專利名稱：用于執(zhí)行信道模擬的方法和設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于模擬無線信道的方法和實現(xiàn)所述方法的設備。本 發(fā)明具體上涉及多信道無線信道模擬器的實現(xiàn)，
背景技術(shù)：
在無線系統(tǒng)中的一個主要問4IA作為時間的函數(shù)的無線信道屬性變化 迅速。這具體上涉及移動電話系統(tǒng)，其中，連接的至少一方是經(jīng)常移動的。 在這種情況下，無線信道的衰減和脈沖響應每秒幾千次那么多得在寬變化 和幅度范圍內(nèi)變化。所述現(xiàn)象的特性是隨機的，這使得能夠以數(shù)學方式對 其進行統(tǒng)計描述.除了M統(tǒng)計方式之外，也存在其他方法，諸如幾何方
法或者上述的組合.所述現(xiàn)象影響到無線連接的設計和要使用的i殳備。
無線信道中的變化有許多原因。在從發(fā)送器到接收器的射頻信號傳輸 期間，信號沿著一個或多個路徑在無線信道中傳播，在所述每一路徑中， 所述信號的相位和幅JLiL生變化，引起在所述信號中不同持續(xù)時間和強度 的衰落。另外，由其他發(fā)送器引起的噪聲和干擾也干擾無線連接，
可以或者在實際情況下或者使用模擬實際情況的模擬器來測試無線信 道。在實際情況下執(zhí)行測試較難，因為例如在戶外執(zhí)行的測試受到例如天 氣和時令一一其總是在改變一一的影響。在同一位置進行的測量在不同時 間產(chǎn)生不同的結(jié)果。另外，在一個環(huán)境(城市A)中執(zhí)行的測試在另一個 對應環(huán)境(城市B)中不完全有效?；締栴}往往是測試不可重復，并且 不能獨立地測試不同因素的影響。在實際情況下通常不能測試最差的可能 情形。
實時模擬的實現(xiàn)很大地依賴于模擬設備的效果。實時模擬意味著模擬 時間對應于實際時間。對于在實際發(fā)送器和接收器之間的無線連接建模經(jīng)
常要求考慮在發(fā)送器和接收器之間的多個信號傳播路徑。另外，如果在發(fā)
送器和/或接收器中使用多個天線(MIMO，多輸入，多輸出)，則所需要 的傳播路徑的數(shù)量繼續(xù)增加。包括多個并行路徑的一個傳播路徑對應于要 建模的一個無線信道。在幾種已知的模擬設備中使用的信道數(shù)量是8。如 果在發(fā)送器和接收器中都使用四個天線，則在模擬中需要16個信道。
信道數(shù)量的特殊增加是由可能的干擾源引起的，在實際模擬中需要將 干擾源考慮進去。
因為事情的復雜性，以任何方式來如此實現(xiàn)實際模擬已經(jīng)是不可能的。 不能模擬實際信道模型，這是因為單獨模擬簡單MIMO實現(xiàn)就需要使用最 有效的硬件模擬器。當前，已經(jīng)執(zhí)行了僅M過很粗的近似、僅僅基于軟 件的、鏈路級上的模擬。例如，還不能以任何方式來使用實際信道模型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種使得能夠執(zhí)行實際實時模擬的方法和一種用 于實現(xiàn)所述方法的設備。這是通過一種執(zhí)行信道模擬的方法而實現(xiàn)的，在 所述方法中，實時J4^擬在發(fā)送器和接收器之間的無線連接。本發(fā)明的所 述方法包括實時,擬在至少 一個干擾信號源和接收器之間的無線連接， 在存儲器中存儲模擬結(jié)果，在所述發(fā)送器和所述接收器之間的無線連接的 模擬期間從所述存儲器實時地讀取所存儲的模擬結(jié)果并且將所讀取的結(jié)果 加到所i^擬上.
本發(fā)明也涉及一種用于執(zhí)行信道模擬的設備，其包括無線信道模擬部 件和存儲器，所述設備被配置來實時g擬在發(fā)送器和接收器之間的無線 連接。所述設備被配置來實時g擬在至少一個干擾信號源和接收器之間 的無線連接，在所述存儲器中存儲模擬結(jié)果，從所述存儲器實時地讀取所 存儲的模擬結(jié)果，并且在所^送器和所述接收器之間的無線連接的模擬 期間向所述模擬加上所讀取的結(jié)果。
使用按照本發(fā)明的方法和設備實現(xiàn)了多個優(yōu)點。所述解決方案使得幾 乎能夠無限制地增加要模擬的信道的數(shù)量。限制模擬M的唯一因素是存
儲器的容量和速度，但是可以按照需要來增加存儲器的數(shù)量和速度。
所述解決方案使得能夠執(zhí)行以前還沒有以任何方式可在實踐上實現(xiàn)的 實際模擬。所述解決方案特別適合于在發(fā)送器和/或接收器中使用多個天線 或者天線元的情況。


下面，將參照附圖結(jié)合優(yōu)選實施例而更詳細地說明本發(fā)明，其中，
圖l示出了模擬設備的示例； 圖2A至2D圖解了實施例； 圖3以流程解了實施例；以及 圖4A和4B示出了模擬環(huán)境的示例。
具體實施例方式
參照圖1，將研究模擬設備的示例，其可以應用于本發(fā)明的一些實施 例。在這個示例中，接收器從n個干擾源100-104接收信號，并JUUL送 器106接收期望的信號。干擾源和發(fā)送器都可以是外部信號源，或者它們 可以在模擬器中被產(chǎn)生.
所述方案包括開關(guān)108，通過開關(guān)108，在每個特定時間要模擬的信號 源被轉(zhuǎn)換到無線信道部件110，無線信道部件110模擬無線信道對信號源 的信號的影響。所述無線信道部件是意欲模擬可以對發(fā)送器和接收器之間 的信號發(fā)生的任何事情一一諸如反射和衰落一一的裝置.所述開關(guān)能夠通 過軟件來控制。所述開關(guān)的特性也可以是邏輯的，并且它可以通過例如時 分的方式被實現(xiàn)。從所述無線信道部件出來，信號被施加到存儲器112或 者加法器114，加法器114的第二輸入是來自存儲器112的信號。來自加 法器的輸出信號116被施加到在所述接收器中的射頻元件。
在根據(jù)本發(fā)明的實施例的解決方案中，實時地模擬在一個或多個干擾 信號源100-104和接收器之間的無線連接，并且在存儲器112中存儲模擬 結(jié)果。然后，在發(fā)送器和接收器之間的無線連接的模擬期間，從存儲器實
時地讀取所存儲的模擬結(jié)果，并且將所讀取的結(jié)果加到所述模擬上。我們
通過圖2A-2D來研究這個實施例。
第一干擾信號源100首先按照圖2A經(jīng)由開關(guān)108被轉(zhuǎn)換到無線信道 部件110，在無線信道部件110中實時地模擬無線信道對該干擾信號源和 接收器之間的信號的影響。所模擬的無線連接可以包括要模擬的多個傳播 路徑。模擬結(jié)果從所述無線信道部件出來，被施加到存儲器112。
接著，第二干擾信號源102按照圖2B經(jīng)由開關(guān)108被轉(zhuǎn)換到無線信 道部件110，在無線信道部件110中模擬無線信道對該干擾信號源和接收 器之間的信號的影響。所模擬的無線連接可以包括要模擬的多個傳播路徑。 模擬結(jié)果從所述無線信道部件出來，被施加到存儲器112，其中，該模擬 結(jié)果與先前存儲的結(jié)果時間同步地相結(jié)合。
以相同的方式，所述干擾信號源依次通過開關(guān)108被轉(zhuǎn)換到無線信道 部件110，直到計算最后的干擾信號源106。最后的笫n個干擾信號源102 按照圖2C經(jīng)由開關(guān)108被轉(zhuǎn)換到無線信道部件110,在無線信道部件110 中模擬無線信道對該干擾信號源和接收器之間的信號的影響。模擬結(jié)果從 所述無線信道部件出來，被施加到存儲器112,其中，該模擬結(jié)果與先前 所存儲的所有結(jié)果時間同步贈目結(jié)合。因此，在這個時刻，所述存儲器包 括所有的干擾信號源100-104的模擬結(jié)果。
接著，按照圖2D，發(fā)送器104經(jīng)由開關(guān)108被轉(zhuǎn)換到無線信道部件 110，在無線信道部件110中實時i^擬在發(fā)送器和接收器之間的無線信 道。所^擬結(jié)果被施加到加法器114.來自存儲器112的信號作為笫二 輸入，到達加法器。在加法器中，干擾信號源的模擬結(jié)果被同步地加到發(fā) 送器和接收器之間的信號的模擬結(jié)果上。最后的模擬結(jié)果116被施加到接 收器的射頻元件。
如果使用多信道模擬器，則可以在每個千擾源和發(fā)送器的模擬期間同 時模擬多個傳播路徑。類似地，可以同時模擬多個信號源，并且將結(jié)果實 時地存儲在存儲器112中。
在一個實施例中，可以通過適當?shù)能浖韴?zhí)行發(fā)送器的轉(zhuǎn)換和才莫擬的
執(zhí)行。在這種情況下，所信號源產(chǎn)生的信號是利用軟件工具來實時地或者
不實時地生成的，并且該信號以相同的方式通過;f莫擬器。
圖3通過方框圖而圖解了本發(fā)明的一個實施例。
在步驟300中，設置模擬參數(shù)。這個步驟包括選擇和向模擬器中提供 例如信號模型、信號源和在模擬中使用的其他參數(shù)。
在步驟302中，信號源被轉(zhuǎn)換到無線信道部件。
在步驟304中，執(zhí)行信號源的實時模擬，并且在存儲器中存儲模擬結(jié) 果。如果存儲器包括所存儲的先前模擬的信號源的結(jié)果，則同步地結(jié)合所 述結(jié)果。這意味著所述結(jié)果在時間上相互匹配。
在步驟306中，進行檢查以確定是否剩余將要模擬的任何信號源。如 果剩余多個信號源，則重新l步驟302。如果僅僅剩余一個信號源，則 it^步驟308。
在步驟308，把將被模擬的最后的信號源被轉(zhuǎn)換到無線信道部件， 在步驟310，在所述無線信道部件中執(zhí)行對所述最后信號源的信號的 模擬。同時，從存儲器讀取先前存儲的模擬結(jié)果，并且將這些結(jié)果與同時 在加法器中執(zhí)行的模擬相結(jié)合，因此，所有信號源的模擬結(jié)果同時在加法 器的輸出。
我們假設，例如，目的是當在發(fā)送器和接收器中都使用四個天線或天 線元時，在這種情況下模擬在發(fā)送器和接收器之間的無線信道，換句話說， 涉及4x4MIMO。我們還假設，目的是檢查5個相鄰的MIMO發(fā)送器如 何影響狀態(tài)。可以相繼J4^擬這5個發(fā)送器，并且可以按照上述的方式在 存儲器中存儲模擬結(jié)果。在執(zhí)行模擬期間，可以在所有5個相鄰的MIMO 發(fā)送器的模擬中使用同一信號源，該信號源在模擬器外部或者內(nèi)部。這節(jié) 省了成本。例如，如果模擬時間是15分鐘，則整個模擬需要6xl5、即90 分鐘。與利用基于軟件的模擬器執(zhí)行模擬時的情^f目比較，這個時間較短。
要模擬的信號源的數(shù)量不受限。所使用的存儲器的大小應當選擇足夠 大的?？梢岳缫砸粋€或多個硬盤來實現(xiàn)所述存儲器，并且如果需要的話 可以增加硬盤的數(shù)量。與存儲相結(jié)合地，必須同時讀取先前存儲的數(shù)據(jù)，
新的模擬結(jié)果必須與先前存儲的結(jié)果相結(jié)合，并且必須存儲結(jié)合結(jié)果。在 一個實施例中，每個接收器單元使用兩個硬盤。 一個硬盤用于讀取，另一 個用于寫入。在下一個步驟中，改變硬盤的功能。
我們接著研究所需要的存儲器的數(shù)量。我們假設，模擬時間是例如15 分鐘，并且在模擬中以80 Hz的頻率來計算采樣。要計算的采樣是16比特， 并且對于信號的分支I和Q分開計算該采樣。因此，在320 MB/s的4JL 下要存儲的數(shù)據(jù)量是288 GB。當前硬盤的最高數(shù)據(jù)傳iMJt度在150-600 MB/s級，其依賴于所使用的接口類型。硬盤通常具有大的(8-16MB)內(nèi) 部高速緩沖存儲器，因此可以通過兩個硬盤來實現(xiàn)所需要的數(shù)據(jù)傳送容量。
在一個實施例中，最后的模擬結(jié)果也被存儲在存儲器中。這使得能夠 以后利用所ii^擬結(jié)果來例如測試接收器的操作。
圖4A和4B圖解了模擬環(huán)境的示例，所提供的解決方案適合于對所述 模擬環(huán)境的模擬。所述附圖示出了發(fā)送器TX1和接收該發(fā)送器的信號的接 收器RX1。發(fā)送器TXl和接收器RXl使用四個天線或者天線元.所述附 圖也示出了對發(fā)送器TX1和接收器RX1之間的連接進行干擾的兩個終端 TX2和TX3。這兩個終端也使用四個天線和天線元。另外，在模擬中考慮 了使用一個天線的兩個發(fā)送器TX4和TX5。接收器和所有的發(fā)送器能夠在 模擬期間移動。所發(fā)送的信號的方向、極性和其他屬性可以是與時間相關(guān) 的。圖4A圖解了在時間點to的i殳備泣置。圖4B圖解了在一段時間后，在 時間點h的設備位置?？梢杂^察到，發(fā)送器TX2、 TX3和接收器RX1已 經(jīng)移動。TX1、 TX4和TX5與時間點to相比較還沒有改變位置。
我們研究如何可以在上述的環(huán)境中模擬在發(fā)送器TX1和接收器之間 的無線信道的示例。應指出，所描述的模擬順序僅僅是可行的解決方案的 一個示例?？梢岳缤ㄟ^模擬在干擾發(fā)送器TX2和接收器RX1之間的連 接400來開始所^擬。兩個設^^都使用四個天線或者天線元，因此連接 包括16個相關(guān)信道，即傳播路徑。這可以作為普通的MIMO模擬^擬。 因此，在所i^漠擬中，RX1的天線元A1從發(fā)送器TX2的所有天線元接收 信號，RX1的所有其他天線元A2、 A3和A4也如此進行。發(fā)送器TX2和
接收器RX1的任何移動都被考慮。在存儲器中存儲模擬結(jié)果。
接著，模擬在發(fā)送器TX3和接收器RX1之間的連接402。這個模擬類 似于前一個步驟。模擬結(jié)果被同步于前一個步驟的纟莫擬結(jié)果地存儲在存儲 器中。因此，存儲器包括發(fā)送器TX2和TX3的信號在接收器RX1中的聯(lián) 合效果。
接著，模擬在發(fā)送器TX4和接收器RX1之間的連接404。發(fā)送器TX4
使用一個天線，因此該連接包括4個相關(guān)信道。模擬結(jié)果被同步于前一個
步驟的模擬結(jié)果地存儲在存儲器中。因此，存儲器包括發(fā)送器TX2、 TX3
和TX4的信號在接收器RX1中的聯(lián)合效果。
接著，模擬在發(fā)送器TX5和接收器RX1之間的連接406。可以以對應 于前一個步驟的方式來實現(xiàn)所^擬，因為發(fā)送器TX5也使用一個天線。
模擬結(jié)果被同步于前一個步驟的模擬結(jié)果M儲在存儲器中。因此，存儲 器包括發(fā)送器TX2、 TX3、 TX4和TX5的信號在接收器RX1中的聯(lián)合效 果。
最后，模擬在發(fā)送器TX1和接收器RX1之間的連接408。兩個設備都 使用四個天線或者天線元，因此，該連接包括16個相關(guān)信道。在所^擬 期間，干擾源TX2、 TX3、 TX4和TX5的模擬結(jié)果被從存儲器讀取，并且 被加到該連接的模擬結(jié)果上。因此，在最后的模擬中，已經(jīng)模擬了 56個并 行信道，
應當注意，在上述方案中不必然為不同的發(fā)送器需要獨立的信號源. 因為不同發(fā)送器的連接模擬發(fā)生在不同的時間，因此可以在不同發(fā)送器的
模擬中使用相同的信號源。例如，可以通過使用類似的信號源iMS擬所有
的發(fā)送器TX1、 TX2和TX3。因此，可以相當大地降^^擬方案的成本和 復雜性。
雖然以上參考按照附圖的示例而描述了本發(fā)明，但是應明白，本發(fā)明 并不限制于此，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)以多種方式來^"改。
權(quán)利要求
1. 一種用于執(zhí)行信道模擬的設備，其包括無線信道模擬部件(110)和存儲器(112)，所述設備被配置來實時地模擬在發(fā)送器(106)和接收器之間的無線連接，其特征在于，所述設備被配置來實時地模擬在至少一個干擾信號源(100-104)和所述接收器之間的無線連接，并且將模擬結(jié)果存儲在所述存儲器(112)中，在所述發(fā)送器和所述接收器之間的無線連接的模擬期間，從所述存儲器(112)實時地讀取所存儲的模擬結(jié)果，并且將所讀取的結(jié)果加到所述模擬上。
2. 按照權(quán)利要求l的設備，其特征在于， 將被模擬的一個或多個無線連接使用將被模擬的多個傳播路徑.
3. 按照權(quán)利要求1的設備，其特征在于，所述干擾信號源 (100-104)是外部信號源。
4. 按照權(quán)利要求1的設備，其特征在于，以所述設備內(nèi)部的 信號源來實現(xiàn)所述干擾信號源(100-104)。
5.按照權(quán)利要求1的設備，其特征在于，通過使用相同信號 源來實現(xiàn)所述干擾信號源(100-104)中的多個。
6. 按照權(quán)利要求1的設備，其特征在于，所述設備包括可編 程的開關(guān)(108),用于在每個特定時間把將被模擬的信號源轉(zhuǎn)換 到模擬部件。
7. 按照權(quán)利要求1的設備，其特征在于，在所述發(fā)送器(106) 中、在所述接收器中或者在一個或多個干擾信號源(100-104)中 使用多個天線元。
8. —種用于執(zhí)行信道模擬的方法，在所述方法中，實時地模 擬在發(fā)送器(106)和接收器之間的無線連接，其特征在于， 實時地模擬在至少一個干擾信號源(100-104)和所述接收器 之間的無線連接，并且將模擬結(jié)果存儲在存儲器(112)中，在所述發(fā)送器和所述接收器之間的無線連接的模擬期間，從 所述存儲器(112)實時地讀取所存儲的模擬結(jié)果，并且將所讀取 的結(jié)果加到所述模擬上。
9. 按照權(quán)利要求8的方法，其特征在于，通過使用相同信號 源來實現(xiàn)所述干擾信號源(100-104)中的多個。
10. 按照權(quán)利要求8的方法，其特征在于， 將第一干擾信號源轉(zhuǎn)換到模擬部件，實時地模擬在所述干擾信號源和所述接收器之間的無線連接，將模擬結(jié)果存儲在所述存儲器中， 將隨后的干擾信號源轉(zhuǎn)換到所述模擬部件， 實時地模擬在所述隨后的干擾信號源和所述接收器之間的無 線連接，將所述模擬結(jié)果與在所述存儲器中的模擬結(jié)果相結(jié)合， 重復前三個步驟，直到已經(jīng)模擬了所有的干擾信號源， 將所述發(fā)送器轉(zhuǎn)換到所述模擬部件，實時地模擬在所述發(fā)送器和所述接收器之間的無線連接， 實時地從所述存儲器讀取所存儲的模擬結(jié)果，以及 將所讀取的模擬結(jié)果與在所述發(fā)送器和所述接收器之間的無線連接的模擬結(jié)果相結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行信道模擬的方法和設備。所述設備包括無線信道模擬部件(110)和存儲器(112)，并且所述設備被配置來實時地模擬在發(fā)送器(106)和接收器之間的無線連接。所述設備被進一步配置來實時地模擬在至少一個干擾信號源(100-104)和接收器之間的無線連接，并且將模擬結(jié)果存儲在存儲器(112)中，在發(fā)送器和接收器之間的無線連接的模擬期間，從存儲器(112)實時地讀取所存儲的模擬結(jié)果，并且將所讀取的結(jié)果加到所述模擬上。
文檔編號H04B17/00GK101107796SQ200680002123
公開日2008年1月16日 申請日期2006年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月12日
發(fā)明者T·薩爾基寧 申請人:伊萊克特羅比特系統(tǒng)測試公司