CN110855378A - 针对大规模mimo信道模拟器的参考电路结构 - Google Patents

针对大规模mimo信道模拟器的参考电路结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，包括高稳参考信号发生电路模块；第一参考分配模块，与所述的高稳参考信号发生电路模块相连接；放大器模块组，包括m个放大器模块，每个放大器模块的输入端均与第一参考分配模块的输出端相连接，接收其中一路输出的信号；第二参考分配模块组，包括m个第二参考分配模块，每个第二参考分配模块与对应的一个放大器模块相连接。采用了本发明的针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，硬件电路结构简单，减少了设计和调试时间；可以输出多路信号且能微调相位，使得多路的相位一致性得到解决；本发明的参考信号频率低，减少了高频参考信号带来的串扰等信号完整性问题。

Description

针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构
技术领域
本发明涉及射频微波领域，尤其涉及MIMO信道模拟器领域，具体是指一种针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构。
背景技术
MIMO技术做为未来通信技术的关键技术之一，提高了频谱利用率，已经得到了迅速的发展及应用。而信道模拟器为了模拟这一技术也应运而生，可以模拟信道空间中的各种衰落，为研究MIMO技术提供了良好的模拟。MIMO技术即为多输入多输出技术(MultiInput Multi Output)。
本文基于一种64×16矩阵信道模拟器，模拟器用于模拟MIMO中最大64发16收的情形，总共有80个通道，其中每两个信道需要一个参考信号，则一共需要40个参考信号。在传统设计中需要多路本振信号，由于本振信号频率高，连线及接头引起的每个通道的相位误差难以控制，所以设计及调试难度较高，需要控制好硬件电路的等长、连接电缆接头的一致性。本发明中本振信号在每个通道中产生，则只需要提供较低频率的参考信号，由于参考信号频率较低，微小的线长误差不会对相位造成较大的影响，大大减少了设计及调试时间；其中多路参考的相位也可微调，这对每个通路的参考相位一致性又多了一层保障。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足一致性、完整性、耗时低的针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构。
为了实现上述目的，本发明的针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构如下：
该针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包括：
高稳参考信号发生电路模块，用于产生高稳定、低相位噪声的信号；
第一参考分配模块，与所述的高稳参考信号发生电路模块相连接，用于将所述的高稳参考信号发生电路模块输出的信号分成m路等幅同相的信号，其中，m的取值至少为2；
放大器模块组，包括m个放大器模块，每个放大器模块的输入端均与第一参考分配模块的输出端相连接，接收其中一路输出的信号，用于将信号放大至合适的范围；
第二参考分配模块组，包括m个第二参考分配模块，每个第二参考分配模块与对应的一个放大器模块相连接，用于将放大器模块的输出信号分成s路等幅同相的参考信号，其中，s的取值至少为2。
较佳地，所述的m的取值为大于等于2且小于等于14，s的取值为大于等于2且小于等于5。
较佳地，所述的m的取值为10，s的取值为4。
较佳地，所述的高稳参考信号发生电路模块内置10MHz高稳恒温晶振OCXO。
较佳地，所述的高稳参考信号发生电路模块产生的参考信号的频率为122.88MHz/n，其中，n为1、2、4、6、8、16或32。
较佳地，所述的放大器模块为低噪声放大器。
较佳地，所述的第一参考分配模块和第二参考分配模块为时钟芯片。
采用了本发明的针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，硬件电路结构简单，减少了设计和调试时间；可以输出多路信号且能微调相位，使得多路的相位一致性得到解决；本发明的参考信号频率低，减少了高频参考信号带来的串扰等信号完整性问题；本发明具有可扩展性，最多可以扩展到70个参考输出。
附图说明
图1为本发明的针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构的结构框图。
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。
本发明的该针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，其中包括：
高稳参考信号发生电路模块，用于产生高稳定、低相位噪声的信号；
第一参考分配模块，与所述的高稳参考信号发生电路模块相连接，用于将所述的高稳参考信号发生电路模块输出的信号分成m路等幅同相的信号，其中，m的取值至少为2；
放大器模块组，包括m个放大器模块，每个放大器模块的输入端均与第一参考分配模块的输出端相连接，接收其中一路输出的信号，用于将信号放大至合适的范围；
第二参考分配模块组，包括m个第二参考分配模块，每个第二参考分配模块与对应的一个放大器模块相连接，用于将放大器模块的输出信号分成s路等幅同相的参考信号，其中，s的取值至少为2。
作为本发明的优选实施方式，所述的m的取值为大于等于2且小于等于14，s的取值为大于等于2且小于等于5。
作为本发明的优选实施方式，所述的m的取值为10，s的取值为4。
作为本发明的优选实施方式，所述的高稳参考信号发生电路模块内置10MHz高稳恒温晶振OCXO。
作为本发明的优选实施方式，所述的高稳参考信号发生电路模块产生的参考信号的频率为122.88MHz/n，其中，n为1、2、4、6、8、16或32。
作为本发明的优选实施方式，所述的放大器模块为低噪声放大器。
作为本发明的优选实施方式，所述的第一参考分配模块和第二参考分配模块为时钟芯片。
本发明的具体实施方式中，提供了一种MIMO参考电路，如图1所示，本发明的参考电路由高稳参考信号发生电路模块，第一参考分配模块，放大器模块组，第二参考分配模块组成。高稳参考信号发生电路模块产生高稳定、低相位噪声的信号，第一参考分配模块将高稳参考信号发生电路模块的信号分成10路等幅同相的信号，经过放大器模块组输入到第二参考分配模块中，第二参考分配模块输出4路等幅同相的参考信号。
MIMO信道模拟器在整机设计中每层有8个收发通路，共10层，共有80个通路，那么共40路参考信号，则参考电路采用10*4的组合形式产生40路参考。
高稳参考信号发生电路模块内置高稳恒温晶振10MHzOCXO，通过锁相环、滤波、分频、放大等产生高稳定、低相位噪声的参考信号，频率为122.88MHz/n(n＝1，2，4，6，8，16，32)。
高稳参考信号发生电路模块产生的信号再输入给第一参考分配模块，第一参考分配模块主要由TI(德州仪器)公司的一款时钟芯片组成，时钟芯片具有多路输出、超低噪声的性能，利用芯片的信号分配功能将输入的参考信号分成10路等幅同相的信号，每一路信号都可以进行相位的控制。
第一参考分配模块输出的信号经过放大器模块对信号放大，其中放大器为低噪声放大器，保证了最后输出信号在合适的范围内。
放大器模块组输出的信号最后输入到第二参考分配模块组，第二参考分配模块组共有十组，也是主要由时钟芯片组成，每个第二参考分配模块将输入信号分成4路等幅同相的输出信号。
其中，参考信号频率较低，最高为122.88MHz，这对电路的设计难度大大降低，如阻抗匹配，电容和电感效应等。同时信号频率降低，信号波长变长，减少了由于高频信号带来的干扰或者被干扰问题，屏蔽性也变得更好，信号完整性加强。
随着信号的数量变多，相位一致性也变成一项重要的问题，传统设计中，在设计PCB电路已经做了等长线控制后，仍会因为加工、线缆、接头、电路相关干扰情况下使得多路的信号相位有误差，而且随着路数的增多相位一致性误差更大。本发明中，信号为低频，低频引起的相位误差也小，如果再加上第一参考分配模块和第二参考分配模块的相位微调，这样可以使得信号相位的一致性更好。
此电路还具有扩展性，第一参考分配模块可以输出最多14路信号，第二参考分配模块可以输出最多5路信号，所以最多可输出70路参考信号，可支持具有最高达140个通道的MIMO信道模拟器。
且第一参考分配模块和第二参考分配模块可以根据MIMO信道模拟器的通道数和具体的结构形式进行变换，形成合适的组合形式。
参考电路的频率为低频信号，电路设计较传统的电路简单，不需要考虑过多的因信号引起的干扰问题；第一参考分配模块和第二参考分配模块为时钟芯片，调试过程中只需对芯片进行调试，节省了硬件调试时间；在设计中硬件电路虽然做了等长控制，但由于线缆连接器等影响，输出多路信号之间也会存在微小的相位差异，第一参考分配模块和第二参考分配模块中都可以对每路信号的相位进行微调，保证了多路信号之间相位的一致性。
采用了本发明的针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，硬件电路结构简单，减少了设计和调试时间；可以输出多路信号且能微调相位，使得多路的相位一致性得到解决；本发明的参考信号频率低，减少了高频参考信号带来的串扰等信号完整性问题；本发明具有可扩展性，最多可以扩展到70个参考输出。
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 (7)

1.一种针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，其特征在于，所述的电路结构包括：
高稳参考信号发生电路模块，用于产生高稳定、低相位噪声的信号；
第一参考分配模块，与所述的高稳参考信号发生电路模块相连接，用于将所述的高稳参考信号发生电路模块输出的信号分成m路等幅同相的信号，其中，m的取值至少为2；
放大器模块组，包括m个放大器模块，每个放大器模块的输入端均与第一参考分配模块的输出端相连接，接收其中一路输出的信号，用于将信号放大至合适的范围；
第二参考分配模块组，包括m个第二参考分配模块，每个第二参考分配模块与对应的一个放大器模块相连接，用于将放大器模块的输出信号分成s路等幅同相的参考信号，其中，s的取值至少为2。
2.根据权利要求1所述的针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，其特征在于，所述的m的取值为大于等于2且小于等于14，s的取值为大于等于2且小于等于5。
3.根据权利要求1所述的针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，其特征在于，所述的m的取值为10，s的取值为4。
4.根据权利要求1所述的针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，其特征在于，所述的高稳参考信号发生电路模块内置10MHz高稳恒温晶振OCXO。
5.根据权利要求1所述的针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，其特征在于，所述的高稳参考信号发生电路模块产生的参考信号的频率为122.88MHz/n，其中，n为1、2、4、6、8、16或32。
6.根据权利要求1所述的针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，其特征在于，所述的放大器模块为低噪声放大器。
7.根据权利要求1所述的针对大规模MIMO信道模拟器的参考电路结构，其特征在于，所述的第一参考分配模块和第二参考分配模块为时钟芯片。
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