● 摘要
随着航空事业的发展，民航运输业务量将急剧增长，人们对机载通信服务的范围和质量将提出更高要求，因此空地通信系统的传输能力也将面临更大的挑战。航空空地宽带移动通信是实现客机内旅客通信服务（上网、移动电话等）以及新一代空中交通管理信息服务的关键。
航空空地无线信道存在一定的特殊性，如航空器飞行场景复杂多变、空地信道快速时变，且空地通信系统实际测试成本高，信道环境难以复现，因此研究航空信道模拟器对航空空地宽带移动通信系统的开发和测试具有重要意义。
本文主要研究适用于L波段空地宽带数据链通信系统的信道模拟器实现方案，针对航空信道典型场景的特点和通信系统参数，运用正弦波叠加(SoS)算法模拟无线信道的小尺度衰落特性，利用FPGA平台完成基带信道模拟器的硬件实现。论文的主要工作包括以下几个方面：
（1）探讨移动无线信道的电磁传播特性，研究无线信道的大尺度、小尺度衰落模型，重点研究小尺度模型的瑞利和莱斯信道，从多径衰落和多普勒频偏展开探讨，确定航空信道四种典型场景（巡航、进近、滑行、停泊）衰落信道模型的参数，完成信道建模。
（2）根据L波段空地宽带数据链（LDACS-1）基带通信系统参数和硬件平台参数（信道带宽与采样率），对比分析信道小尺度模型中Rayleigh衰落因子的实现算法，设计基于正弦波叠加法（SOS）的Rayleigh衰落因子硬件实现方案，针对巡航场景对算法进行改进，优化硬件系统结构。设计航空信道四个场景的多径衰落实现方案，并将其与Rayleigh衰落因子整合，完成小尺度衰落模型。
（3）根据L波段的频谱特性，考虑DME干扰对信道的影响，在信道模拟器的巡航场景中增加DME干扰模块，设计该模块与总体功能模块的接口。
（4）在FPGA平台完成信道模拟器的编码实现，通过CPCI总线实现信道场景切换、初始参数配置和数据导出，将导出数据在Matlab中进行处理，验证信道模拟器的一二阶统计特性。将信道模拟器与发射机和接收机级联，通过整体联合调试测试其性能。