[发明专利]一种面向毫米波通信的MIMO并行通道探测装置及其方法

说明书

本发明公开了一种面向毫米波通信的MIMO并行通道探测装置，同时公开了该MIMO并行通道探测装置进行信道探测时所采用的方法。该MIMO并行通道探测装置创新性地设计了多通道高精度同步方法，实现了多收发通道之间的皮秒级同步；创新性地将零复制技术应用于数据传输部分的设计，从而实现了数据传输时延的显著降低；创新性地设计了多通道并行校准方法，相对于串行校准方法极大提升了校准效率。利用本发明，可以获得领先的动态信道探测能力和探测性能精度，帮助建立更精确的毫米波无线信道模型，有助于第五代移动通信网络的普及应用。

技术领域

本发明涉及一种无线信道探测装置，尤其涉及一种面向毫米波通信的MIMO(多输入多输出)并行通道探测装置，同时也涉及该MIMO并行通道探测装置进行信道探测时所采用的方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

第五代移动通信网络(5G)的频段分成两个部分：一个是sub-6GHz频段，一个是毫米波频段(E-Band)。由于sub-6Ghz频段已经十分拥挤，各类电子设备的互干扰严重，而毫米波频段相对比较“干净”；加上毫米波频段能够提供更大的信号带宽，被普遍认为是5G中最有潜力的技术方向。

图1为毫米波(mm-Wave)通信系统的典型结构示意图。它需要借助大规模MIMO(多输入多输出)技术来克服信号衰减。其中，假设发射端(transmitter)的天线数为M_TX，接收端(receiver)的天线数为M_RX。此外，假设发射端TX的发射波束形成码本中有G_TX个波束接收端RX的接收合并码本中有G_RX个波束M_TX×G_TX维矩阵收集了所有的发射波束，M_RX×G_RX维矩阵收集了所有的接收波束。

毫米波通信系统的上述特点要求相应的信道探测设备采用多通道才有实际意义。但是，现有的毫米波信道探测设备大多还处于单发单收的配置状态下。由于毫米波信号衰减的原因，这种毫米波信道探测设备往往采用定向天线来获取足够的测量范围。为了克服定向天线带来的测量角度不足的问题，通过依次旋转发送和接收天线来“分块”测量无线信道。然而，这种依次旋转的测量方式导致一次完整的信道测试所需要的时间是小时级，极大地限制了毫米波信道探测设备的使用范围。

另一方面，现有的MIMO信道探测设备往往采用时分复用(TDM)方式将唯一的基带/射频收发信道依次切换到每对TX/RX通道上。这种方式虽然相对于单天线旋转的方式，可以有效降低测量时间，然而它仍然不适用于具有大量天线的复杂MIMO系统或具有高速移动终端的动态通信环境。有人提出了基于码分复用(CDM)和频分复用(FDM)的并行通道探测设备。然而，现有的并行通道探测设备普遍存在空间分辨率低，无法获得较高的测量动态范围等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种面向毫米波通信的MIMO并行通道探测装置。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述MIMO并行通道探测装置进行信道探测时所采用的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种MIMO并行通道探测装置，包括基带处理子系统；其中，

所述基带处理子系统中，位于发射端的基带处理单元接收来自多通道触发器的触发时钟信号和发送端触发器的触发信号，生成并行通道上的基带信号，通过N元天线阵发送到接收端，其中N为正整数；

在接收端，所述N元天线阵接收的无线信号通过并行通道进入下变频器和A/D变换器，经过转换后获得基带测量信号，作为原始数据实时存储到磁盘阵列中。

其中较优地，在发射端，每个通道使用单级直接转换的上变频器将所述基带信号转换成具有特定频率的射频信号。