CN106034002A - 一种多通道宽带信道模拟方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多通道宽带信道模拟方法及装置，该方法包括：在后台操控单元中创建无线信道场景，并基于创建的无线信道场景对信道处理单元进行控制；信道处理单元在后台操控单元的控制下，模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理。本发明可以提供更多通道数，使可支持的无线网络规模更大，更接近真实的、直观的空间无线信道场景。本发明克服了现有无线信道模拟仪器射频基带一体化的缺陷，使无线信道模拟器的射频部分可以和基带远离，从而使无线信道模拟仪器具有更大的测试环境适应能力，使测试场景、测试技术和测试环境条件得到显著的改善。

Description

一种多通道宽带信道模拟方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种多通道宽带信道模拟方法及装置。

背景技术

在无线通信系统中，信号在无线空间传输时，信号传播的场景有很大的不同，无线电波在空间传输中将受到大气效应和地面效应的影响，导致接收机接收的电平随着时间的变化而不断起伏变化，即衰落。衰落的大小与气候条件，站距的长短有关。衰落的出现将使得信号发生畸变。为了更好地评估无线通信设备的性能，往往需要在实际通信环境中进行反复实验，这必将耗费大量人力物力。为了缩短研制周期，节省研制费用，并且更加方便容易地评估无线通信设备的性能，往往在实验室测试通信系统时，希望能模拟出可能的信号传播信道，以便在实验室环境下测试到以后运用场景下的系统性能。

由于信号传播的场景复杂多样，当前信道模拟仪器受方法、技术限制，大多缺乏接近真实的、实时的场景。同时现有信道模拟仪器一般采用射频-基带-射频的处理模式，受技术限制，能提供的通道数一般都不多，通常为单通道，而且其射频和基带一般是一体化的，并且射频单元之间相互泄露不可避免。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种多通道宽带信道模拟方法及装置，提供更多的信道模拟的通道数，使可支持的无线网络规模更大，更接近真实的、直观的空间无线信道场景。

本发明采用的技术方案是，所述多通道宽带信道模拟方法，包括：

在后台操控单元中创建无线信道场景，并基于创建的无线信道场景对信道处理单元进行控制；

信道处理单元在后台操控单元的控制下，模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理。

进一步，在后台操控单元中创建无线信道场景，包括：在后台操控单元中进行无线信道场景数据导入、无线信道场景显示、无线信道信息管理和通信设备管理。

进一步的，信道处理单元的数量为一个或多个；任一信道处理单元，包括：主控模块、以及一个或多个信道处理通道；

单个或多个信道处理单元在后台操控单元的控制下，模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理，包括：

主控模块基于从后台操控单元处下载的控制脚本对各信道处理通道进行统一控制，以模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理。

进一步的，所述信道处理通道包括：信道数据生成模块、信道处理模块、以及接入模块；

主控模块基于从后台操控单元处下载的控制脚本对各信道处理通道进行统一控制，以模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理，包括：

在任一信道处理通道中，主控模块根据控制脚本执行如下操作：向信道数据生成模块下发信道参数、向信道处理模块下发信道数据、以及向接入模块下发转发控制信息；

信道数据生成模块根据主控模块下发的信道参数生成相应的信道数据，并下发所述信道数据给信道处理模块；信道处理模块将主控模块发来的信道数据或者信道数据生成模块产生的信道数据作用到接入模块转发来的基带数据上以对基带数据进行过信道处理，并将经过过信道处理的基带数据发回接入模块；接入模块根据主控单元下发的转发控制信息将从多通道射频处理单元发来的基带数据转发给信道处理模块，并根据主控单元下发的转发控制信息将信道处理模块发回的经过过信道处理的基带数据发回给所述多通道射频处理单元。

进一步的，在信道处理单元中包含多个信道处理通道的情况下，各信道处理通道中的接入模块相互连接，各信道数据生成模块以及各信道处理模块中的运算过程均基于分布式计算实现；

主控模块基于从后台操控单元处下载的控制脚本对各信道处理通道进行统一控制，以模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理，还包括：

任一接入模块根据主控单元下发的转发控制信息将从多通道射频处理单元发来的基带数据转发给其他接入模块，通过其他接入模块转发给相应的信道处理模块，并根据主控单元下发的转发控制信息将信道处理模块发回的经过过信道处理的基带数据转发给其他接入模块，通过其他接入模块发回给所述多通道射频处理单元。

进一步的，各信道处理通道中的接入模块相互连接，包括：

各信道处理通道中的接入模块之间具有宽带数据交换网络，基于所述交换网络进行数据交换。

进一步的，各信道数据生成模块以及各信道处理模块中的运算过程均基于分布式计算实现，包括：

各信道数据生成模块之间、以及各信道处理模块之间均具有宽带数据交换网络，基于所述交换网络实现运算过程的分布式计算。

进一步的，多通道射频处理单元的数量为一个或多个；

任一多通道射频处理单元，包括：拉远传输模块、基带数据接口模块、以及两个以上的射频收发通道，其中，每个射频收发通道中包括射频发射通路和射频接收通路，每条射频发射通路和每条射频接收通路均与相应的通信设备连接；针对任一射频收发通道：

射频收发通道将通信设备的发射信号经过衰减、下变频、滤波以及模数转换后得到基带数据发送给基带数据接口模块，基带数据接口模块将接收到的基带数据通过拉远传输模块传输给信道处理单元；

信道处理单元下发的经过过信道处理的基带数据通过拉远传输模块传输给基带数据接口模块，基带数据接口模块将接收到的基带数据传输给射频收发通道，基带数据在射频收发通道中依次经过数模转换、衰减、滤波、上变频以及衰减后作为接收信号输入到通信设备。

进一步的，所述拉远传输模块，包括：光纤。

本发明还提供一种多通道宽带信道模拟装置，包括：

后台操控单元，用于创建无线信道场景，并基于创建的无线信道场景对信道处理单元进行控制；

信道处理单元，用于在后台操控单元的控制下，模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理；

多通道射频处理单元，用于连接通信设备，并传递通信设备的射频收发信号。

采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

本发明所述多通道宽带信道模拟方法及装置，旨在改变现有无线信道模拟仪器通道数有限、可处理的网络规模小等不足，本发明可以提供更多通道数，使可支持的无线网络规模更大，更接近真实的、直观的空间无线信道场景。本发明通过引入拉远传输模块，克服现有无线信道模拟仪器射频基带一体化的缺陷，使无线信道模拟器的射频部分可以和基带远离，从而使无线信道模拟仪器具有更大的测试环境适应能力，使测试场景、测试技术和测试环境条件得到显著的改善。

附图说明

图1为本发明第一实施例的多通道宽带信道模拟方法流程图；

图2为本发明第三实施例的多通道宽带信道模拟方法装置组成结构示意图；

图3为本发明第四实施例的宽带无线信道模拟装置组成结构示意图；

图4为本发明第四实施例的单个信道处理单元内部结构示意图；

图5为本发明第四实施例的多通道射频处理单元中的任一射频收发通道的内部结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

本发明第一实施例，一种多通道宽带信道模拟方法，如图1所示，包括以下具体步骤：

步骤S101，在后台操控单元中创建无线信道场景，并基于创建的无线信道场景对信道处理单元进行控制；

具体的，在步骤S101中，在后台操控单元中创建无线信道场景，包括：在后台操控单元中进行无线信道场景数据导入、无线信道场景显示、无线信道信息管理和通信设备管理。

步骤S102，信道处理单元在后台操控单元的控制下，模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理；所述通信设备包括：基站和无线通信终端。

具体的，信道处理单元的数量为一个或多个；任一信道处理单元，包括：主控模块、以及一个或多个信道处理通道；

单个或多个信道处理单元在后台操控单元的控制下，模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理，包括：

主控模块基于从后台操控单元处下载的控制脚本对各信道处理通道进行统一控制，以模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理。

进一步的，每个信道处理通道包括：信道数据生成模块、信道处理模块、以及接入模块；

主控模块基于从后台操控单元处下载的控制脚本对各信道处理通道进行统一控制，以模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理，包括：

在任一信道处理通道中，主控模块根据控制脚本执行如下操作：向信道数据生成模块下发信道参数、向信道处理模块下发信道数据、以及向接入模块下发转发控制信息；

信道数据生成模块根据主控模块下发的信道参数生成相应的信道数据，并下发所述信道数据给信道处理模块；信道处理模块将主控模块发来的信道数据或者信道数据生成模块产生的信道数据作用到接入模块转发来的基带数据上以对基带数据进行过信道处理，并将经过过信道处理的基带数据发回接入模块；接入模块根据主控单元下发的转发控制信息将从多通道射频处理单元发来的基带数据转发给信道处理模块，并根据主控单元下发的转发控制信息将信道处理模块发回的经过过信道处理的基带数据发回给所述多通道射频处理单元。

优选的，所述信道数据生成模块以及所述信道处理模块中的运算过程基于分布式计算实现。

进一步的，在本实施例中，多通道射频处理单元的数量为一个或多个；

任一多通道射频处理单元，包括：拉远传输模块、基带数据接口模块、以及两个以上的射频收发通道，其中，所述拉远传输模块，包括：光纤。每个射频收发通道中包括射频发射通路和射频接收通路，每条射频发射通路和每条射频接收通路均与相应的通信设备连接；针对任一射频收发通道：

射频收发通道将通信设备的发射信号经过衰减、下变频、滤波以及模数转换后得到基带数据发送给基带数据接口模块，基带数据接口模块将接收到的基带数据通过拉远传输模块传输给信道处理单元的接入模块；

信道处理单元的接入模块下发的经过过信道处理的基带数据通过拉远传输模块传输给基带数据接口模块，基带数据接口模块将接收到的基带数据传输给射频收发通道，基带数据在射频收发通道中依次经过数模转换、衰减、滤波、上变频以及衰减后作为接收信号输入到通信设备。

本发明第二实施例，一种多通道宽带信道模拟方法，本实施例所述方法与第一实施例大致相同，区别在于：

在任一信道处理单元中包含多个信道处理通道的情况下，各信道处理通道中的接入模块相互连接，具体的，各信道处理通道中的接入模块之间组建交换网络，基于所述交换网络进行数据交换。

各信道数据生成模块以及各信道处理模块中的运算过程均基于分布式计算实现，具体的，各信道数据生成模块之间、以及各信道处理模块之间均具有宽带数据交换网络，基于所述交换网络实现运算过程的分布式计算。

在本实施例中，主控模块基于从后台操控单元处下载的控制脚本对各信道处理通道进行统一控制，以模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理，还包括：

任一接入模块根据主控单元下发的转发控制信息将从多通道射频处理单元发来的基带数据转发给其他接入模块，通过其他接入模块转发给相应的信道处理模块，并根据主控单元下发的转发控制信息将信道处理模块发回的经过过信道处理的基带数据转发给其他接入模块，通过其他接入模块发回给所述多通道射频处理单元。

本发明第三实施例，与第一实施例或者第二实施例对应，本实施例介绍一种多通道宽带信道模拟装置，如图2所示，包括以下组成部分：

后台操控单元100，用于创建无线信道场景，并基于创建的无线信道场景对信道处理单元进行控制；

信道处理单元200，用于在后台操控单元100的控制下，模拟无线信道对由多通道射频处理单元300接入的通信设备的射频收发信号进行处理；所述通信设备包括：基站和无线通信终端；

多通道射频处理单元300，用于连接通信设备，并传递通信设备的射频收发信号。

本发明第四实施例，本实施例是在上述实施例的基础上，结合附图3～5介绍一个本发明的应用实例。

如图3所示，本实施例的宽带无线信道模拟装置包括：一台后台操控用计算机(类似于前面实施例的后台操控单元)、一个或者多个信道处理单元、一个或者多个多通道射频处理单元，本实施例的多通道射频处理通道的个数为N，N≥2。多通道射频处理多通道单元的射频输入输出端口可以接入无线基站eNodeB和用户设备UE进行模拟测试，射频输入输出端口在物理上可以分开也可以合一。本实施例以长期演进LTE系统为例。

该计算机承载的操控软件用来实现无线场景数据导入、无线场景创建、场景显示、信道信息管理、设备管理等功能，同时完成和信道处理单元的数据交互。

该信道处理单元用来完成与操控软件的数据交互、进行基于场景的信道数据生成和把信道数据作用到相应的基带数据上等。

以单个信道处理单元为例其内部结构图如图4所示，包含一个主控模块、若干信道数据生成模块、若干信道处理模块及若干接入模块。主控模块完成和操控软件的数据交互，并对其它模块进行统一管理；信道数据生成模块则会根据操控软件下发的信道参数生成相应的信道数据，并下发这些信道数据给信道处理模块使其作用到相应的基带数据上；信道处理模块则根据主控模块下发的信道数据，或者根据信道数据生成模块产生的信道数据，作用到相关的基带数据上，完成对基带数据的过信道处理；接入模块接收相应多通道射频处理单元送入的基带数据，根据主控模块发来的转发控制信息将接收到的基带数据送到相应的信道处理模块，同时把经过信道处理模块进行过信道处理的基带数据按照格式要求送给相应的多通道射频处理单元。

信道数据生成模块、信道处理模块都需要有丰富的、高速的乘加单元以满足大数据量高速乘加运算及分布式运算需求；各信道处理模块之间、各信道数据生成模块之间需要具有足够的宽带数据交换网络，以满足分布式计算的大数据量交换需求。

各接入模块之间设计有大量交换网络，每个接入模块都可以将与自身连接的多通道射频处理单元送来的基带信号按照主控模块发来的转发控制信息送入其他接入模块，通过其他接入模块发送给相应的信道处理模块，同时可以把信道处理模块送来的经过过信道处理的基带数据按照主控模块发来的转发控制信息送到其他接入模块，通过其他接入模块发送到相应的多通道射频处理单元。

所述多通道射频处理单元在本装置中一般为多个，以方便接入更多的基站设备和用户设备UE，

任一多通道射频处理单元，包括：光纤、基带数据接口模块、以及M个射频收发通道，M≥2。其中，每个射频收发通道中包括多个独立的射频发射通路和多个独立的射频接收通路，每条射频发射通路和每条射频接收通路均与相应的通信设备连接，用于完成多通道射频信号与基带信号的转换，每个射频通道支持宽频段、高带宽，并且频点、带宽可配，同时射频到基带或者基带到射频的转换要尽量高保真。

所述多通道射频处理单元中的任一射频收发通道的内部结构图如图5所示，包含射频处理部分和基带处理两大部分，主要实现从射频到基带的互转，射频处理部分一般包含衰减器、上下变频器、滤波器及AD/DA等，射频通道的输入输出口连接相关基站设备或者用户设备UE，基带处理部分通过基带数据接口模块、光纤传输线与信道处理单元交互各基带信号。

本发明实施例的所述多通道宽带信道模拟方法及装置，用于大规模、精确地、无限接近真实地对无线信道进行模拟。旨在改变现有无线信道模拟仪器通道数有限、可处理的网络规模小等不足，本发明可以提供更多通道数，使可支持的无线网络规模更大，更接近真实的、直观的空间无线信道场景。本发明通过引入光纤等拉远传输模块使无线信道模拟器的射频部分可以和基带远离，克服现有无线信道模拟仪器射频基带一体化的缺陷，从而使无线信道模拟仪器具有更大的测试环境适应能力，使测试场景、测试技术和测试环境条件得到显著的改善。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (10)

1.一种多通道宽带信道模拟方法其特征在于，包括：

在后台操控单元中创建无线信道场景，并基于创建的无线信道场景对信道处理单元进行控制；

信道处理单元在后台操控单元的控制下，模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理。

2.根据权利要求1所述的多通道宽带信道模拟方法，其特征在于，在后台操控单元中创建无线信道场景，包括：在后台操控单元中进行无线信道场景数据导入、无线信道场景显示、无线信道信息管理和通信设备管理。

3.根据权利要求1所述的多通道宽带信道模拟方法，其特征在于，信道处理单元的数量为一个或多个；任一信道处理单元，包括：主控模块、以及一个或多个信道处理通道；

单个或多个信道处理单元在后台操控单元的控制下，模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理，包括：

主控模块基于从后台操控单元处下载的控制脚本对各信道处理通道进行统一控制，以模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理。

4.根据权利要求3所述的多通道宽带信道模拟方法，其特征在于，所述信道处理通道包括：信道数据生成模块、信道处理模块、以及接入模块；

所述主控模块基于从后台操控单元处下载的控制脚本对各信道处理通道进行统一控制，以模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理，包括：

在任一信道处理通道中，主控模块根据控制脚本执行如下操作：向信道数据生成模块下发信道参数、向信道处理模块下发信道数据、以及向接入模块下发转发控制信息；

信道数据生成模块根据主控模块下发的信道参数生成相应的信道数据，并下发所述信道数据给信道处理模块；信道处理模块将主控模块发来的信道数据或者信道数据生成模块产生的信道数据作用到接入模块转发来的基带数据上以对基带数据进行过信道处理，并将经过过信道处理的基带数据发回接入模块；接入模块根据主控单元下发的转发控制信息将从多通道射频处理单元发来的基带数据转发给信道处理模块，并根据主控单元下发的转发控制信息将信道处理模块发回的经过过信道处理的基带数据发回给所述多通道射频处理单元。

5.根据权利要求4所述的多通道宽带信道模拟方法，其特征在于，在信道处理单元中包含多个信道处理通道的情况下，各信道处理通道中的接入模块相互连接，各信道数据生成模块以及各信道处理模块中的运算过程均基于分布式计算实现；

所述主控模块基于从后台操控单元处下载的控制脚本对各信道处理通道进行统一控制，以模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理，还包括：

任一接入模块根据主控单元下发的转发控制信息将从多通道射频处理单元发来的基带数据转发给其他接入模块，通过其他接入模块转发给相应的信道处理模块，并根据主控单元下发的转发控制信息将信道处理模块发回的经过过信道处理的基带数据转发给其他接入模块，通过其他接入模块发回给所述多通道射频处理单元。

6.根据权利要求5所述的多通道宽带信道模拟方法，其特征在于，各信道处理通道中的接入模块相互连接，包括：

各信道处理通道中的接入模块之间具有宽带数据交换网络，基于所述交换网络进行数据交换。

7.根据权利要求5所述的多通道宽带信道模拟方法，其特征在于，各信道数据生成模块以及各信道处理模块中的运算过程均基于分布式计算实现，包括：

各信道数据生成模块之间、以及各信道处理模块之间均具有宽带数据交换网络，基于所述交换网络实现运算过程的分布式计算。

8.根据权利要求4所述的多通道宽带信道模拟方法，其特征在于，多通道射频处理单元的数量为一个或多个；

任一多通道射频处理单元，包括：拉远传输模块、基带数据接口模块、以及两个以上的射频收发通道，其中，每个射频收发通道中包括射频发射通路和射频接收通路，每条射频发射通路和每条射频接收通路均与相应的通信设备连接；

针对任一射频收发通道：射频收发通道将通信设备的发射信号经过衰减、下变频、滤波以及模数转换后得到基带数据发送给基带数据接口模块，基带数据接口模块将接收到的基带数据通过拉远传输模块传输给信道处理单元；

信道处理单元下发的经过过信道处理的基带数据通过拉远传输模块传输给基带数据接口模块，基带数据接口模块将接收到的基带数据传输给射频收发通道，基带数据在射频收发通道中依次经过数模转换、衰减、滤波、上变频以及衰减后作为接收信号输入到通信设备。

9.根据权利要求8所述的多通道宽带信道模拟方法，其特征在于，所述拉远传输模块，包括：光纤。

10.一种多通道宽带信道模拟装置，其特征在于，包括：

后台操控单元，用于创建无线信道场景，并基于创建的无线信道场景对信道处理单元进行控制；

信道处理单元，用于在后台操控单元的控制下，模拟无线信道对由多通道射频处理单元接入的通信设备的射频收发信号进行处理；

多通道射频处理单元，用于连接通信设备，并传递通信设备的射频收发信号。