一种无线通信系统抗干扰能力空口测量系统及方法

本发明涉及无线通信系统，具体为一种无线通信系统中的抗干扰能力空口测量系统及方法。

背景技术：

1、5g蜂窝移动通信、机载通信、卫星通信等通信系统往往面临抗干扰能力测试问题。传统的传导测量将通信系统和射频前端、天线分离成两个独立的系统，传导测量是通信测量中非常重要的一环，传统的通信系统性能和协议一致性测量往往通过传导测量实现，但是传导测量绕过了通信系统中非常重要的射频前端、天线部分，随着系统复杂性的增加，传统测量方法无法对通信系统整体进行地面测试，不能充分检测通信系统功能，也无法验证抗干扰等新的技术要求，因此对整个通信系统进行空口测量非常必要。

2、空间环境复杂性不断提高促使抗干扰技术不断发展，并对测试系统提出了抗干扰性能测试的需求，目前抗干扰测试系统按照环境可分为全数字仿真测试、半实物仿真测试和外场测试。全数字仿真测试模型的各个模块一理论公式为基础，一般用于验证抗干扰技术理论上的可行性。国内外普遍认为单靠理论和仿真研究是不足以测试抗干扰性能的，为了更真实地反映复杂的空间环境，半实物仿真测试系统和外场测试系统应运而生，而对于外场测试，由于组织实施复杂、设备量大、实现代价高昂，已收环境条件制约，得到的数据量较少等缺点，随着通信系统的发展，尤其是卫星通信等实现外场测试困难。而对于半实物仿真测试系统，是一种近场测试系统，通过信号仿真干扰信号模型和无线通信系统模型，通过接收设备进行数据传输，从而进行测试评估，具有可控性强，成本适中、安全性好等优点，但如今受限于干扰源数量，可测阵列单元数量有限，而随着无线通信系统的发展，空间环境越来越复杂性，干扰信号的多样性，设计一种能够有效模拟各种复杂干扰源的通信测试系统是非常有必要的，cispr 2019年上海会议mt8工作组的提案也反应了近距离射频抗扰度测试方案研究的必要性。

3、因此设计一种能够有效模拟各种复杂干扰源的无线通信系统抗干扰能力空口测量系统及方法是非常有必要的。

技术实现思路

1、本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种无线通信系统抗干扰能力空口测量系统及方法，以便解决现有技术中所存在的上述技术问题。

2、本发明采用的技术解决方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种无线通信系统抗干扰能力空口测量系统，所述系统包括：球形探头墙、多自由度转台、无线通信系统天线阵面、一组用于信道仿真的探头簇、一组适用于近场环境的干扰天线、多个测量探头、链路控制系统和信道模拟系统；链路控制系统与无线通信系统天线阵面连接，实现上下行互易的无线通信信号传输，在无干扰情况下，实现无线通信系统上下行链路通信；

4、所述一组适用于近场环境的干扰天线中，每个干扰天线由紧缩场或平面波模拟器在近距离模拟远场环境，所述紧缩场通过反射面实现，所述平面波模拟器通过对干扰天线中各阵列单元的幅度相位调整实现；

5、所述无线通信系统天线阵面由多个天线单元组成，位于多自由度转台上；

6、在所述球形探头墙上根据无线通信系统中真实的信道模型和干扰信号模型布局所述述探头簇、所述干扰天线及多个测量探头。

7、所述的信道模拟系统与一组用于信道仿真的探头簇连接，实现无线通信系统中不同类型信道模型仿真。

8、可选地，所述球形探头墙设有垂直和水平导轨，用于所述探头簇、所述干扰天线及所述多个测量探头的固定以及移动。

9、可选地，所述的无线通信系统天线阵面为自适应调零天线，根据信号在空间中所处位置的变化，自适应优化无线通信系统天线阵面中的加权矢量，使得目标信号方向形成主波束，干扰信号方向形成零陷。

10、第二方面，本发明提供一种无线通信系统抗干扰能力空口测量方法，实现如下：

11、(1)根据无线通信系统的来波的角度及所需要测量的无线通信系统中真实的信道模型，采用角度功率谱拟合方法对球形探头墙上的一组用于信道仿真的探头簇进行布局，所述布局包括所述探头簇的具体分布位置和极化；

12、(2)将信道模拟系统中多通道信道仿真仪和所述一组用于信道仿真的探头簇连接，所述一组用于信道仿真的探头簇中的各个单元与无线通信系统天线阵面的天线单元之间通过电磁波传播的格林函数建立空间传输矩阵，所述空间传输矩阵的逆矩阵置入多通道信道仿真仪，实现无线通信系统中不同类型信道模型的仿真；

13、(3)选定靠近球形探头墙中心附近的一组用于信道仿真的探头簇中的多个单元作为接收天线，由无线通信系统天线阵面在多自由度转台配合下，实现对近场方向图的初步测量，通过近远场变换算法对初步测量的近场方向进行近远场变换，恢复得到远场方向图，将所述远场方向图与所述真实信道模型相乘，根据所述相乘结果对所述一组用于信道仿真的探头簇的位置及接收天线之间的信号进行微调，补偿利用球形探头墙近场测试和真实远场的距离差距，从而恢复无线通信系统中的信道模型；

14、(4)根据干扰源的来波角度和干扰源的距离配置一组适用于近场环境的干扰天线的幅度和相位，布置干扰天线在球形探头墙上的位置，测量干扰天线中各个单元和无线通信系统天线阵面中各个天线单元间的空间传输矩阵，实现对任意近场距离下，利用角谱法将干扰天线中各个单元发射的球面波展开成平面波，从而得到不同干扰源，得到不同干扰源；

15、(5)针对不同干扰源的强度，链路控制系统分别计算不同干扰信号和待测天线与无线通信系统天线阵面之间的待测信号所需的幅度比值，完成无线通信系统吞吐率的测试，即无线通信系统的抗干扰能力测试。

16、可选地，所述步骤(1)中，所述角度功率谱拟合方法的实现步骤为：

17、(11)根据无线通信系统的来波的角度及所需要测量的无线通信系统中真实的信道模型确定所述探头簇的探头个数，利用接收机接收所述探头簇的信号，测量所述探头簇的角度功率谱；

18、(12)基于角度功率谱的分布模型，对接收机与所述探头簇之间接收的信号群集进行最佳拟合，得到信道模型中发射机和所述探头簇之间的接收角、离去角以及角度扩展；所述角度功率谱的分布模型为拉普拉斯分布、高斯分布或均匀分布模型；

19、(13)根据所述接收角、离去角以及角度扩展，确定所述探头簇的分布位置和极化。

20、可选地，所述步骤(4)中，干扰源的来波角度根据所述干扰源在球形探头墙上的位置，即干扰源与无线通信系统天线阵面连线的角度确定；

21、所述干扰源的距离为所述干扰源与无线通信系统天线阵面间的距离，即距离范围为2*d2/(10*λ)至2*d2/(1*λ)，d为无线通信系统天线阵面的最大口径尺寸，λ为波长；

22、基于所述来波角度和距离，根据所需模拟近场距离，计算出干扰天线中各个单元发出的球面波的模式展开系数，配置幅度相位，并置入干扰天线。

23、第三方面，本发明提供一种电子设备，其特征在于，包括处理器和处理器；

24、存储器，用于存放计算机程序；

25、处理器，用于执行存储器上所存放的计算机程序，执行时实现所述的无线通信系统抗干扰能力空口测量系统或所述的无线通信系统抗干扰能力空口测量方法。

26、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现所述的无线通信系统抗干扰能力空口测量系统或所述的无线通信系统抗干扰能力空口测量方法。

27、本发明与现有技术相比的优点在于：

28、(1)本发明克服现有近场测试干扰源有限、可测单元有限等不足，能够模拟各种复杂干扰源于无线通信系统的对抗，实现在室内近场模拟真实的远场干扰源，保证无线通信系统抗干扰能力的精准测试。

29、(2)针对现有近场测试的信号来向存在的角度偏差导致的失真问题，本发明采用角度功率谱拟合方法实现无线通信系统中不同类型信道模型的仿真，建立仿真的探头簇与无线通信系统天线阵面之间的空间传输矩阵，在干扰方向自适应置零，保证无失真接收卫星信号。

30、(3)针对现有系统无法复现复杂干扰源，本发明通过建立干扰天线单元到无线通信系统天线阵面的空间传输矩阵，利用角谱法将干扰天线中各个单元发射的球面波展开成平面波，实现对任意近场距离下干扰源的模拟，从而可以实现更加丰富的干扰源模拟。