一种可灵活配置的MIMO信道参数校准网络制造技术

本发明专利技术具体公开了一种可灵活配置的MIMO信道参数校准网络。该校准网络包括：依次连接的第一合路器、第一功分器、多路径结构、第二合路器和第二功分器；第一合路器将多路输入信号合成1路输入信号；第一功分器将来自于第一合路器1路输入信号分配为多路信号；多路径结构每条路径上串入一种以上器件，实现对路径损耗、路径延时的单独调节或同时调节；第二合路器将经过多路径结构信号合成1路信号；第二功分器将来自于第二合路器1路信号分成多路的输出信号。本发明专利技术构建的校准网络，模拟多径的时延、衰落参数，参数可稳定复现，量值准确可靠，MIMO多径分析的结果简单直观，成本低，通过增加移相器还能实现角度参数的模拟。加移相器还能实现角度参数的模拟。加移相器还能实现角度参数的模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种可灵活配置的MIMO信道参数校准网络


[0001]本专利技术涉及对信道模拟和测量
，尤其涉及MIMO信道参数校准的


技术介绍

[0002]通过无线信道传播的信号沿着大量不同的路径到达目的地，这些不同路径称为多径。图1(A)是一种典型多径传播的示意图，信号从发射机(基站)到接收机(用户终端)的过程中，经历了环境中物体对辐射能的散射、反射和衍射等。接收信号的功率会因为三种效应而发生变化:平均传播(路径)损耗、宏观(大型或缓慢)衰落和微观(小型或快速)衰落，如图1(B)所示。平均传播损耗与距离有关，由水、植物的吸收以及地面的反射效应产生。宏观衰落是由于建筑物和自然地物的阴影效应所产生的。微观衰落是由于多径的相长、相消组合所产生，由于微观衰落的幅度波动快于宏观衰落的幅度波动，所以也将其称为快衰落。多径传播会导致信号随着时间的推移而扩展，如图1(C)所示，这些时间延迟或“时延扩展”导致频率选择性衰落。
[0003]无线信号在传输过程中,受到最大的影响就是衰落。无线信道的衰落特性主要通过大尺度衰落和小尺度衰落两个方面来描述。大尺度衰落的典型参数是路径损耗，而小尺度衰落的典型参数是时延扩展。
[0004]最简单的路径损耗就是自由空间的路径损耗,自由空间路径损耗是指发送信号不与信道中任何散射体发生相互作用,仅仅是由于在自由空间中传播而造成的能量损耗，该路径损耗只和传输距离有关。
[0005]多径传播会使接收端得到的加和信号在时间上扩展。在接收端,接收机合并多径信号,由于这些多径具有随机的相位和幅度值,因此他们之间会相互影响,使得合成的信号在短时间或短距离内造成功率的剧烈变化。
[0006]所有的信道模型都是基于信道测量的，对统计性信道模型而言，各个信道特性参数的参数值直接来自于信道测量。对于确定性信道建模而言，其模型的准确性也必须通过实际的信道测量来验证。信道测量是获取真实场景信道特性，建立准确信道模型的核心和基础。
[0007]针对不同的场景的信道参数测量需要大量的数据积累和分析，才能形成标准供行业使用。在移动通信领域，3GPP积累了大量标准信道模型，典型的空间信道模型SCM/SCME，如图2所示，即所谓的几何模型或基于子径模型，是在散射体随机建模方法上发展出来的。它动态或静态的描述了无线通信链路的多径时延、衰落、角度、速度等参数。这是一个基础的信道模型，对于不同的应用场景，需要通过实际场景信道测量、或是标准查阅，获取相应参数，作为实验室环境下进行场景模拟复现的基础。
[0008]通常的信道模拟器，通过光纤延迟线或数字信号处理的方法来模拟时延、衰减调节来模拟衰落、多普勒频偏来模拟速度，从而实现对多径信道参数的模拟。从移动通信的信道模拟器到毫米波雷达目标模拟器，其信道参数模拟的基本原理是一致的。在所有的信道
参数中，时延和衰落是最主要的参数，在信道的测量和验证分析中，也主要以时延和衰落参数为研究对象。
[0009]多输入多输出(Multiple
‑
Input Multiple
‑
Output，MIMO)技术是第四代(4G)数字移动通信系统开始使用的关键技术之一。它利用无线信道的多径特性，通过多个发射单元和多个接收单元提高频谱使用效率，以便得到更多的通信容量和更高的数据速率。
[0010]无线通信的发展和应用验证都离不开对无线多径信道的测量研究，通信相关的研究机构、测试认证实验室、企业等都建有能够模拟真实信道场景的实验室环境，在实验室条件下实现对外场信道参数的模拟，从而实现对被测通信产品的便捷快速的性能测试。这其中的信道模拟的核心设备是信道模拟器，而信道模拟器所模拟的标准信道模型，是通过全球各个实验室、企业等进行大量不同场景下的实际信道测量积累的典型数据，经3GPP、ITU等国际组织通过的，具有广泛的普适性。信道模拟器除了可以模拟标准的信道参数外，用户还可以根据实际需求，自己设定特定的信道参数模拟特定环境用于信道测试。
[0011]信道参数的测量方法很多，典型的有基于扫频测量的频域信道测量方法、基于导频信道估计的信道测量方法等。
[0012]真实世界的信道非常复杂，通过信道测量可以得到路径多径时延、衰落等信道参数；信道模拟器可以对测量得到的信道参数进行模拟。
[0013]目前，信道模拟器特别是商用的MIMO信道模拟器结构复杂，有两个明显的缺陷。1)商用的MIMO信道模拟器价昂贵，通常国产的设备价格也在百万以上，进口产品价格更加昂贵，不适宜用作日常使用的验证标准件；2)商用MIMO信道模拟器结构复杂，内部采用了大量的本振源、多普勒源、低噪放、衰减器、接收机等复杂有源器件以及高性能的FPGA、DSP等运算器件，功能强大，主要面向工程应用，但其路径参数稳定性、非线性等受限，模拟的路径参数不适宜用作计量标准。
[0014]无论是对真实信道场景的测量、还是对复杂信道模拟器的模型参数的确认，都需要首先能够对信道测量方法进行确认，进而能够实现对信道参数的量值溯源。

技术实现思路

[0015]本专利技术所要解决的技术问题在于构建一种可灵活配置的MIMO信道参数校准网络，核心部件均为无源器件，性能稳定；结构简单、配置灵活；而且各个部件可以单独进行量值溯源，从而使得构建的网络可以成为计量标准，用于对信道参数的测量方法进行校准。
[0016]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种可灵活配置的MIMO信道参数校准网络，其包括：第一合路器、第一功分器、多路径结构、第二合路器和第二功分器；
[0017]所述第一合路器、第一功分器、多路径结构、第二合路器和第二功分器依次连接；
[0018]所述第一合路器用于将多路的输入信号合成1路输入信号；
[0019]所述第一功分器用于将来自于所述第一合路器的1路输入信号分配为多路信号；
[0020]所述多路径结构的每条路径上串入一种以上器件，实现对路径损耗、路径延时的单独调节或同时调节；
[0021]所述第二合路器用于将经过所述多路径结构的信号合成1路信号；
[0022]所述第二功分器用于将来自于所述第二合路器的1路信号分成多路的输出信号。
[0023]在本专利技术中进一步地，所述多路径结构的其中一条路径直通连接,作为参考路径。
[0024]在本专利技术中进一步地，所述多路径结构的其中一条路径串入衰减器，用于调节路径损耗；所述多路径结构的其中一条路径串入延迟线，用于调节路径延时。
[0025]在本专利技术中进一步地，所述第一合路器为四合一的合路器，所述第一功分器为一分N的功分器，所述第二合路器为N合一的合路器，所述第二功分器为一分四的功分器；或者所述第一合路器为四合一的合路器，所述第一功分器为一分N的功分器，所述第二合路器为N合一的合路器，所述第二功分器为一分二的功分器；或者所述第一合路器为四合一的合路器，所述第一功分器为一分N的功分器，所述第二合路器为N合一的合路器，所述第二功分器为一分三的功分器。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可灵活配置的MIMO信道参数校准网络，其特征在于，其包括：第一合路器、第一功分器、多路径结构、第二合路器和第二功分器；所述第一合路器、第一功分器、多路径结构、第二合路器和第二功分器依次连接；所述第一合路器用于将多路的输入信号合成1路输入信号；所述第一功分器用于将来自于所述第一合路器的1路输入信号分配为多路信号；所述多路径结构的每条路径上串入一种以上器件，实现对路径损耗、路径延时的单独调节或同时调节；所述第二合路器用于将经过所述多路径结构的信号合成1路信号；所述第二功分器用于将来自于所述第二合路器的1路信号分成多路的输出信号。2.根据权利要求1所述的一种可灵活配置的MIMO信道参数校准网络，其特征在于：所述多路径结构的其中一条路径直通连接,作为参考路径。3.根据权利要求1或2所述的一种可灵活配置的MIMO信道参数校准网络，其特征在于：所述多路径结构的其中一条路径串入衰减器，用于调节路径损耗；所述多路径结构的其中一条路径串入延迟线，用于调节路径延时。4.根据权利要求1或2所述的一种可灵活配置的MIMO信道参数校准网络，其特征在于：所述第一合路器为四合一的合路器，所述第一功分器为一分N的功分器，所述第二合路器为N合一的合路器，所述第二功分器为一分四的功分器；或者所述第一合路器为四合一的合路器，所述第一功分器为一分N的功分器，所述第二合路器为N合一的合路器，所述第二功分器为一分二的功分器；或者所述第一合路器为四合一的合路器，所述第一功分器为一分N的功分器，所述第二合路器为N合一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘科，赵海宁，郭晓涛，刘天鑫，王维龙，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：