[实用新型]一种用于信道探测的高速数据采集设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线移动通信技术领域，特别是涉及一种用于信道探测的高速数据采集设备。

背景技术

无线信道探测是无线通信系统研究领域的基础。随着无线通信技术的发展，宽带无线通信迫切需要进一步获得无线信道的相关统计信息来评估通信系统性能，例如时间延迟扩展、频率扩展和空间扩展。

在宽带无线通信的特殊应用场景，例如高速铁路等，由于高速度运行带来的大多普勒频率扩展，小区的快速切换，两小区的重叠覆盖等问题，导致在该场景下无法发射常规的信道激励信号，如m序列，周期窄脉冲等，无法在如高速列车顶部安置接收天线，这些限制了通用信道探测技术的应用；并且由于主流的宽带信号正交频分复用（OFDM）和多天线（Multiple Input and Multiple Output——MIMO）成为未来通信系统的关键技术，通信系统信号带宽和接收信号通道数量的增加，导致了基于常规方式的信道探测不完全适用于特殊场景，数据的实时采集、存数、分析和处理较为困难。

信道探测仪主要由发射机和信道接收采集器组成。发射机一般发送具有类似白噪声的特殊性能的序列用于激励信道；信道接收采集器一般将接收的信号经过解调处理后，进行实时信号处理或存储后离线处理。已有的商用无线信道测量仪器，如Electrobit的Propsound以及德国MEDAV GmbH公司的RUSK系列，类似接收机价格非常昂贵。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种新型的用于信道探测的高速数据采集设备，其可以在特定场景条件下，高速实时的实现对于特殊信道激励信号的采集与存储，用于后期信号建模和实时效果显示。

为此，本实用新型提供了一种新型的用于信道探测的高速数据采集设备，包括：

射频天线单元，包括天线阵列和相关射频滤波器，接收单天线系统和多天线系统的无线激励信号；

混频器，将经射频天线单元滤波放大后的射频信号经过一次下变频后到中频；

模拟/数字转换器，将中频模拟信号转换为数字信号，此时采用高精度转化器为16位，最高采样速率为200M采样点/秒；

现场可编程门阵列（FPGA）基带数字信号处理模块，接收模拟/数字转换器转换后得到的多通道的采样数字信号，进行数字下变频和基带信号预处理，其中数字下变频将中频采样的数字信号完成数字域的下变频处理，包括乘法器、上抽样和滤波三个步骤，最终得到数字域的基带数字信号；基带信号预处理完成接收数据信号的同步，同步包括突发分组传输的分组同步、连续传输信号的符号同步；

高速数字传输通道，将FPGA基带数据上传至高速数据存储服务器，上传速率为Gbyte/s；

高速数据存储服务器，存储实时采集数据和数据后处理，统计处理后续信号，提取信道模型和实时数据显示；

高精度参考时钟，用于收发两端的同步。

上述天线阵列采用全向天线或均匀线性天线阵列或均匀圆天线阵列，相关射频滤波器采用射频声表面滤波器和低噪声放大器。

在混频器和模拟/数字转换器之间增加包括低通滤波器、可变增益放大器、中频声表面滤波器的中频滤波器模块。

上述射频信号也可适用零中频的方式，经过混频器直接到基带后实施采样。

上述高速数字传输通道上传数据的通道类型采用PCI-E或以太网或USB。高精度参考时钟包括倍频、分频时钟管理单元，一般采用原子钟。

本实用新型具有强大数据吞吐能力和后台计算能力，基带后信号处理采用纯软件信号处理的开放架构，非常适宜复杂度较高的通信信号处理，软件可以支持发射常规的信道激励信号，如m序列，周期窄脉冲等，或基于现有蜂窝网络覆盖的无线信号；且整个设备成本较低。经过本实用新型采集和后处理，可以完成无线信道统计模型建模和实时信道“回放”模型。

附图说明

图1 为用于信道探测的高速数据采集设备的组成框图；

图2 为射频信号处理模块组成框图；

图3 为中频采样原理组成框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步详细说明。