无线信道测量和建模仿真一直以来都被看作是无线通信系统设计过程中的重要组成部分,是信道仿真软件,信道仿真仪器及网络规划工具的基础。预存式的信道硬件仿真将实场测量数据在硬件上进行真实回放,具有可信度高、运算时间短、可重现等特点,对于评估工业产品来说很有价值。随着通信技术的发展和时代演进,多入多出(Multiple Input and Multiple Output,MIMO)等技术的出现极大了增加了信道的容量的同时,也增大了系统性能测试评估难度,促使预存式信道建模仿真模式逐步得到重视;此外,信道测量技术及信道冲激响应(Channel Impulse Response,CIR)提取技术的发展,以及硬件容量及运算速率的提升,使得预存式信道建模硬件仿真得以普及。本论文将围绕预存式无线信道测量、建模以及硬件实现进行讨论,按照理论分析结合实验仿真的研究路线,完成从无线信道传播特性抽取到建模的研究,主要分为三方面的工作:(1)去天线响应的信道参数提取。现有的MIMO信道参数采集仿真系统的一个显著缺点是,在反映信道特征的信道参数的测量和提取时,不可避免地将用于测量信道特征的收发天线响应也记录在内,并且很难将这部分影响从测量得到的CIR中剔除。这样的信道测量和提取结果并不是对真实无线信道特征最真实的反映,因此无论是用于原理验证还是用于系统测试,都将带来较大的误差和局限性。另外,现有的预存式信道建模仿真系统都无法支持MIMO-OTA测试(Over-The-Air Test)方案。当前MIMO-OTA测试中采用的信道特征都是由标准化的信道模型建模得到,这样产生的信道与实际信道的偏差目前还无法避免。针对这个问题,本文提出了一套基于测量的去除天线响应的信道参数提取方案,其方法将直接重构收发射频端口之间的等效真实信道,把测量得到的CIR进行成分筛选处理,去除天线增益,完整保留MIMO信道的特征。(2)预存式信道仿真的硬件实现。目前已有的信道仿真方式既有基于软件平台的MATLAB、C++仿真,也有基于硬件仿真的信道仿真仪。鉴于仿真复杂度和精度的折衷考虑,本论文给出了一种硬件仿真方案,此方案首先通过C++将实测信道进行基于几何的随机模型(Geometry-Based Stochastic Models, GBSM)建模、抽样;然后将重构的信道数据组帧,传递给高精度的DSP芯片进行复数域信道冲击响应的计算;最后通过FPGA将CIR与射频信号卷积输出。本方案将建模部分放在C++的原因在于其具有良好的兼容性和灵活性,可以实现信道建模复杂的场景选择、网络布局等问题;DSP则发挥了其高精度的运算能力和多核处理能力,本论文提出了一种高效的DSP核间通信方案,对DSP系统资源合理调配,将运算时间缩短至十微秒量级。(3)硬件仿真方案的校准验证。基于上述预存式信道建模的硬件实现和MIMO信道特性,本论文提出了一套适用于信道仿真方案的校准验证方案。此方案主要分为两个步骤,分别对信道的软件建模阶段和硬件仿真阶段进行校准验证,主要考虑了信道的均方时延扩展、角度扩展等特性。以上是本文主要的工作内容和创新点,本文提出的去除天线响应的信道测量与参数提取方案对未来的信道测量建模和系统的一致性测试、MIMO-OTA测试具有一定的参考意义,DSP系统的多核通信机制可以在实际应用中推广,校准验证方案也为相关领域提供了有价值的理论参考,有助于推进相关领域的标准化。