CN102468892B - 基于仿真通信系统的测试系统及信道仿真器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于仿真通信系统的测试系统及信道仿真器，以在仿真通信系统中实现高速移动环境下频偏纠正设备的性能测试。系统包括：基站模拟设备，用于生成原始信号发送给信道仿真器；信道仿真器，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂，并确定信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；以及根据S₁、f’₁和原始信号生成第一信号，并根据S₂、f’₂和原始信号生成第二信号，并将第一、二信号发送给频偏纠正设备；频偏纠正设备，用于对第一、二信号分别进行补偿得到补偿后的第一信号、第二信号；测试装置，用于确定频偏纠正设备的补偿性能。

Description

基于仿真通信系统的测试系统及信道仿真器

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于仿真通信系统的测试系统及信道仿真器。

背景技术

高速移动场景是蜂窝无线通信覆盖的难点，在高速场景（比如移动终端位于高速运行的列车这样的场景）下，由于多普勒频移（doppler shift）、信道的快变、信号多径等，会造成移动终端接收下行信号差，掉话率，切换失败率和信道误码率高等问题。多普勒频移及多径的存在，导致作为信号发射源的基站和移动终端的相干解调性能降低，还会直接影响到移动终端的小区选择、小区重选、切换等性能。为了解决这些问题，现阶段，可以通过自动频率控制（AFC，Automatic Frequency Control）功能校正上行多普勒频移，而可以通过信道均衡技术解决多径问题。但考虑到通信信号铁路覆盖的特殊性，仅依靠基站功能并不能给用户带来良好的体验，所以业界提出了在高速运行的列车上加装多普勒频移校正车载直放站设备（比如纠偏直放站）以及升级移动终端的频偏纠正功能等一系列下行接受频偏校正功能的解决方案来提高通信质量。但是如何在实验室模拟移动终端所处的高速移动环境，来辅助完成纠偏直放站和具备频偏纠正功能的移动终端的性能验证，一直是困扰业界的一大难题。

发明内容

本发明实施例提供一种基于仿真通信系统的测试系统及信道仿真器，用以在基于仿真的通信系统中，实现对高速移动环境下具备频偏纠正功能的设备的性能测试。

本发明实施例采用以下技术方案：

一种基于仿真通信系统的测试系统，包括一个基站模拟设备、信道仿真器、频偏纠正设备和测试装置，其中：基站模拟设备，用于生成原始信号，并将所述原始信号发送给信道仿真器；信道仿真器，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂，并分别确定在所述移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；以及根据S₁、f’₁和基站模拟设备发送来的所述原始信号，生成电平强度变化趋势与S₁的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₁的变化趋势一致的第一信号，并根据S₂、f’₂和所述原始信号，生成电平强度变化趋势与S₂的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₂的变化趋势一致的第二信号，并将第一信号、第二信号发送给频偏纠正设备；频偏纠正设备，用于对信道仿真器发送来的第一信号、第二信号分别进行补偿，得到补偿后的第一信号、第二信号；测试装置，用于根据第一信号、第二信号以及频偏纠正设备得到的补偿后的第一信号、第二信号，确定频偏纠正设备的补偿性能。

一种信道仿真器，包括：接收单元，用于接收基站模拟设备发送的原始信号；电平强度确定单元，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂；频率确定单元，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；信号生成单元，用于根据电平强度确定单元确定的S₁、频率确定单元确定的f’₁和接收单元接收的原始信号，生成电平强度变化趋势与S₁的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₁的变化趋势一致的第一信号，并根据电平强度确定单元确定的S₂、频率确定单元确定的f’₂和接收单元接收的原始信号，生成电平强度变化趋势与S₂的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₂的变化趋势一致的第二信号；发送单元，用于将信号生成单元生成的第一信号、第二信号发送给频偏纠正设备；参数确定单元，用于确定移动终端的移动速度v、第一射频拉远模块与第二射频拉远模块之间的距离L、所述预定移动轨迹相距第一射频拉远模块的距离与所述预定移动轨迹相距第二射频拉远模块的距离中的最短距离D、路径损耗的斜率k、电磁波的速率c、基站的信号发射频率f₀、单个基站小区边缘覆盖最小电平强度S；以及所述电平强度确定单元具体用于根据参数确定单元确定的S、v、L、k、D，分别确定S₁、S₂；所述频率确定单元具体用于根据参数确定单元确定的v、L、c、D、f₀，分别确定f’₁、f’₂。

一种基于仿真通信系统的测试系统，包括第一基站模拟设备、第二基站模拟设备、信道仿真器、频偏纠正设备和测试装置，其中：第一基站模拟设备，用于生成第一原始信号，并将所述第一原始信号发送给信道仿真器；第二基站模拟设备，用于生成信号内容不同于第一原始信号内容的第二原始信号，并将所述第二原始信号发送给信道仿真器；信道仿真器，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂，并分别确定在所述移动轨迹上移动的所述移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；以及根据S₁、f’₁和第一基站模拟设备发送来的第一原始信号，生成电平强度变化趋势与S₁的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₁的变化趋势一致的第一信号，并根据S₂、f’₂和第二基站模拟设备发送来的第二原始信号，生成电平强度变化趋势与S₂的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₂的变化趋势一致的第二信号，并将第一信号、第二信号发送给频偏纠正设备；频偏纠正设备，用于对信道仿真器发送来的第一信号、第二信号分别进行补偿，得到补偿后的第一信号、第二信号；测试装置，用于根据第一信号、第二信号以及频偏纠正设备得到的补偿后的第一信号、第二信号，确定频偏纠正设备的补偿性能。

一种信道仿真器，包括：接收单元，用于接收第一基站模拟设备发送的第一原始信号和第二基站模拟设备发送的第二原始信号；电平强度确定单元，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂；频率确定单元，用于分别确定在所述移动轨迹上移动的所述移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；信号生成单元，用于根据电平强度确定单元确定的S₁、频率确定单元确定的f’₁和接收单元接收的第一原始信号，生成电平强度变化趋势与S₁的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₁的变化趋势一致的第一信号，并根据电平强度确定单元确定的S₂、频率确定单元确定的f’₂和接收单元接收的第二原始信号，生成电平强度变化趋势与S₂的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₂的变化趋势一致的第二信号；发送单元，用于将信号生成单元生成的第一信号、第二信号发送给频偏纠正设备；参数确定单元，用于确定移动终端的移动速度v、第一射频拉远模块与第二射频拉远模块之间的距离L、预定移动轨迹相距第一射频拉远模块的距离与所述预定移动轨迹相距第二射频拉远模块的距离中的最短距离D、路径损耗的斜率k、电磁波的速率c、基站的信号发射频率f₀、单个基站小区边缘覆盖最小电平强度S；以及所述电平强度确定单元具体用于根据参数确定单元确定的S、v、L、k、D，分别确定S₁、S₂；所述频率确定单元具体用于根据参数确定单元确定的v、L、c、D、f₀，分别确定f’₁、f’₂。

本发明实施例的有益效果如下：

本发明实施例提供的方案通过由基站模拟设备生成原始信号，再由信道仿真器确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号电平强度S₁、S₂，以及确定移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂，从而根据原始信号、S₁、S₂、f’₁、f’₂，生成与实际中的发送多普勒频移的信号相似的第一、第二信号，并将第一、第二信号发送给频偏纠正设备进行补偿，从而实现在仿真的通信系统中，利用测试装置对高速移动环境下的频偏纠正设备的补偿性能的测试。本发明实施例提供的该方案还可以用于对非高速移动环境下的频偏纠正设备的补偿性能的测试。

附图说明

图1为移动终端以速度v在RRU1与RRU2之间运动的模型示意图；

图2为按照公式[1]、[2]确定的S₁和S₂的变化趋势示意图；

图3为按照公式[3]、[4]确定的f’₁和f’₂的变化趋势示意图；

图4为本发明实施例提供的一种基于仿真通信系统的测试系统的具体结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种信道仿真器的具体结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种基于仿真通信系统的测试系统的具体结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种信道仿真器的具体结构示意图；

图8a为本发明实施例中针对非小区切换场景下的测试平台示意图；

图8b为本发明实施例中针对小区切换场景下的测试平台示意图。

具体实施方式

为了在仿真的通信系统中，实现对具备频偏纠正功能的设备的性能测试，发明人对移动终端高速运动的情况进行了分析。如图1所示，为移动终端以速度v在射频拉远模块（RRU，Radio Remote Unit）RRU1与RRU2之间运动的模型示意图，图中，RRU1与RRU2是采用RRU合并小区网络架构下的两个相邻基站，RRU1与RRU2之间的距离为L，L可以为1500米（当仿真通信系统为TD-SCDMA系统时L可以为1500米）也可以为3000米（当仿真通信系统为GSM系统时L可以为3000米），S₁和S₂分别代表移动终端接收到的来自RRU1与基站RRU2的信号的信号强度，移动终端运动到RRU1（或RRU2）的正下方时，与基站之间的最短距离为D。

针对移动终端的运动轨迹为由RRU1正下方移动到RRU2正下方，再由RRU2正下方移动到RRU1正下方时，S₁和S₂可以分别由下式[1]、[2]来表示：

$S_1=\left\{\begin{array}{cc}-85,& 0\&le;t\&le;L/2v\\ -85+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}\right],& L/2v<t\&le;L/v\\ -85+\frac{k}{2}\lg [\frac{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}& L/v<t\&le;3L/2v\\ -85,& 3L/2v<t\&le;2L/v\end{array}\right.---\left[1\right]$

$S_2=\left\{\begin{array}{cc}-85+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}\right],& 0\&le;t\&le;L/2v\\ -85,& L/2v<t\&le;L/v\\ -85,& L/v<t\&le;3L/2v\\ -85+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}\right],& 3L/2v<t\&le;2L/v\end{array}\right.---\left[2\right]$

上述公式中的部分参数的介绍请参见上文，此外需要说明的是，公式中的-85为单个基站小区边缘覆盖最小电平强度S的一个具体取值，k为路径损耗的斜率，其具体取值可以根据实际情况来确定，比如可以为24，t为移动终端的运动时间，而D可以为75m，v则可以为100/300/400km/h等。

针对移动终端的运动轨迹为由RRU1正下方移动到RRU2正下方，再由RRU2正下方移动到RRU1正下方的情况，按照上述[1]、[2]确定的S₁和S₂的变化趋势示意图请参见附图2。

针对移动终端的运动轨迹为由RRU1正下方移动到RRU2正下方，再由RRU2正下方移动到RRU1正下方时，分别由RRU1、RRU2发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁和f’₂可以由下式[3]、[4]来表示：

${f_1}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}-\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{\mathrm{vt}}{\sqrt{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& 0\&le;t\&le;L/v\\ \frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{2L-\mathrm{vt}}{\sqrt{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& L/v<t\&le;2L/v\end{array}\right.---\left[3\right]$

${f_2}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{L-\mathrm{vt}}{\sqrt{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& 0\&le;t\&le;L/v\\ -\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{\mathrm{vt}-L}{\sqrt{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& L/v<t\&le;2L/v\end{array}\right.---\left[4\right]$

其中，c为电磁波的速率，c＝3×10⁸m/s，f₀为基站的信号发射频率，可以为2×10⁹Hz。

按照上述[3]、[4]确定的f’₁和f’₂的变化趋势示意图请参见附图3。

通过上述分析，本发明实施例提供一种基于仿真通信系统的测试系统，该系统的结构示意图如图4所示，包括一个基站模拟设备41、信道仿真器42、频偏纠正设备43和测试装置44，其中：

基站模拟设备41，用于生成原始信号，并将生成的原始信号发送给信道仿真器42；

信道仿真器42，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂，并确定在该移动轨迹上移动的该移动终端分别接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；以及根据S₁、f’₁和基站模拟设备41发送来的原始信号，生成电平强度变化趋势与S₁的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₁的变化趋势一致的第一信号，并根据S₂、f’₂和上述原始信号，生成电平强度变化趋势与S₂的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₂的变化趋势一致的第二信号，并将第一信号、第二信号发送给频偏纠正设备43；

频偏纠正设备43，用于对信道仿真器42发送来的第一信号、第二信号分别进行补偿，得到补偿后的第一信号、第二信号；

测试装置44，用于根据第一信号、第二信号以及频偏纠正设备43得到的补偿后的第一信号、第二信号，确定频偏纠正设备43的补偿性能。

在一个较佳的实施例中，上述信道仿真器42具体可以通过确定移动终端的移动速度v、第一射频拉远模块与第二射频拉远模块之间的距离L、移动终端的预定移动轨迹（其中，这里的预定移动轨迹可以为移动终端由第一射频拉远模块（如基站RRU1）正下方移动到第二射频拉远模块（如基站RRU2）正下方，再由基站RRU2正下方移动到基站RRU1正下方）相距第一射频拉远模块的距离与该预定移动轨迹相距第二射频拉远模块的距离中的最短距离D、路径损耗的斜率k、电磁波的速率c、基站的信号发射频率f₀、单个基站小区边缘覆盖最小电平强度S（S的大小可以但不限于为-85db）；并根据v、L、k、D分别确定S₁、S₂，根据v、L、c、D、f₀分别确定f’₁、f’₂。

其中，上述的预定移动轨迹可以为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置，也可以为只从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，或者只从与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置移动到与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置。

特别地，当预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置时，信道仿真器42具体可以用于根据S、v、L、k、D，通过下述上述公式[5]、[6]分别确定S₁、S₂：

$S_1=\left\{\begin{array}{cc}S,& 0\&le;t\&le;L/2v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}\right],& L/2v<t\&le;L/v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}\right],& L/v<t\&le;3L/2v\\ S,& 3L/2v<t\&le;2L/v\end{array}\right.---\left[5\right]$

$S_2=\left\{\begin{array}{cc}S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}\right],& 0\&le;t\&le;L/2v\\ S,& L/2v<t\&le;L/v\\ S,& L/v<t\&le;3L/2v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}\right],& 3L/2v<t\&le;2L/v\end{array}\right.---\left[6\right]$

其中，t为移动终端的运动时间。

此外，针对预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置的情况，信道仿真器具体也可以用于根据v、L、c、d、f₀，通过上述公式[3]、[4]分别确定f’₁、f’₂。

对应于本发明实施例提供的上述系统，本发明实施例还提供一种信道仿真器，该信道仿真器的具体结构示意图如图5所示，包括以下功能单元：

接收单元51，用于接收基站模拟设备发送的原始信号；

电平强度确定单元52，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂；

频率确定单元53，用于分别确定在上述移动轨迹上移动的该移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；

信号生成单元54，用于根据电平强度确定单元52确定的S₁、频率确定单元53确定的f’₁和接收单元51接收的原始信号，生成电平强度变化趋势与S₁的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₁的变化趋势一致的第一信号，并根据电平强度确定单元52确定的S₂、频率确定单元53确定的f’₂和接收单元51接收的原始信号，生成电平强度变化趋势与S₂的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₂的变化趋势一致的第二信号；

发送单元55，用于将信号生成单元54生成的第一信号、第二信号发送给频偏纠正设备。

在一个较佳的实施例中，该信道仿真器还可以包括参数确定单元56，其用于确定移动终端的移动速度v、第一射频拉远模块与第二射频拉远模块之间的距离L、移动终端的预定移动轨迹与各基站之间的最短距离D、路径损耗的斜率k、电磁波的速率c、基站的信号发射频率f₀、单个基站小区边缘覆盖最小电平强度S。从而电平强度确定单元52就可以用于根据参数确定单元56确定的S、v、L、k、D，分别确定S₁、S₂；而频率确定单元53则可以根据参数确定单元56确定的v、L、c、D、f₀，分别确定f’₁、f’₂。

当所述预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置时，电平强度确定单元52确定S₁、S₂的方式可以参考上式[5]、[6]，在此不再赘述。同时，频率确定单元53确定f’₁、f’₂的方式可以参考上式[3]、[4]，在此也不再赘述。

在本发明实施例中，考虑到在实际中，移动终端在预定移动轨迹上移动时可能会发生小区切换的情况，因此，为了实现对实际情况的仿真，本发明实施例还提供另一种基于仿真通信系统的测试系统，该系统的具体结构示意图如图6所示，包括第一基站模拟设备61、第二基站模拟设备62、信道仿真器63、频偏纠正设备64和测试装置65，其中：

第一基站模拟设备61，用于生成第一原始信号，并将第一原始信号发送给信道仿真器63；

第二基站模拟设备62，用于生成第二原始信号，并将第二原始信号发送给信道仿真器63；

信道仿真器63，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂，并分别确定在该移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；以及根据S₁、f’₁和第一基站模拟设备发送来的第一原始信号，生成电平强度变化趋势与S₁的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₁的变化趋势一致的第一信号，并根据S₂、f’₂和第二基站模拟设备发送来的第二原始信号，生成电平强度变化趋势与S₂的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₂的变化趋势一致的第二信号，并将第一信号、第二信号发送给频偏纠正设备64；

频偏纠正设备64，用于对信道仿真器63发送来的第一信号、第二信号分别进行补偿，得到补偿后的第一信号、第二信号；

测试装置65，用于根据第一信号、第二信号以及频偏纠正设备64得到的补偿后的第一信号、第二信号，确定频偏纠正设备64的补偿性能。

在一个较佳的实施例中，信道仿真器63具体可以用于确定移动终端的移动速度v、第一射频拉远模块与第二射频拉远模块之间的距离L、预定移动轨迹相距第一射频拉远模块的距离与预定移动轨迹相距第二射频拉远模块的距离中的最短距离D、路径损耗的斜率k、电磁波的速率c、基站的信号发射频率f₀、单个基站小区边缘覆盖最小电平强度S；并根据S、v、L、k、D，分别确定S₁、S₂，根据v、L、c、D、f₀，分别确定f’₁、f’₂。

在本发明实施例中，当预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置时，信道仿真器63确定S₁、S₂的方式可以参考上式[5]、[6]，而确定f’₁、f’₂的方式可以参考上式[3]、[4]，在此不再赘述。

对应于本发明实施例提供的上述测试系统，本发明实施例还提供一种信道仿真器，该仿真器的具体结构与如图7所示，包括以下功能单元：

接收单元71，用于接收第一基站模拟设备发送的第一原始信号和第二基站模拟设备发送的第二原始信号；

电平强度确定单元72，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂；

频率确定单元73，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；

信号生成单元74，用于根据电平强度确定单元72确定的S₁、频率确定单元73确定的f’₁和接收单元接收的第一原始信号，生成电平强度变化趋势与S₁的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₁的变化趋势一致的第一信号，并根据电平强度确定单元确定的S₂、频率确定单元确定的f’₂和接收单元接收的第二原始信号，生成电平强度变化趋势与S₂的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₂的变化趋势一致的第二信号；

发送单元75，用于将信号生成单元74生成的第一信号、第二信号发送给频偏纠正设备。

在一个较佳的实施例中，该信道仿真器还可以包括参数确定单元76，用于确定移动终端的移动速度v、第一射频拉远模块与第二射频拉远模块之间的距离L、移动终端的预定移动轨迹与各基站之间的最短距离D、路径损耗的斜率k、电磁波的速率c、基站的信号发射频率f₀、单个基站小区边缘覆盖最小电平强度S，从而电平强度确定单元就可以根据参数确定单元76确定的S、v、L、k、D，分别确定S₁、S₂；而频率确定单元73则具体可以用于根据参数确定单元确定的v、L、c、D、f₀，分别确定f’₁、f’₂。

当预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置时，电平强度确定单元72确定S₁、S₂的方式可以参考上式[5]、[6]，在此不再赘述。同时，频率确定单元73确定f’₁、f’₂的方式可以参考上式[3]、[4]，在此不再赘述。

基于本发明实施例提供的上述方案，为了在实验室模拟完成高速环境中所需要具备的特殊功能和情况，本发明实施例通过各种仪表设计搭建出一套高速仿真测试平台。在此系统中使用安捷伦8960GSM/GPRS/EDGE LA以及星河亮点SP6010来模拟行驶有高速运行列车的铁道两侧分布的小区。基于该平台的测试可以分别针对同小区测试环境（移动终端在移动过程中未发生小区切换）、小区切换测试环境来进行。针对这两种环境分别进行仿真的测试平台示意图如图8a、图8b所示，两种测试环境可通过软件选择来实现，理想信号从8960OUT PORT输出至信道仿真器，信道仿真器按照本发明实施例提供的方案原理，提供模拟高速环境下的信道模型输出衰落信号，其中channel1和channel2分别模拟列车上终端与前后两个基站RRU1、RRU2建立通信连接的信道状况，包括信道类型，功率衰减模型，频率偏移等，待测设备使用自身能力补偿信道衰落及频偏并输出纠正后的信号，手机以此信号为下行信号与基站通信，上行通过环形器直接与8960INPORT相连。这样就创造了一个被衰落的下行信道模型，而上行仍然是近似理想信号。频谱分析仪在被测直放站前后用来查看频率和功率信息。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种基于仿真通信系统的测试系统，其特征在于，包括一个基站模拟设备、信道仿真器、频偏纠正设备和测试装置，其中：

基站模拟设备，用于生成原始信号，并将所述原始信号发送给信道仿真器；

信道仿真器，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂，并分别确定在所述移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；以及根据S₁、f’₁和基站模拟设备发送来的所述原始信号，生成电平强度变化趋势与S₁的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₁的变化趋势一致的第一信号，并根据S₂、f’₂和所述原始信号，生成电平强度变化趋势与S₂的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₂的变化趋势一致的第二信号，并将第一信号、第二信号发送给频偏纠正设备；

频偏纠正设备，用于对信道仿真器发送来的第一信号、第二信号分别进行补偿，得到补偿后的第一信号、第二信号；

测试装置，用于根据第一信号、第二信号以及频偏纠正设备得到的补偿后的第一信号、第二信号，确定频偏纠正设备的补偿性能。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信道仿真器具体用于确定移动终端的移动速度v、第一射频拉远模块与第二射频拉远模块之间的距离L、所述预定移动轨迹相距第一射频拉远模块的距离与所述预定移动轨迹相距第二射频拉远模块的距离中的最短距离D、路径损耗的斜率k、电磁波的速率c、基站的信号发射频率f₀、单个基站小区边缘覆盖最小电平强度S；并根据S、v、L、k、D，分别确定S₁、S₂，根据v、L、c、D、f₀，分别确定f’₁、f’₂。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置时，所述信道仿真器具体用于根据S、v、L、k、D，通过下述公式分别确定S₁、S₂：

$S_1=\left\{\begin{array}{cc}S,& 0\&le;t\&le;L/2v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}\right],& L/2v<t\&le;L/v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}\right],& L/v<t\&le;3L/2v\\ S,& 3L/2v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

$S_2=\left\{\begin{array}{cc}S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}\right],& 0\&le;t\&le;L/2v\\ S,& L/2v<t\&le;L/v\\ S,& L/v<t\&le;3L/2v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}\right],& 3L/2v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

其中，t为移动终端的运动时间。

4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，当所述预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置时，所述信道仿真器具体用于根据v、L、c、d、f₀，通过下述公式，分别确定f’₁、f’₂：

${f_1}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}-\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{\mathrm{vt}}{\sqrt{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& 0\&le;t\&le;L/v\\ \frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{2L-\mathrm{vt}}{\sqrt{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& L/v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

${f_2}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{L-\mathrm{vt}}{\sqrt{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& 0\&le;t\&le;L/v\\ -\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{\mathrm{vt}-L}{\sqrt{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& L/v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

其中，t为移动终端的运动时间。

5.一种信道仿真器，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收基站模拟设备发送的原始信号；

电平强度确定单元，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂；

频率确定单元，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；

信号生成单元，用于根据电平强度确定单元确定的S₁、频率确定单元确定的f’₁和接收单元接收的原始信号，生成电平强度变化趋势与S₁的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₁的变化趋势一致的第一信号，并根据电平强度确定单元确定的S₂、频率确定单元确定的f’₂和接收单元接收的原始信号，生成电平强度变化趋势与S₂的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₂的变化趋势一致的第二信号；

发送单元，用于将信号生成单元生成的第一信号、第二信号发送给频偏纠正设备；

参数确定单元，用于确定移动终端的移动速度v、第一射频拉远模块与第二射频拉远模块之间的距离L、所述预定移动轨迹相距第一射频拉远模块的距离与所述预定移动轨迹相距第二射频拉远模块的距离中的最短距离D、路径损耗的斜率k、电磁波的速率c、基站的信号发射频率f₀、单个基站小区边缘覆盖最小电平强度S；以及

所述电平强度确定单元具体用于根据参数确定单元确定的S、v、L、k、D，分别确定S₁、S₂；

所述频率确定单元具体用于根据参数确定单元确定的v、L、c、D、f₀，分别确定f’₁、f’₂。

6.如权利要求5所述的信道仿真器，其特征在于，当所述预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置时，所述电平强度确定单元具体用于根据S、v、L、k、D，通过下述公式分别确定S₁、S₂：

$S_1=\left\{\begin{array}{cc}S,& 0\&le;t\&le;L/2v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}\right],& L/2v<t\&le;L/v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}\right],& L/v<t\&le;3L/2v\\ S,& 3L/2v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

$S_2=\left\{\begin{array}{cc}S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}\right],& 0\&le;t\&le;L/2v\\ S,& L/2v<t\&le;L/v\\ S,& L/v<t\&le;3L/2v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}\right],& 3L/2v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

其中，t为移动终端的运动时间。

7.如权利要求5或6所述的信道仿真器，其特征在于，当所述预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置时，所述频率确定单元具体用于根据v、L、c、d、f₀，通过下述公式，分别确定f’₁、f’₂：

${f_1}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}-\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{\mathrm{vt}}{\sqrt{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& 0\&le;t\&le;L/v\\ \frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{2L-\mathrm{vt}}{\sqrt{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& L/v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

${f_2}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{L-\mathrm{vt}}{\sqrt{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& 0\&le;t\&le;L/v\\ -\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{\mathrm{vt}-L}{\sqrt{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& L/v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

其中，t为移动终端的运动时间。

8.一种基于仿真通信系统的测试系统，其特征在于，包括第一基站模拟设备、第二基站模拟设备、信道仿真器、频偏纠正设备和测试装置，其中：

第一基站模拟设备，用于生成第一原始信号，并将所述第一原始信号发送给信道仿真器；

第二基站模拟设备，用于生成信号内容不同于第一原始信号内容的第二原始信号，并将所述第二原始信号发送给信道仿真器；

信道仿真器，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂，并分别确定在所述移动轨迹上移动的所述移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；以及根据S₁、f’₁和第一基站模拟设备发送来的第一原始信号，生成电平强度变化趋势与S₁的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₁的变化趋势一致的第一信号，并根据S₂、f’₂和第二基站模拟设备发送来的第二原始信号，生成电平强度变化趋势与S₂的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₂的变化趋势一致的第二信号，并将第一信号、第二信号发送给频偏纠正设备；

频偏纠正设备，用于对信道仿真器发送来的第一信号、第二信号分别进行补偿，得到补偿后的第一信号、第二信号；

测试装置，用于根据第一信号、第二信号以及频偏纠正设备得到的补偿后的第一信号、第二信号，确定频偏纠正设备的补偿性能。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述信道仿真器具体用于确定移动终端的移动速度v、第一射频拉远模块与第二射频拉远模块之间的距离L、所述预定移动轨迹相距第一射频拉远模块的距离与所述预定移动轨迹相距第二射频拉远模块的距离中的最短距离D、路径损耗的斜率k、电磁波的速率c、基站的信号发射频率f₀、单个基站小区边缘覆盖最小电平强度S；并根据S、v、L、k、D，分别确定S₁、S₂，根据v、L、c、D、f₀，分别确定f’₁、f’₂。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，当所述预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置时，所述信道仿真器具体用于根据S、v、L、k、D，通过下述公式分别确定S₁、S₂：

$S_1=\left\{\begin{array}{cc}S,& 0\&le;t\&le;L/2v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}\right],& L/2v<t\&le;L/v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}\right],& L/v<t\&le;3L/2v\\ S,& 3L/2v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

$S_2=\left\{\begin{array}{cc}S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}\right],& 0\&le;t\&le;L/2v\\ S,& L/2v<t\&le;L/v\\ S,& L/v<t\&le;3L/2v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}\right],& 3L/2v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

其中，t为移动终端的运动时间。

11.如权利要求9或10所述的系统，其特征在于，当所述预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置时，所述信道仿真器具体用于根据v、L、c、d、f₀，通过下述公式，分别确定f’₁、f’₂：

${f_1}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}-\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{\mathrm{vt}}{\sqrt{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& 0\&le;t\&le;L/v\\ \frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{2L-\mathrm{vt}}{\sqrt{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& L/v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

${f_2}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{L-\mathrm{vt}}{\sqrt{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& 0\&le;t\&le;L/v\\ -\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{\mathrm{vt}-L}{\sqrt{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& L/v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

其中，t为移动终端的运动时间。

12.一种信道仿真器，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收第一基站模拟设备发送的第一原始信号和第二基站模拟设备发送的第二原始信号；

电平强度确定单元，用于分别确定在预定移动轨迹上移动的移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号的电平强度S₁、S₂；

频率确定单元，用于分别确定在所述移动轨迹上移动的所述移动终端接收到的由第一射频拉远模块、第二射频拉远模块发送的信号发生多普勒频移后的频率f’₁、f’₂；

信号生成单元，用于根据电平强度确定单元确定的S₁、频率确定单元确定的f’₁和接收单元接收的第一原始信号，生成电平强度变化趋势与S₁的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₁的变化趋势一致的第一信号，并根据电平强度确定单元确定的S₂、频率确定单元确定的f’₂和接收单元接收的第二原始信号，生成电平强度变化趋势与S₂的变化趋势一致、且频率的变化趋势与f’₂的变化趋势一致的第二信号；

发送单元，用于将信号生成单元生成的第一信号、第二信号发送给频偏纠正设备；

参数确定单元，用于确定移动终端的移动速度v、第一射频拉远模块与第二射频拉远模块之间的距离L、预定移动轨迹相距第一射频拉远模块的距离与所述预定移动轨迹相距第二射频拉远模块的距离中的最短距离D、路径损耗的斜率k、电磁波的速率c、基站的信号发射频率f₀、单个基站小区边缘覆盖最小电平强度S；以及

所述电平强度确定单元具体用于根据参数确定单元确定的S、v、L、k、D，分别确定S₁、S₂；

所述频率确定单元具体用于根据参数确定单元确定的v、L、c、D、f₀，分别确定f’₁、f’₂。

13.如权利要求12所述的信道仿真器，其特征在于，当所述预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置时，所述电平强度确定单元具体用于根据S、v、L、k、D，通过下述公式分别确定S₁、S₂：

$S_1=\left\{\begin{array}{cc}S,& 0\&le;t\&le;L/2v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}\right],& L/2v<t\&le;L/v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}\right],& L/v<t\&le;3L/2v\\ S,& 3L/2v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

$S_2=\left\{\begin{array}{cc}S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}\right],& 0\&le;t\&le;L/2v\\ S,& L/2v<t\&le;L/v\\ S,& L/v<t\&le;3L/2v\\ S+\frac{k}{2}\lg \left[\frac{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}\right],& 3L/2v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

其中，t为移动终端的运动时间。

14.如权利要求12或13所述的信道仿真器，其特征在于，当所述预定移动轨迹为从与第一射频拉远模块之间的距离为D的第一位置移动到与第二射频拉远模块之间的距离为D的第二位置，再由第二位置移动到第一位置时，所述频率确定单元具体用于根据v、L、c、d、f₀，通过下述公式，分别确定f’₁、f’₂：

${f_1}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}-\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{\mathrm{vt}}{\sqrt{{\left(\mathrm{vt}\right)}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& 0\&le;t\&le;L/v\\ \frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{2L-\mathrm{vt}}{\sqrt{{(2L-\mathrm{vt})}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& L/v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

${f_2}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{L-\mathrm{vt}}{\sqrt{{(L-\mathrm{vt})}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& 0\&le;t\&le;L/v\\ -\frac{v}{c}\&CenterDot;\frac{\mathrm{vt}-L}{\sqrt{{(\mathrm{vt}-L)}^2+D^2}}\&CenterDot;f_0& L/v<t\&le;2L/v\end{array}\right.;$

其中，t为移动终端的运动时间。

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