CN2686219Y - 多重路径仿真系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多重路径仿真系统，其利用电波暗室避免外界的电磁干扰，及避免在测试中产生其它不可控制的讯号传输路径，并以电波暗室内的反射面仿真讯号的主要间接路径。再利用衰减装置来衰减讯号，以仿真讯号在空间传输过程的衰减。电波暗室内还具有由控制单元控制的移动平台及转台，分别承载发射用偶极天线及待测无线通讯装置。前者可改变天线位置，借以仿真系统的直接路径与主要间接路径间的相位差；后者则可改变通讯装置的方位，借以测量待测无线通讯装置的电波收发状态。

Description

多重路径仿真系统

技术领域

本实用新型涉及多重路径仿真系统，特别涉及一种利用电波暗室避免外界电磁干扰，并且利用其内的反射面以仿真讯号的主要间接路径，并搭配衰减装置以仿真讯号在空间传输过程中的衰减的多重路径仿真系统。

背景技术

近年来，随着无线通讯技术的突飞猛进，移动电话(mobile phone)与无线局域网络(wireless local area network；WLAN)的应用也日益普遍。与仅具有单一传输路径的有线线路讯号传输相比较，无线讯号的传输具有多重路径(multi-path)特性。所谓多重路径是指无线讯号在空间传播时，由于空间的特性，如有墙壁、障碍物等，会造成讯号的反射，因而在发射端与接收端间有多重路径的存在。对于接收端而言，这些由不同路径抵达的讯号，彼此间因相位偏移(phase shift)形成干涉现象及信道衰变(channel fading)等多重路径效应，增加讯号传收上的复杂度及不稳定性，并且此多重路径效应是绝大多数真实环境都会存在的现象，然而，对于无线通讯设备，如手机、无线网络适配卡、无线桥接器(access point)等的厂商而言，传统上都只能在电波暗房中仿真产品在主要路径下的讯号收发，完全无法为使用于真实环境中的产品提供一个可以信赖的测试报告，因此，的确需要方便有效的仿真此多重路径特性的方式，来测试其产品在接近实际使用环境下的讯号收发状态，借以作为设计研发的重要依据。

在多重路径的无线通讯环境中，通常包含一直接路径(direct path)与许多的间接路径(indirect path)。直接路径表示从发射端直接抵达接收端的路径，中间未经任何反射；而间接路径则表示从发射端到接收端间讯号会经过至少一次反射。与直接路径相比，间接路径对讯号会造成更大的衰减，因此虽然可能有许多不同的间接路径，通常可选择其中对讯号衰减最少的来做代表，而将其它忽略，在本说明书中，此代表称为主要间接路径。

在现有的做法中，采用如图1所示的系统，来仿真此种具一直接路径与一主要间接路径的无线通讯区域。图1的系统置于一开放空间中，如户外的空旷处。此系统包含一讯号产生装置11，用来产生测试用讯号；一天线12，耦接至讯号产生装置11，借以发射测试讯号；一反射体13，位于天线12的后方，可反射测试讯号而产生一反射讯号；以及一待测装置14，接收测试讯号及反射讯号。其中，从天线12直接传播至待测装置14的路径，即为直接路径；从天线12经反射体13传播至待测装置14的路径，即为主要间接路径。

不过，图1所示系统的缺点很多，主要有二点。第一，此系统置于开放的空间中，因此难以避免来自外界的电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)及产生多余反射路径；第二，必须实际改变待测装置14的位置，来调整讯号传输的距离，操作上会受限于空间限制，而缺乏弹性。有鉴于此，本实用新型即提出一种多重路径仿真系统，不但可避免外界的电磁干扰及产生多余反射路径，而且在操作上不受通讯空间的限制。

发明内容

本实用新型利用电波暗室(shielded anechoic chamber)，来避免外界的电磁干扰及多余室外路径的产生。电波暗室内壁由特殊材料制成，讯号传至内壁，其大部分能量被吸收，反射讯号的强度可降至最低。本实用新型利用一衰减装置来衰减所传输的讯号，以仿真讯号在空间传输过程中的衰减，这样就可不受电波暗室大小的限制，从而可以仿真多种环境下的讯号传输。

如上所述，本实用新型的主要目的，在于提供一种多重路径仿真系统，其至少包含：一讯号产生装置，用以产生一讯号；一衰减装置，耦接至讯号产生装置，用以衰减此讯号而产生一衰减讯号，以仿真此讯号在空间传输过程中的衰减；以及一电波暗室。电波暗室的内部包含：一天线，耦接至衰减装置，用以发射衰减讯号，并可借由调整天线的位置，仿真此系统的一直接路径与一主要间接路径间的相位差；一反射面，可反射衰减讯号而产生一反射讯号；以及一通讯装置，用以接收衰减讯号及反射讯号。

本实用新型借由电波暗室可隔离外界电磁干扰及吸收反射讯号的特性，并利用衰减装置仿真讯号传输过程中的衰减，以及使用反射体仿真主要间接路径的手段，达到仿真真实电波空间并控制此电波空间的目的，更可借由此可控制的拟真电波空间进行各种无线电实验或测量，以获得接近真实使用环境的评估结果。

附图简要说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图中，

图1为现有的多重路径仿真系统示意图；

图2为本实用新型的多重路径仿真系统的较佳实施例方块图；

图3为本实用新型的多重路径仿真方法的较佳实施例的动作流程图；

图4为运用本实用新型的多路径仿真系统，以测量天线分集增益的动作流程图。

具体实施方式

本节将以具体实施例，来详细说明本实用新型的多重路径仿真系统的实施方式，并说明本实用新型的一应用例，即无线通讯装置的分集增益的测量。

图2为本实用新型的多重路径仿真系统的较佳实施例方块图。如前所述，本实用新型的多重路径仿真系统用以仿真具有一直接路径与一主要间接路径的无线通讯空间。如图2所示，多重路径仿真系统20包含：一讯号产生装置21，用以产生一讯号；一衰减装置22，耦接至讯号产生装置21，用以衰减此讯号而产生一衰减讯号；一控制单元23，耦接至讯号产生装置21与衰减装置22，用以控制此讯号的产生，及调整衰减装置22的衰减幅度；以及一电波暗室24，用以隔绝外部的电磁干扰，并降低衰减讯号在其内部传播时的反射效应。

电波暗室24的内部则包含：一偶极天线(dipole antenna)241，耦接至衰减装置22，借以发射衰减讯号，并可借由调整其在电波暗室24内的位置，仿真系统20的直接路径与主要间接路径间的相位差；一反射面(solid flat-facereflector)242，可反射衰减讯号而产生一反射讯号；以及一通讯装置243，借以接收衰减讯号及反射讯号。其中，偶极天线241为常用的天线，其具有360度的发射方向，适于本实用新型使用。反射面242以细线表示，其以不同于电波暗室24的其它内壁(以粗线表示)的材料所构成。

再参阅图2，仿真系统20的直接路径以衰减装置22的输入端为起点，经由衰减装置22，进入电波暗室24后，再经由偶极天线241直接发射至通讯装置243，而未经任何反射。至于主要间接路径，与前述直接路径的不同点，则在于讯号由偶极天线241发射后，经由反射面242反射(偶极天线241位于反射面242与通讯装置243之间)，再传播至通讯装置243。

为使仿真系统20获得较佳的仿真效果，讯号产生装置21为通讯装置243的一精选样本(Golden Sample)，其特性较通讯装置243远符合应遵循的技术标准及规格，因而产生的讯号品质较佳且合乎测试需求。此外，也可使用一向量讯号产生器(vector signal generator)根据需要搭配功率放大器(power amplifier)作为讯号产生装置21，可因应需要产生更精确、更多样的讯号。

此外，衰减装置22可为一步进衰减器(step attenuator)由控制单元以逐步方式调整其衰减幅度，便于仿真讯号产生装置21所产生的讯号在无线通讯空间的传输过程中所造成的衰减。通常衰减幅度愈大，代表讯号传输的距离愈长。

电波暗室24还可包含一转台244，可承载通讯装置243，借以改变通讯装置243接收讯号的方位(azimuth)。由于此方位的改变影响通讯装置243对讯号的接收特性，在利用仿真系统20测试待测的通讯装置243时，可借由转台244调整接收方位，以量测通讯装置243在不同方位的接收特性，诸如：天线分集效应以及天线场形(field-pattern)等。

电波暗室24还可包含一移动平台245，可承载偶极天线241，并相对于通讯装置243做前后移动，以调整偶极天线241的位置。由于偶极天线241的位置会对仿真系统20的直接路径与主要间接路径的长短造成不同程度的影响，连带使其各自所传输讯号产生不同的相位，借由适当的调整，可仿真直接路径与主要间接路径间的相位差。附带说明的是，此处平台245的位移量与相位差的对应关系，及前述衰减装置22的衰减幅度(通常以dB值表示)与讯号传输距离的对应关系，需通过对仿真系统20的校准(calibration)来得知。

电波暗室24还包含一静音区(quiet zone)246，用以放置通讯装置243。静音区246因电波暗室24本身的特性而产生，在此区域内，由偶极天线241发射的讯号，除了经由直接路径与主要间接路径所传输的部分外，其余间接路径的反射讯号都会降至最低。因此，将通讯装置243置于静音区246，可得到较佳的仿真效果。

请再参阅图2，控制单元23也耦接至转台244与移动平台245，借以分别控制转台244的旋转角度及平台245的位移量。控制单元23还耦接至通讯装置243，以取得通讯装置243所接收的讯号特性。此处讯号特性可以包含：讯号强度(signal strength)、讯号品质、讯框错误率(Frame Error Rate)及资料流量(Throughput)等。借由控制单元23，除了可控制讯号的产生及调整讯号的衰减幅度外，还可控制转台244以量测天线的场形，以及平台245以仿真直接路径与间接路径间的相位差，并取得所接收的讯号特性，进行后续的分析步骤。

接着，要说明如何利用前述的仿真系统20，来实施本实用新型的多重路径仿真方法。图3为本实用新型的多重路径仿真方法的较佳实施例的动作流程图。如图3所示，此方法包含以下步骤：

31、讯号产生装置21产生一讯号；

32、衰减装置22衰减此讯号而产生一衰减讯号，以仿真此讯号在空间传输过程中的衰减；

33、偶极天线241发射衰减讯号，并由反射面242反射衰减讯号而产生一反射讯号；以及

34、通讯装置243接收衰减讯号及反射讯号。

步骤33中，还可通过控制单元23调整偶极天线241的位置，借以改变仿真系统20的直接路径与主要间接路径间的相位差(即通讯装置243所接收的衰减讯号及反射讯号间的相位差)。

步骤34中，还可通过控制单元23调整转台244的旋转角度，以改变通讯装置243接收讯号的方位。

利用本实用新型的多路径仿真系统20，可对无线通讯装置进行各种讯号接收的测试。以下将讨论运用仿真系统20，来测量一无线通讯装置的分集增益的方法。此处仿真系统20中的通讯装置243，为一具有可切换的单一天线模式与天线分集模式的通讯装置。图4为运用本实用新型的多重路径仿真系统20，以测量天线分集增益的动作流程图。如图4所示，此流程包含下列步骤：

41、控制单元23将此通讯装置设定为单一天线模式；

42、讯号产生装置21产生一测试讯号；

43、衰减装置22将此测试讯号衰减第一衰减幅度；

44、偶极天线241发射衰减后的测试讯号，并由反射面242反射衰减后的测试讯号而产生一反射讯号；

45、该通讯装置接收衰减后的测试讯号及反射讯号；

46、控制单元23测量通讯装置所接收的讯号参数，得一参考值；

47、控制单元23将通讯装置切换至天线分集模式，并重复步骤42至45；

48、衰减装置22将测试讯号衰减第二衰减幅度，使通讯装置所接收的讯号参数等于参考值；以及

49、控制单元23计算第一与第二衰减幅度的差值，即为通讯装置的分集增益。

利用控制单元23调整偶极天线241的位置，可改变衰减后的测试讯号的直接传输路径与主要间接传输路径间的相位差，针对不同的相位差重复进行步骤41至49，即可得知讯号相位差对分集增益造成的影响。

同样的，利用控制单元23调整转台244的旋转角度，可改变通讯装置接收讯号的方位，针对不同的方位重复进行步骤41至49，即可得知通讯装置的接收方位对分集增益造成的影响。

此外，前述的讯号参数，可以是讯号强度、讯号品质参数(如RSQI)或资料流量。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1、一种多重路径仿真系统，至少包含：

一讯号产生装置，用以产生一讯号；

一衰减装置，耦接至该讯号产生装置，用以衰减该讯号而产生一衰减讯号，以仿真该讯号在空间传输过程中的衰减；以及

一电波暗室，其内部包含：

一天线，耦接至该衰减装置，用以发射该衰减讯号，并可借由调整该天线的位置，仿真该系统的一直接路径与一主要间接路径间的相位差；以及

一反射面，可反射该衰减讯号而产生一反射讯号。

2、根据权利要求1所述的多重路径仿真系统，其特征在于，该电波暗室的内部还包含：

一通讯装置，用以接收该衰减讯号及该反射讯号。

3、根据权利要求1所述的多重路径仿真系统，其特征在于，该讯号产生装置为一向量讯号产生器。

4、根据权利要求2所述的多重路径仿真系统，其特征在于，该讯号产生装置为该通讯装置的一精选样本。

5、根据权利要求1所述的多重路径仿真系统，其特征在于，该衰减装置为一步进衰减器。

6、根据权利要求1所述的多重路径仿真系统，其特征在于，该天线为一偶极天线。

7、根据权利要求2所述的多重路径仿真系统，其特征在于，该天线位于该反射面与该通讯装置之间。

8、根据权利要求1所述的多重路径仿真系统，还包含：

一控制单元，耦接至该讯号产生装置与该衰减装置，用以控制该讯号的产生，及调整该衰减装置的衰减幅度。

9、根据权利要求2所述的多重路径仿真系统，还包含：

一控制单元，耦接至该通讯装置，以取得该通讯装置所接收的讯号特性。

10、根据权利要求2所述的多重路径仿真系统，其特征在于，该电波暗室还包含：

一转台，可承载该通讯装置，以改变该通讯装置接收讯号的方位。

11、根据权利要求1所述的多重路径仿真系统，其特征在于，该电波暗室还包含：

一移动平台，可承载该天线，以调整该天线的位置。

12、根据权利要求2所述的多重路径仿真系统，其特征在于，该通讯装置位于该电波暗室的一静音区内。