，判定间隔δ表达式如下：
[0117][0118]
其中，k是0到1之间的小数，一般取值0.7-0.9之间。
[0119]
s403、从第一个极值点开始标定，若后一个极值点与前一个极值点的频率间隔小于判定间隔，则舍掉该极值点，以残差分量的两个端点和各极值点作为区间端点划分区间，在各区间内寻找拐点并取最小的拐点值作为有效拐点值，推荐寻找拐点的搜索范围为区间中心的25％-75％区域。对于不同的残差分量和不同的傅里叶分解阶数，搜索区间可以适当以5％的梯度增宽，保证各区间找到一个拐点。
[0120]
s404、利用标定出来的有效拐点值，按照划分后的分段区间对残差分量进行分段多项式拟合。分段区间端点为残差分量的两个端点和各有效拐点值，区间数为2n 2,在各个区间内进行二次多项式拟合，获得残差分量的2n 2个2阶多项式拟合方程如下：
[0121][0122]
其中h(f
n1
)为多项式拟合函数，k
i,j
为拟合系数，i＝1,
…
,2n 2；j＝0,1,2。
[0123]
s405、将残差分量拟合结果h(f
n1
)与傅里叶近似结果f(f
n1
)相加，获得完整的群时延特性拟合结果g
*
(f
n1
)，表达式如下：
[0124][0125]
s500、根据预设置的评估方法将模型拟合数据视为已知、精度评估数据视为未知，比对群时延特性拟合结果模型进行综合精度评估，主要包括以下步骤：
[0126]
s501、评估群时延特性拟合结果与已知采样点之间的误差。将上述结果g
*
(f
n1
)与模型拟合数据部分g(f
n1
)之间做差，即可获得已知采样点拟合误差绝对值d(f
n1
)，表达式如下：
[0127]
d(f
n1
)＝|g
*
(f
n1
)-g(f
n1
)|
[0128]
s502、评估群时延特性拟合结果在相同频率点上与未知采样点之间的误差。因为群时延特性拟合结果g
*
(f
n1
)为已知表达式的连续模型函数，将作为未知点看待的精度评估数据g(f
n2
)对应的所有采样频率点f
n2
数据带入表达式g
*
(f
n1
)，即可获得与未知点频率匹配对应的群时延特性结果g
*
(f
n2
)，表达式如下：
[0129][0130]
将之与拟合数据部分g(f
n2
)之间取差值绝对值，即可获得未知采样点匹配误差d(f
n2
)，表达式如下：
[0131]
d(f
n2
)＝|g
*
(f
n2
)-g(f
n2
)|
[0132]
s504、拟合精度判定方法。设定拟合精度阈值d，对已知采样点和未知采样点进行联合评估，若二者包含的任意采样点满足如下表达式：
[0133]
d(f
n1
)≤d
[0134]
d(f
n2
)≤d
[0135]
则认为其符合拟合误差判决门限，假设满足上述要求的采样点总数为l0，则采样点覆盖率s定义为：
[0136][0137]
其中l为总采样点数。可以根据已知采样点和未知采样点联合的拟合采样点覆盖率对步骤s405所得g
*
(f
n1
)拟合精度进行判定。
[0138]
s503、拟合模型可用判定与迭代。为结合d(f
n1
)判定已知采样点拟合精度，结合d(f
n2
)判定未知采样点拟合匹配精度，根据设定的已知点与未知点联合精度判定要求，自动判定群时延特性拟合结果g
*
(f
n1
)的可用性，不可用则回到步骤s401，在原有基础上提高一阶，进行n 1阶傅里叶展开，继续后续步骤，直到s503步骤中群时延特性拟合结果g
*
(f
n1
)可用为止；可用则继续下一步。下面以完整的实施实例对上述群时延特性拟合方法进行说明，对应矢量网络分析仪的群时延测量准确度为0.1ns，401个采样点，采用3阶傅里叶分解下的差值分段拟合，结果显示有399个拟合点与采样点之差的绝对值小于0.1ns，采样点覆盖率为99.5％，满足内部的预定义拟合误差条件要求。
[0139]
s600、制定内外部模型选用的规则，然后根据规则进行内外部信道群时延特性模型的匹配选择，主要包括以下步骤：
[0140]
s601、内外部信道模型类型匹配分析。在内外部信道模型中，同类型的信道在用户配置时是互斥的，只能选择一项，不同类型的相互之间没有冲突。软件自动分析后的结果，会显示在信道模型选择的操作界面上，供用户点选使用，类型冲突的内外部信道模型不支持同时选择。
[0141]
s602、内外部信道模型匹配选用策略支持。支持将同一类型的原有信道模型旁路仅使用拟合结果模型、或者将不同类型的原有信道与拟合结果模型串行使用、或者仅选用部分类型的内外部信道模型旁路其他类型的内外部信道模型。
[0142]
s603、用户根据测试需求，按照步骤s602的支持策略自行选定内外部信道模型。选择完成后，信道模拟器的外部导入信道特性模型随即自动导入后台运算过程，用于计算信道特性变化所需的各类快变参数。
[0143]
s700、根据选定的信道群时延特性模型，仿真驱动信道模拟器对通过信道模拟器的射频信号进行群时延特性调整，主要包括以下步骤：
[0144]
s701、将测试对象所需输入和输出的射频信号通过射频线缆与信道模拟器连接，
提供设备工作必要的供电电源、时频信号等外设条件。
[0145]
s702、操作信道模拟器的仿真控制软件，进行信道仿真场景的设定获取仿真对象、信道模型及链路关系，信道模型描述对象主要包括电离层、对流层、多径衰落、天线、射频通道、功率放大等所有涉及信号传输的环节，上述对象均有不同的经典数学模型可供选择，用于计算进行信道模拟所需各类信号功率、频率、时延、相位等特性相关的快变参数，按照步骤s602所述支持策略自行选定内外部信道模型，同步设置信道模拟设备运行的其他必要参数。
[0146]
s702、启动信道模拟控制，完成根据外部通道特性或者自定义通道特性的信道群时延特性模拟实施，输出叠加了对应信道特性的射频信号。
[0147]
参考图2，本发明还公开了一种高精度信道群时延特性拟合与模拟系统，包括信道模拟硬件平台和仿真控制软件，所述仿真控制软件包括对外接口模块、数据抽取模块、特性拟合模块、精度评估模块、模型匹配模块、参数计算模块、操作控制模块等。其中，外接口模块主要完成用户设置输入的必要参数配备和场景选择设置接入，外部导入数据文件接入等；数据抽取模块主要根据既定算法，将外部导入数据抽取为模型拟合数据部分和精度评估数据部分；特性拟合模块根据模型拟合数据部分完成高精度信道特性拟合计算，生成外部数据拟合所得拟合模型表达式；精度评估模块分两部评估拟合精度，根据数据拟合结果，将模型拟合数据部分作为已知点，精度评估数据部分作为未知点，并基于设定的评估算法，进行拟合所得拟合模型表达式的精度评估；模型匹配模块主要包括分析内部预先定义的各类信道模型和外部数据拟合所得信道模型，进行适应性匹配以供用户选择配置使用；参数计算模块根据信道模型模块的设置进行仿真运算，计算获得信道特性模拟所需的各类快变参数；操作控制模块主要完成仿真控制软件和信道模拟硬件平台运行所必需的各类操作控制指令生成等。
[0148]
信道模拟硬件平台接收来自于仿真控制软件的操作控制指令、各类快变参数，接入外部输入射频信号，实施信道模拟操作，输出对外射频信号。
[0149]
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述所述的高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法。
[0150]
可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本公开实施例中的控制方法对应的程序指令/模块。
[0151]
一个或者多个模块存储在存储介质中，当被一个或者多个处理器执行时，执行高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法。
[0152]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各控制方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-statedrive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0153]
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不
同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0154]
本发明还涉及一种通信系统，包括：
[0155]
至少一个处理器；
[0156]
以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述所述的高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法。
[0157]
还可以包括：输入装置和输出装置。
[0158]
处理器、存储器、输入装置和输出装置可以通过总线或者其他方式连接。
[0159]
处理器可以为中央处理器(centralprocessingunit，cpu)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0160]
存储器作为一种计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本公开实施例中的控制方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的高精度信道群时延特性拟合与模拟实现方法。
[0161]
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据服务器操作的处理装置的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至网络连接装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0162]
输入装置可接收输入的数字或字符信息，以及产生与服务器的处理装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置可包括显示屏等显示设备。
[0163]
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0164]
虽然结合附图描述了本公开的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
[0165]
本发明设计了一整套完整的高精度导航信道群时延特性拟合与模拟实现方法和流程，改变了传统信道模拟器仅支持预先定义的信道模型驱动仿真的模式，通过合理的流程设计，具备外部导入并高精度拟合再现各种实际物理/用户自定义信道特性的能力。该方法同样适用于外部信道幅度特性模拟需求，提高了信道模拟器的场景构建能力，扩展了其所支持的信道模型范畴，有效满足了各类用户基于信道模拟设备进行信号收发测试的实际需求。
[0166]
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在
所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。