一种高带宽大规模mimo信道模拟的方法与装置的制造方法
【技术领域】
[〇〇〇1]本发明涉及无线通信与测试领域，尤其涉及一种高带宽的大规模多输入多输出信道的模拟方法；应用于无线通信系统测试领域。
【背景技术】
[0002]无线信道是复杂和多变的信号物理通道，存在着多径衰落、平衰落、噪声等影响通信性能的不利因素，而这些都是通信系统研究必须要重点考虑的问题，信道的模拟是保证同一通信协议与体制系下，不同厂家开发的终端与多厂家提供的系统设备之间顺畅通信必不可少的测试流程。利用信道模拟器还可以控制、改变信道参数，进而了解通信设备或通信手段在不同信道条件下的性能。Μπω无线信道模拟器，可以节省LTE-A移动通信设备的研制费用，增加了研发时的灵活性，同时缩短研制周期，减少基站和终端设备的总体开发过程及互联互通测试时间，减少外场测试的时间，对提高和保证不同系统、终端厂商的互连互通有着非常积极的作用。
[〇〇〇3]无线信道特性的模拟可以分为数字部分模拟和模拟部分模拟。数字基带信号模拟主要由数字信号处理组成，它是高速信号处理技术和计算机应用技术的综合应用。射频部分的模拟主要由模拟电路实现，完成信号的上下变频和放大的作用。信道模拟器的关键部件是以离散型抽头延时线为核心的数字式多路径衰落特性模拟器。它的实现消耗大量的数字逻辑资源。模拟的信号带宽越宽，数字信号采集速度越快，吞吐率也就越高。对于Μ个发射天线Ν个接收天线的多天线信道的模拟，需要的数字多径衰落器随着ΜχΝ倍增长，并且随着接收天线数的增长，信号合并时的吞吐率也将Ν成倍增加。因此当需要模拟的逻辑子信道数或收发天线数增加时，信号处理的能力和系统吞吐率都面临极大挑战。
[0004]对于ΜΜ0信道模拟，通常采用功率分配器等分需要模拟的信号，然后通过下变频，模拟/数字转换后通过各子信道的衰落模拟器进行数字模拟，输出信号再经过数字/模拟转换，上变频后再通过功率合成器进行信号合并。然而，宽带模拟信号的各支路分配与合并比较难于保证准确性与一致性，从而造成各支路模拟的偏差。近年来，逐渐发展为在基带对数字信号进行分路与合路的方法。但是随着信号带宽越来越宽(带宽超过100MHz)，Μ頂0的输入输出天线越来越多(收/发天线256个)，尤其是大规模MHKUMassive Mult1-1nput-Mult1-〇utput，Massive ΜΙΜΟ)技术在5G通信中的应用，模拟信号的合并与传输吞吐率将越来越高，而且其各路的定时要求越来越高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种高带宽大规模ΜΜ0信道模拟的方法及装置，这种基于分布式流水线处理方案，复杂度低，实现方便，架构易于扩展，能很好的适应未来高带宽大规模天线的应用。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0007]—种高带宽大规模ΜΜ0信道模拟的装置，包括若干个模拟两输入两输出信道基本单元，单个模拟两输入两输出信道基本单元包括第一模数转换器，第二模数转换器，第一发射通道级联输入，第二发射通道级联输入，第一接收通道级联输入，第二接收通道级联输入，高斯白噪声发生器，外部定时与同步模块；所述第一模数转换器和第一发射通道级联输入的输出端连接第一多路复用器，第一多路复用器的输出端连接第一多路分配器，第一多路分配器分别连接有第一子信道衰落模拟器、第二子信道衰落模拟器和第一发射通道级联输出，第一子信道衰落模拟器和第二子信道衰落模拟器的输出端分别接第一加法器和第二加法器，第一加法器的输出端接第三加法器，第二加法器的输出端接第四加法器；所述第二模数转换器和第二发射通道级联输入的输出端连接第二多路复用器，第二多路复用器的输出端连接第二多路分配器，第二多路分配器分别连接有第三子信道衰落模拟器、第四子信道衰落模拟器和第二发射通道级联输出，第三子信道衰落模拟器和第四子信道衰落模拟器的输出端分别接第一加法器和第二加法器；第一接收通道级联输入连接第三加法器，第三加法器的输出端连接第五加法器，第五加法器接第三多路分配器，第三多路分配器分别接第一数模转换器和第一接收通道级联输出；第二接收通道级联输入接第四加法器，第四加法器接第六加法器，第六加法器接第四多路分配器，第四多路分配器分别接第二数模转换器和第二接收通道级联输出；高斯白噪声发生器分别接第五加法器和第六加法器；第一发射通道级联输出和第二发射通道级联输出分别接下一个模拟两输入两输出信道基本单元的第一发射通道级联输入和第二发射通道级联输入；第一接收通道级联输出和第二接收通道级联输出分别接下一个模拟两输入两输出信道基本单元的第一接收通道级联输入和第二接收通道级联输入。
[0008]若干个模拟两输入两输出信道基本单元的外部定时与同步模块均连接系统时钟与定时模块。
[0009]—种高带宽大规模ΜΜ0信道模拟的方法，包括如下步骤:
[〇〇1〇] a)模拟两输入两输出信道基本单元采用两路输入和两路输出；
[0011]b)输入信号是宽带信号下变频后，利用高速模数转换器采集的基带数据，或者是通过高速串行接口传输的发射天线级联输入数据流，利用数字逻辑的多路复用器选择其中之一；
[0012]c)通过的多路分配器将第一路基带数据流复制三份，第一份拷贝传输至第一子信道衰落模拟器进行模拟，第二份拷贝传输至第二子信道衰落模拟器进行模拟，第三份拷贝通过高速串行接口传输至下一模块进行模拟；
[0013]d)利用数字逻辑的多路分配器将第二路基带数据流复制三份，第一份拷贝传输至第三子信道衰落模拟器进行模拟，第二份拷贝传输第四子信道衰落模拟器进行模拟，第三份拷贝通过高速串行接口传输至下一模块进行模拟；
[0014]e)利用外部定时与同步模块，同步第一子信道衰落模拟器输出、第三子信道衰落模拟器输出和第一接收通道级联输入数据，并相加得到第一通道模拟输出信号，同样的，同步第二子信道衰落模拟器输出、第四子信道衰落模拟器输出和第二接收通道级联输入数据，并相加得到第二通道模拟输出信号；
[0015]f)两个通道的模拟输出信号叠加独立不相关的高斯白噪声；
[0016]g)最后各通道的输出信号通过数模转换器模拟基带数据，传输至射频模块进行上变频，或者通过高速串行接口传输至的下一级接收通道。
[0017]对于2M路输入信号，2N路输出信号的MM0信道模拟，使用Μ x N个模拟两输入两输出信道基本单元进行扩展，扩展方式如下:
[0018](1) 2M路输入信号分别通过Μ个模拟两输入两输出信道基本单元中模数转换器采集为基带数字信号；
[0019](2) 2Μ路输入信号的发射通道级联输出分别连接至第二级Μ个模拟两输入两输出信道基本单元的2Μ个发射通道级联输入，第二级Μ个模拟两输入两输出信道基本单元的发射通道级联输出再连接至第三级，如此顺序拓展至Ν级；
[0020](3)每一级内有Μ个模拟两输入两输出信道基本单元，连接第一个模拟两输入两输出信道基本单元的接收通道级联输出到第二个单元的接收通道级联输入，如此顺序拓展至第Μ个模拟两输入两输出信道基本单元；
[0021](4)在第Μ个模拟两输入两输出信道基本单元的两路输出，共Ν级上叠加高斯白噪声源；
[0022](5)将2Ν级模拟后的数字信号连接至数模转换器，产生2Ν路信道模拟输出。
[0023]本发明的有益效果是:
[0024]本发明的方法结合了分布式信号处理的优点，同时避免了逻辑信道增加带来的计算容量和传输数据量的增涨，解决大规模ΜΜ0信道模