具有频率复用的MIMO信号发生器的制作方法

本发明涉及用于生成mimo信号的信号发生器、包括这类信号发生器的测量系统以及测量方法。

背景技术：

近年来，使用越来越多的mimo设备。mimo信号包括为了实现空间分集而由不同天线发射的、具有相同载波频率的在相同频率范围内的多个单独的部分mimo信号。

为了生成mimo信号，传统上将完全分离的信号发生器用于每个mimo信号。尤其在测量设置中，这需要大量的单独测量设备。例如，us2017/0187477a1示出这类mimo设备。

技术实现要素：

因此，除了别的目的之外，本发明的一个目的是提供一种允许生成具有最小数量的分量的mimo信号的mimo信号发生器、测量系统和测量方法。

根据本发明的第一方面，提供适用于生成mimo信号的mimo信号发生器。所述mimo信号发生器包括信号发生器、信号分割器和频移器。所述信号发生器适用于生成在第一信号发生器输出信号内的多个频移的部分mimo信号，所述多个频移的部分mimo信号以不重叠的方式分布在频率轴线上。所述信号分割器适用于将所述第一信号发生器输出信号划分到多个信号路径上。

所述频移器优选地包括在所述多个信号路径中的至少每一者但仅一者中的频移设备。所述频移设备适用于将所述多个频移的部分mimo信号的频率偏移到联合载波频率，形成多个部分mimo信号，从而形成所述mimo信号。从而可以仅使用单个信号发生器来生成mimo信号。

根据第一方面的优选实现形式，所述信号发生器适用于通过将所述多个频移的部分mimo信号中至少除了一者以外的所有频移的部分mimo信号的载波频率置于不同频率而将所述多个频移的部分mimo信号以不重叠的方式分布在所述频率轴线上。从而保证信号发生器输出信号的简单生成。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述不同频率至少间隔所述mimo信号的带宽。从而有效地防止重叠。

根据第一方面的第一实现形式的另一优选实现形式，所述不同频率至少间隔所述mimo信号的110％的带宽、优选地间隔所述mimo信号的120％的所述带宽。从而尤其彻底地防止重叠。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述信号路径中的每一者还包括用于用无线电传输各自信号路径的所述部分mimo信号的天线。这允许对被测设备执行无线电测量。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述信号路径中的至少一者、优选地每一者还包括布置在所述信号分割器与所述频移设备之间的第一滤波器，所述第一滤波器适用于去除所述信号路径的频移的带宽之外的信号分量。这去除不想要的信号分量。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述信号路径中的至少一者、优选地每一者还包括布置在所述频移设备与所述信号路径的输出端之间的第二滤波器，所述第二滤波器适用于去除所述mimo信号的所述带宽之外的信号分量。这允许特别简单的滤波以去除不想要的信号分量。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述频移设备为混频器。从而，特别简单的且精确的频移是可行的。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述混频器连接到公共基准频率部件。从而实现了混频到相同频率。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述多个频移的部分mimo信号包括n个频移的部分mimo信号。所述信号分割器适用于将所述第一信号发生器输出信号划分到n个信号路径上。所述mimo信号发生器包括另一信号发生器，所述另一信号发生器适用于生成在第二信号发生器输出信号内的m个频移的部分mimo信号，所述m个频移的部分mimo信号以不重叠的方式分布在所述频率轴线上。于是所述信号分割器适用于将所述第二信号发生器输出信号划分到m个信号路径上。通过该测量，可以生成甚至更高数量的部分mimo信号。当第一信号发生器不具有将所有期望的部分mimo信号并排放在第一信号发生器输出信号内所需的带宽时，这是特别有意义的。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述信号分割器布置在第一壳体中，而所述混频器布置在第二壳体中。这给出在生成mimo信号时的极大灵活性。

根据本发明的第二方面，提供包括尤其根据第一方面的mimo信号发生器的装置。所述装置为移动电台或基站或测量设备。这允许非常灵活地使用mimo信号发生器。

根据本发明的第三方面，提供包括尤其根据第一方面的mimo信号发生器和被测设备的测量系统。所述被测设备包括mimo信号接收器。所述mimo信号发生器适用于将所述mimo信号提供给所述被测设备。所述被测设备适用于使用所述mimo信号接收器接收所述mimo信号。从而可以使用mimo信号对被测设备执行测量。

根据第三方面的优选实现形式，所述mimo信号接收器适用于使用多个单独的天线接收同一频率的不同数据流。空间复用被测设备的测试从而是可行的。

根据第三方面的另一优选实现形式，所述mimo信号发生器包括用于每个信号路径的天线。所述mimo信号发生器适用于使用所述信号路径的所述天线、用无线电将所述mimo信号传输到所述被测设备。从而可以接近真实的测量。

根据第三方面的另一优选实现形式，所述测量系统包括消声测量室。所述被测设备以及所述信号路径的至少所述天线布置在所述消声测量室内。从而保证没有杂散发射可以影响测量。

根据本发明的第四方面，提供用于生成mimo信号的方法。所述方法包括：生成在第一信号发生器输出信号内的多个频移的部分mimo信号，所述多个频移的部分mimo信号以不重叠的方式分布在频率轴线上；将所述第一信号发生器输出信号划分到多个信号路径上；以及将所述多个频移的部分mimo信号的频率偏移到联合载波频率，形成多个部分mimo信号，从而形成所述mimo信号。

附图说明

现在仅通过示例方式参照附图进一步阐述本发明的示例性实施方式，附图中：

图1示出根据本发明的第三方面的测量系统的第一实施方式、根据本发明的第二方面的装置的第一实施方式、以及根据本发明的第一方面的mimo信号发生器；

图2示出根据本发明的第一方面的mimo信号发生器的第二实施方式；

图3示出示例性部分mimo信号；

图4示出根据本发明的第一方面的mimo信号发生器的示例性信号发生器输出信号；

图5示出本发明的第一方面的示例性mimo信号发生器中的频移的部分mimo信号；

图6示出本发明的第一方面的示例性mimo信号发生器中的频移的部分mimo信号；

图7示出本发明的第一方面的示例性mimo信号发生器中的频移的部分mimo信号；

图8示出本发明的第一方面的示例性mimo信号发生器中的频移的部分mimo信号；

图9示出本发明的第一方面的示例性mimo信号发生器中的频移的部分mimo信号；

图10示出本发明的第一方面的示例性mimo信号发生器中的频移的部分mimo信号；

图11示出本发明的第一方面的示例性mimo信号发生器中的形成的部分mimo信号；

图12示出根据本发明的第四方面的测量方法的实施方式。

具体实施方式

首先我们在图1中展示测量系统、装置和信号发生器的实施方式的结构和功能。根据图2，描述信号发生器的替选实施方式。参照图3至图11，相对于大量信号描述信号发生器的不同实施方式的功能的细节。最终，根据图12，示出测量方法的实施方式的功能。不同图中的类似实体和附图标记已部分地被省略。

现在将详细参考本发明的优选实施方式，这些优选实施方式的示例在附图中示出。然而，本发明的如下实施方式可以各种不同地被修改，以及本发明的范围不受如下实施方式限制。

第一实施方式

在图1中，示出了测量系统1，该测量系统1包括测量设备2，该测量设备2包括mimo信号发生器3。mimo信号发生器3适用于将mimo信号25发送到被测设备4。mimo信号发生器3包括连接到信号分割器11的信号发生器10，该信号分割器11连接到大量信号路径121、122、123、124、125、126(也称为多个信号路径12)。信号路径分别包括第一滤波器131、132、133、134、135、136(统称为第一滤波器13)。此外，滤波器路径12分别包括混频器141、142、143、144、145、146(统称为混频器14)。此外，滤波器路径12分别包括第二滤波器151、152、153、154、155、156(统称为滤波器15)和天线161、162、163、164、165、166(统称为天线16)。

信号发生器10生成信号发生器输出信号20，该信号发生器输出信号20例如在图4中示出。信号发生器输出信号20包括多个频移的部分mimo信号。这些频移的部分mimo信号以不重叠的方式分布在频率轴线上。每个频移的部分mimo信号具有相同带宽，但是无需包括相同数据内容。但这不排除包括相同数据内容的频移的部分mimo信号。

通过使频移的部分mimo信号的中心频率至少间隔单个频移的部分mimo信号的带宽而使频移的部分mimo信号间隔一定距离，使得这些频移的部分mimo信号不重叠。为了使间隔甚至更安全，可以使用10％或20％的附加间隔。

将信号发生器输出信号20转发到信号分割器11，该信号分割器11将该信号发生器输出信号20划分到多个信号路径12上。每个信号路径12接收相同的信号21，该相同的信号21本质上与信号发生器输出信号20相同。首先，在每个滤波器路径12内，通过第一滤波器13执行滤波。该滤波去除各个频移的部分mimo信号的带宽外部的信号分量。作为下一步骤，通过各个混频器14对信号路径12执行混频。将各个信号路径12的滤波后的频移的部分mimo信号22与本地振荡器频率进行混频，该本地振荡器频率对于各个混频器是特定的。选择各个混频器的本地振荡器信号，从而将每个滤波器路径12的滤波后的频移的部分mimo信号22混频到形成的mimo信号25的相同载波频率。相应地，这通过使每个混频器的本地振荡器信号频移来实现。

将各个信号路径12的形成的混频的部分mimo信号23转发到第二滤波器15，该第二滤波器15执行附加滤波。在本次滤波中，去除mimo信号25的带宽外部的信号分量。在此，每个滤波器在完全相同的频率上运作。

最后，通过天线16将形成的滤波后的部分mimo信号24传输到被测设备4。传输期间的信号被称为mimo信号25。

重要的是注意，第一滤波器13、第二滤波器15和天线16是可选部件。代替使用天线16，也可以例如通过电缆将部分mimo信号24提供到被测设备。

另外，重要的是注意，mimo信号发生器3不被理解为局限于如在此所示的测量设备2或测量系统1中的应用。另外，移动设备或基站可以使用如在此所示的mimo信号发生器3生成mimo信号。

第二实施方式

在图2中，示出了mimo信号发生器3的替选实施方式。在此，mimo信号发生器3包括连接到第一信号分割器111的第一信号发生器101、以及连接到第二信号分割器112的第二信号发生器102。第一信号发生器101和第一信号分割器111与图1的信号发生器10和信号分割器11相同。另外，进一步的信号处理是相同的，如在此所示。在此为了清楚，未显示信号路径12的单独分量。但是实际上，设置与图1的设置相同。

在此，第二信号发生器102也生成信号发生器输出信号202，该信号发生器输出信号202被转发到第二信号分割器112且被划分到不同的信号路径127、128、129、1210、1211和1212上。由此可以生成更大数量的单独的部分mimo信号24，然后可以使用天线161至天线1612传输这些单独的部分mimo信号24。

当图1的信号发生器10的带宽由于部分mimo信号的大带宽和大数量而不足以将所有必需的部分mimo信号并排放在信号发生器输出信号20内的频域中时，这是特别有意义的。另外，该方法不限于第二信号发生器和第二信号分割器。另外，可以使用更大数量的单独的信号发生器和分割器。

在图3中，示出了第一示例性部分mimo信号。在此可以清楚地看出，部分mimo信号具有载波频率和带宽。

在图4中，示出了如图1所示的信号发生器输出信号20。在此，部分mimo信号之一未被频移，而是保持在正确的频率位置上。其余的部分mimo信号被频移而具有部分mimo信号的10％的带宽的间隙。因此，全部六个部分mimo信号都存在于信号发生器输出信号20中，但是被频移。

图5至图10分别示出了单独的频移的部分mimo信号。尤其，在此示出了图1的信号221、信号222、信号223、信号224、信号225和信号226。单独信号22不再包括其它测量路径12的频移的部分mimo信号，因为已通过第一滤波器13对这些单独信号22进行了滤波。

最后，在图11中，示出了如图1所示的形成的部分mimo信号24。该形成的部分mimo信号24具有正确的载波频率和带宽。所有不同的部分mimo信号241至246看起来在频域中是相同的但是可以包含不同数据内容。

第三实施方式

最后，在图12中示出了根据本发明的第四方面的测量方法的实施方式。在第一步骤100中，生成在第一信号发生器输出信号内的多个频移的部分mimo信号。这些信号被频移，使得它们不重叠。有利地，可以在频移的部分mimo信号之间采用单个部分mimo信号的带宽的10％或20％的间隙，以便确保没有重叠可以发生。

在第二步骤101中，将第一信号发生器输出信号划分到多个信号路径上。

在第三步骤102中，将多个频移的部分mimo信号中的每一者的频率偏移到最终mimo信号的联合载波频率。这形成多个部分mimo信号，从而形成该最终mimo信号。

重要的是注意，方法实施方式和设备实施方式彼此非常密切相关，以及根据图1至图11所描述的特征也可以被图2中所示的方法采用。

本发明的实施方式可以通过硬件、软件、或其任何组合来实现。本发明的各个实施方式可以通过一个或多个专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、数字信号处理设备(digitalsignalprocessingdevice，dspd)、可编程逻辑器件(programmablelogicdevice，pld)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等来实现。

本发明的各个实施方式也可以以执行上文所描述的特征或操作的软件模块、进程、函数等形式来实现。软件代码可以被存储在存储单元中，从而该软件代码可以被处理器执行。该存储单元可以位于处理器的内部或外部以及可以通过各种已知手段与该处理器通信。

本发明不限于这些示例且尤其不限于测量设备内的mimo信号发生器。也可以在基站或移动电台或生成mimo信号的任何其它设备中采用mimo信号发生器。示例性实施方式的特性可以按任何有利组合来使用。