CN101335962B - 一种模拟蜂窝网络环境下的信号发生方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模拟蜂窝网络环境下的信号发生方法，该方法包括：A、生成模拟蜂窝网络环境的控制文件；B、根据控制文件获取网络参数，并完成基带信号脉冲成型；C、将基带信号转换到中频并经过射频调制获得实际网络空中接口部分的干扰信号。本发明还提供一种模拟蜂窝网络环境下的信号发生装置。采用本发明的方法和装置，可以在一段时间内模拟实际的无线网络环境，为验证性能提供良好的测试支持；也可以真实的反映测试的无线网络环境，提供真实可靠的数据；并且可以针对具体场景提供环境，达到有针对性的验证性能效果。

Description

一种模拟蜂窝网络环境下的信号发生方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种模拟蜂窝网络环境下的信号发生方法及装置。

背景技术

在CDMA通信系统中，存在着严重的多址干扰和符号间干扰，单用户接收机无法利用多用户干扰的信息来提高解调性能，因此干扰的划分比较简单，只区分了本区和邻区干扰。而在TD-SCDMA通信系统中，我们采用联合检测技术来消除或降低这些干扰。因此，为了能够更好地分析TD-SCDMA的系统性能，我们在统计干扰的时候，除了以前可以分开的本区干扰和邻区干扰，在确定了他们之中可以参加联合检测的干扰之外，又多了一种不能参加联合检测干扰。将它们有区别地在测试设备中生成，有助于更有针对性地模拟TD-SCDMA系统蜂窝的干扰。

如果要想全面考察设备或算法的性能，现在的办法有两种：

一是在真实网络空中接口部分干扰(以下简称“空口”)环境中不断路测：虽然这种方法可以在最真实的环境中获取需要的数据，但是这种方法工作量极大，花费人力、时间都比较长，并且不能完全保证遍历所有可能的干扰场景。

二是用现有的信号发生器模拟无线网络环境，提供测试需求环境。现有的信号发生装置，如图1所示：其中，FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)是基带信号处理模块，完成基带信号脉冲成型过程；中频模块完成数字上变频功能，将基带信号转换到中频上；射频模块实现信号的射频调制，将中频信号调制到实际发射频率并放大该信号。现有的这种信号发生装置在设备状态较稳定时生成的信号功率不随时间变化，如果不是人为的手调，本、邻小区用户数和干扰、噪声功率都是固定的。用它来模拟真实无线网络环境，只能针对性地模拟一种场景。

而目前实际移动网络空口环境十分复杂，如果想在实际无线网络环境下考察设备的性能或者验证算法的性能，只能通过在实际无线网络中不断路测或者通过多次或多台现有定功率信号发生器模拟真实环境才可能实现，这无疑是一种繁琐、大工作量的测试，即便如此，这种方法也不能把所有的环境都遍历。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的问题是提出一种模拟蜂窝网络环境下的信号发生方法及装置，可以在一段时间内模拟实际无线网络环境，为验证性能提供良好的测试支持。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种模拟蜂窝网络环境下的信号发生方法，该方法包括：

A、生成模拟蜂窝网络环境的控制文件，所述控制文件包括不同干扰用户数组合场景的概率分布表格、参加联合检测的本区用户功率分布概率表格、参加联合检测的邻区用户功率分布概率表格、热噪声和未能参加联合检测的干扰功率的分布概率表格以及场景变化间隔时长，或者，所述控制文件包括记录场景的用户数随时间变化表格、本区用户功率随时间变化表格、邻区用户功率随时间变化表格、热噪声和未能参加联合检测的干扰功率随时间变化表格以及记录间隔时长；

B、根据控制文件获取网络参数，并完成基带信号脉冲成型；

C、将基带信号转换到中频上并经过射频调制生成实际环境中的干扰信号。

优选的，步骤A包括：

A1、通过系统仿真获取网络参数，并存储生成为模拟蜂窝网络环境的控制文件。

优选的，所述步骤A1进一步包括：

A11、获得当前网络环境下干扰用户个数组合的概率分布；

A12、根据不同的干扰用户个数组合获得相应场景下的本区干扰功率、邻区干扰功率和噪声功率。

优选的，所述步骤A11进一步包括：

通过系统仿真得到所有统计样本，样本每一行包括该统计时刻的所有干扰个数以及每种干扰的类型和干扰功率值；

统计所有的本区和邻区干扰个数组合，并将结果归一化处理为概率分布。

优选的，所述步骤A12进一步包括：

A12a、选定一种本、邻区干扰个数组合；

A12b、选出符合所述干扰个数组合的统计样本行，将其中大于联合检测门限的本、邻区干扰分别取出，通过统计方法分别得到本、邻区干扰功率的概率分布；选出符合干扰个数组合的统计样本行，将小于联合检测门限的本、邻区干扰取出，通过统计方法得到未能进入联合检测的干扰功率的概率分布；

A12c、统计样值数据中所有符合该种组合的噪声功率，通过统计方法得到噪声功率的概率分布；

A12d、返回A12a，选定所有本、邻区干扰个数组合，得到所有组合对应场景下的干扰和噪声功率概率分布。

优选的，步骤B进一步包括：

B1、连续生成随机概率数；

B2、读取控制文件；

B3、根据所述随机概率数查看控制文件产生网络场景信息并获得网络参数；

B4、根据场景确定的各网络参数值生成基带信号。

优选的，所述随机概率数值在0和1之间。

优选的，所述步骤B3进一步包括：

B31、根据随机概率数查看控制文件中不同干扰用户数组合场景的概率分布表格，得到本区干扰用户数和邻区干扰用户数；

B32、根据随机概率数查看控制文件中参加联合检测的本区用户功率分布概率表格，得到本区各用户功率；

B33、根据随机概率数查看控制文件中参加联合检测的邻区用户功率分布概率表格，得到邻区各用户功率；

B34、根据随机概率数查看控制文件中热噪声和未能参加联合检测的干扰功率的分布概率表格，得到噪声功率；

B45、保持场景信息，当达到场景变化间隔时长后返回B31循环进行。

优选的，步骤A包括：

Aa、通过在实际网络环境中进行测试获取网络参数，并存储生成为模拟蜂窝网络环境的控制文件。

优选的，所述步骤Aa包括：

通过常用的终端、基站或其他类型接收机，记录一定时间内的网络状况，并将测试得到的网络参数存储为控制文件。

优选的，所述控制文件包括：

记录场景的用户数随时间变化表格、本区用户功率随时间变化表格、邻区用户功率随时间变化表格、热噪声和未能参加联合检测的干扰功率随时间变化表格以及记录间隔时长。

优选的，步骤B进一步包括：

Ba、连续生成随机概率数；

Bb、读取控制文件；

Bc、根据所述随机概率数查看控制文件产生网络场景信息并获得网络参数；

Bd、根据场景确定的各网络参数值生成基带信号。

优选的，所述步骤Bc进一步包括：

Bc1、根据随机概率数查看控制文件中记录场景的用户数随时间变化表格，得到本区干扰用户数和邻区干扰用户数；

Bc2、根据随机概率数查看控制文件中本区用户功率随时间变化表格，得到本区各用户功率；

Bc3、根据随机概率数查看控制文件中邻区用户功率随时间变化表格，得到邻区各用户功率；

Bc4、根据随机概率数查看控制文件中热噪声和未能参加联合检测的干扰功率随时间变化表格，得到噪声功率；

Bc5、达到记录间隔时长后返回Bc1循环进行。

一种模拟蜂窝网络环境下的信号发生装置，包括中频模块和射频模块，该装置还包括控制文件模块和FPGA；

控制文件模块用于生成并存储模拟蜂窝网络环境的控制文件；

FPGA用于根据控制文件获取网络参数和完成基带信号脉冲成型。

优选的，所述控制文件模块进一步包括：仿真单元、实测单元和表格单元；

仿真单元用于通过系统仿真获取网络参数；

实测单元用于通过在实际网络环境中进行测试获取网络参数；

表格单元用于将仿真单元获取的网络参数或者实测单元获取的网络参数存储为控制文件。

优选的，所述FPGA进一步包括：随机数生成模块、文件读取模块、场景确定模块和信号脉冲成型模块；

随机数生成模块用于连续生成随机概率数；

文件读取模块用于读取控制文件；

场景确定模块用于根据随机数生成模块生成的随机概率数查看控制文件产生网络场景信息，并获得网络参数；

信号脉冲成型模块用于根据场景确定的各网络参数值生成基带信号；

中频模块用于将基带信号转换到中频上；

射频模块用于实现信号的射频调制，将模拟射频信号放大到特定的功率电平，以获得实际发射信号。

优选的，所述场景确定模块进一步包括：场景选择模块、本小区干扰选择模块、邻小区干扰选择模块和噪声干扰选择模块；

所述场景选择模块用于根据随机数生成模块生成的随机概率数，查看控制文件中的不同干扰用户数组合场景的概率分布表格或者记录场景的用户数随时间变化表格，得到本区干扰用户数和邻区干扰用户数；

所述本小区干扰选择模块用于根据随机数生成模块生成的随机概率数，查看控制文件中的参加联合检测的本区用户功率分布概率表格或者本区用户功率随时间变化表格，得到本区各用户功率；

所述邻小区干扰选择模块用于根据随机数生成模块生成的随机概率数，查看控制文件中的参加联合检测的邻区用户功率分布概率表格或者邻区用户功率随时间变化表格，得到邻区各用户功率；

所述噪声干扰选择模块用于根据随机数生成模块生成的随机概率数，查看控制文件中的热噪声和未能参加联合检测的干扰功率的分布概率表格或者热噪声和未能参加联合检测的干扰功率随时间变化表格，得到噪声功率。

可以看出，采用本发明的方法和装置，可以在一段时间内模拟实际网络环境，为验证性能提供良好的测试支持；也可以真实的反映无线网络环境，提供真实可靠的数据；并且可以针对具体场景提供环境，达到有针对性的验证性能效果；在验证算法性能时，可以提供外场比较充分地测试支持，免去外场与仿真平台频繁交互带来的成本和不准确性。

附图说明

图1是现有技术中信号发生装置的示意图；

图2是本发明方法的流程示意图；

图3是本发明装置的示意图；

图4是本发明装置中控制文件模块的示意图；

图5是本发明装置中FPGA的示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：根据实际网络环境或系统仿真，按照时间或概率分布，将本小区目标用户和干扰用户、邻小区干扰用户以及噪声环境均模拟在一台信号发生装置上实现。具体的，把实际的蜂窝网络环境简化为按不同干扰个数的场景，将这些场景按照概率分布或者功率随时间变化的形式生成各个参数以表格的形式记录下来，存储为控制文件，再通过查看控制文件获得发射信号功率，经过处理生成实际空口环境从而模拟实际移动网络环境，以便可以使应用者在一段时间内，通过此信号发生器模拟出来的网络环境对接收机性能进行对比和研究。这样做，理论上可以使信号发生装置在一段时间内历遍所有可能的空口干扰场景，达到考察设备或算法性能的最好效果。

下面结合说明书附图具体描述本发明实现模拟蜂窝网络环境下的信号发生方法，如图2所示，该方法包括：

步骤101：生成模拟蜂窝网络环境的控制文件；

步骤102：根据控制文件获取网络参数，并完成基带信号脉冲成型；

步骤103：将基带信号转换到中频上并经过射频调制生成实际环境中的干扰信号。

在本发明中生成控制文件的方法分为两种，一种方法是通过系统仿真得到的输出中间结果分析干扰参数；另外一种方法是通过在外部实际移动通信网络中经过路测记录的无线网络环境分析提取干扰参数。将这些参数以固定的格式存储生成控制文件。

具体的，本发明实施例1详细描述了本发明方法的实现步骤：

步骤S101：通过系统仿真获取网络参数，并存储生成为模拟蜂窝网络环境的控制文件，其中：

步骤S1011：获得当前网络环境下干扰用户个数组合的概率分布；

通过系统仿真得到所有统计样本，样本每一行包括该统计时刻的所有干扰个数以及每种干扰的类型和干扰功率值；区分出本区干扰个数和邻区干扰个数；统计所有的本区和邻区干扰个数组合，并将结果归一化处理为概率分布。

在实际蜂窝网络中，每个用户发起通信是随机的。在系统仿真时，我们通常将蜂窝网络假设为许多相邻的六边形区域，而通信用户在其中的位置分布服从一个参数为六边形面积的均匀分布。在某一时刻在某种负载条件下(每小区中用户数目基本相同)，设用户在蜂窝网络中实际发起通信为随机事件E，则S代表当前所有可能的通信用户个数，称为E事件的样本空间S。由于每个用户在通信时都会受到其它通信用户的干扰，也会干扰其它通信用户，所以可以将E事件另描述为：当前通信用户受其它通信用户的干扰，且样本空间S不变。将某个通信用户受到的干扰个数称为B_i，因为通信用户在蜂窝网络中会自动归属为任意一个小区(称之本区)，所以其受到的干扰又可分为同小区(本区)干扰、邻小区干扰，所以进一步将B_i分为本区干扰和邻区干扰个数组合B_ij，下标i表示当前本区干扰的个数，而j代表当前邻区干扰的个数，可以确定B₀₀，B₀₁，...B_mn为样本空间S的一个划分。由此得到了一个对干扰个数的划分，所以就可以根据统计来得到每种划分的概率。通过它可以得到在当前蜂窝网络环境(蜂窝半径、业务类型、射频参数等)下，通信用户遇到不同干扰个数的概率分布。即，可以模拟当前一个用户在小区中移动时，某一时刻遇到N个干扰的概率。

得到这个概率可以通过对系统仿真中间结果输出得到，也可以从测试设备输出的中间结果得到，数据至少要求：当前用户的接受功率、所有的本区干扰功率及个数和所有邻区干扰功率及个数，以及噪声功率。

统计所有的本区和邻区干扰个数组合，并将结果归一化处理为概率分布。

其中，联合检测入选门限是干扰功率与本用户功率的一个比值，低于该比值，则将干扰计为无法消除的干扰。

至此，我们得到了当前蜂窝环境下干扰用户的分布概率。由于是统计处理，应该按照需要的精度适当调整样值数量，每种组合模式至少应该比要求的精度大一个量级。

步骤S1012：根据不同的干扰用户个数组合获得相应的本区干扰功率、邻区干扰功率和噪声功率；

在蜂窝网络结构中，每个蜂窝都是六边形，用户分布在六边形中某一点的概率相同，所以E事件服从均匀分布。但由于天线赋形图的关系，导致局部不均匀，因此为近似均匀分布。进一步来看，由于干扰I_i＝p_i+G_ant-PL_i，(其中第i个用户的总干扰＝用户i的发射功率+天线增益-用户i的路损，此公式表明将干扰简化，仍会对真实情况有损失，但损失可接受)，且式中的干扰发射功率、天线增益、路损都与用户分布位置有关，但天线增益和路损都为非线性函数，所以干扰虽然是E事件的函数，但合成后的分布并不是很明确。

而由于每个用户发起通信的事件是相互独立的，所以根据中心极限定理，可以认为在多个小区内用户受到的干扰功率近似服从正态分布。由于E事件的独立性，且本区和邻区干扰作为用户发起通信也是独立的，所以可以认为本区干扰和邻区干扰也分别服从正态分布。同理，未进入联检的干扰数量巨大，同样服从正态分布。

这样，就可以得到我们对干扰信号生成的基本假设，即当前用户受到的干扰可以由本区干扰、邻区干扰和噪声三个相互独立的正态随机过程来实现。也就是前面由于本区、邻区干扰确定的场景中，噪声功率与之无关：即，在本区干扰功率不同的情况下，噪声功率的概率分布基本相同，噪声功率的分布与本区干扰无关，相互独立可以简化独立生成；在本区功率从大到小的区间内，邻区功率概率分布基本相同，邻区干扰功率与本区干扰也无关，相互独立也可以简化将他们独立生成。

具体通过下述步骤获得相应的本区干扰功率生成参数、邻区干扰功率生成参数和噪声功率生成参数：

第一步，选定一种本、邻区干扰个数组合m；

第二步，在所有样本序列中，选出符合条件(干扰个数组合m)的行，将其中大于联合检测门限的本区干扰取出，并划定一个合适的功率区间(例如概率在1％到99％内的功率值范围)，通过公知的统计方法得到本区干扰功率的概率分布；

第三步，在所有样本序列中，选出符合条件(干扰个数组合m)的行，将其中大于联合检测门限的邻区干扰取出，并划定一个合适的功率区间(例如概率在1％到99％内的功率值范围)，通过公知的统计方法得到邻区干扰功率的概率分布；

第四步，在所有样本序列中，选出符合条件(干扰个数组合m)的行，将小于联合检测门限的本、邻区干扰取出，并划定一个合适的功率区间(例如概率在1％到99％内的功率值范围)，通过公知的统计方法得到未能进入联合检测的干扰功率的概率分布；

第五步，统计样值数据中所有符合该种组合的噪声功率，并划定一个合适的功率区间(例如概率在1％到99％内的功率值范围)，通过公知的统计方法得到噪声功率的概率分布；

第六步，返回第一步，遍历所有本、邻区干扰个数组合，并得到所有情况下的干扰和噪声功率的概率分布。

然后将得到的参数通过以下格式存储生成控制文件：

1、不同干扰用户数组合场景的概率分布表格；

2、参加联合检测的本区用户功率分布概率表格；

3、参加联合检测的邻区用户功率分布概率表格；

4、热噪声和未能参加联合检测的干扰功率分布概率表格；

5、场景变化间隔时长。

步骤S102：根据控制文件获取网络参数，并完成基带信号脉冲成型；

连续生成0和1之间的随机浮点概率数，供生成场景使用；然后完成控制文件的读取，并根据随机数查看控制文件中的表格产生场景信息，获取包括本区干扰用户数、本区干扰功率(相对值)、邻区干扰用户数、邻区干扰功率(相对值)和噪声功率(相对值)，具体的：

第一步，根据随机数来查看不同干扰用户数组合场景的概率分布表格，确定(得到)本区干扰用户数和邻区干扰用户数：查看前面控制文件中的第1个表格，将生成的随机数(0-1之间)作为一个概率数值，再用一种公知的查表办法，在概率分布曲线上查到相应概率所对应的某个用户数场景；

第二步，根据随机数来查看参加联合检测的本区用户功率分布概率表格，确定本区各用户功率：同上，查看第2个表格，用生成的随机概率数值，以及公知的查表方法在概率分布曲线上找到对应的本区各用户功率；

第三步，根据随机数来查看参加联合检测的邻区用户功率分布概率表格，确定邻区各用户功率：同上，查看第3个表格，用生成的随机概率数值，以及公知的查表方法在概率分布曲线上找到对应的邻区各用户功率；

第四步，根据随机数来查看热噪声以及未能参加联合检测的干扰功率的分布概率表格：同上，查看第4个表格，用生成的随机概率数值，以及公知的查表方法在概率分布曲线上找到对应的噪声功率；

第五步，保持场景信息，达到场景变化间隔时长后回到第一步循环进行。

根据场景确定的各值生成目标用户基带信号、本区干扰用户基带信号、邻区干扰用户基带信号和噪声干扰基带信号。对于TD-SCDMA系统中，此基带信号脉冲成型基本步骤是QPSK调制、扩频、加扰、突发(时隙)生成、功率调整、脉冲成型和滤波以及成帧。其中，突发的生成是将扩频后的每704chip的数据与长度为144chip的midamble码序列和16chip的保护数据复用到一起；每个突发的数据部分与midamble部分的功率分别进行调整；7个突发和下行导频时隙、上行导频时隙的数据构成为一个子帧，没有用到的突发全部补零。

步骤S103：将基带信号转换到中频上并经过射频调制生成实际环境中的干扰信号；

将基带信号转换到中频上：即，将基带低速数字信号内插、滤波变成高速的数字信号，将高速数字信号与数控振荡器混频，并经过数模转换变成模拟中频信号；最后将模拟射频信号放大到特定的功率电平，获得实际发射信号。

可以看出，采用本发明的方法，可以在一段时间内模拟无线网络环境，为验证性能提供良好的测试环境。

本发明实施例2：

步骤S201：通过在实际网络环境中进行测试获取网络参数，并存储生成为模拟蜂窝网络环境的控制文件；

通过常用的终端、基站或其他类型接收机，记录一定时间内的网络状况，并将测试得到的网络参数存储为控制文件。比如可以利用路测仪，缓慢沿一条路行进，记录变化的各网络参数。利用现有技术中的其他方法也可以实现在实际网络环境中进行测试获取参数，本实施例不再详述。

将得到的参数通过以下格式存储生成控制文件：

1、记录场景的用户数随时间变化表格；

2、本区用户功率随时间变化表格；

3、邻区用户功率随时间变化表格；

4、热噪声和未能参加联合检测的干扰功率随时间变化表格；

5、记录间隔时长。

步骤S202：根据控制文件获取网络参数，并完成基带信号脉冲成型；

连续生成任意随机浮点概率数，供生成场景使用；然后完成控制文件的读取，并根据随机数查看控制文件中的表格产生场景信息，获取包括本区干扰用户数、本区干扰功率(相对值)、邻区干扰用户数、邻区干扰功率(相对值)和噪声功率(相对值)，具体的：

第一步，根据随机数来查看记录场景的用户数随时间变化表格，确定本区干扰用户数和邻区干扰用户数：查看控制文件中的第1个表格，将生成的随机数作为一个时间值，再用一种公知的查表办法，在时间变化曲线上查到相应时间所对应的某个用户数场景；

第二步，根据随机数来查看本区用户功率随时间变化表格，确定本区各用户功率：同上，查看第2个表格，用生成的随机概率时间值，以及公知的查表方法在时间变化曲线上找到对应的本区各用户功率；

第三步，根据随机数来查看邻区用户功率随时间变化表格，确定邻区各用户功率：同上，查看第3个表格，用生成的随机概率时间值，以及公知的查表方法在时间变化曲线上找到对应的邻区各用户功率；

第四步，根据随机数来查看热噪声和未能参加联合检测的干扰功率随时间变化表格：同上，查看第4个表格，用生成的随机概率时间值，以及公知的查表方法在时间变化曲线上找到对应的噪声功率；

第五步，保持场景信息，达到场景变化间隔时长后回到第一步循环进行。

本实施例在获取网络参数后，进行基带信号脉冲成型和数字上变频及射频调制过程与实施例1相同，此处也不再详述。

可以看出，采用本发明提供的方法，可以真实的反映网络环境，提供最真实可靠的数据，也可以针对具体场景提供环境信息，达到有针对性的验证性能效果。

基于上述方法，本发明还提供一种模拟蜂窝网络环境下的信号发生装置，如图3所示，该装置包括：控制文件模块31、FPGA32、中频模块33和射频模块34；

控制文件模块31用于生成并存储模拟蜂窝网络环境的控制文件；

FPGA32用于根据控制文件获取网络参数和完成基带信号脉冲成型。

具体的，控制文件模块31包括仿真单元311、实测单元312和表格单元313，如图4所示，其中：

仿真单元311用于通过系统仿真获取网络参数；

仿真单元通过系统仿真得到所有统计样本，样本每一行包括该统计时刻的所有干扰个数以及每种干扰的类型和干扰功率值；区分出本区干扰个数和邻区干扰个数，并根据联合检测入选门限去除无法消除的本区干扰和邻区干扰；统计所有的本区和邻区干扰个数组合，并将结果归一化处理为概率分布。然后先选定一种本、邻区干扰个数组合；再选出符合所述干扰个数组合的统计样本，将其中大于联合检测门限的本、邻区干扰分别取出，通过统计方法分别得到本、邻区干扰功率的概率分布；选出符合干扰扰个数组合的行，将小于联合检测门限的本、邻区干扰取出，通过统计方法得到未能进入联合检测的干扰功率的概率分布；并统计样值数据中所有符合该种组合的噪声功率，通过统计方法得到噪声功率的概率分布；最后返回重新选定所有本、邻区干扰个数组合，遍历所有场景，得到所有组合对应场景下的干扰和噪声功率概率分布。

实测单元312用于通过在实际网络环境中进行测试获取网络参数；

通过常用的终端、基站或其他类型接收机，记录一定时间内的网络状况，并将测试得到的网络参数存储为控制文件。比如可以利用路测仪，缓慢沿一条路行进，记录变化的各网络参数。

表格单元313用于将仿真单元获取的网络参数或者实测单元获取的网络参数存储为控制文件；

将仿真单元获取的网络参数通过以下格式存储生成控制文件：

1、不同干扰用户数组合场景的概率分布表格；

2、参加联合检测的本区用户功率分布概率表格；

3、参加联合检测的邻区用户功率分布概率表格；

4、热噪声和未能参加联合检测的干扰功率分布概率表格；

5、场景变化间隔时长。

也可以将实测单元获取的网络参数通过以下格式存储生成控制文件：

1、记录场景的用户数随时间变化表格；

2、本区用户功率随时间变化表格；

3、邻区用户功率随时间变化表格；

4、热噪声和未能参加联合检测的干扰功率随时间变化表格；

5、记录间隔时长。

FPGA32包括随机数生成模块321、文件读取模块322、场景确定模块323和信号脉冲成型模块324，如图5所示：

随机数生成模块321用于连续生成0和1之间的随机浮点概率数，也可以生成任意随机浮点概率数，供场景确定模块323生成场景使用。

文件读取模块322用于读取控制文件：既可以读取仿真单元生成的控制文件也可以读取实测单元生成的控制文件。

场景确定模块323用于根据随机数生成模块生成的随机数查看控制文件产生网络场景信息，并获得网络参数，具体包括场景选择模块3231、本小区干扰选择模块3232、邻小区干扰选择模块3233和噪声干扰选择模块3234；

场景选择模块3231用于根据随机数生成模块生成的随机数，查看控制文件中的不同干扰用户数组合场景的概率分布表格或者记录场景的用户数随时间变化表格，得到本区干扰用户数和邻区干扰用户数；

本小区干扰选择模块3232用于根据随机数生成模块生成的随机数，查看控制文件中的参加联合检测的本区用户功率分布概率表格或者本区用户功率随时间变化表格，得到本区各用户功率；

邻小区干扰选择模块3233用于根据随机数生成模块生成的随机数，查看控制文件中的参加联合检测的邻区用户功率分布概率表格或者邻区用户功率随时间变化表格，得到邻区各用户功率；

噪声干扰选择模块3234用于根据随机数生成模块生成的随机数，查看控制文件中的热噪声和未能参加联合检测的干扰功率的分布概率表格或者热噪声和未能参加联合检测的干扰功率随时间变化表格，得到噪声功率。

信号脉冲成型模块324用于根据场景确定的各网络参数值生成基带信号：根据场景确定的各值生成目标用户基带信号、本区干扰用户基带信号、邻区干扰用户基带信号和噪声干扰基带信号；对于TD-SCDMA系统中，此基带信号脉冲成型基本步骤是QPSK调制、扩频、加扰、突发(时隙)生成、功率调整、脉冲成型和滤波以及成帧。其中，突发的生成是将扩频后的每704chip的数据与长度为144chip的midamble码序列和16chip的保护数据复用到一起；每个突发的数据部分与midamble部分的功率分别进行调整；7个突发和下行导频时隙、上行导频时隙的数据构成为一个子帧，没有用到的突发全部补零。

中频模块33用于将基带信号转换到中频上：即，将基带低速数字信号内插、滤波变成高速的数字信号，将高速数字信号与数控振荡器混频，并经过数模转换变成模拟中频信号。

射频模块34用于实现信号的射频调制，模拟射频信号放大到特定的功率电平，获得实际发射信号。

可以看出，采用本发明的装置，可以在一段时间内模拟实际无线网络环境，为验证性能提供良好的模拟真实环境；也可以真实的反映网络环境，提供真实可靠的数据；再验证算法性能时，提供外场比较充分地测试支持，免去外场与仿真平台频繁交互带来的成本和不准确性。

以上所述的实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种模拟蜂窝网络环境下的信号发生方法，其特征在于，该方法包括：

A、生成模拟蜂窝网络环境的控制文件，所述控制文件包括不同干扰用户数组合场景的概率分布表格、参加联合检测的本区用户功率分布概率表格、参加联合检测的邻区用户功率分布概率表格、热噪声和未能参加联合检测的干扰功率的分布概率表格以及场景变化间隔时长，或者，所述控制文件包括记录场景的用户数随时间变化表格、本区用户功率随时间变化表格、邻区用户功率随时间变化表格、热噪声和未能参加联合检测的干扰功率随时间变化表格以及记录间隔时长；

B、根据控制文件获取网络参数，并完成基带信号脉冲成型；

C、将基带信号转换到中频上并经过射频调制生成实际环境中的干扰信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A包括：

A1、通过系统仿真获取网络参数，并存储生成为模拟蜂窝网络环境的控制文件。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A1进一步包括：

A11、获得当前网络环境下干扰用户个数组合的概率分布；

A12、根据不同的干扰用户个数组合获得相应场景下的本区干扰功率、邻区干扰功率和噪声功率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤A11进一步包括：

通过系统仿真得到所有统计样本，样本每一行包括该统计时刻的所有干扰个数以及每种干扰的类型和干扰功率值；

统计所有的本区和邻区干扰个数组合，并将结果归一化处理为概率分布。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤A12进一步包括：

A12a、选定一种本、邻区干扰个数组合；

A12b、选出符合所述干扰个数组合的统计样本行，将其中大于联合检测门限的本、邻区干扰分别取出，通过统计方法分别得到本、邻区干扰功率的概率分布；选出符合干扰个数组合的统计样本行，将小于联合检测门限的本、邻区干扰取出，通过统计方法得到未能进入联合检测的干扰功率的概率分布；

A12c、统计样值数据中所有符合该种组合的噪声功率，通过统计方法得到噪声功率的概率分布；

A12d、返回A12a，选定所有本、邻区干扰个数组合，得到所有组合对应场景下的干扰和噪声功率概率分布。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于，步骤B进一步包括：

B1、连续生成随机概率数；

B2、读取控制文件；

B3、根据所述随机概率数查看控制文件产生网络场景信息并获得网络参数；

B4、根据场景确定的各网络参数值生成基带信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述随机概率数值在0和1之间。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤B3进一步包括：

B31、根据随机概率数查看控制文件中不同干扰用户数组合场景的概率分布表格，得到本区干扰用户数和邻区干扰用户数；

B32、根据随机概率数查看控制文件中参加联合检测的本区用户功率分布概率表格，得到本区各用户功率；

B33、根据随机概率数查看控制文件中参加联合检测的邻区用户功率分布概率表格，得到邻区各用户功率；

B34、根据随机概率数查看控制文件中热噪声和未能参加联合检测的干扰功率的分布概率表格，得到噪声功率；

B45、保持场景信息，当达到场景变化间隔时长后返回B31循环进行。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A包括：

Aa、通过在实际网络环境中进行测试获取网络参数，并存储生成为模拟蜂窝网络环境的控制文件。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤Aa包括：

通过常用的终端、基站或其他类型接收机，记录一定时间内的网络状况，并将测试得到的网络参数存储为控制文件。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，步骤B进一步包括：

B1、连续生成随机概率数；

B2、读取控制文件；

B3、根据所述随机概率数查看控制文件产生网络场景信息并获得网络参数；

B4、根据场景确定的各网络参数值生成基带信号。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤B3进一步包括：

B3a、根据随机概率数查看控制文件中记录场景的用户数随时间变化表格，得到本区干扰用户数和邻区干扰用户数；

B3b、根据随机概率数查看控制文件中本区用户功率随时间变化表格，得到本区各用户功率；

B3c、根据随机概率数查看控制文件中邻区用户功率随时间变化表格，得到邻区各用户功率；

B3d、根据随机概率数查看控制文件中热噪声和未能参加联合检测的干扰功率随时间变化表格，得到噪声功率；

B3e、达到记录间隔时长后返回B3a循环进行。

13.一种模拟蜂窝网络环境下的信号发生装置，包括中频模块和射频模块，其特征在于：该装置还包括控制文件模块和现场可编程门阵列FPGA；

控制文件模块用于生成并存储模拟蜂窝网络环境的控制文件，所述控制文件包括不同干扰用户数组合场景的概率分布表格、参加联合检测的本区用户功率分布概率表格、参加联合检测的邻区用户功率分布概率表格、热噪声和未能参加联合检测的干扰功率的分布概率表格以及场景变化间隔时长，或者，所述控制文件包括记录场景的用户数随时间变化表格、本区用户功率随时间变化表格、邻区用户功率随时间变化表格、热噪声和未能参加联合检测的干扰功率随时间变化表格以及记录间隔时长；

FPGA用于根据控制文件获取网络参数和完成基带信号脉冲成型；

中频模块用于将基带信号转换到中频上；

射频模块用于实现信号的射频调制，将模拟射频信号放大到特定的功率电平，以获得实际发射信号。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述控制文件模块进一步包括：仿真单元、实测单元和表格单元；

仿真单元用于通过系统仿真获取网络参数；

实测单元用于通过在实际网络环境中进行测试获取网络参数；

表格单元用于将仿真单元获取的网络参数或者实测单元获取的网络参数存储为控制文件。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述FPGA进一步包括：随机数生成模块、文件读取模块、场景确定模块和信号脉冲成型模块；

随机数生成模块用于连续生成随机概率数；

文件读取模块用于读取控制文件；

场景确定模块用于根据随机数生成模块生成的随机概率数查看控制文件产生网络场景信息，并获得网络参数；

信号脉冲成型模块用于根据场景确定的各网络参数值生成基带信号。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述场景确定模块进一步包括：场景选择模块、本小区干扰选择模块、邻小区干扰选择模块和噪声干扰选择模块；

所述场景选择模块用于根据随机数生成模块生成的随机概率数，查看控制文件中的不同干扰用户数组合场景的概率分布表格或者记录场景的用户数随时间变化表格，得到本区干扰用户数和邻区干扰用户数；

所述本小区干扰选择模块用于根据随机数生成模块生成的随机概率数，查看控制文件中的参加联合检测的本区用户功率分布概率表格或者本区用户功率随时间变化表格，得到本区各用户功率；

所述邻小区干扰选择模块用于根据随机数生成模块生成的随机概率数，查看控制文件中的参加联合检测的邻区用户功率分布概率表格或者邻区用户功率随时间变化表格，得到邻区各用户功率；

所述噪声干扰选择模块用于根据随机数生成模块生成的随机概率数，查看控制文件中的热噪声和未能参加联合检测的干扰功率的分布概率表格或者热噪声和未能参加联合检测的干扰功率随时间变化表格，得到噪声功率。

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