本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測量方法及裝置，特別是涉及一種超寬帶MIMO信道測量方法及裝置。

背景技術(shù)：

無線信道測量作為無線通信空口技術(shù)研究的重要前提，空口數(shù)據(jù)幀格式，調(diào)制、編碼等物理層關(guān)鍵技術(shù)，以及MAC層相應(yīng)的資源調(diào)度技術(shù)無不是以無線信道模型為基礎(chǔ)來設(shè)計的。而對于無線信道特性的理解和建模一直是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)的研究工作，其包含了從無線信道測量到信道參數(shù)提取，再到無線信道建模等一系列的過程。

而作為第一步的無線信道測量一直以來都對測量設(shè)備有很高的要求。不論是對收發(fā)設(shè)備的各項(xiàng)射頻指標(biāo)，還是收發(fā)設(shè)備之間的嚴(yán)格同步和校準(zhǔn)，以及對于多天線、高帶寬的要求等等，都是無線信道測量的設(shè)計難點(diǎn)。

隨著無線通信的迅猛發(fā)展，更高的傳輸速率成為后續(xù)無線通信技術(shù)的發(fā)展方向，為了達(dá)到更高的傳輸速率，其中一個最主要的解決手段就是增加系統(tǒng)的頻譜。而當(dāng)前6G以下的可用頻譜資源已經(jīng)較為稀缺，因此高的帶寬要求需要在更高的中心頻率，即毫米波頻段上尋找。例如，當(dāng)前研究較熱的頻點(diǎn)范圍包括15G、28G、60G等。因此，相應(yīng)地，無線信道測量設(shè)備的需求也從原先的低頻段(6G以下)，較低帶寬(低于100M)轉(zhuǎn)為毫米波的高頻段(6G-72G)，帶寬1G以上。而這些由于高帶寬高頻點(diǎn)帶來的新挑戰(zhàn)為現(xiàn)有的信道測量設(shè)備帶來了挑戰(zhàn)。

而當(dāng)前的寬帶信道測量設(shè)備主要采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行等效，其原理在于使用一個較窄的中頻帶寬進(jìn)行掃頻，在不同時間片下通過掃描不同的中心頻點(diǎn)從而得到這些頻點(diǎn)的響應(yīng)，從而得到一端寬帶寬下的頻響。采用這種方法的主要挑戰(zhàn)在于，其一是由于收發(fā)在同一個設(shè)備中處理，因此收發(fā)天線只能靠射頻進(jìn)行拉遠(yuǎn)，而在高頻段下，射頻拉遠(yuǎn)的衰減很大，因此一般無法測量收發(fā)距離較大的場景；其二，也是更為重要的一點(diǎn)是，采用這種方法只能掃描靜態(tài)信道，其本質(zhì)是認(rèn)為信道在掃描過程中不發(fā)生變化，當(dāng)待測量帶寬越來越大的情況下，掃描整個帶寬需要的時間大大增長，很難保證在掃描間隔內(nèi)信道不發(fā)生變化。

另一方面，當(dāng)前的時域信道測量方案一般采用在全帶寬下發(fā)送PN序列等時域信號，接收端通過對該序列的時頻處理得到該帶寬下所測量到的信道響應(yīng)。其主要優(yōu)點(diǎn)在其一由于其收發(fā)分開，便于進(jìn)行遠(yuǎn)距離的室外測量；其二，由于發(fā)送全帶寬的時域信號，因此理論上可以測量快速變化的全帶寬信道；其三，采用自相關(guān)性較好的擴(kuò)頻序列還可以帶來額外的擴(kuò)頻 增益，提升信道測量設(shè)備的動態(tài)范圍。然而，雖然該方案有如下的好處，但是其主要問題在于對收發(fā)射頻器件的要求很高，要求收發(fā)設(shè)備能支持很高的采樣率和帶寬。較難以實(shí)現(xiàn)。

因此，如何提供一種超寬帶MIMO信道測量方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)要求極高的收發(fā)射頻器件和支持高采樣率和帶寬的收發(fā)設(shè)備，及在測量帶寬越來越大的情況下很難保證掃描間隔內(nèi)信號不發(fā)送變化的狀況等種種缺陷，實(shí)已成為本領(lǐng)域從業(yè)者亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種超寬帶MIMO信道測量方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)要求極高的收發(fā)射頻器件和支持高采樣率和帶寬的收發(fā)設(shè)備，及在測量帶寬越來越大的情況下很難保證掃描間隔內(nèi)信號不發(fā)送變化的狀況的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明一方面提供一種超寬帶MIMO信道測量方法，所述測量方法通過包括N塊VST板卡，高速射頻網(wǎng)絡(luò)，M組天線組成的多通道并行矢量信號收發(fā)的天線平臺實(shí)現(xiàn)，所述VST板卡具有可設(shè)置不同本振頻率的本振源，其中，N，M為大于等于1的整數(shù)，所述超寬帶MIMO信道測量方法包括以下步驟：發(fā)送基帶信號的步驟，包括：為所述VST板卡的發(fā)射通道配置測量參數(shù)，及各VST板卡的中心頻點(diǎn)；通過周期觸發(fā)信號依次觸發(fā)N塊所述VST板卡按照預(yù)定順序依次從其發(fā)射通道發(fā)送所述基帶信號，將所述基帶信號進(jìn)行混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號；將所述射頻信號依次導(dǎo)入到從N塊VST板卡中預(yù)先選取出來的公共接收通道，將所述射頻信號再經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號，解調(diào)并估計轉(zhuǎn)換的基帶信號以獲取用以補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償參數(shù)；令N塊所述VST板卡同時發(fā)送另一基帶信號，將另一基帶信號進(jìn)行第一后續(xù)處理，再采用所述補(bǔ)償參數(shù)對所述另一基帶信號進(jìn)行補(bǔ)償以校準(zhǔn)該另一基帶信號，將校準(zhǔn)后的另一基帶信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號，將該射頻信號送入所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)以合路成超寬帶信號；和/或接收射頻信號的步驟，包括：為所述VST板卡的接收通道配置測量參數(shù)，及各VST板卡的中心頻點(diǎn)；從所述VST板卡中預(yù)先選取出來的公共發(fā)射通道輸入基帶信號，并將所述基帶信號進(jìn)行混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號；將所述射頻信號同時導(dǎo)入到N塊VST板卡的接收通道，將所述射頻信號再經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號，解調(diào)并估計轉(zhuǎn)換的基帶信號以獲取用以補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償參數(shù)；令M條天線同時接收射頻信號，將所述射頻信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號，將轉(zhuǎn)換的基帶信號進(jìn)行第二后續(xù)處理，再采用所述補(bǔ)償參數(shù)對該基帶信號進(jìn)行補(bǔ)償以校準(zhǔn)該基帶信號，對校準(zhǔn)后的基帶信號根據(jù)所述中心頻點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字頻率搬移以拼接一超寬帶頻譜。

可選地，所述超寬帶MIMO信道測量方法中發(fā)送基帶信號中將校準(zhǔn)后的基帶信號進(jìn)行第 一后續(xù)處理的步驟包括對另一基帶信號進(jìn)行時域修正、成型濾波。

可選地，所述超寬帶MIMO信道測量方法中接收射頻信號中將校準(zhǔn)后的基帶信號進(jìn)行第二后續(xù)處理的步驟包括對轉(zhuǎn)換的基帶信號進(jìn)行RRC濾波、時域糾偏、FFT、頻域糾偏。

可選地，在所述發(fā)送基帶信號的步驟中的所述補(bǔ)償參數(shù)是對導(dǎo)入的基帶信號使用基于ML或MMSE的線性或非線性估計法進(jìn)行估計，得到估計值，通過所述估計值得到補(bǔ)償參數(shù)；所述補(bǔ)償參數(shù)用于補(bǔ)償所述基帶信號中目標(biāo)帶寬內(nèi)的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。

本發(fā)明另一方面還提供一種超寬帶MIMO信道測量裝置，所述超寬帶MIMO信道測量裝置包括：N塊VST板卡，用于發(fā)送基帶信號和/或接收射頻信號；高速射頻網(wǎng)絡(luò)，配置有切換開關(guān)；及M條天線，其中，N，M為大于等于1的整數(shù)；當(dāng)所述VST板卡用于發(fā)送基帶信號時，還用于：為所述VST板卡的發(fā)射通道配置測量參數(shù)，及各VST板卡的中心頻點(diǎn)；通過周期觸發(fā)信號依次觸發(fā)N塊所述VST板卡按照預(yù)定順序依次從其發(fā)射通道發(fā)送所述基帶信號，將所述基帶信號進(jìn)行混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號；將所述射頻信號依次導(dǎo)入到從N塊VST板卡中預(yù)先選取出來的公共接收通道，將所述射頻信號再經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號，解調(diào)并估計轉(zhuǎn)換的基帶信號以獲取用以補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償參數(shù)；令N塊所述VST板卡同時發(fā)送另一基帶信號，將另一基帶信號進(jìn)行第一后續(xù)處理，再采用所述補(bǔ)償參數(shù)對所述另一基帶信號進(jìn)行補(bǔ)償以校準(zhǔn)該另一基帶信號，將校準(zhǔn)后的另一基帶信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號，將該射頻信號送入所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)以合路成超寬帶信號；當(dāng)所述VST板卡用于接收射頻信號時，還用于：為所述VST板卡的接收通道配置測量參數(shù)，及各VST板卡的中心頻點(diǎn)；從所述VST板卡中預(yù)先選取出來的公共發(fā)射通道輸入基帶信號，并將速搜基帶信號進(jìn)行混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號；將所述射頻信號同時導(dǎo)入到N塊VST板卡的接收通道，將所述射頻信號再經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號，解調(diào)并估計轉(zhuǎn)換的基帶信號以獲取用以補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償參數(shù)；令M條天線同時接收射頻信號，將所述射頻信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號，將轉(zhuǎn)換的基帶信號進(jìn)行第二后續(xù)處理，再采用所述補(bǔ)償參數(shù)對該基帶信號進(jìn)行補(bǔ)償以校準(zhǔn)該基帶信號，對校準(zhǔn)后的基帶信號根據(jù)所述中心頻點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字頻率搬移以拼接一超寬帶頻譜。

可選地，所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)包括用以合路信號的合路器，所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)用于在接收到N塊所述VST板卡按照預(yù)定順序依次從其發(fā)射通道發(fā)送的從所述基帶信號轉(zhuǎn)換為射頻信號時觸發(fā)所述切換開關(guān)，將所述射頻信號導(dǎo)入到從N塊VST板卡中預(yù)先選取出來的公共接收通道；將校準(zhǔn)后的另一基帶信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號，將該射頻信號送入所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)后觸發(fā)所述切換開關(guān)將合路的超寬帶信號通過M條天線發(fā)射。

可選地，所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)還具有用以分路信號的分路器，所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)還用于在 同時接收所述M條線性接收的射頻信號，觸發(fā)所述切換開關(guān)將分路的射頻信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號導(dǎo)入到N塊VST板卡的接收通道。

可選地，所述VST板卡用于執(zhí)行的第一后續(xù)處理包括對另一基帶信號進(jìn)行時域修正、成型濾波。

可選地，所述VST板卡用于執(zhí)行的第二后續(xù)處理包括對轉(zhuǎn)換的基帶信號進(jìn)行RRC濾波、時域糾偏、FFT、頻域糾偏。

如上所述，本發(fā)明的超寬帶MIMO信道測量方法及裝置，具有以下有益效果：

本發(fā)明所述的超寬帶MIMO信道測量方法及裝置可以組成超寬帶，實(shí)現(xiàn)帶寬拼接方式下的大帶寬的信道測量，同時可以實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明的超寬帶MIMO信道測量方法流程示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明的步驟S1的具體流程示意圖。

圖3顯示為本發(fā)明的步驟S1’的具體流程示意圖。

圖4顯示為本發(fā)明的超寬帶MIMO信道測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號說明

1 超寬帶MIMO信道測量裝置

11 VST板卡

12 高速射頻網(wǎng)絡(luò)

13 天線

111 發(fā)射通道

112 接收通道

S1～S1’ 步驟

S11～S15 步驟

S11’～S16’ 步驟

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精 神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供一種超寬帶MIMO信道測量方法，該測量方法通過包括N塊VST板卡，高速射頻網(wǎng)絡(luò)，M組天線組成的多通道并行矢量信號收發(fā)的天線平臺實(shí)現(xiàn)，所述VST板卡具有可設(shè)置不同本振頻率的本振源，每一VST板卡都配置有發(fā)射通道和接收通道，所述高頻射頻網(wǎng)絡(luò)包括切換開關(guān)，其中，N，M為大于等于1的整數(shù)。請參閱圖1，顯示為超寬帶MIMO信道測量方法流程示意圖。如圖1所示，所述超寬帶MIMO信道測量方法包括以下步驟：

S1，發(fā)送基帶信號的步驟。請參閱圖2，顯示為步驟S1的具體流程示意圖。如圖2所示，所述步驟S1包括：

S11，為所述VST板卡的發(fā)射通道配置測量參數(shù)，及各VST板卡的中心頻點(diǎn)。在本實(shí)施例中，所述測量參數(shù)包括發(fā)送的基帶信號的基帶帶寬、symbol Rate、有用帶寬比例、成型濾波器參數(shù)、頻譜交疊比例。所述中心頻點(diǎn)的差值是由基帶信號的帶寬和帶寬重疊區(qū)域大小決定。

S12，通過周期觸發(fā)信號依次觸發(fā)N塊所述VST板卡按照預(yù)定順序依次從其發(fā)射通道發(fā)送所述基帶信號，將所述基帶信號進(jìn)行混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號。在本實(shí)施例中，所述預(yù)定順序就是從第一塊VST板卡到第N塊板卡的順序。需注意的是，在本步驟中，周期觸發(fā)分為三路觸發(fā)：一路為對應(yīng)的發(fā)射通道，一路為高速射頻網(wǎng)絡(luò)的切換開關(guān)，一路為接收通道，三路需要同步觸發(fā)。

S13，將所述射頻信號依次導(dǎo)入到從N塊VST板卡中預(yù)先選取出來的公共接收通道，將射頻信號再經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號，解調(diào)并估計轉(zhuǎn)換的基帶信號以獲取用以補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償參數(shù)。導(dǎo)入到公共接收通道的基帶信號如公式(1)所示：

公式(1)

其中，

公式(2)

其中，g表示發(fā)射成型脈沖，x為N塊所述VST板卡發(fā)射的基帶信號，h_i,j為第i個通道發(fā)送，第j個通道接收的時變的通道響應(yīng)，τ_m為時延參數(shù)，w為獨(dú)立的高斯白噪聲，其功率為(其中噪聲功率可以事先進(jìn)行測量)。在本實(shí)施例中，所述補(bǔ)償參數(shù)是對導(dǎo)入的射頻信號使用基于ML或MMSE的線性或非線性估計法進(jìn)行估計，得到估計值，通過所述估計值得到補(bǔ)償參數(shù)；所述補(bǔ)償參數(shù)用于補(bǔ)償所述基帶信號中目標(biāo)帶寬內(nèi)的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)，也就是通過上述公式(1)的信號模型，使用基于ML或MMSE的線性或非線性估計法進(jìn)行估計，得到最終估計值得到通道響應(yīng)參數(shù)θ_i,j＝[σ_max,i,j,f_offset,i,j,A(k)_i,j,φ(k)_,i,j]^T，即補(bǔ)償參數(shù)，其中，σ_max,i,j為最強(qiáng)徑的多徑時延，f_offset,i,j為收發(fā)通道之間的本振差引起的頻偏，A(k)_i,j,φ(k)_,i,j為補(bǔ)償了頻偏時偏之后的子載波級收發(fā)幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。依次比較N路發(fā)射通道到接收端的回路響應(yīng)，通道響應(yīng)參數(shù)向量，可以得到各個發(fā)送通道之間(選定一個通道為參考通道)由于發(fā)射射頻通道引入的子載波級幅度相位差、同步時延、頻偏等參量，將這些補(bǔ)償量送入發(fā)射端的基帶信號中進(jìn)行補(bǔ)償。

S14，令N塊所述VST板卡同時發(fā)送另一基帶信號，將另一基帶信號進(jìn)行第一后續(xù)處理，再采用所述補(bǔ)償參數(shù)對所述另一基帶信號進(jìn)行補(bǔ)償以校準(zhǔn)該另一基帶信號，將校準(zhǔn)后的另一基帶信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號，將該射頻信號送入所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)以合路成超寬帶信號。在本實(shí)施例中，所述另一基帶信號主要包括兩部分：用于生成寬帶測量信號為目的的，其為進(jìn)行了通道修正后OFDM調(diào)制信號，其主要包含了參考信號序列生成，子載波映射、時域修正、成型濾波等過程。因此，所述第一后續(xù)處理包括步驟包括對校準(zhǔn)后的基帶信號進(jìn)行時域修正、成型濾波。其中，

參考信號序列生成：為了實(shí)現(xiàn)N路拼接形成的寬帶信號，每個通道的發(fā)送基帶的時域波形考慮是使用OFDM調(diào)制方式得到。即每個通道估計其配置的帶寬選擇合適長度的頻域信號序列。信號序列的選擇的一種實(shí)現(xiàn)是可以選擇Zadoff-Chu序列。一方面是由于其序列本身和變換域內(nèi)都是恒包絡(luò)的特性，另一方面是其在時頻兩維都有非常好的自相關(guān)特性。

公式(3)其中，M_zc為ZC序列的長度。在該長度下相互正交的可用的序列集合的個數(shù)為小于M_zc的最大素數(shù)。通過選擇不同常數(shù)u可以來選擇集合中的不同序列。

子載波映射：將得到的頻域ZC序列映射到DC為中心的頻域上。其中，序列所占的子載波應(yīng)該小于該發(fā)射通道帶寬配置下的總子載波，即兩側(cè)留有保護(hù)子載波。在進(jìn)行了子載波 映射以后，將根據(jù)校準(zhǔn)測量A(k)_i,j,φ(k)_,i,j得到的載波級的補(bǔ)償因子乘到頻域各個載波信號上。對于各個通道的時延補(bǔ)償問題，再在頻域上乘與σ_max,i,j對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)相位因子來補(bǔ)償各個通道的絕對時延差。不同發(fā)射通道的基帶部分可以使用不同的u取值對應(yīng)的序列。

成型濾波及時域處理：頻域信號映射完成以后，使用IFFT變換到時域，并補(bǔ)償?shù)魵埩舻念l偏，并將糾偏后的時域信號前面插入一定長度(同帶寬相關(guān))的CP(循環(huán)前綴)。將加完CP的信號通過成型濾波器進(jìn)行濾波。其中，成型濾波器一般使用RRC濾波器設(shè)計。

S15，將校準(zhǔn)后的另一基帶信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號，將該射頻信號送入所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)以合路成超寬帶信號。和/或

S1’，接收射頻信號的步驟。請參閱圖4，顯示為步驟S1’的具體流程示意圖。如圖4所示，所述步驟S1’包括：

S11’，為所述VST板卡的接收通道配置測量參數(shù)，及各VST板卡的中心頻點(diǎn)。在本實(shí)施例中，所述測量參數(shù)包括發(fā)送的基帶信號的基帶帶寬、symbol Rate、有用帶寬比例、成型濾波器參數(shù)、頻譜交疊比例。所述中心頻點(diǎn)的差值是由基帶信號的帶寬和帶寬重疊區(qū)域大小決定。

S12’，從所述VST板卡中預(yù)先選取出來的公共發(fā)射通道輸入基帶信號，并將所述基帶信號進(jìn)行混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號。在接收端接正測量階段，其將根據(jù)周期觸發(fā)信號依次按照接收端各個通道的載波頻點(diǎn)配置其發(fā)送射頻通道的載波頻點(diǎn)，同時觸發(fā)信號依次選通各射頻通道的開關(guān)，形成接收系統(tǒng)自校準(zhǔn)測量回路。

S13’，將所述射頻信號同時導(dǎo)入到N塊VST板卡的接收通道，將所述射頻信號再經(jīng)混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號，解調(diào)并估計轉(zhuǎn)換的基帶信號以獲取用以補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償參數(shù)。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換后的基帶信號通過基帶通過與本地碼本信號進(jìn)行同步，得到該通道的傳播延時，以及頻偏。在進(jìn)行時域和頻域糾偏之后，可以得到子載波級幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。對所有接收通道都進(jìn)行一遍校正測量過程，可以得到接收通道之間的參數(shù)向量差。其參數(shù)向量同發(fā)射機(jī)部分，即發(fā)送部分相同，即獲取補(bǔ)償參數(shù)，θ_i,j＝[σ_max,i,j,f_offset,i,j,A(k)_i,j,φ(k)_,i,j]^T，即得到各個接收通道之間的時延差、頻偏差(針對各個理想頻偏)，以及子載波級的幅頻、相頻響應(yīng)比。

S14’，令M條天線同時接收射頻信號，在周期觸發(fā)信號的激勵下，高速射頻網(wǎng)絡(luò)中切換開關(guān)切換為接收輸入的射頻信號各分路器的輸出。例如當(dāng)M＝1的情況下，將1路射頻輸入分路為N路射頻輸出，其中每路射頻輸出耦合到對應(yīng)的射頻通道中。每路射頻通道中根據(jù)設(shè)置 的中心頻點(diǎn)對耦合入的射頻信號進(jìn)行下變頻，AD采樣數(shù)字化。并通過數(shù)字下變頻變換到基帶IQ數(shù)據(jù)。在本步驟中，還包括將所述射頻信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號。

S15’，將轉(zhuǎn)換的基帶信號進(jìn)行第二后續(xù)處理，再采用所述補(bǔ)償參數(shù)對該基帶信號進(jìn)行補(bǔ)償以校準(zhǔn)該基帶信號。在本實(shí)施例中，所述第二后續(xù)處理包括RRC濾波、時域糾偏、FFT、頻域糾偏。其中RRC濾波通過在接收端加入一個匹配濾波器對接收信號進(jìn)行濾波。時域糾偏針對時域信號對各通道殘留頻偏殘留進(jìn)行頻偏補(bǔ)償；補(bǔ)償后去CP進(jìn)行FFT操作，將信號變換到頻域。在頻域上針對各通道殘留的時偏進(jìn)行補(bǔ)償，乘以對應(yīng)的相位旋轉(zhuǎn)因子從而進(jìn)而得到時偏補(bǔ)償后的信號。對時偏補(bǔ)償后的基帶信號，進(jìn)行子載波級的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)的補(bǔ)償。

S16’，對校準(zhǔn)后的基帶信號根據(jù)所述中心頻點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字頻率搬移以拼接一超寬帶頻譜。不同頻段之間的交疊區(qū)域，當(dāng)多普勒擴(kuò)展和多普勒平移都不存在的理想情況下，該交疊區(qū)域由于子載波之間的正交性，因此在子載波上不存在干擾，即其頻響即為發(fā)送的有用信號拼接的頻響。但是當(dāng)存在頻偏或者由于終端移動帶來的多普勒擴(kuò)展時，則存在載波間的干擾。采用基于ML的干擾消除檢測算法，可以得到最終的信道測量結(jié)果。

本實(shí)施例所述的超寬帶MIMO信道測量方法可以組成超寬帶，實(shí)現(xiàn)帶寬拼接方式下的大帶寬的信道測量，同時可以實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率。

實(shí)施例二

本實(shí)施例提供一種超寬帶MIMO信道測量裝置1，請參閱圖4，顯示為超寬帶MIMO信道測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。所述超寬帶MIMO信道測量裝置1包括：N塊VST板卡11，高速射頻網(wǎng)絡(luò)12，及M條天線13，其中，N，M為大于等于1的整數(shù)。每一VST板卡11都包括發(fā)射通道111，接收通道112，本振源113；高速射頻網(wǎng)絡(luò)12配置有切換開關(guān)(未予圖示)。

其中，所述VST板卡11用于發(fā)送基帶信號和/或接收射頻信號。

在當(dāng)所述VST板卡用于發(fā)送基帶信號時，具體執(zhí)行以下功能：

為所述VST板卡的發(fā)射通道配置測量參數(shù)，及各VST板卡的中心頻點(diǎn)。在本實(shí)施例中，所述測量參數(shù)包括發(fā)送的基帶信號的基帶帶寬、symbol Rate、有用帶寬比例、成型濾波器參數(shù)、頻譜交疊比例。所述中心頻點(diǎn)的差值是由基帶信號的帶寬和帶寬重疊區(qū)域大小決定。

通過周期觸發(fā)信號依次觸發(fā)N塊所述VST板卡按照預(yù)定順序依次從其發(fā)射通道發(fā)送所述基帶信號，將所述基帶信號進(jìn)行混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號。在本實(shí)施例中，所述預(yù)定順序就是從第一塊VST板卡到第N塊板卡的順序。需注意的是，在本步驟中，周期觸發(fā)分為三路觸 發(fā)：一路為對應(yīng)的發(fā)射通道，一路為高速射頻網(wǎng)絡(luò)的切換開關(guān)，一路為接收通道，三路需要同步觸發(fā)。

將所述射頻信號依次導(dǎo)入到從N塊VST板卡中預(yù)先選取出來的公共接收通道，將射頻信號再經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號，解調(diào)并估計轉(zhuǎn)換的基帶信號以獲取用以補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償參數(shù)。導(dǎo)入到公共接收通道的基帶信號如以下公式所示：

其中，

其中，g表示發(fā)射成型脈沖，x為N塊所述VST板卡發(fā)射的基帶信號，h_i,j為第i個通道發(fā)送，第j個通道接收的時變的通道響應(yīng)，τ_m為時延參數(shù)，w為獨(dú)立的高斯白噪聲，其功率為(其中噪聲功率可以事先進(jìn)行測量)。在本實(shí)施例中，所述補(bǔ)償參數(shù)是對導(dǎo)入的射頻信號使用基于ML或MMSE的線性或非線性估計法進(jìn)行估計，得到估計值，通過所述估計值得到補(bǔ)償參數(shù)；所述補(bǔ)償參數(shù)用于補(bǔ)償所述基帶信號中目標(biāo)帶寬內(nèi)的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)，也就是通過上述公式(1)的信號模型，使用基于ML或MMSE的線性或非線性估計法進(jìn)行估計，得到最終估計值得到通道響應(yīng)參數(shù)θ_i,j＝[σ_max,i,j,f_offset,i,j,A(k)_i,j,φ(k)_,i,j]^T，即補(bǔ)償參數(shù)，其中，σ_max,i,j為最強(qiáng)徑的多徑時延，f_offset,i,j為收發(fā)通道之間的本振差引起的頻偏，A(k)_i,j,φ(k)_,i,j為補(bǔ)償了頻偏時偏之后的子載波級收發(fā)幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。依次比較N路發(fā)射通道到接收端的回路響應(yīng)，通道響應(yīng)參數(shù)向量，可以得到各個發(fā)送通道之間(選定一個通道為參考通道)由于發(fā)射射頻通道引入的子載波級幅度相位差、同步時延、頻偏等參量，將這些補(bǔ)償量送入發(fā)射端的基帶信號中進(jìn)行補(bǔ)償。

令N塊所述VST板卡同時發(fā)送另一基帶信號，將另一基帶信號進(jìn)行第一后續(xù)處理，再采用所述補(bǔ)償參數(shù)對所述另一基帶信號進(jìn)行補(bǔ)償以校準(zhǔn)該另一基帶信號，將校準(zhǔn)后的另一基帶信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號，將該射頻信號送入所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)以合路成超寬帶信號。在本實(shí)施例中，所述另一基帶信號主要包括兩部分：用于生成寬帶測量信號為目的的，其為進(jìn)行了通道修正后OFDM調(diào)制信號，其主要包含了參考信號序列生成，子載波映射、時域修正、成型濾波等過程。因此，所述第一后續(xù)處理包括步驟包括對校準(zhǔn)后的基帶信號進(jìn)行時域修正、成型濾波。其中，

參考信號序列生成：為了實(shí)現(xiàn)N路拼接形成的寬帶信號，每個通道的發(fā)送基帶的時域波 形考慮是使用OFDM調(diào)制方式得到。即每個通道估計其配置的帶寬選擇合適長度的頻域信號序列。信號序列的選擇的一種實(shí)現(xiàn)是可以選擇Zadoff-Chu序列。一方面是由于其序列本身和變換域內(nèi)都是恒包絡(luò)的特性，另一方面是其在時頻兩維都有非常好的自相關(guān)特性。

其中，M_zc為ZC序列的長度。在該長度下相互正交的可用的序列集合的個數(shù)為小于M_zc的最大素數(shù)。通過選擇不同常數(shù)u可以來選擇集合中的不同序列。

子載波映射：將得到的頻域ZC序列映射到DC為中心的頻域上。其中，序列所占的子載波應(yīng)該小于該發(fā)射通道帶寬配置下的總子載波，即兩側(cè)留有保護(hù)子載波。在進(jìn)行了子載波映射以后，將根據(jù)校準(zhǔn)測量A(k)_i,j,φ(k)_,i,j得到的載波級的補(bǔ)償因子乘到頻域各個載波信號上。對于各個通道的時延補(bǔ)償問題，再在頻域上乘與σ_max,i,j對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)相位因子來補(bǔ)償各個通道的絕對時延差。不同發(fā)射通道的基帶部分可以使用不同的u取值對應(yīng)的序列。

成型濾波及時域處理：頻域信號映射完成以后，使用IFFT變換到時域，并補(bǔ)償?shù)魵埩舻念l偏，并將糾偏后的時域信號前面插入一定長度(同帶寬相關(guān))的CP(循環(huán)前綴)。將加完CP的信號通過成型濾波器進(jìn)行濾波。其中，成型濾波器一般使用RRC濾波器設(shè)計。

將校準(zhǔn)后的另一基帶信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號，將該射頻信號送入所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)以合路成超寬帶信號。

在所述VST板卡用于接收射頻信號時，具體用于執(zhí)行以下功能：

為所述VST板卡的接收通道配置測量參數(shù)，及各VST板卡的中心頻點(diǎn)。在本實(shí)施例中，所述測量參數(shù)包括發(fā)送的基帶信號的基帶帶寬、symbol Rate、有用帶寬比例、成型濾波器參數(shù)、頻譜交疊比例。所述中心頻點(diǎn)的差值是由基帶信號的帶寬和帶寬重疊區(qū)域大小決定。

從所述VST板卡中預(yù)先選取出來的公共發(fā)射通道輸入基帶信號，并將所述基帶信號進(jìn)行混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號。在接收端接正測量階段，其將根據(jù)周期觸發(fā)信號依次按照接收端各個通道的載波頻點(diǎn)配置其發(fā)送射頻通道的載波頻點(diǎn)，同時觸發(fā)信號依次選通各射頻通道的開關(guān)，形成接收系統(tǒng)自校準(zhǔn)測量回路。

將所述射頻信號同時導(dǎo)入到N塊VST板卡的接收通道，將所述射頻信號再經(jīng)混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號，解調(diào)并估計轉(zhuǎn)換的基帶信號以獲取用以補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償參數(shù)。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換后的基帶信號通過基帶通過與本地碼本信號進(jìn)行同步，得到該通道的傳播延時，以及頻偏。在進(jìn)行時域和頻域糾偏之后，可以得到子載波級幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。對所有接收通道都進(jìn)行一遍校正測量過程，可以得到接收通道之間的參數(shù)向量差。其參數(shù)向量同發(fā)射機(jī)部分，即 發(fā)送部分相同，即獲取補(bǔ)償參數(shù)，θ_i,j＝[σ_max,i,j,f_offset,i,j,A(k)_i,j,φ(k)_,i,j]^T，即得到各個接收通道之間的時延差、頻偏差(針對各個理想頻偏)，以及子載波級的幅頻、相頻響應(yīng)比。

令M條天線同時接收射頻信號，在周期觸發(fā)信號的激勵下，高速射頻網(wǎng)絡(luò)中切換開關(guān)切換為接收輸入的射頻信號各分路器的輸出。例如當(dāng)M＝1的情況下，將1路射頻輸入分路為N路射頻輸出，其中每路射頻輸出耦合到對應(yīng)的射頻通道中。每路射頻通道中根據(jù)設(shè)置的中心頻點(diǎn)對耦合入的射頻信號進(jìn)行下變頻，AD采樣數(shù)字化。并通過數(shù)字下變頻變換到基帶IQ數(shù)據(jù)。在本步驟中，還包括將所述射頻信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號。

將轉(zhuǎn)換的基帶信號進(jìn)行第二后續(xù)處理，再采用所述補(bǔ)償參數(shù)對該基帶信號進(jìn)行補(bǔ)償以校準(zhǔn)該基帶信號，對校準(zhǔn)后的基帶信號根據(jù)所述中心頻點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字頻率搬移以拼接一超寬帶頻譜。在本實(shí)施例中，所述第二后續(xù)處理包括RRC濾波、時域糾偏、FFT、頻域糾偏。其中RRC濾波通過在接收端加入一個匹配濾波器對接收信號進(jìn)行濾波。時域糾偏針對時域信號對各通道殘留頻偏殘留進(jìn)行頻偏補(bǔ)償；補(bǔ)償后去CP進(jìn)行FFT操作，將信號變換到頻域。在頻域上針對各通道殘留的時偏進(jìn)行補(bǔ)償，乘以對應(yīng)的相位旋轉(zhuǎn)因子從而進(jìn)而得到時偏補(bǔ)償后的信號。對時偏補(bǔ)償后的基帶信號，進(jìn)行子載波級的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)的補(bǔ)償。

對校準(zhǔn)后的基帶信號根據(jù)所述中心頻點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字頻率搬移以拼接一超寬帶頻譜。不同頻段之間的交疊區(qū)域，當(dāng)多普勒擴(kuò)展和多普勒平移都不存在的理想情況下，該交疊區(qū)域由于子載波之間的正交性，因此在子載波上不存在干擾，即其頻響即為發(fā)送的有用信號拼接的頻響。但是當(dāng)存在頻偏或者由于終端移動帶來的多普勒擴(kuò)展時，則存在載波間的干擾。采用基于ML的干擾消除檢測算法，可以得到最終的信道測量結(jié)果。

所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)12包括用以合路信號的合路器，所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)用于在接收到N塊所述VST板卡按照預(yù)定順序依次從其發(fā)射通道發(fā)送的從所述基帶信號轉(zhuǎn)換為射頻信號時觸發(fā)所述切換開關(guān)，將所述射頻信號導(dǎo)入到從N塊VST板卡中預(yù)先選取出來的公共接收通道；將校準(zhǔn)后的另一基帶信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成射頻信號，將該射頻信號送入所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)后觸發(fā)所述切換開關(guān)將合路的超寬帶信號通過M條天線發(fā)射。所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)還具有用以分路信號的分路器，所述高速射頻網(wǎng)絡(luò)還用于在同時接收所述M條線性接收的射頻信號，觸發(fā)所述切換開關(guān)將分路的射頻信號經(jīng)過混頻處理轉(zhuǎn)換成基帶信號導(dǎo)入到N塊VST板卡的接收通道。

綜上所述，本發(fā)明所述的超寬帶MIMO信道測量方法及裝置可以組成超寬帶，實(shí)現(xiàn)帶寬拼接方式下的大帶寬的信道測量，同時可以實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。