一種基于硬件在環(huán)的無線鏈路驗(yàn)證系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于移動(dòng)通信的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于硬件在環(huán)的無線鏈路驗(yàn)證系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硬件在環(huán)是一種功能強(qiáng)大的測(cè)試方法，也是測(cè)試業(yè)界的發(fā)展方向，其可以更加有效地模擬真實(shí)系統(tǒng)的工作，從而取得更真實(shí)的驗(yàn)證效果。移動(dòng)通信測(cè)試中的硬件在環(huán)驗(yàn)證方法通常采用以下技術(shù):軟件無線電技術(shù)、幀同步技術(shù)、信道仿真技術(shù)、多線程編程技術(shù)、自動(dòng)化儀表技術(shù)等。下面詳細(xì)介紹一下上述各種技術(shù)。
[0003](I)軟件無線電技術(shù)
[0004]軟件無線電技術(shù)基于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來定義、實(shí)現(xiàn)無線電臺(tái)的各部分功能，具體包括前端接收、中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等。即整個(gè)無線電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來完成，其核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的“數(shù)字/模擬”轉(zhuǎn)換器，盡早地完成信號(hào)的數(shù)字化，從而使得無線電臺(tái)的功能盡可能地用軟件來定義和實(shí)現(xiàn)?？傊?，軟件無線電技術(shù)是一種基于數(shù)字信號(hào)處理芯片，以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結(jié)構(gòu)。隨著無線標(biāo)準(zhǔn)(包括廣域3G、2.5G和局域802.11網(wǎng)絡(luò))的擴(kuò)展，未來無線器件將要支持多種空中接口和調(diào)制格式。軟件無線電技術(shù)采用可重配置的多標(biāo)準(zhǔn)硬件平臺(tái)，讓無線器件具有這方面的功能。
[0005](2)幀同步技術(shù)
[0006]每個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)中，都有自身的同步方法，一般是在發(fā)送序列中插入指定參考信號(hào)，再在接收端進(jìn)行相關(guān)的處理以得到同步頭的位置。但是不同的通信系統(tǒng)，參考信號(hào)的產(chǎn)生方法和插入位置以及在接收端的處理方法有較大的區(qū)別。這就給多標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試平臺(tái)帶來了不便。因此在設(shè)計(jì)測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)時(shí)需要考慮一種簡便通用的實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試平臺(tái)的同步方法，以便減少收發(fā)設(shè)備距離的限制和降低中遠(yuǎn)距離測(cè)試帶來的困難。
[0007](3)信道仿真技術(shù)
[0008]信道仿真技術(shù)已經(jīng)成為無線產(chǎn)品設(shè)計(jì)中至關(guān)緊要的因素?，F(xiàn)有和未來的無線通信系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)率、高可靠性、高度穩(wěn)定的服務(wù)質(zhì)量，以及高頻譜效率和高速移動(dòng)性，這就要求充分理解無線信道并考慮其特性。在無線通信設(shè)計(jì)與測(cè)試中，由于信道并不在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，而是隨時(shí)間、地點(diǎn)和地理?xiàng)l件變化，其復(fù)雜性和可變性導(dǎo)致多徑衰落，信道相關(guān)性，噪聲與干擾等。因此信道仿真技術(shù)的改善需要高性能DSP芯片，高質(zhì)量的射頻設(shè)計(jì)，大量的嵌入式軟件和友好的人機(jī)交互界面等等技術(shù)的支持，以獲取更好的性能。
[0009](4)多線程技術(shù)和多核分尚技術(shù)
[0010]在通信軟件平臺(tái)中使用多線程技術(shù)和多核分離技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)專用核上的多任務(wù)進(jìn)行分割，提高實(shí)時(shí)運(yùn)算處理性能。例如，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并顯示用戶界面的程序可以使用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集、將數(shù)據(jù)寫入磁盤、分析數(shù)據(jù)并且在用戶界面上顯示分析數(shù)據(jù)，這樣的程序可以通過多線程技術(shù)和多處理器計(jì)算機(jī)運(yùn)行得到性能提升。在無線通信實(shí)時(shí)測(cè)評(píng)中對(duì)運(yùn)算量大的程序模塊使用多線程技術(shù)可以提高代碼運(yùn)行效率，從而縮短運(yùn)行時(shí)間，增強(qiáng)實(shí)時(shí)測(cè)評(píng)能力，在更短的時(shí)間內(nèi)完成更多的任務(wù)。
[0011](5)自動(dòng)化儀表技術(shù)
[0012]自動(dòng)化儀表技術(shù)由若干自動(dòng)化元件構(gòu)成，具有較完善功能的自動(dòng)化技術(shù)。它一般同時(shí)具有多種功能，例如測(cè)量、顯示、記錄或是測(cè)量、控制、報(bào)警等功能。在測(cè)試系統(tǒng)中采用自動(dòng)化儀表技術(shù)主要用于信息形式的轉(zhuǎn)換，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)，信號(hào)可以按時(shí)域或頻域表達(dá)。信號(hào)的傳輸則可調(diào)制成連續(xù)的模擬量或離散的數(shù)字量形式。
[0013]為了能夠更好地滿足無線鏈路測(cè)試的精準(zhǔn)性、可靠性及時(shí)效性，在應(yīng)用于移動(dòng)通信的基于硬件在環(huán)的無線鏈路驗(yàn)證方法中，需要更好的融合軟件無線電技術(shù)、幀同步技術(shù)、信道仿真技術(shù)、多線程編程技術(shù)、自動(dòng)化儀表技術(shù)等各項(xiàng)技術(shù)。
[0014]目前，在移動(dòng)通信領(lǐng)域?qū)o線鏈路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用軟件仿真的方法來進(jìn)行算法驗(yàn)證及評(píng)估。然而，軟件仿真下的系統(tǒng)環(huán)境與真實(shí)情況有一定差距，原因如下:
[0015]1、軟件仿真無法弓I入硬件條件對(duì)通信系統(tǒng)的影響
[0016]軟件仿真認(rèn)為硬件設(shè)計(jì)能完美地實(shí)現(xiàn)軟件算法、但事實(shí)上，算法設(shè)計(jì)往往受硬件條件的限制，軟件算法真正到硬件實(shí)現(xiàn)往往大打折扣。例如，在實(shí)際硬件環(huán)境下，運(yùn)算量特別大、對(duì)運(yùn)算精度要求特別高的算法往往無法獲得最佳性能；經(jīng)過精密設(shè)計(jì)的算法往往難以對(duì)抗來自外界的干擾；在發(fā)射、接收前端的算法往往還要考慮功率、對(duì)其他硬件元件的影響等因素。如果僅用軟件仿真來進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證和評(píng)估，其結(jié)果容易忽略上述問題，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出的算法只停留在理論階段，無法適應(yīng)真實(shí)情況的需要。
[0017]2、軟件仿真對(duì)無線信道的模擬與真實(shí)情況有一定差距
[0018]新一代移動(dòng)通信的研究目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)無所不在的、高質(zhì)量的、高速率的移動(dòng)多媒體傳輸。在國際電信聯(lián)盟無線電通信部門最近對(duì)下一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的說明中，已經(jīng)將IGbps的數(shù)據(jù)傳輸速率作為系統(tǒng)的最小要求來研究實(shí)現(xiàn)。在高速率的數(shù)據(jù)傳輸情況下，移動(dòng)通信系統(tǒng)面臨的是一個(gè)極為惡劣的無線信道環(huán)境，如何處理復(fù)雜的無線信道已經(jīng)成為移動(dòng)通信產(chǎn)品設(shè)計(jì)中至關(guān)緊要的問題。然而在目前的軟件仿真條件下，對(duì)無線信道的模擬是通過運(yùn)用大量數(shù)學(xué)手段對(duì)無線信道進(jìn)行抽象提取而得，往往對(duì)無線信道做了大量的簡化，與真實(shí)情況還有很大的距離。由于軟件仿真對(duì)無線信道模擬手段的不足可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)出的算法過于簡單，無法處理實(shí)際的復(fù)雜環(huán)境。
[0019]基于以上原因，在移動(dòng)通信驗(yàn)證與評(píng)估系統(tǒng)中，基于硬件在環(huán)的無線鏈路驗(yàn)證方法設(shè)計(jì)的測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行真實(shí)環(huán)境下的關(guān)鍵技術(shù)測(cè)試評(píng)估具有重要的意義。用戶將設(shè)計(jì)的算法在基于硬件在環(huán)的無線鏈路驗(yàn)證測(cè)試平臺(tái)上快速實(shí)現(xiàn)，就可以在真實(shí)的無線鏈路環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試評(píng)估，為高校及科研單位研發(fā)新的通信算法提供充分有效的支撐，同時(shí)也能夠在極大程度上縮短技術(shù)研發(fā)周期，降低新技術(shù)、新算法、新標(biāo)準(zhǔn)投入產(chǎn)品研發(fā)的成本和風(fēng)險(xiǎn)，能在一定程度上推進(jìn)移動(dòng)通信領(lǐng)域的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于硬件在環(huán)的無線鏈路驗(yàn)證系統(tǒng)及方法，基于硬件在環(huán)實(shí)現(xiàn)，能夠支持多種算法驗(yàn)證以及多參數(shù)靈活選擇，相對(duì)于采用傳統(tǒng)的軟件仿真方法來進(jìn)行算法驗(yàn)證及評(píng)估，更能滿足實(shí)際的復(fù)雜通信環(huán)境，以及獲得更精確的測(cè)試結(jié)果。
[0021]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于硬件在環(huán)的無線鏈路驗(yàn)證系統(tǒng)，至少包括:依次連接的硬件在環(huán)驗(yàn)證軟件、多通道發(fā)/收系統(tǒng)、信道仿真器、多通道收/發(fā)系統(tǒng)和測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證模塊；其中，所述硬件在環(huán)驗(yàn)證軟件用于配置參數(shù)和控制測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)；
[0022]所述多通道發(fā)/收系統(tǒng)用于發(fā)送或接收測(cè)試數(shù)據(jù)；所述信道仿真器用于模擬不同場(chǎng)景下的真實(shí)信道的傳輸環(huán)境；所述多通道收/發(fā)系統(tǒng)用于接收或發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)；所述測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證模塊用于將所述多通道收/發(fā)系統(tǒng)接收的最終數(shù)據(jù)與所述多通道發(fā)/收系統(tǒng)發(fā)送的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。
[0023]根據(jù)上述的基于硬件在環(huán)的無線鏈路驗(yàn)證系統(tǒng)，其中:所述硬件在環(huán)驗(yàn)證軟件包括系統(tǒng)初始化模塊和用戶操作界面模塊。
[0024]根據(jù)上述的基于硬件在環(huán)的無線鏈路驗(yàn)證系統(tǒng)，其中:所述多通道發(fā)/收系統(tǒng)和所述多通道收/發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同，均包括收模塊和發(fā)模塊。
[0025]進(jìn)一步地，根據(jù)上述的基于硬件在環(huán)的無線鏈路驗(yàn)證系統(tǒng)，其中:所述發(fā)模塊包括:
[0026]第一嵌入式控制器，用于遠(yuǎn)程訪問和控制所述發(fā)模塊中各模塊間的數(shù)據(jù)產(chǎn)生及傳輸;
[0027]任意波發(fā)生器，用于產(chǎn)生測(cè)試所需的任意調(diào)制基帶數(shù)據(jù)或波形；
[0028]數(shù)字化儀器，用于將數(shù)據(jù)模擬量轉(zhuǎn)換成離散數(shù)據(jù)量；