一种无线通信网络拓扑模拟器装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线通信网络拓扑模拟器装置，包括拓扑生成模块、信号处理模块和多路模拟通道；拓扑生成模块根据接收到的孤立节点参数、网络节点数参数和网络结构设定参数，随机产生满足设定要求的无线网络拓扑信息并发送给信号处理模块；多路模拟通道分别将外部各待测无线通信设备发出的中频模拟信号转换为基带数字信号后发送给信号处理模块；信号处理模块对从各模拟通道输入的基带数字信号进行时延、衰落和合成处理后发送回相应的模拟通道；模拟通道将接收到的基带数字信号转换为中频模拟信号并输出至外部待测无线通信中。本发明可以模拟空间分布的网络拓扑结构，接入的被测试设备通过模拟器进行信号传输，从而测试被测试设备的无线组网能力。
【专利说明】一种无线通信网络拓扑模拟器装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线通信网络拓扑模拟器装置，特别适用于对无线通信设备组网功能的调试及组网能力指标的检验。
【背景技术】
[0002]为了准确有效地对无线通信设备的无线组网能力进行测试，需要产生一个与实际应用环境类似的网络拓扑，而无线通信网络拓扑模拟器是生成逼真无线通信网络拓扑的有效工具。因此，研究无线通信网络拓扑模拟器具有非常重要的意义。但是，目前国内复杂无线通信网络拓扑模拟器的现状是尚无相关成型设备。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种无线通信网络拓扑模拟器装置，模拟空间分布的网络拓扑结构，接入的被测试设备通过模拟器进行信号传输，从而测试被测试设备的无线组网能力。
[0004]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:
[0005]一种无线通信网络拓扑模拟器装置，包括拓扑生成模块、信号处理模块和多路模拟通道；拓扑生成模块根据接收到的用户设置的孤立节点参数、网络节点数参数和网络结构设定参数，随机产生满足用户参数设定要求的无线网络拓扑信息，并把该无线网络拓扑信息发送给信号处理模块；多路模拟通道分别将外部各待测无线通信设备发出的中频模拟信号转换为基带数字信号后发送给信号处理模块；信号处理模块根据拓扑生成模块发送来的无线网络拓扑信息，对从各模拟通道输入的基带数字信号进行时延、衰落和合成处理，并将处理完成的基带数字信号发送回相应的模拟通道；模拟通道将接收到的基带数字信号转换为中频模拟信号并输出至外部待测无线通信中。
[0006]其中，所述的模拟通道由数字接口、D/Α转换模块、第一低通滤波器、第一混频器、第一本振、第二低通滤波器、第一 SMA转接头、第二 SMA转接头、放大器、第二混频器、第三低通滤波器、Α/D转换模块和第二本振组成；数字接口接收从信号处理模块输出的经过时延、衰落和合成处理后的基带数字信号，并将该基带数字信号输出至D/Α转换模块；D/A转换模块将该基带数字信号转换为基带模拟信号后输出至第一低通滤波器进行低通滤波；第一低通滤波器将经过低通滤波后的基带模拟信号输出至第一混频器，第一本振为第一混频器提供本振信号；第一混频器将低通滤波后的基带模拟信号上变频为中频模拟信号后输出至第二低通滤波器进行低通滤波；第二低通滤波器将经过低通滤波后的中频模拟信号输出至第一 SMA转接头，由第一 SMA转接头将其接收到的的中频模拟信号输出至待测无线通信设备；第二 SMA转接头接入待测无线通信设备输出的中频模拟信号，并将之输出至放大器进行低噪声放大；放大器将经过低噪声放大后的中频模拟信号输出至第二混频器；第二本振为第二混频器提供本振信号，第二混频器把放大后的中频模拟信号下变频到基带模拟信号并输出至第三低通滤波器进行低通滤波；第三低通滤波器将低通滤波后的基带模拟信号输出至A/D转换模块;A/D转换模块把基带模拟信号转换为基带数字信号并输出至数字接口 ；数字接口将收到的基带数字信号发送到信号处理模块中。
[0007]其中，所述拓扑生成模块由网络拓扑生成模块、孤立节点判定模块、网络参数计算模块、数据生成模块和串口发送模块组成；所述的网络拓扑生成模块根据外部输入的网络节点数参数和网络结构设定参数随机生成一个无线网络拓扑结构，并输出至孤立节点判定模块；孤立节点判定模块根据外部输入的孤立节点参数，对网络拓扑生成模块输入的无线网络拓扑结构进行判断，将判决结果返送至网络拓扑生成模块，并将网络拓扑生成模块最终生成的无线网络拓扑结构发送至网络参数计算模块；网络参数计算模块根据输入的无线网络拓扑结构，计算出相应的无线网络拓扑参数并发送至数据生成模块；数据生成模块将无线网络拓扑参数进行组织和封装，生成控制指令数据包并发送至串口发送模块；串口发送模块将接收到的控制指令数据包发送到信号处理模块。
[0008]其中，所述信号处理模块由串口数据接收单元、参数处理单元、链路判决单元、时延控制单元、衰落控制单元和信号合成单元组成；所述的串口数据接收单元接收从拓扑生成模块输出的无线网络拓扑信息，并进行数据转换，把单bit数据转换为Sbit的无线网络拓扑信息后输出至参数处理单元；参数处理单元把Sbit的无线网络拓扑信息转换为链路
连通状态参数、链路时延参数以及链路衰减参数，并--对应分别输出至链路判决单元、时
延控制单元和衰落控制单元；链路判决单元接收多路模拟通道输入的多路基带数字信号，并根据参数处理单元输入的链路 连通状态参数对多路模拟通道之间链路的连通状态进行判断，生成处于连通状态链路的传输信号，并将生成的链路传输信号输出至时延控制单元；时延控制单元根据参数处理单元输入的链路时延参数，对链路判决单元输入的链路传输信号进行时延处理后输出至衰落控制单元；衰落控制单元根据参数处理单元输入的链路衰减参数，对时延控制单元输入的经过时延处理后的链路传输信号进行衰落处理后输出至信号合成单元；信号合成单元对经过时延和衰减处理后的链路传输信号，针对各个模拟通道进行信号合成，生成多路基带数字信号，并输出至对应的模拟通道。
[0009]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
[0010]本发明可以模拟空间分布的网络拓扑结构，接入的被测试设备通过模拟器进行信号传输，从而测试被测试设备的无线组网能力。本发明具有电路结构简单、集成化程度高、性能稳定可靠、操作方便简单、实时性能好、成本低廉等特点，适用于对无线通信设备组网能力的测试。
[0011](I)本发明界面友好、直观，可以对网络规模、网络结构等参数进行设置，并提供串口发送操作，对产生的实际网络拓扑用画图的方式进行回显，给用户提供直观的无线网络信息。
[0012](2)本发明利用计算出的网络链路参数，对传输信号进行时延和衰落处理，提高模拟器对信道传输响应仿真的真实度。
[0013](3)本发明的组成部件采用大规模现场可编程器件制作，因此可通过设置不同的参数灵活地实现波形频谱的产生，使结构大大简化，成本显著降低。
[0014](4)本发明集成化程度高，因此体积小，重量轻，性能稳定可靠，可移植性好，维修方便，设备机动能力和可移植能力明显提高。【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的电原理方框图；
[0016]图2是本发明的模拟通道的电原理图；
[0017]图3是本发明的拓扑生成模块的电原理图；
[0018]图4是本发明的信号处理模块的电原理图；
[0019]图中:1、拓扑生成模块，2、信号处理模块，3、模拟通道，11、数字接口，12、D/Α转换模块，13、第一低通滤波器，14、第一混频器,15、第二低通滤波器,16、第一 SMA转接头，17、第二 SMA转接头，18、放大器，19、第二混频器，20、第三低通滤波器，2UA/D转换模块，22、第一本振，23、第二本振，24、网络拓扑生成模块，25、孤立节点判定模块,26、网络参数计算模块，27、数据生成模块，28、串口发送模块，29、串口数据接收单元，30、参数处理单元，31、链路判决单元，32、时延控制单元，33、衰落控制单元，34、信号合成单元。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0021]如图1所示，本发明为一种无线通信网络拓扑模拟器装置，包括拓扑生成模块1、信号处理模块2和多路模拟通道3 ;拓扑生成模块I根据接收到的用户设置的孤立节点参数、网络节点数参数和网络结构设定参数，随机产生满足用户参数设定要求的无线网络拓扑信息，并把该无线网络拓扑信息发送给信号处理模块2 ;多路模拟通道3分别将外部各待测无线通信设备发出的中频模拟信号转换为基带数字信号后发送给信号处理模块2 ;信号处理模块2根据拓扑生成模块I发送来的无线网络拓扑信息，对从各模拟通道3输入的基带数字信号进行时延、衰落和合成处理，并将处理完成的基带数字信号发送回相应的模拟通道3 ;模拟通道3将接收到的基带数字信号转换为中频模拟信号并输出至外部待测无线通信中。
[0022]如图2所示，本发明的模拟通道3由数字接口 11、D/A转换模块12、第一低通滤波器13、第一混频器14、第一本振22、第二低通滤波器15、第一 SMA转接头16、第二 SMA转接头17、放大器18、第二混频器19、第三低通滤波器20、A/D转换模块21和第二本振23组成；数字接口 11接收从信号处理模块2输出的经过时延、衰落和合成处理后的基带数字信号，并将该基带数字信号输出至D/Α转换模块12 ;D/A转换模块12将该基带数字信号转换为基带模拟信号后输出至第一低通滤波器13进行低通滤波；第一低通滤波器13将经过低通滤波后的基带模拟信号输出至第一混频器14，第一本振22为第一混频器14提供本振信号；第一混频器14将低通滤波后的基带模拟信号上变频为中频模拟信号后输出至第二低通滤波器15进行低通滤波；第二低通滤波器15将经过低通滤波后的中频模拟信号输出至第一SMA转接头16，由第一 SMA转接头16将其接收到的的中频模拟信号输出至待测无线通信设备；第二 SMA转接头17接入待测无线通信设备输出的中频模拟信号，并将之输出至放大器18进行低噪声放大；放大器18将经过低噪声放大后的中频模拟信号输出至第二混频器19 ；第二本振23为第二混频器19提供本振信号，第二混频器19把放大后的中频模拟信号下变频到基带模拟信号并输出至第三低通滤波器20进行低通滤波；第三低通滤波器20将低通滤波后的基带模拟信号输出至Α/D转换模块21 ；A/D转换模块21把基带模拟信号转换为基带数字信号并输出至数字接口 11 ;数字接口 11将收到的基带数字信号发送到信号处理模块2中。
[0023]数字接口 11作用是提供和信号处理模块2的数字信号接口，将输入的数字信号输出至D/Α转换模块12 ;图2中的D/Α转换模块12采用美国AD公司AD9763芯片制作，第一低通滤波器13、第三低通滤波器20采用美国MINI公司PLP-30器件制作，第二低通滤波器15采用美国MINI公司PLP-70器件制作，Α/D转换模块21采用的是美国AD公司AD9288制作。
[0024]如图3所示，本发明的拓扑生成模块I由网络拓扑生成模块24、孤立节点判定模块25、网络参数计算模块26、数据生成模块27和串口发送模块28组成；网络拓扑生成模块24根据外部输入的网络节点数参数和网络结构设定参数随机生成一个无线网络拓扑结构，并输出至孤立节点判定模块25 ;孤立节点判定模块25根据外部输入的孤立节点参数，对网络拓扑生成模块24输入的无线网络拓扑结构进行判断，将判决结果返送至网络拓扑生成模块24，并将网络拓扑生成模块24最终生成的无线网络拓扑结构发送至网络参数计算模块26;网络参数计算模块26根据输入的无线网络拓扑结构，计算出相应的无线网络拓扑参数并发送至数据生成模块27 ;数据生成模块27将无线网络拓扑参数进行组织和封装，生成控制指令数据包并发送至串口发送模块28 ;串口发送模块28将接收到的控制指令数据包发送到信号处理模块2。
[0025]如图4所示，本发明的信号处理模块2由串口数据接收单元29、参数处理单元30、链路判决单元31、时延控制单元32、衰落控制单元33和信号合成单元34组成；所述的串口数据接收单元29接收从拓扑生成模块I输出的无线网络拓扑信息，并进行数据转换，把单bit数据转换为Sbit的无线网络拓扑信息后输出至参数处理单元30 ;参数处理单元30把8bit的无线网络拓扑信息转换为链路连通状态参数、链路时延参数以及链路衰减参数，并一一对应分别输出至链路判决单元31、时延控制单元32和衰落控制单元33 ;链路判决单元31接收多路模拟通道3输入的多路基带数字信号，并根据参数处理单元30输入的链路连通状态参数对多路模拟通道3之间链路的连通状态进行判断，生成处于连通状态链路的传输信号，并将生成的链路传输信号输出至时延控制单元32 ;时延控制单元32根据参数处理单元30输入的链路时延参数，对链路判决单元31输入的链路传输信号进行时延处理后输出至衰落控制单元33 ;衰落控制单元33根据参数处理单元30输入的链路衰减参数，对时延控制单元32输入的经过时延处理后的链路传输信号进行衰落处理后输出至信号合成单元34 ;信号合成单元34对经过时延和衰减处理后的链路传输信号，针对各个模拟通道3进行信号合成，生成多路基带数字信号，并输出至对应的模拟通道3。
[0026]图4中的串口数据接收单元29、参数处理单元30、链路判决单元31、时延控制单元32、衰落控制单元33以及信号合成单元34均采用同一块美国Altera公司生产Stratix II系列FPGA模块制作。
[0027]本发明简要工作原理如下:
[0028]本发明用于实现无线通信网络拓扑的模拟生成，采用方便友好的人机界面以便用户设置无线网络的各种参数，网络规模、网络形状等都可以随意控制，方便灵活，这些参数通过软件处理产生实际无线网络信息，经硬件处理转换为通道控制信号，实现无线信号的传输控制。拓扑生成模块I为用户提供人机界面以便输入无线通信网络的各项参数，然后软件自行随机产生相应的网络拓扑信息，通过串口送至硬件；模拟通道3的作用是实现模拟信号的输入、输出通道，实现待测设备和信号处理模块2之间的信号交互；信号处理模块2根据拓扑生成模块I发送来的控制参数，对各模拟通道输入的数字信号进行时延、衰落、合成等处理，并将处理完成的信号发送至相应模拟通道的数字输入端口。
【权利要求】
1.一种无线通信网络拓扑模拟器装置，其特征在于:包括拓扑生成模块(I)、信号处理模块(2 )和多路模拟通道(3 ); 拓扑生成模块(1)根据接收到的用户设置的孤立节点参数、网络节点数参数和网络结构设定参数，随机产生满足用户参数设定要求的无线网络拓扑信息，并把该无线网络拓扑信息发送给信号处理模块(2);多路模拟通道(3)分别将外部各待测无线通信设备发出的中频模拟信号转换为基带数字信号后发送给信号处理模块(2);信号处理模块(2)根据拓扑生成模块(1)发送来的无线网络拓扑信息，对从各模拟通道(3)输入的基带数字信号进行时延、衰落和合成处理，并将处理完成的基带数字信号发送回相应的模拟通道(3);模拟通道(3)将接收到的基带数字信号转换为中频模拟信号并输出至外部待测无线通信设备中。
2.根据权利要求1所述的一种无线通信网络拓扑模拟器装置，其特征在于:所述的模拟通道(3)由数字接口(11)、D/Α转换模块(12)、第一低通滤波器(13)、第一混频器(14)、第一本振(22)、第二低通滤波器(15)、第一 SMA转接头(16)、第二 SMA转接头(17)、放大器(18)、第二混频器(19)、第三低通滤波器(20)、Α/D转换模块(21)和第二本振(23)组成； 数字接口( 11)接收从信号处理模块(2 )输出的经过时延、衰落和合成处理后的基带数字信号，并将该基带数字信号输出至D/Α转换模块(12) ;D/A转换模块(12)将该基带数字信号转换为基带模拟信号后输出至第一低通滤波器(13)进行低通滤波；第一低通滤波器(13)将经过低通滤波后的基带模拟信号输出至第一混频器(14)，第一本振(22)为第一混频器(14)提供本振信号；第一混频器(14)将低通滤波后的基带模拟信号上变频为中频模拟信号后输出至第二低通滤波器(15)进行低通滤波；第二低通滤波器(15)将经过低通滤波后的中频模拟信号输出至第一 SMA转接头(16)，由第一 SMA转接头(16)将其接收到的的中频模拟信号输出至待测无线通信设备； 第二 SMA转接头(17 )接入待测无线通信设备输出的中频模拟信号，并将之输出至放大器(18)进行低噪声放大；放大器(18)将经过低噪声放大后的中频模拟信号输出至第二混频器(19);第二本振(23)为第二混频器(19)提供本振信号，第二混频器(19)把放大后的中频模拟信号下变频到基带模拟信号并输出至第三低通滤波器(20)进行低通滤波；第三低通滤波器(20 )将低通滤波后的基带模拟信号输出至Α/D转换模块(21) ；A/D转换模块(21)把基带模拟信号转换为基带数字信号并输出至数字接口( 11);数字接口( 11)将收到的基带数字信号发送到信号处理模块(2)中。
3.根据权利要求1所述的一种无线通信网络拓扑模拟器装置，其特征在于:所述拓扑生成模块(I)由网络拓扑生成模块(24 )、孤立节点判定模块(25 )、网络参数计算模块(26 )、数据生成模块(27 )和串口发送模块(28 )组成； 所述的网络拓扑生成模块(24)根据外部输入的网络节点数参数和网络结构设定参数随机生成一个无线网络拓扑结构，并输出至孤立节点判定模块(25);孤立节点判定模块(25)根据外部输入的孤立节点参数，对网络拓扑生成模块(24)输入的无线网络拓扑结构进行判断,将判决结果返送至网络拓扑生成模块(24 )，并将网络拓扑生成模块(24 )最终生成的无线网络拓扑结构发送至网络参数计算模块(26);网络参数计算模块(26)根据输入的无线网络拓扑结构，计算出相应的无线网络拓扑参数并发送至数据生成模块(27);数据生成模块(27)将无线网络拓扑参数进行组织和封装，生成控制指令数据包并发送至串口发送模块(28 );串口发送模块(28 )将接收到的控制指令数据包发送到信号处理模块(2 )。
4.根据权利要求1所述的一种无线通信网络拓扑模拟器装置，其特征还在于:所述信号处理模块(2)由串口数据接收单元(29)、参数处理单元(30)、链路判决单元(31)、时延控制单元(32)、衰落控制单元(33)和信号合成单元(34)组成； 所述的串口数据接收单元(29)接收从拓扑生成模块(I)输出的无线网络拓扑信息，并进行数据转换，把单bit数据转换为Sbit的无线网络拓扑信息后输出至参数处理单元(30);参数处理单元(30)把8bit的无线网络拓扑信息转换为链路连通状态参数、链路时延参数以及链路衰减参数，并一一对应分别输出至链路判决单元(31)、时延控制单元(32)和衰落控制单元(33);链路判决单元(31)接收多路模拟通道(3)输入的多路基带数字信号，并根据参数处理单元(30)输入的链路连通状态参数对多路模拟通道(3)之间链路的连通状态进行判断，生成处于连通状态链路的传输信号，并将生成的链路传输信号输出至时延控制单元(32);时延控制单元(32)根据参数处理单元(30)输入的链路时延参数，对链路判决单元(31)输入的链路传输信号进行时延处理后输出至衰落控制单元(33);衰落控制单元(33)根据参数处理单元(30)输入的链路衰减参数，对时延控制单元(32)输入的经过时延处理后的链路传输信号进行衰落处理后输出至信号合成单元(34);信号合成单元(34)对经过时延和衰减处理后的链路传输信号，针对各个模拟通道(3 )进行信号合成，生成多路基带数字信号，并输出至对应的模拟`通道(3 )。
【文档编号】H04W24/06GK103686820SQ201310695505
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】倪光华, 吕先望 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所