專(zhuān)利名稱(chēng)：信道模擬裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種信道模擬裝置及方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線(xiàn)信道的電磁波傳播特性和傳播環(huán)境相關(guān)(地理特征、建筑物、電磁干擾、采用頻段等)，通常認(rèn)為無(wú)線(xiàn)信道具有大尺度衰落和小尺度衰落兩種特征(1)大尺度衰落刻畫(huà)了移動(dòng)臺(tái)經(jīng)過(guò)較大距離移動(dòng)而引起的平均接收信號(hào)功率的衰減或路徑損耗，有兩個(gè)影響因素路徑損耗和陰影衰落。路徑損耗是指電波在空間上的傳播損耗；陰影衰落是指電波在傳播過(guò)程中遇到高大障礙物的阻隔會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)的陰影區(qū)域，移動(dòng)臺(tái)穿過(guò)陰影區(qū)時(shí)，會(huì)引發(fā)信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)中值的變化。(2) —般情況下，基站和移動(dòng)臺(tái)之間不存在直射信號(hào)，接收到的信號(hào)通常為發(fā)射信號(hào)經(jīng)過(guò)若干次繞射、散射、反射、透射、折射后的疊加信號(hào)，這種信號(hào)經(jīng)過(guò)不同傳播路徑達(dá)到接收端的現(xiàn)象稱(chēng)為多徑傳播。多徑傳播造成信號(hào)波形的展寬，產(chǎn)生頻率選擇性衰落；多普勒效應(yīng)影響著信道的時(shí)變特性，因移動(dòng)速度產(chǎn)生的多普勒頻偏造成信號(hào)頻譜在一定的范圍內(nèi)擴(kuò)散，產(chǎn)生時(shí)間選擇性衰落。這種小尺度衰落會(huì)造成信號(hào)幾十dB的功率衰落。同時(shí)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信道還受到各種電磁干擾的影響和組網(wǎng)中同頻干擾的影響。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信道的這種復(fù)雜性和時(shí)變性給無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和系統(tǒng)參數(shù)配置增加了難度，使得系統(tǒng)測(cè)試無(wú)法覆蓋實(shí)際應(yīng)用中的各種復(fù)雜場(chǎng)景。無(wú)線(xiàn)通訊設(shè)備(例如，基站、終端)在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段完成各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試之后，需要在實(shí)際無(wú)線(xiàn)信道環(huán)境中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，為了驗(yàn)證無(wú)線(xiàn)通訊設(shè)備的穩(wěn)定性和成熟度，一般需要開(kāi)辟較大規(guī)模的商用局，以驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的合理性，充分暴露產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中的缺陷。這種驗(yàn)證和測(cè)試方式開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，且投入較大，不利于對(duì)無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品的商用能力進(jìn)行快速的驗(yàn)證?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)無(wú)線(xiàn)信道的模擬分為軟仿真和硬仿真兩種。其中軟仿真基于業(yè)界經(jīng)典的信道模型，通過(guò)數(shù)學(xué)建模的方式對(duì)無(wú)線(xiàn)信道進(jìn)行模擬近似，其缺陷在于這些信道模型僅僅是對(duì)經(jīng)典應(yīng)用場(chǎng)景的建模，無(wú)法真實(shí)的再現(xiàn)信道的多樣性和復(fù)雜性；硬仿真基于無(wú)線(xiàn)信道模擬器，無(wú)線(xiàn)信道模擬器可以根據(jù)信道模型產(chǎn)生信道參數(shù)，也可以下載實(shí)際信道的采集數(shù)據(jù)，這種方式對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)信道模擬有較好的仿真效果，但是對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信道的仿真能力較差，一般要采用多個(gè)無(wú)線(xiàn)信道模擬器級(jí)聯(lián)來(lái)完成，由于信道模擬器體積較大，加之信號(hào)之間的同步問(wèn)題，即使級(jí)聯(lián)也只能實(shí)現(xiàn)小范圍的網(wǎng)絡(luò)模擬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種信道模擬裝置及方法，以至少解決上述問(wèn)題之
ο根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種信道模擬裝置，包括網(wǎng)絡(luò)抽象與信道構(gòu)成模塊，用于獲取無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)該無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并排列網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)，用排列后的網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)生成信道數(shù)據(jù)包，響應(yīng)數(shù)據(jù)與信道處理模塊的請(qǐng)求下發(fā)該信道數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)與信道處理模塊，用于向網(wǎng)絡(luò)抽象與信道構(gòu)成模塊發(fā)送獲取信道數(shù)據(jù)包的請(qǐng)求，將獲取到的基帶信號(hào)與信道數(shù)據(jù)包包含的信道數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理并輸出。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種信道模擬方法，包括獲取無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；根據(jù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并排列網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)；用排列好的網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)生成信道數(shù)據(jù)包；將獲取到的基帶信號(hào)與信道數(shù)據(jù)包包含的信道數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理并輸出。通過(guò)本發(fā)明，采用對(duì)實(shí)際信道環(huán)境的數(shù)據(jù)采集，分析處理，信道數(shù)據(jù)腳本的構(gòu)造， 在實(shí)驗(yàn)室重構(gòu)反映了實(shí)際外場(chǎng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)特性模擬信道，解決了相關(guān)技術(shù)中對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信道的仿真困難的問(wèn)題，進(jìn)而達(dá)到了可以方便的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信道模擬的效


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信道模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的信道模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的增加包頭和解壓縮信息的信道數(shù)據(jù)包格式；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例的“3個(gè)小區(qū)，2個(gè)用戶(hù)終端”的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例的下行4發(fā)2收MIMO信道示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信道模擬方法的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的信道模擬方法的流程圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的小尺度衰落信道模擬仿真的流程圖。
具體實(shí)施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信道模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信道模擬裝置包括網(wǎng)絡(luò)抽象與信道構(gòu)成模塊12，用于獲取無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并排列網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)，將排列后的網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)生成信道數(shù)據(jù)包，響應(yīng)數(shù)據(jù)與信道處理模塊的請(qǐng)求下發(fā)該信道數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)與信道處理模塊14，用于向網(wǎng)絡(luò)抽象與信道構(gòu)成模塊發(fā)送獲取信道數(shù)據(jù)包的請(qǐng)求，將獲取到的基帶信號(hào)與信道數(shù)據(jù)包包含的信道數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理并輸出。通過(guò)上述裝置，對(duì)實(shí)際信道環(huán)境的數(shù)據(jù)采集，分析處理，信道數(shù)據(jù)的構(gòu)造，即可方便的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信道模擬。上述信道模擬裝置可以根據(jù)需求靈活的輸入/輸出射頻或基帶數(shù)據(jù)。其中射頻信號(hào)從射頻端子接入，射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)下變頻處理到數(shù)字基帶信號(hào)，在基帶實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信道模擬，然后再經(jīng)過(guò)上變頻到射頻從射頻端子接出或者直接從基帶端子接出；基帶信號(hào)則直接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)信道模擬，輸出信號(hào)從基帶端子接出或者經(jīng)過(guò)上變頻從射頻端子接出。優(yōu)選地，如圖2所示，網(wǎng)絡(luò)抽象與信道構(gòu)成模塊12可以進(jìn)一步包括無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)抽象單元122，用于將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和信號(hào)流向抽象為具有采樣時(shí)間信息、輸入/輸出端口指示信息、和延遲信息的信道參數(shù)表，并在該信道參數(shù)表中預(yù)留信道數(shù)據(jù)域。信道采集數(shù)據(jù)分析單元124，用于分析外場(chǎng)采集的信道數(shù)據(jù)，確定信道參數(shù)，提取信道參數(shù)中具有空間相關(guān)特性的抽頭組成抽頭延遲線(xiàn)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)具有該空間相關(guān)特性的抽頭延遲線(xiàn)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)信道采樣數(shù)據(jù)并按照信道參數(shù)表對(duì)網(wǎng)絡(luò)信道采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行排列。信道數(shù)據(jù)組織管理單元126，用于按照上述網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)的包格式大小將排列好的網(wǎng)絡(luò)信道采樣數(shù)據(jù)依次寫(xiě)入信道參數(shù)表中對(duì)應(yīng)輸入/輸出端口的信道數(shù)據(jù)域，組成信道數(shù)據(jù)包。信道數(shù)據(jù)下載單元128，用于響應(yīng)數(shù)據(jù)與信道處理模塊14的請(qǐng)求下發(fā)上述信道數(shù)據(jù)包。網(wǎng)絡(luò)抽象與信道構(gòu)成模塊12與數(shù)據(jù)與信道處理模塊14相連，包括但不限于上述 4個(gè)單元，其中，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)抽象單元122會(huì)將實(shí)際的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和信號(hào)流向抽象為一個(gè)可以編程實(shí)現(xiàn)的具有輸入/輸出端口指示信息的信道參數(shù)表，并在信道參數(shù)表中預(yù)留信道數(shù)據(jù)域及信道參數(shù)域。上述的輸入/輸出端口指示信息有多種表示方式。例如按照基站的編號(hào)順序?qū)λ形锢硖炀€(xiàn)端口進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)0 M-l，M表示所有基站的物理天線(xiàn)個(gè)數(shù)； 同時(shí)對(duì)所有用戶(hù)終端的天線(xiàn)統(tǒng)一編號(hào)0 N-l，N表示所有用戶(hù)的物理天線(xiàn)個(gè)數(shù)，如表1所示，通過(guò)基站和用戶(hù)天線(xiàn)對(duì)的編號(hào)就可以唯一的標(biāo)識(shí)信號(hào)流向。表 權(quán)利要求
1.一種信道模擬裝置，其特征在于，包括網(wǎng)絡(luò)抽象與信道構(gòu)成模塊，用于獲取無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并排列網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)，用所述排列后的網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)生成信道數(shù)據(jù)包，響應(yīng)數(shù)據(jù)與信道處理模塊的請(qǐng)求下發(fā)所述信道數(shù)據(jù)包；所述數(shù)據(jù)與信道處理模塊，用于向所述網(wǎng)絡(luò)抽象與信道構(gòu)成模塊發(fā)送獲取所述信道數(shù)據(jù)包的請(qǐng)求，將獲取到的基帶信號(hào)與所述信道數(shù)據(jù)包包含的信道數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理并輸出ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)抽象與信道構(gòu)成模塊包括無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)抽象單元，用于將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和信號(hào)流向抽象為具有采樣時(shí)間信息、輸入/輸出端口指示信息、和延遲信息的信道參數(shù)表，并在所述信道參數(shù)表中預(yù)留信道數(shù)據(jù)域；信道采集數(shù)據(jù)分析單元，用于分析外場(chǎng)采集的信道數(shù)據(jù)，確定信道參數(shù)，提取所述信道參數(shù)中具有空間相關(guān)特性的抽頭組成抽頭延遲線(xiàn)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)具有所述空間相關(guān)特性的抽頭延遲線(xiàn)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)信道采樣數(shù)據(jù)并按照所述信道參數(shù)表對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)信道采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行排列；信道數(shù)據(jù)組織管理單元，用于按照所述網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)的包格式大小將排列好的網(wǎng)絡(luò)信道采樣數(shù)據(jù)依次寫(xiě)入信道參數(shù)表中對(duì)應(yīng)輸入/輸出端口的信道數(shù)據(jù)域，組成所述信道數(shù)據(jù)包；信道數(shù)據(jù)下載單元，用于響應(yīng)所述數(shù)據(jù)與信道處理模塊的請(qǐng)求下發(fā)所述信道數(shù)據(jù)包。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述信道參數(shù)包括以下至少之一多徑信道的功率延遲分布、角度功率譜分布、信道空間相關(guān)性、大尺度衰落特征。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)與信道處理模塊包括信道數(shù)據(jù)請(qǐng)求單元，用于向所述網(wǎng)絡(luò)抽象與信道構(gòu)成模塊發(fā)送獲取所述信道數(shù)據(jù)包的請(qǐng)求；基帶信號(hào)處理單元，用于將獲取到的基帶信號(hào)與所述信道數(shù)據(jù)包包含的信道數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積運(yùn)算、信號(hào)合成及干擾模擬；噪聲疊加單元，用于對(duì)所述基帶信號(hào)處理單元處理后的信號(hào)進(jìn)行噪聲疊加并輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)與信道處理模塊還包括小尺度衰落信道模擬單元，用于根據(jù)信道建模產(chǎn)生小尺度衰落信道，進(jìn)行鏈路級(jí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的硬仿真或配合大尺度衰落信道數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信道的硬仿真。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述小尺度衰落信道模擬單元包括信道參數(shù)配置子單元，用于配置以下之一的信道參數(shù)鏈路參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，其中，所述鏈路參數(shù)和所述網(wǎng)絡(luò)參數(shù)均包括功率延遲信息，空間相關(guān)性矩陣，信道類(lèi)型，載頻，以及終端移動(dòng)速度，所述網(wǎng)絡(luò)參數(shù)還包括無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息；信道數(shù)據(jù)產(chǎn)生子單元，用于根據(jù)不同的信道參數(shù)產(chǎn)生不同特性的小尺度衰落信道，與所述大尺度信道數(shù)據(jù)相乘并輸出至所述基帶信號(hào)處理單元。
7.一種信道模擬方法，其特征在于，包括獲取無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；根據(jù)所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并排列網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)；用排列好的所述網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)生成信道數(shù)據(jù)包；將獲取到的基帶信號(hào)與所述信道數(shù)據(jù)包包含的信道數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理并輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，生成所述信道數(shù)據(jù)包包括將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和信號(hào)流向抽象為具有采樣時(shí)間信息、輸入/輸出端口指示信息、和延遲信息的信道參數(shù)表，并在所述信道參數(shù)表中預(yù)留信道數(shù)據(jù)域；分析外場(chǎng)采集的信道數(shù)據(jù)，確定信道參數(shù)，提取所述信道參數(shù)中具有空間相關(guān)特性的抽頭組成抽頭延遲線(xiàn)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)具有所述空間相關(guān)特性的抽頭延遲線(xiàn)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)信道采樣數(shù)據(jù)并按照所述信道參數(shù)表對(duì)其進(jìn)行排列；按照信道數(shù)據(jù)的包格式大小將排列好的網(wǎng)絡(luò)信道采樣數(shù)據(jù)依次寫(xiě)入信道參數(shù)表中對(duì)應(yīng)輸入/輸出端口的信道數(shù)據(jù)域，組成所述信道數(shù)據(jù)包。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述信道參數(shù)包括以下至少之一多徑信道的功率延遲分布、角度功率譜分布、信道空間相關(guān)性、大尺度衰落特征。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在將輸入的基帶信號(hào)與所述信道數(shù)據(jù)包包含的信道數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理之前，還包括選擇小尺度衰落信道的仿真信道模型和衰落類(lèi)型，配置信道參數(shù)；根據(jù)所述信道參數(shù)產(chǎn)生具有相應(yīng)特性的小尺度衰落信道，然后與所述信道數(shù)據(jù)相乘并輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種信道模擬裝置及方法，其中，上述信道模擬裝置包括網(wǎng)絡(luò)抽象與信道構(gòu)成模塊，用于獲取無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并排列網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)，用排列后的網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)據(jù)生成信道數(shù)據(jù)包，響應(yīng)數(shù)據(jù)與信道處理模塊的請(qǐng)求下發(fā)該信道數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)與信道處理模塊，用于向網(wǎng)絡(luò)抽象與信道構(gòu)成模塊發(fā)送獲取信道數(shù)據(jù)包的請(qǐng)求，將獲取到的基帶信號(hào)與信道數(shù)據(jù)包包含的信道數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理并輸出。通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，可以方便的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信道模擬。
文檔編號(hào)H04B17/00GK102457336SQ20101052331
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者王衍文, 譚歡喜, 陸海濤, 陳詩(shī)軍, 馬書(shū)宇 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司