專利名稱：用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)的測試技術領域，特別涉及一種用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀。
背景技術：
多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)在無線通信技術領域的應用非常廣泛。MIMO系統(tǒng)通過多個發(fā)送和接收通信路徑使得吞吐量顯著增加，鏈路覆蓋范圍明顯擴大，且不需要額外的帶寬或增加發(fā)射功率。MMO系統(tǒng)在投入使用之前，通常需要對其進行測試，以獲得MMO系統(tǒng)的功能參數(shù)。為了在實驗室中對MMO系統(tǒng)進行OTA(空中)測試，需要利用信道仿真儀對基站與移動設備之間的真實的信道進行仿真，以簡化測試過程并提升測試效率。目前，人們對數(shù)據(jù)的需求量越來越大，無線通信過程中需要的信號帶寬越來越寬?，F(xiàn)有技術的信道仿真儀采用基于奈奎斯特采樣定理的采樣模塊，因此其適用的信號帶寬范圍有限，利用其在實驗室中對MMO系統(tǒng)進行OTA測試時很難仿真帶寬更高的MMO系統(tǒng)，具有一定的局限性。此外，現(xiàn)有技術的信道仿真儀的處理模塊在時域?qū)鶐?shù)字信號求卷積，導致其計算量很大，可擴展性較差。非常需要一種用于寬帶MMO系統(tǒng)的信道仿真儀，該信道仿真儀能夠適用的信號帶寬較寬，計算量較小，且可擴展性較好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀。本發(fā)明提供的用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀包括:多個射頻接收模塊，用于接收射頻模擬信號并將其轉(zhuǎn)換為時域的基帶模擬信號，還用于將轉(zhuǎn)換后的時域的基帶模擬信號發(fā)送給欠采樣模塊；多個欠采樣模塊，用于將來自射頻接收模塊的時域的基帶模擬信號轉(zhuǎn)換為時域的基帶數(shù)字信號，并將轉(zhuǎn)換后的時域的基帶數(shù)字信號發(fā)送給處理模塊；處理模塊,用于對來自信道模型生成模塊的信道沖激響應和來自欠米樣模塊的時域的基帶數(shù)字信號求卷積，并將求卷積后的時域的基帶數(shù)字信號發(fā)送給射頻輸出模塊；多個射頻輸出模塊，用于將來自處理模塊的時域的基帶數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為時域的射頻模擬信號并將其發(fā)射出去；和信道模型生成模塊，用于生成信道沖激響應并將其發(fā)送給處理模塊。優(yōu)選地，所述射頻接收模塊發(fā)送給所述欠采樣模塊的時域的基帶模擬信號x(t)為:
權利要求
1.于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀，其特征在于，該信道仿真儀包括: 多個射頻接收模塊(I)，用于接收射頻模擬信號并將其轉(zhuǎn)換為時域的基帶模擬信號，還用于將轉(zhuǎn)換后的時域的基帶模擬信號發(fā)送給欠采樣模塊(2); 多個欠采樣模塊(2)，用于將來自射頻接收模塊(I)的時域的基帶模擬信號轉(zhuǎn)換為時域的基帶數(shù)字信號，并將轉(zhuǎn)換后的時域的基帶數(shù)字信號發(fā)送給處理模塊(3)； 處理模塊(3)，用于對來自信道模型生成模塊(5)的信道沖激響應和來自欠采樣模塊(2)的時域的基帶數(shù)字信號求卷積，并將求卷積后的時域的基帶數(shù)字信號發(fā)送給射頻輸出模塊⑷； 多個射頻輸出模塊(4)，用于將來自處理模塊(3)的時域的基帶數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為時域的射頻模擬信號并將其發(fā)射出去；和 信道模型生成模塊(5)，用于生成信道沖激響應并將其發(fā)送給處理模塊(3)。
2.據(jù)權利要求1所述的用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀，其特征在于，所述射頻接收模塊(I)發(fā)送給所述欠采樣模塊(2)的時域的基帶模擬信號x(t)為:
3.據(jù)權利要求1所述的用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀，其特征在于，所述欠采樣模塊(2)對基帶模擬信號x(t)依次進行的處理為解調(diào)、分段積分、低速均勻采樣、預處理和恢復； 所述欠采樣模塊(2)對時域的基帶模擬信號x(t)進行解調(diào)時，所述欠采樣模塊(2)將時域的基帶模擬信號X (t)同步并行地送入P條支路，且在每一條支路上時域的基帶模擬信號x(t)與相應的偽隨機二進制序列函數(shù)cp(t)相乘，其中P為正整數(shù)，偽隨機二進制序列函數(shù)cp (t)的長度為L，其周期為T。； 所述欠采樣模塊(2)對解調(diào)后的基帶模擬信號x(t)進行分段積分，所述欠采樣模塊(2)將P條支路中的每一條支路分成q段，其中q為正整數(shù)，第P條支路的第q段的分段積分的計算公式如下:
4.據(jù)權利要求3所述的用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀，其特征在于，所述偽隨機二進制序列函數(shù)cp(t)的碼片速率要大于時域的基帶模擬信號x(t)的奈奎斯特速率。
5.據(jù)權利要求3所述的用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀，其特征在于，所述恢復算法為BP算法或OMP算法。
6.據(jù)權利要求1所述的用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀，其特征在于，所述處理模塊(3)包括多個FFT處理器(31)、多個卷積模塊(32)和多個IFFT處理器(33)； 所述射頻接收模塊(I)、所述欠采樣模塊(2)和所述FFT處理器(31)的個數(shù)相同，所述卷積模塊(32)、所述IFFT處理器(33)和所述射頻輸出模塊(4)的個數(shù)相同； 每一個所述射頻接收模塊(I)將時域的基帶模擬信號x(t)發(fā)送給其所在支路的所述欠采樣模塊(2); 每一個所述欠采樣模塊(2)將來自其所在支路的所述射頻接收模塊(I)的時域的基帶模擬信號x(t)轉(zhuǎn)換為時域的基帶數(shù)字信號X (η)，并將該時域的基帶數(shù)字信號X (η)發(fā)送給其所在支路的所述FFT處理器(31)； 所述處理模塊(3)的每一個所述FFT處理器(31)將來自其所在支路的所述欠采樣模塊(2)的時域的基帶數(shù)字信號X (η)轉(zhuǎn)換為頻域的基帶數(shù)字信號X (f)，并將該頻域的基帶數(shù)字信號X(f)發(fā)送給每一個所述卷積模塊(32)； 所述信道模型生成模塊(5)生成時域的信道沖激響應，并將其轉(zhuǎn)換為頻域的信道沖激響應H(f)后發(fā)送給相應的所述卷積模塊(32)； 每一個所述卷積模塊(32)將來自各個所述FFT處理器(31)的頻域的基帶數(shù)字信號X(f)和來自所述信道模型生成模塊(5)的頻域的信道沖激響應H(f)求卷積得到頻域的基帶數(shù)字信號Y (f)，并將頻域的基帶數(shù)字信號Y (f)發(fā)送給其所在支路的所述IFFT處理器(33),求卷積的計算公式如下:
7.據(jù)權利要求6所述的用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀，其特征在于，所述FFT處理器(31)包括控制單元(314)、多個雙口 RAM(315)和多個蝶形運算單元(316)；所述蝶形運算單元(316)的個數(shù)為1g2D，其中D為所述FFT處理器(31)進行FFT運算的信號長度； 所述控制單元(314)用于對所述FFT處理器(31)進行初始化并控制所述雙口RAM(315)和所述蝶形運算單元(316)的時序；所述雙口 RAM(315)用于存儲信號并將信號輸出給與之配合的蝶形運算單元(316)； 所述蝶形運算單元(316)采用CORDIC算法。
8.據(jù)權利要求7所述 的用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀，其特征在于，所述雙口 RAM(315)包括獨立的兩部分，該兩部分的工作模式為乒乓模式，以使所述雙口RAM(315)存儲和輸出時域的基帶數(shù)字信號X(η)同時進行。
9.據(jù)權利要求8所述的用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀，其特征在于，當所述雙口 RAM(315)的第一部分將信號輸出到與之配合進行當前級蝶形運算的所述蝶形運算單元(316)時，所述雙口 RAM(315)的第二部分存儲上一級蝶形運算的信號；當當前級蝶形運算結(jié)束時，所述雙口 RAM(315)的兩部分的工作模式對調(diào)，所述雙口 RAM(315)的第二部分將信號輸出到與之配合進行當前級蝶形運算的蝶形運算單元(316)，與此同時所述雙口RAM(315)的第一部分存儲上一級蝶形運算的信號。
10.據(jù)權利要求7所述的用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀，其特征在于，啟動所述FFT處理器(31)時，第一雙口 RAM(3151)和第一蝶形運算單元(3161)開啟并進行第一級蝶形運算，與此同時除第一雙口 RAM(3151)外的雙口 RAM(315)和除第一蝶形運算單元(3161)外的蝶形運算單元(316)關閉；當?shù)谝患壍芜\算結(jié)束時，第二雙口 RAM(3152)和第二蝶形運算單元(3162)開啟并進行第二級蝶形運算，與此同時除第一雙口 RAM(3151)和第二雙口 RAM(3152)外的雙口 RAM(315)以及除第一蝶形運算單元(3161)和第二蝶形運算單元(3162)外的蝶形運算單元(316)關閉；依次類推，直到所有的所述雙口 RAM(315)和所有的所述蝶形運算單元(316)都開啟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于寬帶多輸入多輸出系統(tǒng)的信道仿真儀，該信道仿真儀包括多個射頻接收模塊(1)，用于接收射頻模擬信號并將其轉(zhuǎn)換為時域的基帶模擬信號；多個欠采樣模塊(2)，用于將來自射頻接收模塊(1)的時域的基帶模擬信號轉(zhuǎn)換為時域的基帶數(shù)字信號；處理模塊(3)，用于對來自信道模型生成模塊(5)的信道沖激響應和來自欠采樣模塊(2)的時域的基帶數(shù)字信號求卷積；多個射頻輸出模塊(4)，用于將來自處理模塊(3)的時域的基帶數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為時域的射頻模擬信號并將其發(fā)射出去；和信道模型生成模塊(5)，用于生成信道沖激響應并將其發(fā)送給處理模塊(3)。所述信道仿真儀能夠適用的信號帶寬較寬，計算量明顯降低，且可擴展性較好。
文檔編號H04B17/00GK103095387SQ20131003968
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權日2013年1月31日
發(fā)明者張建華, 熊艷偉, 張平, 孫顏良, 常連, 劉子建 申請人:北京郵電大學