[发明专利]用于宽带多输入多输出系统的信道仿真仪

摘要

本发明提供一种用于宽带多输入多输出系统的信道仿真仪，该信道仿真仪包括：多个射频接收模块(1)，用于接收射频模拟信号并将其转换为时域的基带模拟信号；多个欠采样模块(2)，用于将来自射频接收模块(1)的时域的基带模拟信号转换为时域的基带数字信号；处理模块(3)，用于对来自信道模型生成模块(5)的信道冲激响应和来自欠采样模块(2)的时域的基带数字信号求卷积；多个射频输出模块(4)，用于将来自处理模块(3)的时域的基带数字信号转换为时域的射频模拟信号并将其发射出去；和信道模型生成模块(5)，用于生成信道冲激响应并将其发送给处理模块(3)。所述信道仿真仪能够适用的信号带宽较宽，计算量明显降低，且可扩展性较好。

主权项

用于宽带多输入多输出系统的信道仿真仪，其特征在于，该信道仿真仪包括：多个射频接收模块(1)，用于接收射频模拟信号并将其转换为时域的基带模拟信号，还用于将转换后的时域的基带模拟信号发送给欠采样模块(2)；多个欠采样模块(2)，用于将来自射频接收模块(1)的时域的基带模拟信号转换为时域的基带数字信号，并将转换后的时域的基带数字信号发送给处理模块(3)；处理模块(3)，用于对来自信道模型生成模块(5)的信道冲激响应和来自欠采样模块(2)的时域的基带数字信号求卷积，并将求卷积后的时域的基带数字信号发送给射频输出模块(4)；多个射频输出模块(4)，用于将来自处理模块(3)的时域的基带数字信号转换为时域的射频模拟信号并将其发射出去；和信道模型生成模块(5)，用于生成信道冲激响应并将其发送给处理模块(3)；所述欠采样模块(2)对基带模拟信号x(t)依次进行的处理为解调、分段积分、低速均匀采样、预处理和恢复；所述欠采样模块(2)对时域的基带模拟信号x(t)进行解调时，所述欠采样模块(2)将时域的基带模拟信号x(t)同步并行地送入p条支路，且在每一条支路上时域的基带模拟信号x(t)与相应的伪随机二进制序列函数c_p(t)相乘，其中p为正整数，伪随机二进制序列函数c_p(t)的长度为L，其周期为T_c；所述欠采样模块(2)对解调后的基带模拟信号x(t)进行分段积分，所述欠采样模块(2)将p条支路中的每一条支路分成q段，其中q为正整数，第p条支路的第q段的分段积分的计算公式如下：$y_{p,q}={\∫}_{(q-1)T_c}^{q{T}_c}x\left(t\right)c_p\left(t\right)\mathrm{dt}=\underset{i=1}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_i{\∫}_{(q-1)T_c}^{q{T}_c}x\left(t\right){\mathrm{\ψ}}_i\left(t\right)\mathrm{dt};$公式中y_p,q表示第p条支路的第q段的分段积分结果；所述欠采样模块(2)基于压缩感知原理对分段积分后的时域的基带模拟信号x(t)进行低速均匀采样，低速均匀采样的采样点构成p行q列的矩阵：公式中，p_max为p的最大值，q_max为q的最大值，且p_max·q_max≥M，M为实现恢复的最低采样点数，低速均匀采样的采样时间间隔等于二进制序列函数c_p(t)的周期T_c；所述欠采样模块(2)对低速均匀采样后的时域的基带模拟信号x(t)进行预处理，所述欠采样模块(2)对采样点构成的矩阵Y进行转置运算并得到如下列向量：$\tilde{Y}={[y_1,y_2,...,y_{p_{\max }}]}^T;$所述欠采样模块(2)对预处理后的时域的基带模拟信号x(t)进行恢复，所述欠采样模块(2)通过恢复算法解如下公式计算得到系数向量Θ：$\widetilde{\mathrm{\Θ}}=\arg \min {\left|\right|\mathrm{\Θ}\left|\right|}_{1}s.t.\tilde{Y}=\mathrm{V\Θ};$公式中，向量V＝ΦΨ，表示通过恢复算法估计的系数向量；向量V的第j行第i列元素为：$v_{j,i}={\∫}_{(q-1)T_c}^{q{T}_c}{c}_p\left(t\right){\mathrm{\ψ}}_i\left(t\right)\mathrm{dt};$公式中，j＝(p‑1)q+q；所述欠采样模块(2)输出时域的基带数字信号x(n)，其中n为自然数；所述处理模块(3)包括多个FFT处理器(31)、多个卷积模块(32)和多个IFFT处理器(33)；所述射频接收模块(1)、所述欠采样模块(2)和所述FFT处理器(31)的个数相同，所述卷积模块(32)、所述IFFT处理器(33)和所述射频输出模块(4)的个数相同；每一个所述射频接收模块(1)将时域的基带模拟信号x(t)发送给其所在支路的所述欠采样模块(2)；每一个所述欠采样模块(2)将来自其所在支路的所述射频接收模块(1)的时域的基带模拟信号x(t)转换为时域的基带数字信号x(n)，并将该时域的基带数字信号x(n)发送给其所在支路的所述FFT处理器(31)；所述处理模块(3)的每一个所述FFT处理器(31)将来自其所在支路的所述欠采样模块(2)的时域的基带数字信号x(n)转换为频域的基带数字信号X(f)，并将该频域的基带数字信号X(f)发送给每一个所述卷积模块(32)；所述信道模型生成模块(5)生成时域的信道冲激响应，并将其转换为频域的信道冲激响应H(f)后发送给相应的所述卷积模块(32)；每一个所述卷积模块(32)将来自各个所述FFT处理器(31)的频域的基带数字信号X(f)和来自所述信道模型生成模块(5)的频域的信道冲激响应H(f)求卷积得到频域的基带数字信号Y(f)，并将频域的基带数字信号Y(f)发送给其所在支路的所述IFFT处理器(33)，求卷积的计算公式如下：$Y_b\left(f\right)=\underset{a=1}{\overset{A}{\mathrm{\Σ}}}{X}_a\left(f\right)H_{a,b}\left(f\right),$公式中，Y_b(f)为第b个所述卷积模块(32)输出的频域的基带数字信号，b为大于或等于1的正整数，且b的最大值为B；X_a(f)为第a个所述FFT处理器(31)输出的频域的基带数字信号，a为大于或等于1的正整数，且a的最大值为A；H_a,b(f)为来自所述信道模型生成模块(5)的对应于第a个所述FFT处理器(31)和第b个所述卷积模块(32)的频域的信道冲激响应；每一个所述IFFT处理器(33)将来自其所在支路的所述卷积模块(32)的频域基带数字信号Y(f)转换为时域的基带数字信号y(n)，并将该时域的基带数字信号y(n)发送给其所在支路的所述射频输出模块(4)。