一种混响式信道模拟器的制作方法

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种用于信道模拟的装置。

背景技术：

无线信道是对无线通信中发送端和接收端之间信号通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，可以想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，通过多径效应改善通信质量。

目前，信道模拟的方法主要有软件仿真和硬件模拟等方法。然而，软件仿真由于运算量巨大，且无法提供真实信号的输入或输出接口而颇受局限，因此，目前最有效的模拟方法是采用硬件方式实现信道的重复模拟。现有技术中，无线通信终端设备主要通过集总式的信道仿真器进行MIMO天线OTA测试，信道多径效应需通过特定射频电路来实现，且系统需要对电磁波信号进行调制及解调。DSP及FPGA强大的运算能力，以及硬件板卡丰富的数模/模数转接接口，成为信道模拟运用的主流器件。

然而，传统的通过信道仿真器(例如DSP或FPGA)实现信道模拟的过程中，电磁波信号转变为电信号传输，电信号在信道仿真器中经过变频处理、延时处理、信号衰减处理、信号干扰叠加处理、信号噪声叠加处理等处理的过程中，容易发生信号失真或损失部分重要信号。现有技术为信道仿真器，受集总参数元件限制，可接受信号频率范围有限，信号衰减调节、相位调节有限，信号处理受集总元件寄生参数影响大，信号损耗较大。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种混响式信道模拟器。

其技术方案为，一种混响式信道模拟器，包括：隔绝外壳和设置在所述隔绝外壳内的搅拌装置，所述隔绝外壳内还分别设有若干信号发射端和若干信号接收端；所述信号发射端发射的信号经过搅拌装置反射、绕射后，形成特定信道模型的电磁波信号，并被信号接受端接收。

进一步地，所述混响式信道模拟器内包括不少于2个搅拌装置，所述搅拌装置设置在混响式信道模拟器的中部，所述信号发射端和信号接收端分别设置在所述搅拌装置的两侧。

进一步地，所述搅拌装置包括轴承和设置在轴承上的若干金属板，所述金属板在轴承的带动下，以轴承为轴心旋转；所述信号端发射的电磁波信号部分被金属板反射，部分直接绕过金属板，并被信号接收端接收。

进一步地，所述搅拌装置的金属板包括若干水平金属板和竖直金属板；所述轴承垂直于水平金属板的旋转轴心；所述竖直金属板垂直于水平金属板设置，包括金属长板和金属短板，所述金属长板与金属短板垂直相交于轴承。

进一步地，所述水平金属板包括大扇形面，所述大扇形面的一条半径边延伸出半圆形面，所述轴承垂直穿过水平金属板的大扇形面的圆心；所述金属长板的水平方向沿水平金属板的半圆形面的直径边的方向延伸。

进一步地，所述搅拌装置设有两个水平金属板，分别设置在竖直金属板的竖直高度的三分之一处和三分之二处；所述水平金属板的大扇形面为圆形的四分之三，所述半圆的直径的长为大扇形面的半径；所述金属长板的宽度为金属短板的两倍。

进一步地，所述信号发射端为综合测试仪的输入天线，所述信号接收端为测试探头，所述信号发射端还连接一衰减器。

进一步地，所述初始信道模型为射频信道，所述射频信道发射的电磁波信号频率不低于2.4GHz。

采用上述技术方案，本实用新型提供一种混响式信道模拟器，克服现有技术采用信道仿真器，信号处理受集总参数元件限制，可接受信号频率范围有限，信号衰减调节、相位调节有限等问题，实现较广的信号频率范围内，信号的低损耗传播；本实用新型采用机械模拟与软件仿真结合的方式，既克服了单纯软件仿真由于运算量巨大，且无法提供真实信号的输入或输出接口的弊端，又克服了硬件电器元件在信号处理受集总元件寄生参数影响大的问题，由于没有引入硬件电器元元件，本实用新型形成的特定信道模型的过程几乎不发生信号损失和信号失真，提升了，信道模拟的效率，大大地节省生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为实施例1中搅拌装置的俯视图；

图3为实施例1中搅拌装置的立体图；

图4为实施例2中搅拌装置的俯视图；

图5为实施例2中搅拌装置的立体图；

图6为形成特定信道模型的流程图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1至图6所示，本实用新型提供一种混响式信道模拟器，克服现有技术采用信道仿真器，受集总参数元件限制，可接受信号频率范围有限，信号衰减调节、相位调节有限，信号处理受集总元件寄生参数影响大，信号损耗较大等问题，实现较广的信号频率范围内，信号的低损耗传播。

本实用新型首先提供一种混响式信道模拟器，包括：隔绝外壳2和设置在所述隔绝外壳2内的搅拌装置1，所述隔绝外壳2内还分别设有若干信号发射端3和若干信号接收端4；所述信号发射端3发射的信号经过搅拌装置1反射、绕射后，形成特定信道模型的电磁波信号，并被信号接受端4 接收。

作为一种实施例，所述隔绝外壳2采用金属外壳，隔绝外部干扰。所述混响式信道模拟器内包括不少于2个搅拌装置1，所述搅拌装置1设置在混响式信道模拟器的中部，所述信号发射端3和信号接收端4分别设置在所述搅拌装置1的两侧。所述搅拌装置1包括轴承和设置在轴承上的若干金属板。轴承可通过电机驱动绕自身转动，所述金属板在轴承的带动下，以轴承为轴心旋转；此时，所述信号端3发射的电磁波信号部分被金属板反射，部分直接绕过金属板，并被信号接收端4接收。

所述搅拌装置1的金属板包括若干水平金属板和竖直金属板；所述轴承垂直于水平金属板的旋转轴心；所述竖直金属板垂直于水平金属板设置，在实施例1中，所述搅拌装置的金属板包括一块水平金属板112和一块竖直金属板113，所述轴承111垂直于水平金属板112的旋转轴心；所述竖直金属板113垂直于水平金属板112设置。

在实施例2中，所述竖直金属板包括金属长板123a和金属短板123b，所述金属长板123a与金属短板123b垂直相交于轴承。所述水平金属板122 包括大扇形面，所述大扇形面的一条半径边延伸出半圆形面，所述轴承121 垂直穿过水平金属板的大扇形面的圆心；所述金属长板123a的水平方向沿水平金属板的半圆形面的直径边的方向延伸。

所述金属长板123a的宽度为金属短板123b的两倍。这样设计的目的是，当两个相邻的搅拌装置的金属长板123a呈直线相接时，大部分初始信道模型无法从两个搅拌装置中间通过，而被搅拌装置得金属板反射回去；小部分信道可以从两个搅拌装置的金属长板123a之间的缝隙绕射过去。当两个搅拌器的金属短板123b相对而接时，大部分信号可以从两个搅拌装置的金属短板123b之间的间隙穿过去，不会受到阻挡。

所述搅拌装置设有两个水平金属板金属短板122，分别设置在竖直金属板的竖直高度的三分之一处和三分之二处；水平金属板122设计的目的是让信号在垂直方向上尽可能在两个水平叶片之间反射、传输，既能产生反射信道模型，又能减少信号能量的损失。

所述水平金属板122的大扇形面为圆形的四分之三，所述半圆形面的直径的长为大扇形面的半径。大扇形面加半圆形面的组合让水平金属122 上下存在缝隙，可让信号穿过水平金属板122的间隙后，又被顶部或底部金属外壳反射回来。本实用新型通过搅拌装置使信号发射端3发射的信号经过搅拌装置反射、绕射后，形成特定信道模型的电磁波信号，达到信道模拟器的使用目的。

实现信道模拟的方法，包括以下步骤：步骤S1，采用计算机进行初始信道模型仿真模拟，并根据初始信道模型仿真模拟的结果设置各个信号发射端的信道模型；步骤S2，采用所述的混响式信道模拟器将信号发射端发射的电磁波信号反射、绕射后，形成特定信道模型的电磁波信号；步骤S3，信号接收端接收混合信号。

本实施例中，所述信号发射端为综合测试仪的输入天线，所述信号接收端为测试探头。每个输入天线前端加入可调衰减器，用于控制输入信号强度。所述初始信道模型为射频信道模型，所述射频信道发射的电磁波信号频率不低于2.4GHz。

步骤S2中，通过分别控制混响式信道模拟器中各个搅拌装置的之间相对位置和转动角度，实现初始信道模型的电磁波信号经过搅拌装置后形成干涉信道模型电磁波信号和衍射信道模型电磁波信号，上述信道信模型与初始信道模型的电磁波信号叠加形成特定信道模型的电磁波信号。

具体而言，可通过电机控制各个搅拌装置的旋转角度，以反射电磁波信号。输入天线产生信号后，由于搅拌器的存在，信号会产生干涉和衍射，形成不同的传播路径，直射、反射多路径信道模型叠加产生混响效果。搅拌器固定一个角度后，信号产生固定的反射角度，形成固定的传播路径，整个过程为一个信道模型。搅拌器不同角度的组合可对应不同的信道模型。最终由输出天线输出特定信道模型，经后续仪器分析处理后得到测试数据。

其中，初始信道模型在外壳壁或搅拌器叶片上产生反射信道模型，反射信道模型和初始信道模型的电磁波信号的叠加称为无线信道的干涉。令r2为干涉信道的电磁波的波长，令r1为初始信道模型的电磁波的波长，则在t 时刻这两种信道在空间某点P点的电场强度分别为：

令Δ＝r2-r1，称为光程差，故得

当信道传播过程中遇到搅拌器时，会产生衍射现象。衍射信道模型与初始信道模型或反射信道模型中的电磁波信号的叠加同样可用上述公式计算。

综上所述，本实用新型提供一种混响式信道模拟器，克服现有技术采用信道仿真器，信号处理受集总参数元件限制，可接受信号频率范围有限，信号衰减调节、相位调节有限等问题，实现较广的信号频率范围内，信号的低损耗传播；本实用新型采用机械模拟与软件模拟结合的方式，既克服了单纯软件仿真由于运算量巨大，且无法提供真实信号的输入或输出接口的弊端，又克服了硬件电器元件在信号处理受集总元件寄生参数影响大的问题，由于没有引入硬件电器元元件，本实用新型形成的特定信道模型的过程中几乎不发生信号损失和信号失真，提升了，信道模拟的效率，大大地节省生产成本。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。