CN110311742A - 实现对信道模拟器多径延时测试的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实现对信道模拟器多径延时测试的方法，包括以下步骤：(1)生成一组脉冲信号，对信号进行低通滤波来限制信号的带宽；(2)将信号经由信号源发送至信道模拟器接收端口，经过信道模拟器多径延时后输出，由示波器采集输出的信号，测量采集信号的脉冲时域分布情况，判断多径延时的准确性。采用了本发明的实现对信道模拟器多径延时测试的方法，实现了对信道模拟器多径延时的测量，确保了时延的分辨率和准确度，提升了信道模拟过程的正确性。而且本发明采用的方法操作便捷，易于实现。

Description

实现对信道模拟器多径延时测试的方法
技术领域
本发明涉及仪器仪表技术领域，尤其涉及多径延时指标测试验证领域，具体是指一种实现对信道模拟器多径延时测试的方法。
背景技术
在无线通信设备测试领域，常常需要信道模拟器对通信过程中的无线信道环境进行模拟和仿真。如说明书附图1所示，信道模拟器由5部分构成，RF接收模块负责接收无线通信过程中基站设备发射出的信号，经由模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)转换为数字信号，数字信号进入基带FPGA后，对信号复制多路并做不同的延时，然后对信号进行合并，输出给数模转换器(Digital-to-Analog Converter，DAC)转为模拟信号，再由RF发送模块将信号发出信道模拟器，发给手机等终端接收设备。
信道模拟器基带为模拟真实的无线信道环境，会对信号复制多路并做不同的延时，称为多径延时，用以模拟实际信道环境下电磁波不同的传输路径，之后，各条多径信号与时变的幅值相位系数进行相乘，模拟真实信道的各种传输衰落情况，例如瑞利衰落、莱斯衰落等。
实现信号的多径延时，是信道模拟器的一项重要功能，时延的分辨率和准确度关系到信道模拟过程的正确与否，因而如何准确地测量、验证多径延时，是信道模拟器研发过程中需要面对的问题。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足分辨率高、准确度高、误差小的实现对信道模拟器多径延时测试的方法。
为了实现上述目的，本发明的实现对信道模拟器多径延时测试的方法如下：
该实现对信道模拟器多径延时测试的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)生成一组脉冲信号，对信号进行低通滤波来限制信号的带宽；
(2)将信号经由信号源发送至信道模拟器接收端口，经过信道模拟器多径延时后输出，由示波器采集输出的信号，测量采集信号的脉冲时域分布情况，判断多径延时的准确性。
较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)选取升余弦滤波器作为限制信号带宽宽度的滤波器，将滤波器冲激响应时域序列与脉冲信号做卷积相乘，得到滤波后的信号；
(2.2)对信号进行幅值调整，以便在信号源发出信号时获得最佳信噪比，将处理后的信号数据发给信号源，信号源经调制后发送至信号模拟器的接收端口；
(2.3)信道模拟器经过基带的多径延时和叠加后，由发射端口发出，示波器采集发射出的信号；
(2.4)对示波器采集的数据进行分析，得到当前多径延时的情况。
较佳地，所述的步骤(2.1)中计算升余弦滤波器冲激响应，具体为：
根据以下公式计算升余弦滤波器冲激响应：
其中，T为归一化通带带宽的倒数，β为滤波器滚降系数。
较佳地，所述的步骤(1)中脉冲信号的实部信号中间点幅值为0.2，虚部信号全为0。
较佳地，所述的信号源的载波频率为500MHz。
采用了本发明的实现对信道模拟器多径延时测试的方法，实现了对信道模拟器多径延时的测量，确保了时延的分辨率和准确度，提升了信道模拟过程的正确性。而且本发明采用的方法操作便捷，易于实现。
附图说明
图1为本发明的信道模拟器结构简图。
图2为本发明的实现对信道模拟器多径延时测试方法的信道模拟器多径延时测量时的连接结构示意图。
图3为本发明的实现对信道模拟器多径延时测试的方法的计算机生成的原始脉冲信号示意图。
图4为本发明的实现对信道模拟器多径延时测试的方法的对脉冲信号进行RC滤波后的时域波形示意图。
图5为本发明的实现对信道模拟器多径延时测试的方法的信号源发射脉冲信号波形图示意图。
图6为本发明的实现对信道模拟器多径延时测试的方法的信道模拟器多径延时配置实施例示意图。
图7为本发明的实现对信道模拟器多径延时测试的方法的信道模拟器输出波形图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该实现对信道模拟器多径延时测试的方法，其中包括以下步骤：
(1)生成一组脉冲信号，对信号进行低通滤波来限制信号的带宽；
(2)将信号经由信号源发送至信道模拟器接收端口，经过信道模拟器多径延时后输出，由示波器采集输出的信号，测量采集信号的脉冲时域分布情况，判断多径延时的准确性；
(2.1)选取升余弦滤波器作为限制信号带宽宽度的滤波器，将滤波器冲激响应时域
序列与脉冲信号做卷积相乘，得到滤波后的信号；
(2.2)对信号进行幅值调整，以便在信号源发出信号时获得最佳信噪比，将处理后
的信号数据发给信号源，信号源经调制后发送至信号模拟器的接收端口；
(2.3)信道模拟器经过基带的多径延时和叠加后，由发射端口发出，示波器采集发
射出的信号；
(2.4)对示波器采集的数据进行分析，得到当前多径延时的情况。
较佳地，所述的步骤(2.1)中计算升余弦滤波器冲激响应，具体为：
根据以下公式计算升余弦滤波器冲激响应：
其中，T为归一化通带带宽的倒数，β为滤波器滚降系数。
较佳地，所述的步骤(1)中脉冲信号的实部信号中间点幅值为0.2，虚部信号全为0。
较佳地，所述的信号源的载波频率为500MHz。
本发明的具体实施方式中，本发明提供一种基于信号源和示波器的信道模拟器多径延时测试方法。首先由软件生成一组IQ脉冲信号，对信号进行低通滤波以限制信号的带宽，然后将该信号经由信号源发送给信道模拟器接收端口，经过信道模拟器多径延时后输出，由示波器采集输出的信号，测量采集信号的脉冲时域分布情况，判断多径延时是否准确。
信道模拟器多径延时测试方法的连接简图如说明书附图2所示。首先生成一组脉冲信号，信号如说明书附图3所示，I路(实部)信号中间点幅值为0.2，Q路(虚部)信号全为0。由于该脉冲信号在频域上是无限宽的，而整个测试环境的信号通路带宽是有限的，需要对该信号进行低通滤波，以限制信号带宽的范围。
选取升余弦滤波器(Raised Cosine Filter，RC)作为限制信号带宽宽度的滤波器。如下所示为RC滤波器冲激响应的数学表达式：
上式中，T为归一化通带带宽的倒数，β为滤波器滚降系数。
将该表达式得到的滤波器冲激响应时域序列与脉冲信号做卷积相乘，得到了滤波后的信号，说明书附图4为滤波处理后的脉冲信号，可以看到限制带宽后，信号序列变得比较平滑。之后，对信号进行幅值调整，在数值不溢出的前提下，保证信号的幅值尽量大，以便在信号源发出信号时获得最佳的信噪比。
将计算机处理好的信号数据发给信号源，信号源经过调制后发出给信号模拟器的接收端口。信道模拟器经过基带的多径延时和叠加后，再由发射端口发出，示波器将连接在信道模拟器发射端口并采集发射出的信号，对示波器采集的数据进行分析，就可以得到当前多径延时的情况。
说明书附图1是信道模拟器结构简图，包含RF接收模块、ADC、基带处理模块、DAC、射频发射模块。说明书附图2是信道模拟器多径延时测量时的连接结构示意图，经过PC机处理的信号输入给信号源，再由信号源将信号输入给信道模拟器，信道模拟器输出信号由示波器接收并显示。说明书附图5是信号源发射脉冲信号波形图，载波频率500MHz，左侧为脉冲波形细节图，横坐标每格10ns，左侧为脉冲波形全貌，横坐标每格200ns。说明书附图6是信道模拟器多径延时配置实施例示意图，配置了两条延时径，时间间隔1us，功率相差6dB。
本发明的实现对信道模拟器多径延时测试的方法的具体实施例如下：
实际测试时，信号源载波频率设为500MHz，将生成好的脉冲波形发给信号源，信号源工作模式设为Arb(Arbitrary waveform generation)，信号源将会发出如说明书附图5所示的脉冲波形，说明书附图5左侧为脉冲波形细节图，横坐标每格10ns，左侧为脉冲波形全貌，横坐标每格200ns。
然后，将该信号源输出接至信道模拟器输入端口，信道模拟器多径延时配置以说明书附图6为例，设置两条延时径，延时间隔1us，第二条径的功率比第一条径小6dB。配置完成后，将信道模拟器输出端口接至示波器。示波器采集到的波形如说明书附图7所示，可以看到波形由两个脉冲信号叠加而成，脉冲时间间隔1us，功率相差约6dB，与信道模拟器实际配置相符。
采用了本发明的实现对信道模拟器多径延时测试的方法，实现了对信道模拟器多径延时的测量，确保了时延的分辨率和准确度，提升了信道模拟过程的正确性。而且本发明采用的方法操作便捷，易于实现。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (5)

1.一种实现对信道模拟器多径延时测试的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)生成一组脉冲信号，对信号进行低通滤波来限制信号的带宽；
(2)将信号经由信号源发送至信道模拟器接收端口，经过信道模拟器多径延时后输出，由示波器采集输出的信号，测量采集信号的脉冲时域分布情况，判断多径延时的准确性。
2.根据权利要求1所述的实现对信道模拟器多径延时测试的方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)选取升余弦滤波器作为限制信号带宽宽度的滤波器，将滤波器冲激响应时域序列与脉冲信号做卷积相乘，得到滤波后的信号；
(2.2)对信号进行幅值调整，以便在信号源发出信号时获得最佳信噪比，将处理后的信号数据发给信号源，信号源经调制后发送至信号模拟器的接收端口；
(2.3)信道模拟器经过基带的多径延时和叠加后，由发射端口发出，示波器采集发射出的信号；
(2.4)对示波器采集的数据进行分析，得到当前多径延时的情况。
3.根据权利要求2所述的实现对信道模拟器多径延时测试的方法，其特征在于，所述的步骤(2.1)中计算升余弦滤波器冲激响应，具体为：
根据以下公式计算升余弦滤波器冲激响应：
其中，T为归一化通带带宽的倒数，β为滤波器滚降系数。
4.根据权利要求1所述的实现对信道模拟器多径延时测试的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中脉冲信号的实部信号中间点幅值为0.2，虚部信号全为0。
5.根据权利要求1所述的实现对信道模拟器多径延时测试的方法，其特征在于，所述的信号源的载波频率为500MHz。
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