專利名稱：一種無線信道模擬方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于無線信道模擬的方法及其裝置，尤指一種在移動基站側(cè)進(jìn)行信道模擬的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)的性能主要受到移動無線信道的制約，而無線信道特性隨時間快速變化，這特別與移動系統(tǒng)有關(guān)。在移動系統(tǒng)中，連接中的各方中至少有一方經(jīng)常移動。無線信道的衰減和脈沖響應(yīng)在很寬的相位和幅度范圍內(nèi)每秒鐘甚至發(fā)生數(shù)千次變化。無線信道的變化由許多原因造成。在無線信道中，從發(fā)射機到接收機之間的傳播路徑非常復(fù)雜，從簡單的視距傳播到遭遇各種復(fù)雜的地物，如建筑物、山脈和樹木等，這些都會引起信號不同強度的衰減。通常，無線環(huán)境中的信號衰減可以分為三部分幅度衰減較大的路徑損耗成分；伴隨著中等幅度衰減的具有對數(shù)正態(tài)分布特性的慢變化成分；以及衰減幅度較小的快變化成分(小尺度變化)。另外，無線信道還包括干擾、噪聲等許多其它特征。
移動通信設(shè)備制造商為了保證設(shè)備的功能正常、性能滿足要求，需要對設(shè)備、信道質(zhì)量進(jìn)行大量的測試。無線信道可以在實際條件下，或者由仿真器模擬仿真實際條件來進(jìn)行測試。在真實的環(huán)境中進(jìn)行測試存在如下問題成本高，需要建設(shè)大量基站；效率低，需要在真實環(huán)境下跑車測試；不可控，真實環(huán)境實際上是時刻變化的。此外，在同一個環(huán)境(城市A)進(jìn)行的測試并不完全適合于另一個相應(yīng)的環(huán)境(城市B)。而且，在實際條件下，通常也不可能測試到可能發(fā)生的最壞情況。因此十分有必要在實驗室內(nèi)模擬無線信道并對移動通信設(shè)備進(jìn)行測試。
在實驗室中，對有用信號進(jìn)行加擾(干擾、噪聲)相對較簡單；對路徑損耗以及慢衰落的模擬也比較簡單，只需要一個可調(diào)衰減器即可，目前這樣的設(shè)備比較成熟，價格也很便宜。其中最復(fù)雜的是對小尺度變化的模擬，因為徑的延時、幅度和相位在快速的變化。而且，當(dāng)移動終端或散射物在移動時，所有的徑都在變化。移動無線信道的小尺度變化與移動無線信道的沖激響應(yīng)直接相關(guān)。沖激響應(yīng)是寬帶信道的特性，它包含了所有用于模擬和分析信道無線傳播的信息，這是因為移動無線信道可建模為一個具有時變沖激響應(yīng)特性的線性濾波器，其中的時變是由于接收機的空間運動所引起的。移動多徑信道可以在基帶等效成如圖1所示的抽頭延遲線信道模型形式。
一個抽頭延遲線信道模型由徑數(shù)L、延時τ0-τL-1及衰落因子a0(t)eiφ0(t)-aL-1(t)eiφL-1(t)等參數(shù)描述。該模型的輸出為輸入信號經(jīng)不同延時后與一衰落因子相乘后的累加和。從任一時刻看，上述模型為一線性濾波器。其中復(fù)數(shù)衰落因子是時變的，因此上述模型為為時變的。對于最常見的Rayleigh信道，衰落因子服從Rayleigh分布。
目前，在實驗室有線連接的條件下，進(jìn)行多徑測試，需要多徑衰落仿真器進(jìn)行無線信道的模擬。其模擬的衰落環(huán)境，基于真實無線信道的物理特性，而與通信體制無關(guān)。常用信道衰落模擬儀器有Sprient公司的SR5000，Elektrobit公司的Propsim。
這些儀器的輸入、輸出均為射頻信號。儀器的基本原理如下將輸入信號下變頻為基帶信號，在基帶對信號進(jìn)行信道模擬，通過延時生成多徑，對每個徑乘以一個衰落因子產(chǎn)生衰落，然后將各個徑的信號相加，其原理如上圖的信道模型一致。經(jīng)過上述處理后，再將基帶信號上變頻為射頻信號。于是就完成了多徑模擬。
采用已有的多徑衰落仿真器存在如下缺點成本昂貴。多徑衰落仿真器包含了大量射頻器件、基帶器件，成本很高。無法大規(guī)模推廣，對于一個移動通信設(shè)備制造商，需要多個環(huán)節(jié)、多個團隊進(jìn)行并行測試，如果都使用多徑衰落仿真器，需要投入大量財力。
使用不便。每個多徑衰落仿真器可以模擬多個通道，但每個通道是單向的，如果上下行、接收分集均需要模擬，則需要大量的模擬通道，且需要使用大量雙工器，連線十分復(fù)雜。另外，需要模擬多個小區(qū)，例如驗證軟切換等算法的情況下，也需要模擬更多的通道。
鑒于上述原因，本發(fā)明提出一種低成本的在基站側(cè)實現(xiàn)的無線信道模擬方法及其裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無線信道模擬的方法及其裝置，該方法直接處理基帶信號，基于現(xiàn)有移動基站的硬件，成本低，可以適用不同的無線系統(tǒng)，具有較好的通用性。
本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種無線信道模擬裝置，其設(shè)于移動基站側(cè)，對基帶信號進(jìn)行多徑衰落處理以模擬上行、下行信道，且在模擬上行信道時，對多徑衰落處理后的信號疊加一功率恒定的噪聲。
該裝置通過建立一抽頭延遲線信道模型實現(xiàn)對基帶信號的多徑衰落處理。
該裝置包括具有對輸入信號進(jìn)行分路和延時功能的多徑數(shù)字延時模塊及用于產(chǎn)生多路并行的衰落信號的信號發(fā)生模塊。
裝置進(jìn)一步包括多徑正交調(diào)制模塊對多徑數(shù)字延時模塊輸出的信號進(jìn)行調(diào)制，將信號發(fā)生模塊產(chǎn)生的多路衰落信號乘上多徑數(shù)字延時模塊輸出的多路被延時的信號，從而對每條路徑上的信號加上衰落信息。
該裝置還包括一多徑乘加模塊對多徑正交調(diào)制模塊產(chǎn)生的多徑信號進(jìn)行衰減和累加輸出。
在模擬上行信道時，所述功率恒定的噪聲為高斯噪聲，由信號發(fā)生模塊產(chǎn)生，并疊加于多徑乘加模塊的輸出信號上，用于模擬上行信道中功率恒定的干擾信號，且該噪聲功率遠(yuǎn)大于多徑乘法模塊的輸出信號中的熱噪聲。
該裝置集成于基站中，通過基站中現(xiàn)有的硬件如FPGA實現(xiàn)。
一種無線信道模擬方法，該方法包括在基站側(cè)對基帶信號建立抽頭延遲線信道模型以模擬上行、下行信道，且在模擬上行信道時，對多徑衰落處理后的信號疊加一功率恒定的噪聲。
所述無線信道模擬在基站對基帶信號進(jìn)行調(diào)制/解調(diào)濾波處理時進(jìn)行。
在上行、下行信道模擬時，對一個基站內(nèi)的各個小區(qū)均需要進(jìn)行信道模擬，如果小區(qū)支持發(fā)射/接收分集，還需要對主集、分集分別進(jìn)行模擬，同時，基站各個天線的上行、下行的衰落因子均不相關(guān)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明無線信道模擬裝置利用基站現(xiàn)有的硬件資源進(jìn)行信道模擬，避免采用其他昂貴的多徑衰落仿真設(shè)備，有利于對成本進(jìn)行控制。同時，該無線信道模擬裝置直接在基帶實現(xiàn)無線信道的模擬，可以適用不同的無線系統(tǒng)，具有較好的通用性。。


圖1為抽頭延遲線信道模型表示示意圖。
圖2為本發(fā)明無線信道模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
隨著數(shù)字中頻的發(fā)展，目前的移動基站中，對信號的調(diào)制、解調(diào)、濾波等處理均在數(shù)字域進(jìn)行處理?；局型ǔＪ褂酶鞣N邏輯器件(例如FPGA等)完成對信號的處理。因此，我們可以在基站中方便的加入信道模擬的功能。
由于空中接口Lever 1層的各種處理主要在移動通信基站完成，因此，本發(fā)明提出的無線信道模擬裝置根據(jù)移動基站中下行和上行鏈路的信號處理內(nèi)容直接通過基帶信號對下行和上行信道進(jìn)行模擬。
小區(qū)下行信號由基站發(fā)射后，經(jīng)無線信道傳播到達(dá)UE，UE除接收該小區(qū)的信號外，還接收其它小區(qū)的信號和干擾。因此，UE接收信號除了本小區(qū)接收信號外，還包括其它小區(qū)接收信號以及熱噪聲。實際環(huán)境中本小區(qū)的接收信號為發(fā)送信號通過一個無線信道的輸出。在室內(nèi)環(huán)境中，其它小區(qū)接收信號可以方便的進(jìn)行模擬，而熱噪聲本來就是存在的，因此只需要將本小區(qū)信號經(jīng)過模擬信道即可。把實際環(huán)境中的無線信道模型放到基站實現(xiàn)，就實現(xiàn)了實際環(huán)境無線信道的模擬。本發(fā)明的下行信道模擬在基站對載頻信號進(jìn)行調(diào)制濾波處理時引入。其中，信道的多徑和衰落通過如圖1所示的抽頭延遲線信道模型實現(xiàn)。
上行信道模擬和下行信道的模擬(在發(fā)送端模擬)不同，上行信號是在接收端模擬，上行基站處的接收信號除了包含一個UE的接收信號外，還包括其它干擾信號。實際環(huán)境中，一個UE發(fā)送信號通過無線信道時發(fā)生衰落。設(shè)UE發(fā)送功率一定，則在基站接收端，該UE的接收信號是變化的，而其它干擾信號可以認(rèn)為是恒定且不相關(guān)的。如果直接將接收信號通過抽頭延遲線信道模型的信道模擬，不僅信號經(jīng)過了衰落，干擾也經(jīng)過了衰落，和期望不一致。而此問題的根本原因在于信號、干擾不可分離。因此，本發(fā)明在對接收信號采用抽頭延遲線信道模型進(jìn)行信道多徑和衰落模擬之后，在此信號上疊加一個恒定功率的高斯噪聲，該噪聲功率遠(yuǎn)大于多徑和衰落模擬輸出信號中的熱噪聲。其中，上行信道的模擬在基站對基帶信號進(jìn)行解調(diào)濾波處理時進(jìn)行。
在上述上行、下行信道模擬時，對一個基站內(nèi)的各個小區(qū)均需要進(jìn)行信道模擬，如果小區(qū)支持發(fā)射/接收分集，還需要對主集、分集分別進(jìn)行模擬。同時，基站各個天線的上行、下行的衰落因子均不相關(guān)。
本發(fā)明一種無線信道模擬裝置，該裝置集成于移動基站內(nèi)，利用基站內(nèi)現(xiàn)有硬件如FPGA等對基帶信號進(jìn)行多徑衰落處理以模擬上行、下行信道。請參閱圖2所示，該無線信道模擬裝置包括用于產(chǎn)生多路并行的衰落信號的信號發(fā)生模塊及同時具有對輸入信號進(jìn)行分路和延時功能的多徑數(shù)字延時模塊。一多徑正交調(diào)制模塊對多徑數(shù)字延時模塊輸出的信號進(jìn)行調(diào)制，即將信號發(fā)生模塊產(chǎn)生的多路衰落信號乘上多徑數(shù)字延時模塊輸出的多路被延時的信號，從而對每條路徑上的信號加上衰落信息。一多徑乘加模塊對多徑正交調(diào)制模塊產(chǎn)生的多徑信號進(jìn)行衰減和累加輸出，完成如圖1所示的抽頭延遲線信道模型的建立。另外，該無線信道模擬裝置還包括一參數(shù)輸入單元，用于輸入無線信道模擬裝置的控制參數(shù)。在進(jìn)行上行信道模擬時，信號發(fā)生模塊還產(chǎn)生一功率恒定的高斯噪聲直接疊加于多徑加法模塊的輸出信號中，用于模擬上行信道中功率恒定的干擾信號。
本發(fā)明無線信道模擬裝置利用基站現(xiàn)有的硬件資源，避免采用其他昂貴的多徑衰落仿真裝置，有力地對成本進(jìn)行了控制。同時，該無線信道模擬裝置直接在基帶實現(xiàn)無線信道的模擬，可以適用不同的無線系統(tǒng)，具有較好的通用性。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無線信道模擬裝置，其特征在于該裝置設(shè)于移動基站側(cè)，對基帶信號進(jìn)行多徑衰落處理以模擬上行、下行信道，且在模擬上行信道時，對多徑衰落處理后的信號疊加一功率恒定的噪聲。
2.如權(quán)利要求1所述的無線信道模擬裝置，其特征在于該裝置通過建立一抽頭延遲線信道模型實現(xiàn)對基帶信號的多徑衰落處理。
3.如權(quán)利要求1所述的無線信道模擬裝置，其特征在于該裝置包括具有對輸入信號進(jìn)行分路和延時功能的多徑數(shù)字延時模塊及用于產(chǎn)生多路并行的衰落信號的信號發(fā)生模塊。
4.如權(quán)利要求3所述的無線信道模擬裝置，其特征在于該裝置進(jìn)一步包括多徑正交調(diào)制模塊對多徑數(shù)字延時模塊輸出的信號進(jìn)行調(diào)制，將信號發(fā)生模塊產(chǎn)生的多路衰落信號乘上多徑數(shù)字延時模塊輸出的多路被延時的信號，從而對每條路徑上的信號加上衰落信息。
5.如權(quán)利要求4所述的無線信道模擬裝置，其特征在于該裝置還包括一多徑乘加模塊對多徑正交調(diào)制模塊產(chǎn)生的多徑信號進(jìn)行衰減和累加輸出。
6.如權(quán)利要求5所述的無線信道模擬裝置，其特征在于在模擬上行信道時，所述功率恒定的噪聲為高斯噪聲，由信號發(fā)生模塊產(chǎn)生，并疊加于多徑乘加模塊的輸出信號上，用于模擬上行信道中功率恒定的干擾信號，且該噪聲功率遠(yuǎn)大于多徑乘法模塊的輸出信號中的熱噪聲。
7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的無線信道模擬裝置，其特征在于所述裝置集成于基站中，通過基站中現(xiàn)有的硬件如FPGA實現(xiàn)。
8.一種無線信道模擬方法，其特征在于該方法包括在基站側(cè)對基帶信號建立抽頭延遲線信道模型以模擬上行、下行信道，且在模擬上行信道時，對多徑衰落處理后的信號疊加一功率恒定的噪聲。
9.如權(quán)利要求8所述的無線信道模擬方法，其特征在于所述無線信道模擬在基站對基帶信號進(jìn)行調(diào)制/解調(diào)濾波處理時進(jìn)行。
10.如權(quán)利要求8所述的無線信道模擬方法，其特征在于在上行、下行信道模擬時，對一個基站內(nèi)的各個小區(qū)均需要進(jìn)行信道模擬，如果小區(qū)支持發(fā)射/接收分集，還需要對主集、分集分別進(jìn)行模擬，同時，基站各個天線的上行、下行的衰落因子均不相關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種無線信道模擬方法及其裝置，該裝置設(shè)于移動基站側(cè)，對基帶信號進(jìn)行多徑衰落處理以模擬上行、下行信道，且在模擬上行信道時，對多徑衰落處理后的信號疊加一功率恒定的噪聲。本發(fā)明無線信道模擬裝置利用基站現(xiàn)有的硬件資源進(jìn)行信道模擬，避免采用其他昂貴的多徑衰落仿真設(shè)備，有利于對成本進(jìn)行控制。同時，該無線信道模擬裝置直接在基帶實現(xiàn)無線信道的模擬，可以適用不同的無線系統(tǒng)，具有較好的通用性。
文檔編號H04Q7/34GK1933378SQ200610063000
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月30日
發(fā)明者王成毅 申請人:華為技術(shù)有限公司