一种检测传输介质信道损耗的系统和方法与流程

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种检测传输介质信道损耗的系统和方法。

背景技术：

随着通信技术的发展，现有的通信技术频段主要集中在300mhz至30ghz的微波频段，使得该频段变得十分拥挤。

目前，通信技术的研究方向主要是低太赫兹频段的通信方案，例如，第五代移动通信技术，是近几年学术界与工业界的研究热点。在通信技术领域，无论信号传输在哪个频段，都需要对该频段进行传播特性测试，进而为设备部署提供参考数据。然而，第五代移动通信技术所采用的是30ghz至300ghz的毫米波频谱，但是现有的信道测试方案只有针对低于60ghz频段的信道测试方案，因此无法为低太赫兹频段提供信道测试，进而无法为低太赫兹频段的设备部署提供参考数据。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种检测传输介质信道损耗的系统和方法，可以为低太赫兹频段提供信道测试，为低太赫兹频段的设备部署提供参考数据。

本发明实施例的第一方面提供了一种检测传输介质信道损耗的系统，包括：

信号生成单元，用于生成模拟信号，并基于所述模拟信号，以及预设的射频信号和中频抑制信号，得到频率在低太赫兹频段内的目标信号；

信号发送单元，用于向传输介质辐射所述目标信号，使所述目标信号透过所述传输介质时发生衰减，得到衰减信号；

距离控制单元，用于调整并记录所述衰减信号的收发距离值；

信号接收及处理单元，用于接收所述衰减信号，并基于所述衰减信号与所述收发距离值，测算所述传输介质的信道损耗。

本发明实施例的第二方面提供了一种检测传输介质信道损耗的方法，包括：

生成模拟信号，并基于所述模拟信号，以及预设的射频信号和中频抑制信号，得到频率在低太赫兹频段内的目标信号；

向传输介质所在位置辐射所述目标信号，使所述目标信号透过所述传输介质时发生衰减，得到衰减信号；

调整并记录所述衰减信号的收发距离值；

接收所述衰减信号，并基于所述衰减信号与所述收发距离值，测算所述传输介质的信道损耗。

本发明实施例提供的一种检测传输介质信道损耗的系统和方法，通过信号生成单元生成模拟信号，并基于模拟信号，以及预设的射频信号和中频抑制信号，得到频率在低太赫兹频段内的目标信号，再由信号发送单元向传输介质辐射目标信号，使目标信号透过传输介质时发生衰减，得到衰减信号，通过距离控制单元调整并记录衰减信号的收发距离值，最后通过信号接收及处理单元接收所述衰减信号，并基于所述衰减信号与收发距离值测算传输介质的信道损耗，实现了为低太赫兹频段提供信道测试，为低太赫兹频段的设备部署提供参考数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种检测传输介质信道损耗的系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种检测传输介质信道损耗的方法的实现流程示意图；

图3是本发明整体方案示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图1，是本发明实施例提供一种检测传输介质信道损耗的系统的结构示意图。

如图1所示一种检测传输介质信道损耗的系统100，包括：信号生成单元10、信号发送单元20、距离控制单元30以及信号接收及处理单元40。具体地：

信号生成单元10，用于生成模拟信号，并基于模拟信号，以及预设的射频信号和中频抑制信号，得到频率在低太赫兹频段内的目标信号。

在本实施例中，模拟信号可以由一台或多台模拟信号发生器生成。通过将模拟信号与预设的射频信号以及中频抑制信号进行混频处理和放大处理，即可得到在低太赫兹频段内的目标信号。

在本申请的所有实施例中，信号生成单元10生成的模拟信号为正弦波信号，该正弦波信号可以携带用于标记检测次数或者检测周期的信息，通过接收并解析衰减信号，能够根据其中携带的用于标记检测次数或者检测周期的信息，区分或标识不同检测周期的数据样本，从而提高了传输介质信道损耗检测的准确性。

需要说明的是，将模拟信号与预设的射频信号和中频抑制信号进行混频处理，具体可以通过混频器将模拟信号与射频信号以及中频抑制信号进行混频处理，其中，混频处理得到的信号的频率，可以等于模拟信号频率与射频信号频率之和、差，或为模拟信号频率与射频信号频率其他方式组合的频率。

由于可以被识别和使用的电磁波频谱范围是3khz至300ghz之间的电磁波信号，该频段可以被分成了甚低频段、低频段、中频段、高频段、甚高频段、超高频段、极高频段和太赫兹辐射频段共8个频段。其中，极高频段也被称为低太赫兹频段，其频谱范围是30ghz至300ghz之间，太赫兹辐射频段的频谱范围是300ghz至3thz之间。因此，本实施例中，基于模拟信号与射频信号得到的频率在低太赫兹频段内的目标信号为，频谱范围在30ghz至300ghz之间的信号。

信号发送单元20，用于向传输介质辐射目标信号，使目标信号透过传输介质时发生衰减，得到衰减信号。

在本实施例中，信号发送单元20可以为射频信号辐射体，传输介质可以为气体、固体或者液体中任一种。

需要说明的是，当传输介质为气体，例如空气，则表示信号发送单元20(射频信号辐射体)与信号接收及处理单元40之间无遮挡物。当传输介质为液体或者固体时，则表示信号发送单元20(射频信号辐射体)与信号接收及处理单元40之间存在遮挡物。

当信号发送单元20(射频信号辐射体)与信号接收及处理单元40之间存在遮挡物时，信号发送单元20(射频信号辐射体)与传输介质相接触，也即信号发送单元20(射频信号辐射体)辐射的目标信号被传输介质所遮挡。

需要说明的是，目标信号在任何传输介质中传输均会发生衰减，也即无论目标信号是否被遮挡物遮挡，目标信号透过传输介质进行传播时均会发生信号衰减现象，得到衰减信号，同时该衰减信号能够被周围用于采集信号的装置检测到。

距离控制单元30，用于调整并记录衰减信号的收发距离值。

需要说明的是，在本实施例中，由距离控制单元30调整并记录得到的衰减信号的收发距离值，等于信号发送单元20与信号接收及处理单元40之间的距离值。

距离控制单元30可以设置在信号发送单元20和/或信号接收及处理单元40上，通过控制信号发送单元20与信号接收及处理单元40之间的距离，进而调整并记录衰减信号的收发距离值。

在实际应用中，距离控制单元30可以包括红外测距单元，该红外测距单元包括信号发射端和信号接收端，将信号发射端和信号接收端分别设置在控制信号发送单元20与信号接收及处理单元40上，通过信号发射端向信号接收端发送红外信号，进而测算控制信号发送单元20与信号接收及处理单元40之间的距离，也即得到衰减信号的收发距离值。

信号接收及处理单元40，用于接收衰减信号，并基于衰减信号与收发距离值，测算传输介质的信道损耗。

在本实施例中，基于衰减信号与收发距离值，测算传输介质的信道损耗，具体可以是基于多种不同传输介质中的衰减信号的衰减程度，结合收发距离值，测算传输介质的信道损耗。

在实际应用中，衰减信号的衰减程度可以通过设置功率计对接收到的衰减信号进行信号强度值检测，以目标信号的信号强度值作为参考强度值，将衰减信号进行信号强度值与参考强度值进行比较，进而得到衰减信号的衰减程度。

本发明实施例提供的一种检测传输介质信道损耗的系统，通过信号生成单元生成模拟信号，并基于模拟信号，以及预设的射频信号和中频抑制信号，得到频率在低太赫兹频段内的目标信号，再由信号发送单元向传输介质辐射目标信号，使目标信号透过传输介质时发生衰减，得到衰减信号，通过距离控制单元调整并记录衰减信号的收发距离值，最后通过信号接收及处理单元接收所述衰减信号，并基于所述衰减信号与收发距离值测算传输介质的信道损耗，实现了为低太赫兹频段提供信道测试，为低太赫兹频段的设备部署提供参考数据。

作为本实施例一种可能实现的方式，信号生成单元10可以包括：

本地振荡单元，用于生成原始模拟信号。

频率放大单元，用于对原始模拟信号进行频率放大，得到频率在低太赫兹频段内的模拟信号。

混频单元，用于将模拟信号、射频信号以及中频抑制信号进行混频处理，得到频率在低太赫兹频段内的混频信号。

功率放大单元，用于对混频信号进行功率放大，得到频率在低太赫兹频段内的目标信号。

图3示出了本发明的整体方案示意图，在实际应用中，本地振荡单元可以选用工作频率为15.5ghz，功率为3dbm的模拟信号发生器。频率放大单元可以是频段为90ghz至98ghz，输入功率为5dbm的6倍频器。混频单元的频段领域为75ghz至110ghz，中频抑制信号可以为35ghz的信号，模拟信号的功率限制为13dbm，混频信号的功率小于<18dbm。功率放大单元可以为功率放大器，该功率放大器可以为工作频率在90ghz至98ghz，增益为25db的功率放大器。

作为本实施例一种可能实现的方式，信号发送单元20可以包括：发射天线，用于按照预设工作频率，将目标信号向传输介质辐射目标信号，使目标信号透过遮挡时发生衰减，得到衰减信号。

作为本实施例一种可能实现的方式，可以理解的是，与发射天线对应的，信号接收及处理单元40中可以包括用于采集衰减信号的装置，也即可以包括接收天线，用于按照预设工作频率接收衰减信号。

在实际应用中，发射天线与接收天线可以为工作频率在75ghz至110ghz，增益为23dbi，主瓣宽度为e-plane11°以及h-plane12°的天线。

此外，信号接收及处理单元40还包括：

低噪放大单元，用于对衰减信号进行低噪声放大，得到放大后的衰减信号。

处理单元，用于根据放大后的衰减信号与距离值测算传输介质的信道损耗。

在实际应用中，低噪放大单元可以为工作频率为80ghz至100ghz，增益为20db的低噪放大器。

在本申请的所有实施例中，检测传输介质信道损耗的系统100还可以包括用于设置传输介质的置物组件，例如，置物台或者夹持组件等。

为了提高传输介质信道损耗的准确性，当传输介质为液体或者固体时，该传输介质可视为信号遮挡物。液体或者固体的传输介质，也即遮挡物还可以与发射天线和接收天线密闭设置在绝缘容器中，其中，传输介质被设置在发射天线与接收天线之间，且发射天线与接收天线只能从一个方向进行信号的发射与接收。

作为本实施例一种可能实现的方式，处理单元具体用于，根据所述放大后的衰减信号与所述收发距离值，通过以下公式测算所述传输介质的信道损耗；

其中，pl为所述传输介质的信道损耗，a为目标信号衰减速率，且a＞0，d为所述距离值，d0为单位距离值，且d0＞0，b为环境补偿常数，∑γi为目标信号透过多种所述传输介质衰减之和，n(0，σ²)为高斯分布随机变量，标准差σ为0.17db。

需要说明的是，在本申请的所有实施例中，a为目标信号衰减速率且大于0，该目标信号衰减速率与传输介质的种类相关，不同的传输介质对应的目标信号衰减速率不同，传输介质对目标信号造成遮挡的程度越大，则与该传输介质对应的目标信号衰减速率越大。b为环境补偿常数，用于表征传输介质的属性差异对信道损耗的影响程度，其中，传输介质的属性可以包括温度、湿度、固态晶体结构等。n(0，σ²)为高斯分布随机变量与传输介质的属性相关，用于区分传输介不同属性差异下的高斯分布情况。

参见图2，图2是本发明实施例提供一种检测传输介质信道损耗的方法的流程示意图。

如图2所示，一种检测传输介质信道损耗的方法，包括：

步骤s10：生成模拟信号，并基于所述模拟信号，以及预设的射频信号和中频抑制信号，得到频率在低太赫兹频段内的目标信号。

在步骤s10中，模拟信号可以由一台或多台模拟信号发生器生成。通过将模拟信号与预设的射频信号以及中频抑制信号进行混频处理和放大处理，即可得到在低太赫兹频段内的目标信号。

需要说明的是，将模拟信号与预设的射频信号和中频抑制信号进行混频处理，具体可以通过混频器将模拟信号与射频信号以及中频抑制信号进行混频处理，其中，混频处理得到的信号的频率，可以等于模拟信号频率与射频信号频率之和、差，或为模拟信号频率与射频信号频率其他方式组合的频率。

步骤s20：向传输介质所在位置辐射所述目标信号，使所述目标信号透过所述传输介质时发生衰减，得到衰减信号。

在步骤s20中，传输介质可以为气体、固体或者液体中任一种。

需要说明的是，目标信号在任何传输介质中传输均会发生衰减，当传输介质为气体时，目标信号没有被遮挡物遮挡，当传输介质为固体或者液体时，目标信号被遮挡物遮挡。

可以理解的是，无论目标信号是否被遮挡物遮挡，目标信号透过传输介质进行传播时均会发生信号衰减现象，得到衰减信号，同时该衰减信号能够被周围用于采集信号的装置检测到。

步骤s30：调整并记录所述衰减信号的收发距离值。

步骤s40：接收所述衰减信号，并基于所述衰减信号与所述收发距离值，测算所述传输介质的信道损耗。

在本实施例中，基于衰减信号与收发距离值，测算传输介质的信道损耗，具体可以是基于多种不同传输介质中的衰减信号的衰减程度，结合收发距离值，测算传输介质的信道损耗。

在实际应用中，衰减信号的衰减程度可以通过设置功率计对接收到的衰减信号进行信号强度值检测，以目标信号的信号强度值作为参考强度值，将衰减信号进行信号强度值与参考强度值进行比较，进而得到衰减信号的衰减程度。

作为本实施例一种可能实现的方式，步骤s10具体包括：

生成原始模拟信号；对原始模拟信号进行频率放大，得到频率在低太赫兹频段内的模拟信号；将模拟信号、射频信号以及中频抑制信号进行混频处理，得到频率在低太赫兹频段内的混频信号；对混频信号进行功率放大，得到频率在低太赫兹频段内的目标信号。

作为本实施例一种可能实现的方式，步骤s20具体包括：

按照预设工作频率，将目标信号向传输介质辐射目标信号，使目标信号透过遮挡时发生衰减，得到衰减信号。

作为本实施例一种可能实现的方式，步骤s30具体包括：

按照预设工作频率接收衰减信号；对衰减信号进行低噪声放大，得到放大后的衰减信号；根据放大后的衰减信号与距离值测算传输介质的信道损耗。

作为本实施例一种可能实现的方式，步骤根据放大后的衰减信号与距离值测算传输介质的信道损耗，包括：

根据所述放大后的衰减信号与所述收发距离值，通过以下公式测算所述传输介质的信道损耗；

其中，pl为所述传输介质的信道损耗，a为目标信号衰减速率，且a＞0，d为所述距离值，d0为单位距离值，且d0＞0，b为环境补偿常数，∑γi为目标信号透过多种所述传输介质衰减之和，n(0，σ²)为高斯分布随机变量，标准差σ为0.17db。

需要说明的是，在本申请的所有实施例中，a为目标信号衰减速率且大于0，该目标信号衰减速率与传输介质的种类相关，不同的传输介质对应的目标信号衰减速率不同，传输介质对目标信号造成遮挡的程度越大，则与该传输介质对应的目标信号衰减速率越大。b为环境补偿常数，用于表征传输介质的属性差异对信道损耗的影响程度，其中，传输介质的属性可以包括温度、湿度、固态晶体结构等。n(0，σ²)为高斯分布随机变量与传输介质的属性相关，用于区分传输介不同属性差异下的高斯分布情况。

本发明实施例提供的一种检测传输介质信道损耗的方法，通过生成模拟信号，并基于模拟信号，以及预设的射频信号和中频抑制信号，得到频率在低太赫兹频段内的目标信号，再向传输介质辐射目标信号，使目标信号透过遮挡时发生衰减，得到衰减信号，其中，可以通过调整并记录衰减信号的收发距离值，最后通过接收所述衰减信号，并基于所述衰减信号与收发距离值测算传输介质的信道损耗，实现了为低太赫兹频段提供信道测试，为低太赫兹频段的设备部署提供参考数据。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。