專利名稱：一種多輸入多輸出無(wú)線通信系統(tǒng)信道模型的硬件實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多輸入多輸出無(wú)線通信系統(tǒng)，特別涉及-統(tǒng)信道模型的硬件實(shí)現(xiàn)方法。
-種多輸入多輸出無(wú)線通信系
背景技術(shù)：
近年來(lái)，多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注與發(fā)展，其特點(diǎn)在于能夠利用無(wú)線信道的多徑傳輸，開(kāi)發(fā)信道的空間資源，建立空間并行傳輸信道，并利用通信系統(tǒng)的空間特點(diǎn)結(jié)合空時(shí)聯(lián)合處理技術(shù)，提高無(wú)線系統(tǒng)的容量與可靠性。MIMO系統(tǒng)中使用的各種信號(hào)處理算法的性能優(yōu)劣都極大地依賴于MIMO信道的特性，特別是各個(gè)天線之間的相關(guān)性。因此，建立有效的能夠反映MIMO信道空間相關(guān)特性并且適用于系統(tǒng)級(jí)和鏈路級(jí)仿真的 MIMO信道模型，就變得相當(dāng)重要。MIMO信道建模方法主要分為兩類確定型建模和隨機(jī)型建模。由于確定型建模的使用范圍特別狹窄，只適用于特定的傳輸環(huán)境，因而隨機(jī)型建模在實(shí)際建模中得到了廣泛的使用。3GPP提出的 SCM(Spatial Channel Model)模型，未來(lái)B3G/4G使用的 SCME (Spatial Channel Extended Model)模型、歐盟WINNER項(xiàng)目中的WINNER信道模型以及 IMT-Advanced ΜΙΜΟ信道模型均為基于幾何統(tǒng)計(jì)的隨機(jī)信道模型。以SCM信道為例道系數(shù)可由下式計(jì)算得到
權(quán)利要求
1. 一種多輸入多輸出無(wú)線通信系統(tǒng)信道模型的硬件實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟1)根據(jù)3GPPTR 25. 996中的SCM信道模型生成隨機(jī)參數(shù)1. 1)使用LFSR法生成均勻分布隨機(jī)數(shù)；1. 2)使用Box-Muller法生成高斯分布隨機(jī)數(shù)；1.3)根據(jù)步驟1. 1)和步驟1. 2)生成的均勻分布隨機(jī)數(shù)和高斯分布隨機(jī)數(shù)生成以下隨機(jī)參數(shù)時(shí)延擴(kuò)展、時(shí)延分布因子、到達(dá)角角度擴(kuò)展、離開(kāi)角角度擴(kuò)展和角度分布比例因子；2)使用FPGA生成SCM信道模型的單徑模塊；根據(jù)SCM信道模型的信道系數(shù)公式生成單徑模塊，對(duì)于其中涉及到的運(yùn)算用查找表方法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)運(yùn)算和開(kāi)根號(hào)運(yùn)算；用CORDIC IP核實(shí)現(xiàn)三角函數(shù)運(yùn)算；3)復(fù)用單徑模塊生成信道系數(shù)，以提升速率為目標(biāo)進(jìn)行復(fù)用次數(shù)的設(shè)置和資源配置 在每個(gè)時(shí)鐘周期生成單徑的系數(shù)，在之后的5個(gè)周期通過(guò)輸入初始化參數(shù)和隨機(jī)變量的種子來(lái)生成其余五條徑的系數(shù)；在mXn的多輸入多輸出天線的設(shè)置下，也只需要mXn次復(fù)用單徑模塊就可以實(shí)現(xiàn)多天線的信道模型；m為輸入端天線數(shù)；η為輸出端天線數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多輸入多輸出無(wú)線通信系統(tǒng)信道模型的硬件實(shí)現(xiàn)方法， 其特征在于，所示硬件實(shí)現(xiàn)方法還包括以下步驟4)使用FPGA實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)與信道系數(shù)的卷積運(yùn)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多輸入多輸出無(wú)線通信系統(tǒng)信道模型的硬件實(shí)現(xiàn)方法， 其特征在于，步驟4)的具體步驟為首先需要分配兩塊11 X 64的雙口 RAM存放PC端輸入的來(lái)自兩根發(fā)射天線的兩組數(shù)據(jù)，再根據(jù)各徑的隨機(jī)時(shí)延計(jì)算出讀地址，依據(jù)該讀地址讀取信號(hào)數(shù)據(jù)分別和各徑信道系數(shù)進(jìn)行乘加運(yùn)算，合并輸出后按照時(shí)鐘周期的遞增計(jì)算出寫(xiě)地址，寫(xiě)入另外一塊12X64的 RAM中等待PCI-E的傳輸；在PC端將每組64位數(shù)據(jù)劃分為兩組32位數(shù)據(jù)作為兩個(gè)接收天線的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多輸入多輸出無(wú)線通信系統(tǒng)信道模型的硬件實(shí)現(xiàn)方法， 其特征在于，所示硬件實(shí)現(xiàn)方法還包括以下步驟5)實(shí)現(xiàn)FPGA和PC機(jī)的接口搭建通過(guò)PCI-E接口連接FPGA和PC機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多輸入多輸出無(wú)線通信系統(tǒng)信道模型的硬件實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟1)根據(jù)3GPP TR 25.996中的SCM信道模型生成均勻分布隨機(jī)數(shù)和斯分布隨機(jī)數(shù)；根據(jù)生成的均勻分布隨機(jī)數(shù)和高斯分布隨機(jī)數(shù)生成時(shí)延擴(kuò)展、時(shí)延分布因子、到達(dá)角角度擴(kuò)展、離開(kāi)角角度擴(kuò)展和角度分布比例因子；2)使用FPGA生成SCM信道模型的單徑模塊；3)復(fù)用單徑模塊生成信道系數(shù)，以提升速率為目標(biāo)進(jìn)行復(fù)用次數(shù)的設(shè)置和資源配置；4)使用FPGA實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)與信道系數(shù)的卷積運(yùn)算。本發(fā)明方法利用硬件FPGA運(yùn)算速率的優(yōu)勢(shì)，在完成軟件信道模塊的邏輯功能的同時(shí)，較大程度提升了MIMO通信系統(tǒng)信道模塊仿真的速率。
文檔編號(hào)H04B17/00GK102571171SQ201210006040
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者任品毅, 廖學(xué)文, 朱世華, 王凡森, 鄧誠(chéng), 陳睿 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)