无线信道综合测试装置的制造方法_3

文档序号:9455623阅读:来源:国知局
号调制类型识别或分类的处理流程如图3所示。
[0056]无线信道感知模块将无线环境中的无线信道感知信息传输给无线信道仿真模块和中央控制模块。
[0057]5、无线信道探测模块
[0058]无线信道探测模块,用于结合无线信道感知模块所获取的测试案例知识库和用户设定的参数,探测无线信道的信道参数信息,根据上述配置信息进行系统优化处理。附图4为本发明实施例提供的一种以多载波探测信号为示例的信道探测系统自主配置过程,主要包括:根据无线信道感知模块获得的频谱占用情况,选择空闲频段及合适带宽,探测带宽的调整可以通过子载波数量调整实现,也可以通过多速率信号处理技术,如内插和抽取,在不改变子载波数量的前提下实现探测信号带宽调整。
[0059]然后,根据测试案例知识库中的经验测试案例数据进一步调整探测信号的波形(如探测信号的类型、探测信号在时域-频域-空间域-功率域的具体设计等等),如根据类似场景的最大时延扩展,加上一定裕量,确定探测信号帧中的保护间隔长度以及探测周期等。
[0060]此外,还可以根据测试案例知识库中的经验测试案例数据,估计无线信道路径损耗的变化范围,进行链路预算,选定合适的发射动率。
[0061]无线信道探测模块将无线信道的探测结果传输给无线信道仿真模块和中央控制模块。
[0062]6、无线信道仿真模块
[0063]无线信道仿真模块接收到上述无线信道感知信息和无线信道探测结果后,按照用户设定的通信协议标准执行无线信道模拟仿真,并且可以在接收端加入各种新的用户算法,获得接收性能指标,如数据传输的误码率、视频传输的误帧率等参数,并经过人机界面显示相应结果。此处的信道仿真,既
[0064]包括利用软件构建的仿真系统进行仿真,也可以是包含硬件系统的基带仿真和/或射频仿真。本发明实施例提供的一种无线信道仿真处理的原理示意图如图5所示,主要包括:将射频信号下变频到基带,对基带信号施加信道影响,然后上变频到射频,发送给接收端解调,分析性能。
[0065]无线信道仿真模块首先进行在线的或者线下统计的综合信道建模,比如,根据无线信道感知信息进行无线环境中干扰信号的统计建模,如干扰信号的出现概率、持续时间、占用频段和功率等;对信道探测结果的建模,包括无线信道的路径损耗、阴影衰落等功率域模型,时延扩展、多径时延等时延域模型,以及角度扩展、多径到达角等空间域模型。
[0066]无线信道仿真模块将无线信道的模拟仿真结果传输给中央控制模块,通过智能中央控制模块调用无线环境图数据库中的相关信道信息,进行特定场景或综合复杂场景下的无线信道的模拟,获得各种算法的性能参数,也经由智能中央控制模块存储到无线环境图数据库中。
[0067]中央控制模块将接收到的上述信道感知、信道探测获得的基础数据,综合信道模型数据,仿真性能数据,以及系统配置参数等信息,输入无线环境图数据库中存储,更新完善测试案例数据库,供后备使用。
[0068]硬件结构设计
[0069]基于模块化、一体化和智能化的设计思想,本发明实施例的无线信道综合测试装置利用高性能软件无线电平台作为基础,综合运用高速数据总线、高性能ADC-DAC、多核CPU等硬件和专用线程、查表法及并行处理算法等软件技术,实现高效数据处理,即附图1中的各种子功能,均基于通用软件无线电平台加以实现。
[0070]本发明实施例的无线信道综合测试装置的硬件系统设计方案示例如附图6所示,具体由以下4部分构成:
[0071]高精度时钟模块:使用高精度导航卫星时钟或铷钟,分配给射频前端模块单元和嵌入式基带处理单元,实现系统时钟同步;
[0072]高性能射频前端模块:实现射频信号收发,不同频段的覆盖可以由不同的射频子板实现,并通过光纤接口与嵌入式基带处理单元相连,实现数字信号的高速传输;
[0073]嵌入式基带处理单元:采用高性能的FPGA+DSP架构,完成基带信号的处理,并通过高速接口与算法处理器单元相连;
[0074]算法处理器单元:采用多核CPU的通用计算机,实现资源分配算法、数据处理算法和人机交互界面,并可通过高速固态硬盘对无线信道测量或仿真的大量数据进行高速存储,减小系统时间开销,保证实时性能;同时,多套设备可以通过以太网交换组成分布式测试系统。
[0075]实时智能信道测量与仿真示例
[0076]以实时智能一体化信道测量与仿真为例,本发明实施例提供的一种智能一体化无线信道综合测试装置的具体工作机制示意图如图7所示,包括如下的处理过程:
[0077]例如在高速铁路宽带移动无线通信场景中,利用本发明实施例所实现的智能一体化无线信道综合测试仪,能够高效地获取高速铁路沿线的无线信道特性,首先是通过信道感知模块检测高铁沿线的频谱占用情况与无线干扰特性,然后选取合适的信道探测波形进行相应地信道探测,获取多径功率时延谱、多普勒扩展谱等信道特性,与此同时,能够基于现场所测得的高铁沿线无线信道特性参数进行各种无线通信协议或系统算法的性能仿真或性能评估,极大地缩短高铁环境下宽带无线移动通信系统研发的过程,将通常需要使用多套不同仪器设备分别进行的信道感知、信道探测、信道建模、信道仿真等多个环节有机地集成在一起,能够显著提高无线信道测量与建模的效率,进而极大地提高无线通信新技术与新应用的研发速度。
[0078]综上所述,本发明实施例通过将无线信道测量的诸多功能(例如信道感知、信道探测与信道仿真多个功能)有机地集成在一起,构建一体化智能无线信道综合测试装置,并借助认知引擎和无线环境图数据库实现对所测无线信道和场景的认知、仪器自身的参数优化以及测量数据的存储和更新,能够全面、客观、准确地认识日益复杂的无线信道与无线环境,更快捷地设计出先进的通信系统架构或算法来更好地挖掘无线信道的潜力,提高QoS(Quality of Service,服务质量)或 QoE(Quality of Experience,体验质量)通信体验,为开展无线通信前沿创新性研究创造有利条件。
[0079]本发明实施例的无线信道综合测试装置具有以下特点:
[0080]利用信道感知模块实现对所在无线环境的整体感知,主要包括信道中已存在的无线信号的功率域、时域、频域和调制域等统计特性参数获取,实现场景认知;
[0081]在信道感知的基础上进行信道探测,以选取合适的探测频段、带宽和发射功率,避免测试环境中可能存在的其他无线电干扰,有利于获取更精准的信道特性参数;
[0082]在探测和感知的基础上进行信道建模,以获取更加可靠准确的信道信息(包括信道特性以及干扰特性),适用于更复杂多样的无线信道环境,例如可以在狭小的空间(如地铁、高铁车厢、飞机机舱、宇宙飞船等)或未知环境(如月球、火星)进行信道建模;
[0083]将信道探测和感知获得的信道模型和相关数据用于信道仿真,更加真实地再现实际无线信道场景,无线信道仿真既可以是纯软件(基带)仿真,又可以利用仪器硬件实现更加接近实际通信系统的(射频)模拟仿真。
[0084]基
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