一種信道仿真裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線信道仿真技術(shù)，尤其涉及一種信道仿真裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線信道是一種時變信道，無線信號通過這種信道時，所表現(xiàn)出的衰落有：
[0003] 1、隨信號傳輸距離變化而產(chǎn)生的傳輸損耗和彌散；
[0004] 2、由于傳輸環(huán)境中的地形、建筑物及其他障礙物對電磁信號的阻擋所引起的陰影 衰落；
[0005] 3、無線信號在傳輸路徑上受到周圍障礙物的反射、繞射和散射，使得其到達(dá)接收 機(jī)是從多個路徑傳來的多個信號的疊加，導(dǎo)致信號在接收端的幅度、相位和到達(dá)時間的隨 機(jī)變化而引起的多徑衰落；
[0006] 4、接收終端在信號傳輸方向的移動而產(chǎn)生的多普勒頻移，使得接收信號在頻域的 擴(kuò)展，產(chǎn)生附加的調(diào)頻噪聲，出現(xiàn)接收信號失真。
[0007] 在研究無線信道時，通常將無線信道分為大尺度衰落和小尺度衰落兩種傳輸模 型。大尺度衰落模型用于描述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)間的長距離上的信號強(qiáng)度變化，包括傳輸損 耗、彌散和陰影衰落；小尺度衰落模型用于描述短距離和短時間內(nèi)的信號強(qiáng)度的快速變化， 包括多徑衰落和多普勒頻移。
[0008] 無線通信設(shè)備制造商在生產(chǎn)無線通信設(shè)備時，需要在真實環(huán)境下進(jìn)行廣泛測試， 才能保證設(shè)備的穩(wěn)定可靠。但真實環(huán)境的測試需要搭建大量的基站設(shè)備和大范圍的跑車路 測，測試成本高且效率低。而且無線信道環(huán)境千變?nèi)f化，出現(xiàn)一個異?，F(xiàn)象往往很難復(fù)現(xiàn)， 即使長時間重復(fù)路測，也難以找到極端無線場景對設(shè)備進(jìn)行壓力測試。
[0009] 超密集組網(wǎng)是5G移動通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，在寫字樓、超級市場、火車站、體育 館、密集住宅區(qū)等人流密集場景進(jìn)行大量微小區(qū)基站的部署，以適應(yīng)未來5G移動通信的 1〇〇〇倍數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量需求，往往在一個宏小區(qū)內(nèi)會布置1〇〇個以上微小區(qū)。而大量的微小區(qū) 布置，將導(dǎo)致干擾變得十分復(fù)雜，除了以往定義的宏小區(qū)對用戶的干擾，在超密集組網(wǎng)場景 下，還增加了宏小區(qū)對微小區(qū)、微小區(qū)對宏小區(qū)、微小區(qū)之間、用戶之間的干擾，對這些干擾 信道的仿真工作量很大，尤其在硬仿真方面，目前現(xiàn)有的信道模擬器只支持單小區(qū)X單用 戶的鏈路級仿真，無法進(jìn)行多小區(qū)X多用戶的系統(tǒng)級仿真，特別是100個以上小區(qū)的系統(tǒng) 級仿真更無法實現(xiàn)。
[0010] 但時，隨著5G移動通信關(guān)鍵技術(shù)研究，特別是超密集組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究的逐步深 入，確實需要能夠支持1〇〇個以上小區(qū)的無線信道硬仿真設(shè)備，分析超密集組網(wǎng)場景下的 信道，為5G移動通信產(chǎn)品的推廣應(yīng)用提供理論和測試驗證依據(jù)，但是，目前尚沒有相關(guān)技 術(shù)實現(xiàn)對多小區(qū)多用戶的無線信道仿真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 有鑒于此，為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供：
[0012] -種信道仿真裝置，包括：信道射頻單元、信道仿真單元和信道管理單元；其中，
[0013] 所述信道射頻單元，用于將獲取的射頻信號轉(zhuǎn)換成基帶數(shù)據(jù)，發(fā)送至信道仿真單 元；以及將來自信道仿真單元的基帶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成射頻信號并發(fā)送；
[0014] 所述信道仿真單元，用于根據(jù)來自信道管理單元的信道衰落參數(shù)，對來自所述信 道射頻單元的基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真處理，并將仿真處理后的基帶數(shù)據(jù)發(fā)送至信道射頻單元；
[0015] 所述信道管理單元，用于根據(jù)信道模型生成信道衰落參數(shù)，并發(fā)送給信道仿真單 JLi〇
[0016] 優(yōu)選的，所述信道仿真單元包括：基帶數(shù)據(jù)接入模塊、仿真處理模塊和衰落參數(shù)管 理模塊；其中，
[0017] 所述基帶數(shù)據(jù)接入模塊，包括多個接入FPGA芯片，每個接入FPGA都接收來自信道 射頻單元的基帶數(shù)據(jù)鏈路，并且每個接入FPGA芯片用于將自身接收的來自信道射頻單元 的基帶數(shù)據(jù)復(fù)制成多份并分別發(fā)送至仿真處理模塊中的每個信道處理FPGA芯片；以及從 來自仿真處理模塊的基帶數(shù)據(jù)中選擇多路基帶數(shù)據(jù)并輸出；
[0018] 所述仿真處理模塊，包括多個信道處理FPGA芯片，所述多個信道處理FPGA芯片并 行運算，根據(jù)信道衰落參數(shù)對來自接入FPGA的基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真處理，并將處理后的基帶 數(shù)據(jù)發(fā)送至基帶數(shù)據(jù)接入模塊；
[0019] 所述衰落參數(shù)管理模塊，用于根據(jù)當(dāng)前仿真的信道場景以及來自信道管理單元的 數(shù)據(jù)，實時更新信道衰落參數(shù)。
[0020] 優(yōu)選的，所述信道管理單元生成的信道衰落參數(shù)包括以下一項或多項：大尺度衰 落因子、小尺度衰落因子、多徑時延參數(shù)。
[0021] 優(yōu)選的，所述信道處理FPGA芯片包括：輸入天線數(shù)據(jù)選擇器、大尺度衰落乘法器 群、小尺度衰落乘法器群、多徑時延緩存區(qū)群和輸出天線數(shù)據(jù)選擇器；其中，
[0022] 所述輸入天線數(shù)據(jù)選擇器，用于根據(jù)信道管理單元提供的鏈路地址選擇需要進(jìn)行 仿真處理的鏈路；
[0023] 所述大尺度衰落乘法器群，用于將所述鏈路上的基帶數(shù)據(jù)與大尺度衰落因子相 乘，實現(xiàn)大尺度衰落處理；
[0024] 所述小尺度衰落乘法器群，用于將大尺度衰落處理后的基帶數(shù)據(jù)分成多徑數(shù)據(jù)， 并分別與小尺度衰落因子相乘，實現(xiàn)小尺度衰落處理；
[0025] 所述多徑時延緩存區(qū)群，用于對小尺度衰落處理后的多徑基帶數(shù)據(jù)按預(yù)設(shè)的延時 參數(shù)進(jìn)行延時緩存，然后累加；
[0026] 所述輸出天線數(shù)據(jù)選擇器，用于對輸出到同一目標(biāo)天線的所有基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行疊 加，之后通過基帶數(shù)據(jù)接入模塊將疊加后的基帶數(shù)據(jù)發(fā)送至信道射頻單元。
[0027] 優(yōu)選的，所述基帶數(shù)據(jù)接入模塊與信道射頻單元之間通過CPRI光纖接口連接，
[0028] 所述信道管理單元與信道仿真單元之間通過以太網(wǎng)接口連接。
[0029] 一種信道仿真方法，包括：
[0030] 獲取信道衰落參數(shù)和射頻信號；
[0031] 將獲取的射頻信號轉(zhuǎn)換成基帶數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述信道衰落參數(shù)，對所述基帶數(shù)據(jù) 進(jìn)行仿真處理；
[0032] 將仿真處理后的基帶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成射頻信號并發(fā)送。
[0033] 優(yōu)選的，所述將獲取的射頻信號轉(zhuǎn)換成基帶數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述信道衰落參數(shù)，對所 述基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真處理，包括：
[0034]多個接入FPGA芯片將自身接收的基帶數(shù)據(jù)復(fù)制成多份并分別發(fā)送至每個信道處 理FPGA芯片；
[0035] 所述多個信道處理FPGA芯片根據(jù)信道衰落參數(shù)對基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真處理；
[0036] 所述多個接入FPGA芯片從所述仿真處理后的基帶數(shù)據(jù)中選擇多路基帶數(shù)據(jù)并輸 出。
[0037] 優(yōu)選的，所述信道衰落參數(shù)包括以下一項或多項：大尺度衰落因子、小尺度衰落因 子、多徑時延參數(shù)。
[0038] 優(yōu)選的，所述信道處理FPGA芯片根據(jù)信道衰落參數(shù)對基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真處理，包 括：
[0039] 根據(jù)預(yù)設(shè)的鏈路地址選擇需要進(jìn)行仿真處理的鏈路；
[0040] 將所述鏈路上的基帶數(shù)據(jù)與大尺度衰落因子相乘，實現(xiàn)大尺度衰落處理；
[0041] 將大尺度衰落處理后的基帶數(shù)據(jù)分成多徑數(shù)據(jù)，并分別與小尺度衰落因子相乘， 實現(xiàn)小尺度衰落處理；
[0042] 對小尺度衰落處理后的多徑基帶數(shù)據(jù)按預(yù)設(shè)的延時參數(shù)進(jìn)行延時緩存，然后累 加；
[0043] 對輸出到同一目標(biāo)天線的所有基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加。
[0044] 優(yōu)選的，所述獲取信道衰落參數(shù)，包括：通過以太網(wǎng)接口獲取信道衰落參數(shù)，
[0045] 所述將獲取的射頻信號轉(zhuǎn)換成基帶數(shù)據(jù)后，通過CPRI光纖接口進(jìn)行傳輸。
[0046] 本發(fā)明實施例一種信道仿真裝置及方法，該裝