采用數字信號處理技術(shù)模擬信道的一種方法

如圖2所示，在信道模擬數字處理中，首先由插值濾波器對基帶輸入信號進(jìn)行插值，由源數據隊列進(jìn)行暫存，同時(shí)信道模型運算單元將運算完成的信道參數(如衰減因子、延時(shí)、多普勒頻偏等)存放到信道參數緩沖區；信道模擬運算單元獲取輸入信號、信道參數和WGN進(jìn)行運算，再送入到降采樣濾波器，最后輸出基帶信號。
另外，維護系統、信道配置系統和監控系統是后臺用戶(hù)接口，可對設備進(jìn)行維護(如系統升級、校準補償等)、信道配置、運行狀態(tài)監測控制等，可根據實(shí)際情況和需求進(jìn)行設計，這里不再進(jìn)行闡述。插值濾波器和降采樣濾波器資料比較多，這里也不再進(jìn)行說(shuō)明，但原則上是產(chǎn)生的系統時(shí)延越小越好。
下面分別對其他各部分進(jìn)行說(shuō)明。
源數據隊列的主要功能是對插值后的基帶數據進(jìn)行緩沖，采用雙口RAM實(shí)現。為了提高系統對時(shí)延的支持能力和分辨率，原則上隊列容量越大越好。以5μs時(shí)延、1 ns分辨率和12位數模數為例：(5 000÷1)×2=10 000字節?？梢钥闯?，通過(guò)加大雙口RAM的容量可以模擬更長(cháng)的路徑時(shí)延，而不需要占用處理器的資源。
信道模型運算單元對所配置的模型進(jìn)行運算，生成衰減因子、時(shí)延和多普勒頻偏等信道參數，放入信道參數緩沖區。由于信道模型運算量大，采用DSP高速處理器+FPGA進(jìn)行主要運算單元，并對信道模型運行進(jìn)行優(yōu)化，視具體支持的信道模型而定。
信道參數緩沖區主要是存放計算生成的信道參數。該緩沖區分兩塊，采用乒乓機制，每塊緩沖區空間大小根據數據處理速度進(jìn)行計算。
信道模擬運算單元由一系列運行單元構成，其結構框圖如圖3所示。

圖3中，每個(gè)運算單元負責計算一條路徑的信道，運算單元的個(gè)數也就是所支持路徑數，每個(gè)運算單元相互獨立，且并行計算(減小系統時(shí)延)，求和后得到輸出結果。其中，每個(gè)運算單元根據時(shí)延參數從輸入信號獲取信號數據。另外，每個(gè)運算單元可以根據實(shí)際的路徑數按需配置。
以上給出了信道模擬數字處理的總體設計思路，具體實(shí)現細節需要考慮的內容很多，如時(shí)鐘同步系統、定點(diǎn)精度、算法優(yōu)化等等。最好在做實(shí)現的設計之前，對系統方案進(jìn)行仿真，作為實(shí)現設計的參考依據。

4 結論
數字信號處理方法實(shí)現方法靈活，特別是能夠產(chǎn)生精確的時(shí)延，可以對多徑信道模型進(jìn)行模擬，給無(wú)線(xiàn)通信的研發(fā)人員帶來(lái)極大的便利；采用數字信號處理的方法是無(wú)線(xiàn)信道模擬的發(fā)展方向，隨著(zhù)硬件技術(shù)的不斷升級，可以模擬越來(lái)越復雜的信道模型。
相比通過(guò)延時(shí)器模擬多徑的實(shí)現方法，文中所采用的方法器件要求更低的情況下可以模擬更長(cháng)的時(shí)延和路徑數。
但這種方法目前也會(huì )引入較大的系統時(shí)延，一般在2μs左右，在某些特定的應用場(chǎng)景下，會(huì )帶來(lái)一些不便。