采用数字信号处理技术模拟信道的一种方法

如图2所示，在信道模拟数字处理中，首先由插值滤波器对基带输入信号进行插值，由源数据队列进行暂存，同时信道模型运算单元将运算完成的信道参数(如衰减因子、延时、多普勒频偏等)存放到信道参数缓冲区；信道模拟运算单元获取输入信号、信道参数和WGN进行运算，再送入到降采样滤波器，最后输出基带信号。
另外，维护系统、信道配置系统和监控系统是后台用户接口，可对设备进行维护(如系统升级、校准补偿等)、信道配置、运行状态监测控制等，可根据实际情况和需求进行设计，这里不再进行阐述。插值滤波器和降采样滤波器资料比较多，这里也不再进行说明，但原则上是产生的系统时延越小越好。
下面分别对其他各部分进行说明。
源数据队列的主要功能是对插值后的基带数据进行缓冲，采用双口RAM实现。为了提高系统对时延的支持能力和分辨率，原则上队列容量越大越好。以5μs时延、1 ns分辨率和12位数模数为例：(5 000÷1)×2=10 000字节。可以看出，通过加大双口RAM的容量可以模拟更长的路径时延，而不需要占用处理器的资源。
信道模型运算单元对所配置的模型进行运算，生成衰减因子、时延和多普勒频偏等信道参数，放入信道参数缓冲区。由于信道模型运算量大，采用DSP高速处理器+FPGA进行主要运算单元，并对信道模型运行进行优化，视具体支持的信道模型而定。
信道参数缓冲区主要是存放计算生成的信道参数。该缓冲区分两块，采用乒乓机制，每块缓冲区空间大小根据数据处理速度进行计算。
信道模拟运算单元由一系列运行单元构成，其结构框图如图3所示。

图3中，每个运算单元负责计算一条路径的信道，运算单元的个数也就是所支持路径数，每个运算单元相互独立，且并行计算(减小系统时延)，求和后得到输出结果。其中，每个运算单元根据时延参数从输入信号获取信号数据。另外，每个运算单元可以根据实际的路径数按需配置。
以上给出了信道模拟数字处理的总体设计思路，具体实现细节需要考虑的内容很多，如时钟同步系统、定点精度、算法优化等等。最好在做实现的设计之前，对系统方案进行仿真，作为实现设计的参考依据。

4 结论
数字信号处理方法实现方法灵活，特别是能够产生精确的时延，可以对多径信道模型进行模拟，给无线通信的研发人员带来极大的便利；采用数字信号处理的方法是无线信道模拟的发展方向，随着硬件技术的不断升级，可以模拟越来越复杂的信道模型。
相比通过延时器模拟多径的实现方法，文中所采用的方法器件要求更低的情况下可以模拟更长的时延和路径数。
但这种方法目前也会引入较大的系统时延，一般在2μs左右，在某些特定的应用场景下，会带来一些不便。