一种信道模拟装置的制作方法

本发明涉及通信测试技术领域，特别涉及一种信道模拟装置。

背景技术：

目前lte+和5g通信采用的大规模天线输入输出系统(massivemimo)等新技术极大的增加了基站天线振源的数量，这就对信道模拟系统的容量提出了更高的要求：rf端口由4增加至128个，数字通道有32增加至1536个，带宽需求由20mhz增加至100mhz，单向天线输入输出系统(mimo)演进为双向天线输入输出系统(mimo)需求。

现有的信道模拟系统均采用数字处理的方式，所需资源的增加，带来了成本的多倍提升，同时对供电、散热、相位校准也有严格的限制，使得现有信道模拟系统通道数量较少，难以满足主流的64端口大规模天线输入输出系统基站对振源数量和探头数量的要求。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，第一方面，本发明公开了一种信道模拟装置，所述信道模拟装置包括幅相矩阵和信道模拟器；

所述幅相矩阵包括第一输入端口和第一输出端口，所述第一输入端口与基站设备连接；所述第一输入端口和所述第一输出端口之间设有信号处理模块，所述信号处理模块用于对基站设备发出的原始信号进行移相和/或衰减处理；

所述信道模拟器包括第二输入端口、第二输出端口、信息处理模块、时钟源和触发源；所述第二输入端口与所述第一输出端口连接，所述第二输出端口与终端设备连接；所述信息处理模块分别与所述第二输入端口和所述第二输出端口连接；

所述幅相矩阵和所述信道模拟器复用所述时钟源和所述触发源，以将所述幅相矩阵与所述信道模拟器同步工作。进一步的，所述时钟源和所述触发源皆设置于所述信道模拟器内，所述幅相矩阵通过导线分别与所述时钟源和所述触发源连接；

或，所述时钟源和所述触发源皆设置于所述幅相矩阵内，所述信道模拟器通过导线分别与所述时钟源和所述触发源连接。

进一步的，所述信道模拟器还包括射频模块；

所述第二输入端口为所述射频模块的输入接口，所述第二输出端口为所述射频模块的输出接口；

所述信息处理模块与所述射频模块连接。

进一步的，所述信息处理模块包括数模转换器；所述数模转换器设置于所述信息处理模块内，所述数模转换器用于将来自所述幅相矩阵的模拟信号转换为数字信号传输至所述信道模拟器，或用于将来自所述信道模拟器的数字信号转换为模拟信号传输至所述幅相矩阵。

进一步的，所述幅相矩阵还包括射频功分器和射频合路器，

每个所述第一输入端口均连接有对应的所述射频功分器；所述射频功分器的各个输出端口分别与对应的所述射频合路器连接；

所述射频功分器的每个输出端口和所述射频合路器的每个输入端口之间设有对应的所述信号处理模块。

进一步的，所述幅相矩阵包括m个第一输入端口、m个射频功分器、n个射频合路器和n个第一输出端口；

每个所述射频功分器设有n个输出端口，每个所述射频合路器设有m个输入端口；所述射频功分器的n个输出端口分别与n个所述射频合路器的输入端口连接，以构成m×n个信道；

每个所述信道上设有对应的所述信号处理模块；

其中，m、n均为正整数。

进一步的，所述信道模拟器包括n个第二输入端口和p个第二输出端口；

所述n个第一输出端口和所述n个第二输入端口一一对应连接；所述p个第二输出端口分别与所述终端设备的输入输出接口连接；

其中，n、p均为正整数。

进一步的，所述m为2、4、8、16、32、64、128或256中任一种；所述n为2、4、8、16、32、64、128或256中任一种；所述p为2、4、8、12、16、24、32或64中任一种。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明中的幅相矩阵和信道模拟器能够独立控制。幅相矩阵的主控系统可以灵活的控制原始信号的移相值大小和衰减值大小，使经过幅相矩阵的信息流的相位和幅度均可任意改变，进而可灵活的控制每个第一输出端口的波束角度和增益，完成对信道大尺度参数的调整。信道模拟器的主控系统可以灵活的控制每个信道的时延、噪声、快衰等，进而完成到达角调整、多普勒、频偏等，完成对信道小尺度参数的调整。通过本发明的幅相矩阵和信道模拟器，使得信道模拟更接近实际的使用场景。另外，幅相矩阵和信道模拟器复用一个时钟源和触发源，能够使得大尺度的信道参数和小尺度的信道参数同步改变，以满足5gnr对低时延、低误差的要求。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种信道模拟装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的m×n幅相矩阵具有移相模块时的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的m×n幅相矩阵具有移相衰减模块时的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种信道模拟器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的信道模拟装置实现信道流下行的示意图；

图6为本发明实施例提供的信道模拟装置实现信道流上行的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种幅相矩阵和信道模拟器的时钟源和触发源连接的示意图；

图8为本发明实施例提供的一种信道模拟器和幅相矩阵的时钟源和触发源连接的示意图；

图9为本发明实施例提供的一种信道模拟方法的流程示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种信道模拟方法的流程示意图；

图11为本发明实施例提供的控制幅相矩阵和信道模拟器同步工作的流程示意图；

图12为本发明实施例的实际应用时的信道模拟的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

请参见图1，本发明实施例提供了一种信道模拟装置，所述信道模拟装置包括幅相矩阵和信道模拟器；

所述幅相矩阵包括第一输入端口和第一输出端口，所述第一输入端口与基站设备连接；所述第一输入端口和所述第一输出端口之间设有信号处理模块，所述信号处理模块用于对基站设备发出的原始信号进行移相和/或衰减处理；

所述信道模拟器包括第二输入端口、第二输出端口、信息处理模块、时钟源和触发源；所述第二输入端口与所述第一输出端口连接，所述第二输出端口与终端设备连接；所述信息处理模块分别与所述第二输入端口和所述第二输出端口连接；

所述幅相矩阵和所述信道模拟器复用所述时钟源和所述触发源，以将所述幅相矩阵与所述信道模拟器同步工作。

在具体实施时，所述信号处理模块可以为移相模块、衰减模块或移相衰减模块中的任意一种。进一步的，所述移相模块用于调整基站设备发出的原始信号的波束角度(即调整phase值)，从而模拟终端设备相对所述基站设备的角度；所述衰减模块用于调整基站设备发出的原始信号的功率(即调整att)，从而模拟终端设备相对所述基站设备的距离；所述移相衰减模块则可以同时调整波束角度和功率。从而使得幅相矩阵能够根据测试需要模拟相应的实际情况。

在一些可行的实施方式中，请参见图2，所述信号处理模块为移相模块。

在另一些可行的实施方式中，所述信号处理模块为衰减模块。

在另一些可行的实施方式中，请参见图3，所述信号处理模块为移相衰减模块。

在具体实施时，所述信道模拟器能够模拟实际应用中障碍物对信道的影响，比如在基站向终端传输信号时，在传输路径上有譬如建筑物之类的障碍物。当然，所述障碍物不止建筑物，还可以是树木乃至天气等因素的影响。从而使信道模拟更贴近于真实的使用环境。其中，所述信息处理模块能够对幅相矩阵传输过来的信号进行时延、噪声、快衰等的处理。

进一步的，所述信道模拟器还包括射频模块；

所述第二输入端口为所述射频模块的输入接口，所述第二输出端口为所述射频模块的输出接口；

所述信息处理模块与所述射频模块连接。

在具体实施时，可以通过射频模块进行数据的接收和发送。具体的，通过射频模块接收来自幅相矩阵输出的处理信号，并将经信息处理模块处理后的处理信息发送至终端设备上。所述第二输入端口为所述射频模块的全部或部分输入接口，所述第二输出端口为所述射频模块的全部或部分输出接口。

进一步的，所述信息处理模块包括数模转换器；

所述数模转换器用于将来自所述幅相矩阵的模拟信号转换为数字信号传输至所述信道模拟器，或用于将来自所述信道模拟器的数字信号转换为模拟信号传输至所述幅相矩阵。

进一步的，请参见图2和3，所述幅相矩阵还包括射频功分器和射频合路器，

每个所述第一输入端口均连接有对应的所述射频功分器；所述射频功分器的各个输出端口分别与对应的所述射频合路器连接；

所述射频功分器的每个输出端口和所述射频合路器的每个输入端口之间设有对应的所述信号处理模块。

在具体实施时，所述射频功分器能够将幅相矩阵接收到的一路原始信号分为多路信号；而射频合路器能够将来自多个射频功分器的输出信号合为一路信号。

在一些可行的实施方式中，如图7所示，所述时钟源和所述触发源皆设置于所述信道模拟器内，将幅相矩阵的时钟源和触发源都引用信道模拟器的时钟源和触发源。通过时钟导线(clock导线)将信道模拟器的时钟输出接口(clock-out接口)和幅相矩阵的时钟输入接口(clock-in接口)相连，用触发导线(trigger导线)将信道模拟器的触发输出接口(trigger-out接口)和幅相矩阵的触发输入接口(trigger-in接口)相连。

在另一些可行的实施方式中，如图8所示，所述时钟源和所述触发源皆设置于所述幅相矩阵内，将信道模拟器的时钟源和触发源连接都引用幅相矩阵的时钟源和触发源。通过时钟导线(clock导线)将幅相矩阵的时钟输出接口(clock-out接口)和信道模拟器的时钟输入接口(clock-in接口)相连，用触发导线(trigger导线)将幅相矩阵的触发输出接口(trigger-out接口)和信道模拟器的触发输入接口(trigger-in接口)相连。

进一步的，所述时钟源能够使所述终端模拟器的时间与所述幅相矩阵的时间同步；所述触发源能够使所述终端模拟器的起始动作与所述幅相矩阵的起始动作同步。

进一步的，所述幅相矩阵为双向矩阵，即信号能够从幅相矩阵的第一输入端口传输至第一输出端口，也能将信号从第一输出端口传输至第一输入端口。

进一步的，所述信号处理模块能够处理从第一输入端口传输至第一输出端口的信号，也能够处理从第一输出端口传输至第一输入端口的信号。

进一步的，所述信道模拟器为双向传输，即信息能够从信道模拟器的第二输入端口传输至第二输出端口，也能将信号从第二输出端口传输至第二输入端口。

进一步的，所述信息处理模块能够处理从第二输入端口传输至第二输出端口的信息，也能够处理从第二输出端口传输至第二输入端口的信息。

通过以上方式，本发明的信道模拟装置能够实现下行信息流传输，也能够实现上行信息流传输。具体如图1所示，下行信息流传输是指基站设备发出的原始信号依次经过幅相矩阵和信道模拟器，传输至终端设备处。上行信息流传输是指终端设备的原始信号依次经过信道模拟器和幅相矩阵，传输至基站设备处。从而，本发明既能够适应基站设备的信道模拟测试需求，也能够适应终端设备的信道模拟测试需求。

下面以本发明应用于大规模天线输入输出系统(massivemimo)信道模拟的场景为例。如图2至6所示，所述信道模拟装置包括幅相矩阵和信道模拟器；

所述幅相矩阵包括m个第一输入端口、m个射频功分器、n个射频合路器和n个第一输出端口；

每个所述射频功分器设有n个输出端口，每个所述射频合路器设有m个输入端口；所述射频功分器的n个输出端口分别与n个所述射频合路器的输入端口连接，以构成m×n个信道；

每个所述信道上设有对应的所述信号处理模块；

其中，m、n均为正整数。

在具体实施时，所述信号处理模块可以为移相模块、衰减模块或移相衰减模块中的任意一种。

可以理解的是，如图2和3所示，每个第一输入端口都设有1/n射频功分器，用于将一路原始信号分为n路信号；每个第一输出端口都设有一个1/m射频合路器，用于将m路原始信号合为一路接收信号；从而所述幅相矩阵包含有mxn条信道。如图2所示，每个信道上均含有至少一路移相模块，这样m×n幅相矩阵包含共计m×n路移相模块。或如图3所示，每个信道上均含有至少一路移相衰减模块，这样m×n幅相矩阵包含m×n路移相衰减模块。

进一步的，如图4所示，所述信道模拟器包括n个第二输入端口和p个第二输出端口；

所述n个第一输出端口和所述n个第二输入端口一一对应连接；所述p个第二输出端口分别与所述终端设备的输入输出接口连接；

其中，n、p均为正整数。

进一步的，所述信道模拟器包括u个射频模块。u个射频模块包括2u个输入接口和2u个输出接口，其中n≤2u，p≤2u。

进一步的，所述信息处理模块可以为dsp处理模块，用于对输入信息进行时延、衰落、加噪声等的处理，从而使信号能够符合实际的传输情况。

进一步的，所述m为2、4、8、16、32、64、128或256中任一种；所述n为2、4、8、16、32、64、128或256中任一种；所述p为2、4、8、12、16、24、32或64中任一种。

进一步的，所述信息处理模块的个数可以为1～10个。

进一步的，如图5所示，所述信道模拟装置可以实现信道流的下行。具体的，所述幅相矩阵的每个第一输入端口连接基站设备对应的t/r端口，用于接收基站设备发出的m路原始信号，并将m路原始信号合成n路后传递至第一输出端口；第一输出端口连接至信道模拟器对应的第二输入端口，信道模拟器接收来自幅相矩阵的n路信号，传递至p个第二输出端口；p个第二输出端口连接终端设备，并最终将p路信号传递至终端设备中。也即，如图5所示，上述信息流的传递方向为，基站设备至m×n幅相矩阵的第一输入端口，至m×n幅相矩阵的第一输出端口，至信道模拟器的第二输入端口，至信道模拟器的第二输出端口。

进一步的，如图6所示，所述信道模拟装置可以实现信道流的上行。具体的，信道模拟器的p个第二输出端口接收终端设备发出的原始信号，转递至信道模拟器的n个第二输入端口，再传递至m×n幅相矩阵的n个第一输出端口，m×n幅相矩阵将n路信号最终转换为m路接收信号，传递至基站设备。也即，如图6所示，此时信息流的方向是，终端设备至信道模拟器的第二输出端口，至信道模拟器的第二输入端口，至m×n幅相矩阵的n个第一输出端口，至m×n幅相矩阵的m个第一输入端口，至基站设备。

在上述的实施方式中，本发明中的幅相矩阵和信道模拟器能够独立控制。幅相矩阵的主控系统可以灵活的控制原始信号的移相值大小和衰减值大小，使经过幅相矩阵的信息流的相位和幅度均可任意改变，进而可灵活的控制每个第一输出端口的波束角度和增益，完成对信道大尺度参数的调整。信道模拟器的主控系统可以灵活的控制每个信道的时延、噪声、快衰等，进而完成到达角调整、多普勒、频偏等，完成对信道小尺度参数的调整。另外，幅相矩阵和信道模拟器复用一个时钟源和触发源，能够使得大尺度的信道参数和小尺度的信道参数同步改变，以满足5gnr对低时延、低误差的要求。

本发明还提供了一种信道模拟方法，所述信道模拟方法采用上述任意一项所述的信道模拟装置，如图9所示，所述信道模拟方法包括：

s100：获取信道文件，所述信道文件包括控制所述幅相矩阵调整的第一参数信息和/或控制所述信道模拟器调整的第二参数信息。

在具体实施时，所述信道文件中存储有预设时间段内的第一参数信息和第二参数信息。所述第一参数信息是指所述预设时间段内各个时刻对所述幅相矩阵的控制信息，和所述第二参数信息是指所述预设时间段内各个时刻对所述信道模拟器的控制信息。

所述信道文件可以根据对基站设备或对终端设备的测试需求进行设置。具体的，设置信号处理模块的参数完成对幅相矩阵的波束角度和增益设置，以模拟基站massivemimoota测试中的暗室与探头部分，完成由基站到集群反射体(cluster反射体)的离开角度zod(zenithangleofdeparture)、aod(azimuthangleofdeparture)模拟。以及，设置信息处理模块的参数完成对信道模拟器的时延、噪声、快衰等的模拟，以完成快衰、到达角aoa(azimuthangleofarrival)、zoa(zenithangleofarrival)、多普勒、噪声等特性的模拟。

s200：根据所述时钟源和所述触发源的控制信号，控制所述幅相矩阵和所述信道模拟器开始同步工作。

在一些可行的实施方式中，如图11所示，可以通过以下方式控制幅相矩阵和信道模拟器开始同步工作：

s210：分别初始化所述幅相矩阵和所述信道模拟器；

s220：若所述时钟源持续输出时钟信号时，判断所述触发源是否输出触发信号；

s230：若所述触发源输出触发信号，则控制所述幅相矩阵和所述信道模拟器接收所述信道文件并开始同步工作。

在具体实施时，所述时钟源可以为晶振，能够使所述终端模拟器的时间与所述幅相矩阵的时间同步；所述触发源能够使所述终端模拟器的起始动作与所述幅相矩阵的起始动作同步。

s300：根据所述第一参数信息调整所述信号处理模块的参数，以模拟相应的波束角度和/或衰减值。

在具体实施时，所述第一参数信息可以根据测试需求设定，在预设时间段内其可以是时刻变化的参数。

s400：根据所述第二参数信息调整所述信息处理模块的参数，以模拟相应的时延、噪声和/或快衰情况。

在具体实施时，所述第二参数信息可以根据测试需求设定，在预设时间段内其可以是时刻变化的参数。

s500：接收所述基站设备的原始信号，并通过所述幅相矩阵、所述信道模拟器进行相应处理，并将处理结果传输至所述终端设备。

可以理解的是，将基站设备的原始信号进行处理传输至终端设备，可以对基站设备进行测试。相应的，如图10所示，步骤s500还可以为s500’：接收所述终端设备的原始信号，并通过所述信道模拟器、所述幅相矩阵进行相应处理，并将处理结果传输至所述基站设备，以对终端设备进行测试。

通过上述方法，能够根据测试需要对幅相矩阵的波束角度和增益进行设置，也可以对信道模拟器的时延调节、功率调节和噪声调节等，还可以控制幅相矩阵的大尺度的信道参数和信道模拟器的小尺度的信道参数同步改变，以满足5gnr对低时延、低误差的要求。

下面以具体的应用为例，对本发明所述的信道模拟方法进行进一步说明。若待测试基站设备的t/r端口有64个，测试终端设备有4个，则m取值为64，n取值为16，p取值为16，以及具有稳幅稳相线缆96根。通过64根稳幅稳相线缆将基站设备的t/r端口与幅相矩阵的64个第一输入端口连接，通过16根稳幅稳相线缆将幅相矩阵的16个第一输出端口与信道模拟器的16个第二输入端口连接，通过16根稳幅稳相线缆将信道模拟器的16个第二输出端口与4个测试终端的输入输出端口连接。如图12所示，所述信道模拟方法可以包括以下步骤：

s1：获取信道文件，所述信道文件包括控制64×16幅相矩阵调整的第一参数信息和/或控制所述信道模拟器调整的第二参数信息；

s2：根据所述时钟源和所述触发源的控制信号，控制所述幅相矩阵和所述信道模拟器开始同步工作；

s3：根据所述第一参数信息调整所述信号处理模块的参数，以使幅相矩阵模拟相应的波束角度和/或衰减值，并通过16个第一输出端口输出；

s4：根据所述第二参数信息调整所述信息处理模块的参数，以使信道模拟器模拟相应的时延、噪声和/或快衰情况，并通过16个第二输出端口输出；

s5：接收待测试基站设备的原始信号，将所述原始信号依次传输至所述幅相矩阵、所述信道模拟器进行相应处理，并将处理结果传输至所述测试终端设备。

进一步的，在调节各参数的同时，获取测试终端设备上报的吞吐率、信噪比、所在ssb编号(singlesideband，单边带调制编号)、误码率、mcs值(modulationandcodingscheme，调制与编码策略)等测试数据；并对获取的测试数据进行数据处理，对测试数据进行分析判断待测试基站设备是否符合预期设计。

进一步的，在步骤s3之前，还包括步骤s2'：将幅相矩阵所有信道设值为0°/0db，并启动待测试基站设备，接入所有测试终端设备；根据所述测试终端设备的测试数据判断信道模拟装置是否均正常工作。若均正常工作，则进行后续的测试。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述任一所述的信道模拟方法。

本发明实施例还提供了一种信道模拟设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序、所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上述任一所述的信道模拟方法。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、系统和服务器实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。