[发明专利]一种信道仿真装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线信道仿真技术，尤其涉及一种信道仿真装置及方法。

背景技术

无线信道是一种时变信道，无线信号通过这种信道时，所表现出的衰落有：

1、随信号传输距离变化而产生的传输损耗和弥散；

2、由于传输环境中的地形、建筑物及其他障碍物对电磁信号的阻挡所引起的阴影衰落；

3、无线信号在传输路径上受到周围障碍物的反射、绕射和散射，使得其到达接收机是从多个路径传来的多个信号的叠加，导致信号在接收端的幅度、相位和到达时间的随机变化而引起的多径衰落；

4、接收终端在信号传输方向的移动而产生的多普勒频移，使得接收信号在频域的扩展，产生附加的调频噪声，出现接收信号失真。

在研究无线信道时，通常将无线信道分为大尺度衰落和小尺度衰落两种传输模型。大尺度衰落模型用于描述发射机和接收机间的长距离上的信号强度变化，包括传输损耗、弥散和阴影衰落；小尺度衰落模型用于描述短距离和短时间内的信号强度的快速变化，包括多径衰落和多普勒频移。

无线通信设备制造商在生产无线通信设备时，需要在真实环境下进行广泛测试，才能保证设备的稳定可靠。但真实环境的测试需要搭建大量的基站设备和大范围的跑车路测，测试成本高且效率低。而且无线信道环境千变万化，出现一个异常现象往往很难复现，即使长时间重复路测，也难以找到极端无线场景对设备进行压力测试。

超密集组网是5G移动通信的关键技术之一，在写字楼、超级市场、火车站、体育馆、密集住宅区等人流密集场景进行大量微小区基站的部署，以适应未来5G移动通信的1000倍数据业务量需求，往往在一个宏小区内会布置100个以上微小区。而大量的微小区布置，将导致干扰变得十分复杂，除了以往定义的宏小区对用户的干扰，在超密集组网场景下，还增加了宏小区对微小区、微小区对宏小区、微小区之间、用户之间的干扰，对这些干扰信道的仿真工作量很大，尤其在硬仿真方面，目前现有的信道模拟器只支持单小区×单用户的链路级仿真，无法进行多小区×多用户的系统级仿真，特别是100个以上小区的系统级仿真更无法实现。

但时，随着5G移动通信关键技术研究，特别是超密集组网关键技术研究的逐步深入，确实需要能够支持100个以上小区的无线信道硬仿真设备，分析超密集组网场景下的信道，为5G移动通信产品的推广应用提供理论和测试验证依据，但是，目前尚没有相关技术实现对多小区多用户的无线信道仿真。

发明内容

有鉴于此，为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供：

一种信道仿真装置，包括：信道射频单元、信道仿真单元和信道管理单元；其中，

所述信道射频单元，用于将获取的射频信号转换成基带数据，发送至信道仿真单元；以及将来自信道仿真单元的基带数据转换成射频信号并发送；

所述信道仿真单元，用于根据来自信道管理单元的信道衰落参数，对来自所述信道射频单元的基带数据进行仿真处理，并将仿真处理后的基带数据发送至信道射频单元；

所述信道管理单元，用于根据信道模型生成信道衰落参数，并发送给信道仿真单元。

优选的，所述信道仿真单元包括：基带数据接入模块、仿真处理模块和衰落参数管理模块；其中，

所述基带数据接入模块，包括多个接入FPGA芯片，每个接入FPGA都接收来自信道射频单元的基带数据链路，并且每个接入FPGA芯片用于将自身接收的来自信道射频单元的基带数据复制成多份并分别发送至仿真处理模块中的每个信道处理FPGA芯片；以及从来自仿真处理模块的基带数据中选择多路基带数据并输出；

所述仿真处理模块，包括多个信道处理FPGA芯片，所述多个信道处理FPGA芯片并行运算，根据信道衰落参数对来自接入FPGA的基带数据进行仿真处理，并将处理后的基带数据发送至基带数据接入模块；

所述衰落参数管理模块，用于根据当前仿真的信道场景以及来自信道管理单元的数据，实时更新信道衰落参数。

优选的，所述信道管理单元生成的信道衰落参数包括以下一项或多项：大尺度衰落因子、小尺度衰落因子、多径时延参数。

优选的，所述信道处理FPGA芯片包括：输入天线数据选择器、大尺度衰落乘法器群、小尺度衰落乘法器群、多径时延缓存区群和输出天线数据选择器；其中，

所述输入天线数据选择器，用于根据信道管理单元提供的链路地址选择需要进行仿真处理的链路；

所述大尺度衰落乘法器群，用于将所述链路上的基带数据与大尺度衰落因子相乘，实现大尺度衰落处理；