专利名称：一种信道模拟仪器和信道模拟方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种信道模拟仪器和信道模拟方法。
背景技术：
通信系统中信号的传输信道往往达不到理想的状况，在不同的通信系统中有不同的传输信道，譬如，无线空间传输时，信号传播的场景有很大的不同，无线电波在空间传输中将受到大气效应和地面效应的影响，导致接收机接收的电平随着时间的变化而不断起伏变化，我们把这种现象称为衰落。衰落的大小与气候条件，站距的长短有关。衰落的时间长短不一，程度不一。有的衰落持续时间很短，只有几秒钟，称之为快衰落；有的衰落持续时间很长，几分钟甚至几小时则称之为慢衰落。衰落的出现将使得信号发生畸变。在实验室测试通信系统时，为了考核系统的性能，需要模拟出可能的信号传播信道，以便在实验室环境下测试到以后运用场景下的系统性能。
信道模拟即为测试提供尽可能准确模拟真实场景信道的技术。信号传播的场景复杂多样，当前信道模拟仪器受方法限制，信道模拟仪器可以处理的输入信号电平范围非常有限，使得在运用中受到很多的限制，由于输入信号电平范围的限制，一些测试环境的信道模拟不能实施，系统必须到现实的场景中去测试，使得测试成本昂贵。本发明旨在扩大现有技术信道模拟仪器可处理的输入信号电平范围，提供更大的测试环境适应能力，使运用场合得到显著的改善。
如图1所示，是现有技术中的信号模拟仪器，各单元的功能如下DC是下变频器，把输入的射频信号变换到频率更低的中频，便于后续的ADC处理；ADC是模数变换器，把输入的中频模拟信号变换为数字信号；
DBB是数字基带处理，ADC输出的数字信号在DBB中进行数字信号处理，完成信道的模拟；DAC是数模变化器，与ADC的处理过程相反，把DBB处理好的信号再变回到模拟中频信号；UC是上变频器，与DC的处理过程相反，把DAC处理好的模拟中频信号再变回到更高频率的射频信号，即获得与原来输入信号中心频率相同的经过信道模拟的射频模拟信号。
信号的处理过程如下需要经过信道模拟仪器的信号首先经过DC下变频到中频上，之后经过ADC把模拟信号变成数字信号，在DBB数字基带电路中进行数字域的信道模拟，然后经过DAC把数字信号变换回模拟信号，通过UC上变频器，把频率变回到原来的频率上。现有技术的信道模拟仪器输入信号电平范围很小，譬如具有对6dB峰均比信号的输入信号电平范围是-23～0dBm。现有技术方法使用ADC直接量化模拟信号，可承受的最大信号由ADC的最大输入信号限制，最小信号有ADC最小需要的量化位数决定，因此在现有器件的限制下，ADC可以处理的信号电平范围非常有限。譬如使用14位位宽的ADC，信号最小量化位数为8位，有6位的余量，可以获得6×6＝36dB的电平空间，对于峰均比为6dB的信号，可承受信号功率均值变化范围是30dB，可以处理的输入信号电平范围为-30～0dBm。如果用12位宽的ADC，动态减小到18dB。高速ADC器件最高通常做到14位，很难再提高，加之高速ADC处理模拟信号的等效量化位宽比实际位宽要低1～2位，输入信号的动态还要下降6～12dB。因此当前技术的信道模拟仪器输入信号电平范围都很小。
现有技术中的方案，对输入信号电平限制很严，使用受到诸多限制。首先需要将待模拟的信号电平调节到这一个较小的范围内才能接入信道模拟仪器进行信道模拟。更重要的是如果需要被模拟的信号本身电平变化范围就超出了这一较小的范围后，则不能实施有效的模拟。
譬如，在基站和终端间上行和下行信号通路上分别串入一个信道模拟仪器，手机按照正常的使用方式进行呼叫和业务测试，但由于终端输出到信道模拟仪器的信号电平变化范围很大，这种测试无法实施。在一些通信系统中终端输出的信号电平变化范围可以超过60dB。这是传统的信道模拟仪器完全不能处理的。
发明内容
本发明的目的就是解决现有信道模拟仪器可处理输入信号电平范围小的问题，使信道模拟仪器可以处理更大的输入信号电平范围，适应更多信道模拟测试环境。
为此，本发明采用如下技术方案一种信道模拟仪器，包括顺序连接的下变频单元、模数变换单元、数字基带处理单元、数模变换单元和上变频单元，其特征在于还包括可变增益控制单元，位于输入端的功率检测单元和第一可变增益放大单元，以及位于输出端的第二可变增益放大单元；所述的功率检测单元对输入测试信号进行功率检测，并将输入信号分别发送给第一可变增益放大单元和可变增益控制单元；所述第一可变增益放大单元和第二可变增益放大单元接收可变增益控制单元发送的控制命令，对信号进行增益调整。
所述的第一可变增益放大单元与第二可变增益放大单元为增益互补的可变增益放大单元。
一种信道模拟处理方法，其特征在于包括以下步骤a、对输入信号进行功率检测，并根据检测结果对输入信号进行第一增益处理；b、将放大后的信号进行下变频和模数变换处理；c、将信号进行数字基带处理；
d、将处理后的数字信号进行数模变换和上变频处理；e、根据第一增益处理对信号进行第二增益处理。
所述的第一增益处理和第二增益处理的增益总和为0。
所述的第一增益处理和第二增益处理符合如下公式GVGA2((T+Δt)＝1/GVGA1(T)，其中，GVGA1为第一增益处理的增益，GVGA2为第二增益处理的增益，T为第一增益处理时刻，Δt为第一增益处理和第二增益处理的间隔时间。
所述的方法，还包括步骤a1、判断输入信号的功率是否在第一可变增益放大处理的调整范围之内，如果是，则进行第一可变增益调整，如果否，则不予进行。
a2、如果输入信号的功率不在第一可变增益放大处理的调整范围之内，则关闭第一可变增益放大单元。
a3、如果输入信号的功率不在第一可变增益放大处理的调整范围之内，则发出告警信号。
本发明通过可变增益放大单元的增益变换，使得信道模拟仪器可以处理更大的输入信号电平范围。
图1是现有技术中的信道模拟仪器的结构示意图；图2是本发明信道模拟仪器的结构示意图；图3是本发明的流程示意图；图4是本发明输入输出电平示意图；图5是本发明信道模拟仪器和时间关系的示意图。
具体实施例方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式
。
我们看到，一些测试环境下的信道模拟需要支持可处理大信号电平范围的输入信号，譬如大于60dB电平范围，同时信号电平还可能在比较快的变化，因此对输入信号电平的适应不能是用固定设置输入范围来拓展输入信号电平范围的方法来解决问题，需要应对快速的输入信号在大电平范围下的变化。
如图2所示，是本发明的信道模拟仪器的结构示意图，从图中可见，与传统的方法相比，本发明增加了四个功能单元PD(功率检测)单元、VGA1、VGA2和VGA控制单元。
PD是功率检测器，对输入的射频信号进行功率检测，把检测的结果上报给VGA控制单元，并将输入信号发送给VGA1。
VGA1/VGA2是可变增益放大器，其功能是单元块的增益可以变化，增益的大小受VGA控制单元的控制，两者之间增益幅度是互补的。
VGA控制是接收PD功率检测器上报的信号功率大小，依据信号的大小按照预订的控制方法实施对VGA1和VGA2增益的调控。
本发明的信号处理过程如下在输入端，输入信号首先经过PD单元，PD单元检查输入信号的功率大小，把结果实时上报给VGA控制单元，VGA控制单元依据输入信号的大小，按照预订的控制算法对VGA1和VGA2进行实时的控制。如果在VGA1的调整范围，则对信号进行调整，如果不在VGA1的调整范围，则放弃该调整，发出告警消息。
PD、VGA1、VGA2和VGA控制以外的信号流与传统的方案中一样。分别对信号进行下变频处理、模数变换处理、数字基带处理和数模变换及上变频处理。
在输出端，根据VGA1的增益调整幅度对信号进行相对应的增益处理，使得在VGA1增益处理和VGA2增益处理的增益总和抵消。
譬如本发明方法下的信道模拟器可以处理的输入信号电平范围为-80～4dBm，VGA1的增益范围是-18～66dB，VGA2的增益范围是-66～18dB。
表1信号增益调整对应表
图3是本实施例的流程示意图，图4是本实施例增益调整与输入输出电平关系的示意图。从图中可见，信号输入信道模拟器后，首先PD单元检测输入信号的功率，上报给VGA控制单元，VGA控制单元判断输入信号的大小与变化方向，按照上面的VGA增益控制图，给出不同的VGA增益控制值。譬如输入信号在-44dBm～-32dBm区间时，由小变大，给VGA1的增益控制值为24dB。通过上述方式控制后，VGA1单元在输入信号电平范围为-80～4dBm的信号情况下，其输出的信号电平为-20～-8dBm之间。大大压缩了输入到后级DC和ADC的信号电平范围。信号通过传统的DC、ADC、DBB、DAC、UC处理后，到VGA2的输入口。VGA2的增益与VGA1的增益互补，使得VGA1和VGA2增益和为0dB。即VGA1增益为60dB时，VGA2的增益为-60dB。VGA2的增益控制由VGA控制器实施，在控制时刻上，VGA2的增益控制时刻与VGA1的增益控制时刻相差一个微小的时间，此时间是VGA1到VGA2信号传递与处理的时间，由VGA控制器来处理实现，如图5所示VGA1和VGA2的增益调整幅度符合如下公式VGA2处的增益GVGA2((T+Δt)＝1/G VGA1(T)，T为VGA1单元增益变化的时刻。
本发明可以取得如下技术效果1、输入的射频信号通过可变增益放大器VGA1的处理，使得处理后输出信号电平变化在一个较小的范围内；2、出信号通过可变增益放大器VGA2处理，其处理过程与AGC对应，按照互补的变化进行；3、VGA控制电路，使VGA1和VGA2两功能电路的增益控制同步，在整个信道来看，信号在每个时间上通过VGA1和VGA2处理没有带来额外的放大或衰减；4、VGA控制单元依据VGA1和VGA2单元之间的时间差，来实施对VGA2的延迟增益控制，使VGA2增益控制与VGA1增益控制同步。
以上仅是本发明的几种具体实现方式而已，然而，本发明的保护范围并不局限于此，所有根据该种原理设计的方案，都应在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种信道模拟仪器，包括顺序连接的下变频单元、模数变换单元、数字基带处理单元、数模变换单元和上变频单元，其特征在于还包括可变增益控制单元，位于输入端的功率检测单元和第一可变增益放大单元，以及位于输出端的第二可变增益放大单元；所述的功率检测单元对输入测试信号进行功率检测，并将输入信号分别发送给第一可变增益放大单元和可变增益控制单元；所述第一可变增益放大单元和第二可变增益放大单元接收可变增益控制单元发送的控制命令，对信号进行增益调整。
2.如权利要求1所述的仪器，其特征在于所述的第一可变增益放大单元与第二可变增益放大单元为增益互补的可变增益放大单元。
3.一种信道模拟处理方法，其特征在于包括以下步骤a、对输入信号进行功率检测，并根据检测结果对输入信号进行第一增益处理；b、将放大后的信号进行下变频和模数变换处理；c、将信号进行数字基带处理；d、将处理后的数字信号进行数模变换和上变频处理；e、根据第一增益处理对信号进行第二增益处理。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述的第一增益处理和第二增益处理的增益总和为0。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述的第一增益处理和第二增益处理符合如下公式GVGA2((T+Δt)=1/GVGA1(T),]]>其中，GVGA1为第一增益处理的增益，GVGA2为第二增益处理的增益，T为第一增益处理时刻， 为第一增益处理和第二增益处理的间隔时间。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于还包括步骤a1、判断输入信号的功率是否在第一可变增益放大处理的调整范围之内，如果是，则进行第一可变增益调整，如果否，则不予进行。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括步骤a2、如果输入信号的功率不在第一可变增益放大处理的调整范围之内，则关闭第一可变增益放大单元。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括步骤a3、如果输入信号的功率不在第一可变增益放大处理的调整范围之内，则发出告警信号。
全文摘要
本发明涉及一种信道模拟仪器和信道模拟方法。解决传统信道模拟仪器输入信号的电平范围受限的问题。该装置包括可变增益控制单元，位于输入端的功率检测单元和第一可变增益放大单元，以及位于输出端的第二可变增益放大单元；所述的功率检测单元对输入测试信号进行功率检测，并将输入信号分别发送给第一可变增益放大单元和可变增益控制单元；第一可变增益放大单元和第二可变增益放大单元接收可变增益控制单元发送的控制命令，对信号进行增益调整。该方法包括对输入信号进行功率检测，并根据检测结果对输入信号进行第一增益处理；并根据第一增益处理对信号进行第二增益处理。本发明使得信道模拟仪器可以处理更大的输入信号电平范围。
文档编号H04B17/00GK1780184SQ20041009773
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月26日 优先权日2004年11月26日
发明者李挺钊 申请人:华为技术有限公司