[发明专利]一种基于硬件在环的无线链路验证系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信的技术领域，特别是涉及一种基于硬件在环的无线链路验证系统及方法。

背景技术

硬件在环是一种功能强大的测试方法，也是测试业界的发展方向，其可以更加有效地模拟真实系统的工作，从而取得更真实的验证效果。移动通信测试中的硬件在环验证方法通常采用以下技术：软件无线电技术、帧同步技术、信道仿真技术、多线程编程技术、自动化仪表技术等。下面详细介绍一下上述各种技术。

（1）软件无线电技术

软件无线电技术基于数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义、实现无线电台的各部分功能，具体包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等。即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成，其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带的“数字/模拟”转换器，尽早地完成信号的数字化，从而使得无线电台的功能尽可能地用软件来定义和实现。总之，软件无线电技术是一种基于数字信号处理芯片，以软件为核心的崭新的无线通信体系结构。随着无线标准（包括广域3G、2.5G和局域802.11网络）的扩展，未来无线器件将要支持多种空中接口和调制格式。软件无线电技术采用可重配置的多标准硬件平台，让无线器件具有这方面的功能。

（2）帧同步技术

每个通信标准中，都有自身的同步方法，一般是在发送序列中插入指定参考信号，再在接收端进行相关的处理以得到同步头的位置。但是不同的通信系统，参考信号的产生方法和插入位置以及在接收端的处理方法有较大的区别。这就给多标准的测试平台带来了不便。因此在设计测试验证平台时需要考虑一种简便通用的实现多标准测试平台的同步方法，以便减少收发设备距离的限制和降低中远距离测试带来的困难。

（3）信道仿真技术

信道仿真技术已经成为无线产品设计中至关紧要的因素。现有和未来的无线通信系统需要实现高数据率、高可靠性、高度稳定的服务质量，以及高频谱效率和高速移动性，这就要求充分理解无线信道并考虑其特性。在无线通信设计与测试中，由于信道并不在实验室内，而是随时间、地点和地理条件变化，其复杂性和可变性导致多径衰落，信道相关性，噪声与干扰等。因此信道仿真技术的改善需要高性能DSP芯片，高质量的射频设计，大量的嵌入式软件和友好的人机交互界面等等技术的支持，以获取更好的性能。

（4）多线程技术和多核分离技术

在通信软件平台中使用多线程技术和多核分离技术，从而实现对多个专用核上的多任务进行分割，提高实时运算处理性能。例如，进行数据采集并显示用户界面的程序可以使用多线程技术实现。数据采集、将数据写入磁盘、分析数据并且在用户界面上显示分析数据，这样的程序可以通过多线程技术和多处理器计算机运行得到性能提升。在无线通信实时测评中对运算量大的程序模块使用多线程技术可以提高代码运行效率，从而缩短运行时间，增强实时测评能力，在更短的时间内完成更多的任务。

（5）自动化仪表技术

自动化仪表技术由若干自动化元件构成，具有较完善功能的自动化技术。它一般同时具有多种功能，例如测量、显示、记录或是测量、控制、报警等功能。在测试系统中采用自动化仪表技术主要用于信息形式的转换，将输入信号转换成输出信号，信号可以按时域或频域表达。信号的传输则可调制成连续的模拟量或离散的数字量形式。

为了能够更好地满足无线链路测试的精准性、可靠性及时效性，在应用于移动通信的基于硬件在环的无线链路验证方法中，需要更好的融合软件无线电技术、帧同步技术、信道仿真技术、多线程编程技术、自动化仪表技术等各项技术。

目前，在移动通信领域对无线链路的系统设计主要采用软件仿真的方法来进行算法验证及评估。然而，软件仿真下的系统环境与真实情况有一定差距，原因如下：

1、软件仿真无法引入硬件条件对通信系统的影响

软件仿真认为硬件设计能完美地实现软件算法、但事实上，算法设计往往受硬件条件的限制，软件算法真正到硬件实现往往大打折扣。例如，在实际硬件环境下，运算量特别大、对运算精度要求特别高的算法往往无法获得最佳性能；经过精密设计的算法往往难以对抗来自外界的干扰；在发射、接收前端的算法往往还要考虑功率、对其他硬件元件的影响等因素。如果仅用软件仿真来进行系统验证和评估，其结果容易忽略上述问题，导致设计出的算法只停留在理论阶段，无法适应真实情况的需要。

2、软件仿真对无线信道的模拟与真实情况有一定差距