PRACTICE / 01

通信信道仿真工作台

实践项目 · AIoT / LTE 物理层端到端仿真

通信信道仿真工作台

三套互相隔离的物理层仿真系统组成单页工作台:基于 3GPP TS 38.291 (Rel-19) 的 Ambient IoT PDRCH 链路级仿真(26 节点可视化、多天线 MRC/IRC)、AIoT 过程级全流程仿真(盘存/随机接入/读写信令)、以及基于 TS 36.211/36.212/36.101 的 LTE 上行 PUSCH 信道仿真(23 节点多域可视化)。

一套「三系统单页工作台」形态的通信物理层仿真项目:三套互相隔离的仿真子系统(互不 import、独立 API / 静态资源 / 前端状态),通过页签 + iframe 组成单页工作台(aiot.mengmingke.cn),切换时各侧运行状态保留。

① PDRCH 链路级(Ambient IoT, TS 38.291 Rel-19)

基于 3GPP TS 38.291 (Rel-19) 的 Ambient IoT PDRCH(Physical Device-to-Reader Channel)物理层端到端链路级仿真。覆盖 Device 1/2a(backscatter)上行全流程:TX 数据生成 → 信道模拟 → CW leakage / cancellation → AWGN → PDRCH 接收机解调,支持多设备 FDMA 与多天线接收。26 个信号节点的时域 / 频域交互式可视化:支持 1/2/4 接收天线与 MRC / IRC 合并切换(波形域合并:MRC w=g/(gᵀg);IRC w=R⁻¹g/(gᵀR⁻¹g)),左右 A/B 双面板任选两节点对比,62 万样本渲染 <10ms。Phase 0–7 全部完成,后续扩展多天线合并;单元测试 pytest 全绿。

② AIoT 过程级(盘存 / 随机接入 / 读写)

Reader↔Device 全过程交互仿真:L2/MAC 信令、随机接入、盘存、读写全流程,与链路级互补——一个看波形质量,一个看协议过程。

③ LTE 上行 PUSCH(TS 36.211 / 36.212 / 36.101)

LTE 上行 PUSCH 物理层端到端链路级仿真与交互式学习看板:CRC24A → Turbo 编码(QPP 交织,188 项双射校验)→ 速率匹配 → Gold 加扰 → QPSK/16/64QAM → DFT 预编码 SC-FDMA → 资源映射 → IFFT+CP → EPA/EVA/ETU 多径 + Jakes 多普勒信道 → DMRS-LS 信道估计 → MMSE/ZF 均衡 → max-log 软解调 → Turbo 迭代译码。23 个链路节点提供比特域 / 变换域(星座·DFT 系数·资源网格)/ 时域 / 频域 / PDP 域(实测 vs 理论功率时延谱)/ 多普勒域(Welch 谱 vs Clarke U 形理论、J₀ 自相关)/ 三维信道曲面 |H(f,t)| 专题可视化,附逐节点详解与系统入门教程。75 项 pytest 全部通过。

标准基线

来源用途
TS 38.291 (Rel-19)PDRCH PHY 规范:D2R chips、PDRCH 生成、amble、SFS
TR 38.769RAN 研究:waveform、FDMA、BLER 性能
TR 38.901信道模型 InH-Office
TS 36.211 / 36.212 / 36.101LTE 上行:SC-FDMA、Turbo/QPP、EPA/EVA/ETU 信道模型
RAN1#121 (2025-05)Rel-19 最终 agreement

工程化

三套仿真库(pdrch_sim / aiot_sim / lte_sim)+ 三个独立 FastAPI 子应用,经 Nginx 反代 + systemd 常驻服务部署,293 项单元测试全部通过;「千里江山·青绿描金」主题与本站设计体系同源。

SCREENSHOTS

PDRCH 链路级看板:PHY / 信道参数配置(含 1/2/4 接收天线、MRC/IRC 合并)+ 链路指标 + A 面板时域、B 面板频域
PDRCH 链路级看板:PHY / 信道参数配置(含 1/2/4 接收天线、MRC/IRC 合并)+ 链路指标 + A 面板时域、B 面板频域
LTE 上行 PUSCH 看板(第三页签):23 节点比特域/变换域/时域/频域/PDP/多普勒/三维信道可视化,CRC 通过、BER=0 实时指标栏
LTE 上行 PUSCH 看板(第三页签):23 节点比特域/变换域/时域/频域/PDP/多普勒/三维信道可视化,CRC 通过、BER=0 实时指标栏
A/B 双面板对比:CW 泄漏消除前(A)vs 消除后(B),每面板时域 + 频域同显(FFT N=65536)
A/B 双面板对比:CW 泄漏消除前(A)vs 消除后(B),每面板时域 + 频域同显(FFT N=65536)
BLER vs SNR(不同 CW 泄漏消除量):蒙特卡洛仿真结果
BLER vs SNR(不同 CW 泄漏消除量):蒙特卡洛仿真结果
BLER vs SNR(不同 SFS 速率 R_sfs):蒙特卡洛仿真结果
BLER vs SNR(不同 SFS 速率 R_sfs):蒙特卡洛仿真结果
FDMA 多设备 BLER vs SIR:多用户干扰性能
FDMA 多设备 BLER vs SIR:多用户干扰性能
多天线接收收益:单天线 vs MRC vs IRC 的 BLER 对比(各天线独立衰落、CW 残余空间相关)
多天线接收收益:单天线 vs MRC vs IRC 的 BLER 对比(各天线独立衰落、CW 残余空间相关)

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