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为了满足未来移动通信更高的需求,第五代移动通信系统(The Fifth Generation,5G)应用而生。在未来5G的关键技术中,大规模天线技术(Large-Scale Antenna System,Massive MIMO)已经成为业界关注的焦点。而信道仿真仪可以在实验室环境下再现无线信道的传播过程,缩短无线信道的研究周期,在学术研究和工程测试上有较为广泛的应用。本文以软件无线电的原理为基础,介绍了信道仿真仪的软硬件框架,之后对现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现的基带处理算法和板间通信算法进行研究讨论,得出单基带板实现多输入多输出系统(Multiple Input Multiple Output,MIMO)的理论极限,并就此提出一种基于多基带板的数据处理框架,为将来多板卡实现Massive MIMO信道模型提供理论基础。论文的主要工作和创新点包括:(1)优化了 FPGA的内插和卷积模块。首先,针对内插模块,论文重新定义了信道参数的帧格式,改进了内插的时序逻辑,提高了内插算法的精确度;其次,对卷积模块做了较大的优化处理,减少了系统误差,提高了算法的资源利用率,使基带数据处理部分在保证精确度的情况下,实现单板级资源利用率的最大化。最后,为了验证整个基带处理部分的实现效果,通过一系列的信道模型数据,在硬件上进行算法验证和误差评估。(2)在FPGA上实现了基于Aurora协议的高速串行接口。由于Massive MIMO模型具有极多的通道数,单个基带处理模块无法独立的实现,需要多块基带板卡共同处理。本文就多板卡运行FPGA时所遇到的实时通信问题给出了解决方案,通过Aurora高速串行通信协议,在硬件上实现了 FPGA间的实时通信,并验证了接口的通信质量。(3)对FPGA进行资源评估并提出一种基于多基带板的数据处理框架。结合当前FPGA的基带数字处理模块和通信互联模块,对整个软件框架进行了资源评估,得出在当前实验平台上,MIMO信道实现的最大通道数,分析了限制MIMO通道扩展的硬件资源瓶颈,给出之后FPGA算法优化的方向,并就此提出一种基于多基带板的数据处理框架,为将来多板卡实现Massive MIMO信道模型提供理论基础。综上所述,本文是面向Massive MIMO模型在信道仿真仪的实现,论文调研了各种信道仿真仪的实现方案,着重研究了 FPGA部分的关键技术。以上研究结果是基于实验平台的FPGA基带板卡,希望对以后Massive MIMO模型在信道仿真仪的实现提供一定的参考价值。