无线信道仿真仪是一种能够在实验室环境下模拟真实的无线信道传播环境的的仪表。无线信道仿真仪能够在无线设备上市之前,对无线设备进行大量测试,以确保其性能满足要求。如何测试和评估基站和终端的MIMO系统的性能,对5G商业化的实现和满足设计的系统容量和效率的提高有很重要的作用。相比目前的4G网络,5G通道数量和带宽将有明显增加,这将直接导致信道仿真仪的硬件设计难度和成本大幅提高。因此,新型的高性能信道仿真仪在通道数和带宽上也必须进行相应的升级。本文围绕无线信道仿真仪中多通道技术进行研究,针对高通道数的无线信道仿真仪设计中存在的问题,在FPGA上进行了方案设计与实现。本文的主要工作内容分为三个方面,具体包括:1.多通道幅度相位失配校准的设计与实现。针对无线信道仿真仪中多个发送、接收通道之间的频率响应不一致的问题,提出一种改进型的信道仿真仪通道校准方案,该方案具有快速收敛的特性,与传统的校准方法相比,具有更高的校准效率和更低的校准成本,在进行基带实时信道模拟处理前,完成通道间的失配校正,保证了系统后续处理获得较高的信道模拟性能。本文首先对信道仿真仪的通道失配现象进行分析和研究;其次,分析了自适应滤波器技术,然后对该方案进行软件仿真分析,再结合FPGA的硬件资源,使用Verilog HDL硬件描述语言,对该方案从算法级、门级到开关级层次的数字系统建模,并对该算法的硬件实现的效率和精度进行优化,使其更易于在无线信道仿真仪的硬件平台上实现自动校准。经过硬件实测,校准后各个通道具有良好的通道幅度相位一致性,相对于参考通道,通道相位平均误差为1°,通道幅度平均误差为1.1514%。2.通道间噪声干扰信号发生器的设计与实现。信道仿真过程中需要添加与高速数字信号速率匹配的高斯噪声,该噪声信号主要应用在数字通信系统分析计算系统抗噪声性能。需要产生的噪声干扰信号,既要保证各通道的噪声干扰互相独立、0.1dB步进增益可调,又要保证在基带实时信道模拟处理系统中易于产生。本论文研究了一种通过中心极限定理逼近高斯概率分布函数法和移位寄存器产生随机的数字形式的AWGN信号,再使用乘法器和预存的功率控制系数对AWGN噪声功率进行控制,以设计统计特性、输出速率符合仿真系统的要求为目的,给出了具体的硬件实现方案,并对该方案产生的噪声信号进行理论分析、软件仿真和硬件实现。3.信号处理板卡扩展中的数据流同步机制的实现。为了实现支持更高通道数的信道仿真仪,对Xilinx提供的FPGA底层高速串行收发器GTXIP核进行二次开发,设计了一种基带实时信道模拟板卡间FPGA数据流同步机制,以适用于多通道信道仿真仪基带数据传输,解决单块处理板卡资源有限的问题,实现易于水平扩展的硬件架构,满足高阶通道数的信道仿真测试需求。通过硬件模块化,实现功能解耦,各个模块完成独立的运算功能。同时单块处理板卡之间通过有效的数据流同步机制实现精准的时序同步,以级联扩展的方式,搭建出支持更高通道数的信道仿真仪硬件环境,再在软件层面上灵活配置在硬件通道数范围内的任意阶数的MIMO测试通道。最后,对信道仿真仪进行了基于数据流同步机制的整体系统联调,完成了多通道的多普勒测试。既验证了各个模块实现的有效性,也验证了多通道技术在联调测试中与预期目标的一致性。