一種高帶寬大規(guī)模mimo信道模擬的方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1]本發(fā)明涉及無線通信與測試領(lǐng)域，尤其涉及一種高帶寬的大規(guī)模多輸入多輸出信道的模擬方法；應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)測試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無線信道是復(fù)雜和多變的信號物理通道，存在著多徑衰落、平衰落、噪聲等影響通信性能的不利因素，而這些都是通信系統(tǒng)研究必須要重點考慮的問題，信道的模擬是保證同一通信協(xié)議與體制系下，不同廠家開發(fā)的終端與多廠家提供的系統(tǒng)設(shè)備之間順暢通信必不可少的測試流程。利用信道模擬器還可以控制、改變信道參數(shù)，進而了解通信設(shè)備或通信手段在不同信道條件下的性能。Μπω?zé)o線信道模擬器，可以節(jié)省LTE-A移動通信設(shè)備的研制費用，增加了研發(fā)時的靈活性，同時縮短研制周期，減少基站和終端設(shè)備的總體開發(fā)過程及互聯(lián)互通測試時間，減少外場測試的時間，對提高和保證不同系統(tǒng)、終端廠商的互連互通有著非常積極的作用。
[〇〇〇3]無線信道特性的模擬可以分為數(shù)字部分模擬和模擬部分模擬。數(shù)字基帶信號模擬主要由數(shù)字信號處理組成，它是高速信號處理技術(shù)和計算機應(yīng)用技術(shù)的綜合應(yīng)用。射頻部分的模擬主要由模擬電路實現(xiàn)，完成信號的上下變頻和放大的作用。信道模擬器的關(guān)鍵部件是以離散型抽頭延時線為核心的數(shù)字式多路徑衰落特性模擬器。它的實現(xiàn)消耗大量的數(shù)字邏輯資源。模擬的信號帶寬越寬，數(shù)字信號采集速度越快，吞吐率也就越高。對于Μ個發(fā)射天線Ν個接收天線的多天線信道的模擬，需要的數(shù)字多徑衰落器隨著ΜχΝ倍增長，并且隨著接收天線數(shù)的增長，信號合并時的吞吐率也將Ν成倍增加。因此當(dāng)需要模擬的邏輯子信道數(shù)或收發(fā)天線數(shù)增加時，信號處理的能力和系統(tǒng)吞吐率都面臨極大挑戰(zhàn)。
[0004]對于ΜΜ0信道模擬，通常采用功率分配器等分需要模擬的信號，然后通過下變頻，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后通過各子信道的衰落模擬器進行數(shù)字模擬，輸出信號再經(jīng)過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，上變頻后再通過功率合成器進行信號合并。然而，寬帶模擬信號的各支路分配與合并比較難于保證準(zhǔn)確性與一致性，從而造成各支路模擬的偏差。近年來，逐漸發(fā)展為在基帶對數(shù)字信號進行分路與合路的方法。但是隨著信號帶寬越來越寬(帶寬超過100MHz)，Μ頂0的輸入輸出天線越來越多(收/發(fā)天線256個)，尤其是大規(guī)模MHKUMassive Mult1-1nput-Mult1-〇utput，Massive ΜΙΜΟ)技術(shù)在5G通信中的應(yīng)用，模擬信號的合并與傳輸吞吐率將越來越高，而且其各路的定時要求越來越高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高帶寬大規(guī)模ΜΜ0信道模擬的方法及裝置，這種基于分布式流水線處理方案，復(fù)雜度低，實現(xiàn)方便，架構(gòu)易于擴展，能很好的適應(yīng)未來高帶寬大規(guī)模天線的應(yīng)用。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種高帶寬大規(guī)模ΜΜ0信道模擬的裝置，包括若干個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元，單個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元包括第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，第一發(fā)射通道級聯(lián)輸入，第二發(fā)射通道級聯(lián)輸入，第一接收通道級聯(lián)輸入，第二接收通道級聯(lián)輸入，高斯白噪聲發(fā)生器，外部定時與同步模塊；所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第一發(fā)射通道級聯(lián)輸入的輸出端連接第一多路復(fù)用器，第一多路復(fù)用器的輸出端連接第一多路分配器，第一多路分配器分別連接有第一子信道衰落模擬器、第二子信道衰落模擬器和第一發(fā)射通道級聯(lián)輸出，第一子信道衰落模擬器和第二子信道衰落模擬器的輸出端分別接第一加法器和第二加法器，第一加法器的輸出端接第三加法器，第二加法器的輸出端接第四加法器；所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二發(fā)射通道級聯(lián)輸入的輸出端連接第二多路復(fù)用器，第二多路復(fù)用器的輸出端連接第二多路分配器，第二多路分配器分別連接有第三子信道衰落模擬器、第四子信道衰落模擬器和第二發(fā)射通道級聯(lián)輸出，第三子信道衰落模擬器和第四子信道衰落模擬器的輸出端分別接第一加法器和第二加法器；第一接收通道級聯(lián)輸入連接第三加法器，第三加法器的輸出端連接第五加法器，第五加法器接第三多路分配器，第三多路分配器分別接第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第一接收通道級聯(lián)輸出；第二接收通道級聯(lián)輸入接第四加法器，第四加法器接第六加法器，第六加法器接第四多路分配器，第四多路分配器分別接第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第二接收通道級聯(lián)輸出；高斯白噪聲發(fā)生器分別接第五加法器和第六加法器；第一發(fā)射通道級聯(lián)輸出和第二發(fā)射通道級聯(lián)輸出分別接下一個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元的第一發(fā)射通道級聯(lián)輸入和第二發(fā)射通道級聯(lián)輸入；第一接收通道級聯(lián)輸出和第二接收通道級聯(lián)輸出分別接下一個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元的第一接收通道級聯(lián)輸入和第二接收通道級聯(lián)輸入。
[0008]若干個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元的外部定時與同步模塊均連接系統(tǒng)時鐘與定時模塊。
[0009]—種高帶寬大規(guī)模ΜΜ0信道模擬的方法，包括如下步驟:
[〇〇1〇] a)模擬兩輸入兩輸出信道基本單元采用兩路輸入和兩路輸出；
[0011]b)輸入信號是寬帶信號下變頻后，利用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集的基帶數(shù)據(jù)，或者是通過高速串行接口傳輸?shù)陌l(fā)射天線級聯(lián)輸入數(shù)據(jù)流，利用數(shù)字邏輯的多路復(fù)用器選擇其中之一；
[0012]c)通過的多路分配器將第一路基帶數(shù)據(jù)流復(fù)制三份，第一份拷貝傳輸至第一子信道衰落模擬器進行模擬，第二份拷貝傳輸至第二子信道衰落模擬器進行模擬，第三份拷貝通過高速串行接口傳輸至下一模塊進行模擬；
[0013]d)利用數(shù)字邏輯的多路分配器將第二路基帶數(shù)據(jù)流復(fù)制三份，第一份拷貝傳輸至第三子信道衰落模擬器進行模擬，第二份拷貝傳輸?shù)谒淖有诺浪ヂ淠M器進行模擬，第三份拷貝通過高速串行接口傳輸至下一模塊進行模擬；
[0014]e)利用外部定時與同步模塊，同步第一子信道衰落模擬器輸出、第三子信道衰落模擬器輸出和第一接收通道級聯(lián)輸入數(shù)據(jù)，并相加得到第一通道模擬輸出信號，同樣的，同步第二子信道衰落模擬器輸出、第四子信道衰落模擬器輸出和第二接收通道級聯(lián)輸入數(shù)據(jù)，并相加得到第二通道模擬輸出信號；
[0015]f)兩個通道的模擬輸出信號疊加獨立不相關(guān)的高斯白噪聲；
[0016]g)最后各通道的輸出信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器模擬基帶數(shù)據(jù)，傳輸至射頻模塊進行上變頻，或者通過高速串行接口傳輸至的下一級接收通道。
[0017]對于2M路輸入信號，2N路輸出信號的MM0信道模擬，使用Μ x N個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元進行擴展，擴展方式如下:
[0018](1) 2M路輸入信號分別通過Μ個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元中模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集為基帶數(shù)字信號；
[0019](2) 2Μ路輸入信號的發(fā)射通道級聯(lián)輸出分別連接至第二級Μ個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元的2Μ個發(fā)射通道級聯(lián)輸入，第二級Μ個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元的發(fā)射通道級聯(lián)輸出再連接至第三級，如此順序拓展至Ν級；
[0020](3)每一級內(nèi)有Μ個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元，連接第一個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元的接收通道級聯(lián)輸出到第二個單元的接收通道級聯(lián)輸入，如此順序拓展至第Μ個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元；
[0021](4)在第Μ個模擬兩輸入兩輸出信道基本單元的兩路輸出，共Ν級上疊加高斯白噪聲源；
[0022](5)將2Ν級模擬后的數(shù)字信號連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生2Ν路信道模擬輸出。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024]本發(fā)明的方法結(jié)合了分布式信號處理的優(yōu)點，同時避免了邏輯信道增加帶來的計算容量和傳輸數(shù)據(jù)量的增漲，解決大規(guī)模ΜΜ0信道模