一种基于modelica的通讯系统仿真方法

    技术2025-02-14  53


    本发明涉及通讯模拟仿真的,具体而言,涉及一种基于modelica的通讯系统仿真方法。


    背景技术:

    1、随着通讯技术的不断发展,通讯系统接入的场景越来越多,不同场景下的通讯系统的要求不同,在测试新的通讯方式和更广泛的场景对信号的影响时,现有的仿真软件有诸多限制。

    2、modelica是一种基于方程式的多领域建模语言,可以用来描述物理系统的结构和行为,同时也可以完成传统的流程控制建模。基于modelica语言构建的仿真系统模型能够更好的扩展建立的通讯仿真系统模型。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于:提供一种基于modelica的通讯系统仿真方法,该方法旨在通过构建和仿真通讯系统的各个模块,准确模拟实际通讯过程,并验证系统性能和可靠性。

    2、本发明的技术方案是:提供了一种基于modelica的通讯系统仿真方法,该方法包括:

    3、s1、确定需要仿真的通讯系统所采用的通讯协议,确定该通讯协议的帧结构,绘制该通讯协议对ofdm物理层的编码过程流程图,在modelica的开发环境中将流程图转换形成基本架构;

    4、s2、根据基本架构中所需要的功能填充相应的模型,并按照通讯系统一般的分类规律进行分类整理;

    5、s3、根据实际物理拓扑或相关理论将模型进行连接;

    6、s4、对构建的仿真模型进行功能验证,验证模型的可靠性,在验证过程中使用统一的接口作为信号输出时的接口,保证测试模型的统一性。

    7、上述任一项技术方案中,进一步地,步骤s1中确定的帧结构包括前导符号、信号域和数据域的具体构成。

    8、上述任一项技术方案中,进一步地,步骤s1中流程图中的编码过程包括符号生成、前导符号插入、编码、交织、调制步骤。

    9、上述任一项技术方案中,进一步地,步骤s2具体包括:

    10、s21、划分ofdm模块,将ofdm分为五部分:用户数据产生模块、前导码产生模块、signal域数据产生模块、data域数据产生模块、组帧模块;

    11、s22、设计用户数据产生模块,用于循环地产生一帧用户数据,以供后续的各个模块使用;用户数据产生模块基于crc校验的原理构建,将crc校验模块与用户数据生成模块联合使用,从而保证数据准确性;

    12、s23、构建data域数据产生模块,生成ppdu帧结构中的data域中的数据,包括service、psdu、tail和pad四个部分;设计用户bit流生成模块,将输入的用户数据按照plcp规定的data域的格式进行转化,并形成对应的bit流,通过加扰的方式改变原始数字信号的统计特性;

    13、s24、设计卷积编码器,使用卷积算法对bit流进行卷积编码;

    14、s25、设计分组交织器,根据bit流的大小选择合适的调制方式;通过数据子载波的数量与每个符号当中bit的个数相乘计算出相应的交织深度;

    15、s26、星座图映射,将交织器形成的bit按照一定的规则映射到复平面上,形成复数调制符号;

    16、s27、使用ifft将频域信号转换成时域信号;

    17、s28、构建signal域数据产生模块,由于signal域数据产生模块与data域数据产生模块使用的基础模块相似,使用data域数据生成模块中的基础模块进行搭建,按照signal域的数据结构完成与data域类似的编码、交织、调制过程;

    18、s29、构建组帧模块,将前导码、signal域数据、data域数据进行组帧,形成完整的帧结构。

    19、上述任一项技术方案中,进一步地,步骤s3具体包括:

    20、s31、根据功能需求,构建基于该协议的统一可拓展的接口库,包括输入输出接口、内部连接接口;

    21、s32、根据功能需求,将所有涉及的功能模块按照不同的层级进行封装,各部分对外的连接口使用步骤s31中构建的接口;

    22、以802.11a协议为例,主要分为训练符号、信号域、数据域的扰码及解扰、卷积编码器和viterbi译码、交织、子载波调制与解调部分;

    23、s33、按照实际信号的传递过程,将封装好的子系统模型按照实际系统的连接或步骤s1中的流程图进行连接,连接后确保信号在各模块间正确传递,保持数据的一致性和完整性;

    24、s4、根据其数学原理对构建的仿真模型进行功能验证,验证模型的可靠性,在验证过程中使用统一的接口作为信号输出时的接口,保证测试模型的统一性。

    25、本发明的有益效果是:

    26、本发明中的技术方案通过利用modelica强大的面向对象建模和仿真能力,能够精确模拟通讯系统的各个功能模块,确保仿真结果与实际情况高度一致。

    27、在本发明的优选实现方式中,设计统一的接口库和分层封装功能模块,使得模型能够高效重用和扩展,适应不同通讯协议和调制方式的需求,大大减少开发时间和成本;通过构建和测试不同信道模型和输入信号,能够有效验证整个通讯系统在各种实际应用场景下的性能和可靠性,确保系统在实际使用中的稳定性。

    28、本发明提供了详细的步骤和明确的模块划分,使得开发者能够快速构建和验证不同协议和调制方式的通讯系统,降低开发难度,提升开发效率。



    技术特征:

    1.一种基于modelica的通讯系统仿真方法,其特征在于,该方法包括:

    2.如权利要求1所述的基于modelica的通讯系统仿真方法,其特征在于,所述步骤s1中确定的帧结构包括前导符号、信号域和数据域的具体构成。

    3.如权利要求1所述的基于modelica的通讯系统仿真方法,其特征在于,所述步骤s1中流程图中的编码过程包括符号生成、前导符号插入、编码、交织、调制步骤。

    4.如权利要求1所述的基于modelica的通讯系统仿真方法,其特征在于,所述步骤s2具体包括:

    5.如权利要求1所述的基于modelica的通讯系统仿真方法,其特征在于,所述步骤s3具体包括:


    技术总结
    本发明公开了一种基于modelica的通讯系统仿真方法,涉及通讯模拟仿真的技术领域,该方法包括:确定需要仿真的通讯系统所采用的通讯协议,确定该通讯协议的帧结构,绘制该通讯协议对OFDM物理层的编码过程流程图,在modelica的开发环境中将流程图转换形成基本架构;根据基本架构中所需要的功能填充相应的模型,并按照通讯系统一般的分类规律进行分类整理;根据实际物理拓扑或相关理论将模型进行连接;对构建的仿真模型进行功能验证,验证模型的可靠性,在验证过程中使用统一的接口作为信号输出时的接口,保证测试模型的统一性。

    技术研发人员:陈少伟,霍铮,罗宥涵
    受保护的技术使用者:湖南大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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