实时数字射频仿真——I：直接路径计算模型

在本文中，我们考虑了开发用于仿真射频信道的计算模型的问题。其动机在于，一个精确且可扩展的仿真器有潜力最小化对外场测试的需求，而外场测试昂贵、缓慢且难以复现。传统上，仿真器是使用抽头延迟线模型构建的，其中直接实现模拟物体物理相互作用的长滤波器。对于一个由 $M$ 个相互作用的物体组成的仿真场景，抽头延迟线模型的计算需求按每样本 $O(M^3)$ 缩放：有 $O(M^2)$ 个信道，每个信道复杂度为 $O(M)$。在本文中，我们开发了一个新的“直接路径”模型，该模型在保持物理真实性的同时，允许我们仔细分解仿真器操作，从而将计算需求降至每样本 $O(M^2)$ 的缩放。其影响是巨大的，一个包含200个物体的场景，每样本计算量减少了约100倍。此外，直接路径模型为我们提供了一种自然的方式来分配仿真的计算：每个物体映射到一个计算节点，这些节点通过一个全连接通信图进行网络连接。除了讨论模型及其仿真的物理现象外，我们还展示了如何在该直接路径框架内高效参数化天线响应和散射分布。为了验证该模型并证明其在硬件中的可行性，我们提供了使用模型硬件实现的周期级C++模拟器生成的几个数值实验。