基于合路器实现MIMO信道模拟器中信号带宽扩展的系统的制作方法

本发明涉及通信测量仪器领域，尤其涉及mimo信道模拟器带宽扩展，具体是指一种基于合路器实现mimo信道模拟器中信号带宽扩展的系统。

背景技术：

1、mimo信道模拟器的主要功能是模拟基站与终端之间的无线信道，包含无线信道中的多径、时延、多普勒、干扰等无线信道特性。通过在实验室环境中精确可重复的模拟物理空间中的无线信道，可大大降低包括通信系统、设备、终端等开发及测试周期，应用覆盖范围极其广泛。

2、mimo信道模拟器主要构成如图1所示，包含多个射频前端、基带单元、主控单元。每个射频前端包含1个发射通道和1个接收通道，满足基站与终端间双向通行需求；基带单元用于数据传输以及信道模型叠加；主控单元则负责系统控制、信道模型系数生成及下发等任务。

3、当前信道模拟器的主流信号带宽为200mhz，可以满足5g通信中fr1频段带宽100mhz的信道模拟需求。然而为了提升5g及未来移动通信的系统容量，根据3gpp标准，fr1频段定义了多个带宽载波聚合至更大带宽；fr2频段定义了基础400mhz带宽，最大4个带宽载波聚合至支持1.6ghz带宽。可见200mhz带宽仅能满足当下需求，无法应对未来日渐增长的应用需求。

4、提升信号带宽对信道模拟器提出的主要挑战在于基带单元接口吞吐率和硬件功耗。当前5g移动通信中基站主要使用64通道，fr2频段则可能上升至256、甚至1024通道。基带单元的接口吞吐率会因为带宽、通道数上升而成倍增加。一台256通道800mhz带宽的信道模拟器基带接口吞吐率是一台16通道200mhz带宽的64倍。可见仅从理论计算上，接口吞吐率就提升了非常多。

5、带宽增加后，信道模拟器内部的基带、模数转换、数模转换等时钟处理速率也需要相应的成倍提升。而时钟速率提升，除了接口速率提升，还带来了硬件成本增加、功耗成倍增加，系统稳定性可靠性降低等新问题。当系统工作时钟频率收到限制，根据奈奎斯特定律，会反向影响信号链路带宽，此时大带宽信号进来时，则必然会产生信号幅度失真、信号丢失、信号混叠等影响系统性能的新问题。

6、衡量信道模拟器系统硬件性能的主要指标为误差矢量幅度(error vectormagnitude，evm)。信道模拟器在实际使用中，对接收到的基站或终端的信号只能产生叠加无线信道模型的功能，不能产生明显的信号失真后再输出至终端或基站，影响两者之间的正常通信。evm则是用来衡量信道模拟器系统硬件性能以及对对接收到的基站或终端信号的影响程度，该指标越小越好。

7、为了满足未来移动通信日益增长的带宽需求，信道模拟器必然要进行带宽扩展，同时尽可能降低成本、不影响系统稳定且系统evm指标还必须要保证。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足系统稳定、成本低、适用范围较为广泛的基于合路器实现mimo信道模拟器中信号带宽扩展的系统。

2、为了实现上述目的，本发明的基于合路器实现mimo信道模拟器中信号带宽扩展的系统如下：

3、该基于合路器实现mimo信道模拟器中信号带宽扩展的系统，其主要特点是，所述的系统包括mimo信道仿真器、n个k通道合路器，所述的mimo信道仿真器具有n×k个端口，分别与n×k个射频前端相连，每k个射频前端通过射频电缆连接至一个k通道合路器，k通道合路器的端口作为mimo信道仿真器的新信号端口，其中，n和k为正整数。

4、较佳地，所述的mimo信道仿真器连接至同一个k通道合路器的k个射频前端的工作频率不同，若k为奇数，则mimo信道仿真器的每k个通道的工作频率为若k为偶数，则mimo信道仿真器的每k个通道的工作频率为其中，f0为工作频率，为mimo信道仿真器初始的工作带宽。

5、较佳地，所述的mimo信道仿真器还包括主控模块和基带模块，所述的主控模块与基带模块相连接，所述的主控模块还与n×k个射频前端相连接。

6、较佳地，所述的基带模块包括数据传输单元和信道模型叠加单元，所述的数据传输单元和信道模型叠加单元与主控模块及射频前端相连接。

7、较佳地，所述的主控模块包括模型系数生成下发单元、系统控制单元和信道模拟单元，所述的模型系数生成下发单元、系统控制单元和信道模拟单元与基带模块及射频前端相连接。

8、较佳地，所述的合路器接收基站发射的一个宽带bw的信号，每k个射频前端根据各自通道的工作频率，将带宽bw的信号按照bw0均匀分布在各个射频前端内部，每k个射频前端将频率搬移至基带可以处理的频率，并传输至所述的基带模块；基带模块按照单通道bw0进行数据处理和模型叠加，并传输至射频前端对应的工作频率通道上，通过合路器合并为宽带bw的信号输出至终端。

9、较佳地，所述的主控模块将该幅度相位误差表存储于上位机，找出对应的补偿值，下发至基带模块；所述的基带模块根据接收到的补偿值将相应的幅度相位误差补偿至对应的通道中。

10、采用了本发明的基于合路器实现mimo信道模拟器中信号带宽扩展的系统，可以满足mimo信道模拟器带宽扩展需求，不会给基带模块造成额外的负担，只需要简单的幅度相位补偿即可。实测信道模拟器整机evm性能，除去因带宽扩展后噪声增加的原因，evm可以认为基本上没有恶化，保证了信道模拟器带宽扩展后的整机性能，可以满足信道模拟器更大带宽下的双向信道模拟使用。

技术特征：

1.一种基于合路器实现mimo信道模拟器中信号带宽扩展的系统，其特征在于，所述的系统包括mimo信道仿真器、n个k通道合路器，所述的mimo信道仿真器具有n×k个端口，分别与n×k个射频前端相连，每k个射频前端通过射频电缆连接至一个k通道合路器，k通道合路器的端口作为mimo信道仿真器的新信号端口，其中，n和k为正整数。

2.根据权利要求1所述的基于合路器实现mimo信道模拟器中信号带宽扩展的系统，其特征在于，所述的mimo信道仿真器连接至同一个k通道合路器的k个射频前端的工作频率不同，若k为奇数，则mimo信道仿真器的每k个通道的工作频率为若k为偶数，则mimo信道仿真器的每k个通道的工作频率为其中，f0为工作频率，为mimo信道仿真器初始的工作带宽。

3.根据权利要求1所述的基于合路器实现mimo信道模拟器中信号带宽扩展的系统，其特征在于，所述的mimo信道仿真器还包括主控模块和基带模块，所述的主控模块与基带模块相连接，所述的主控模块还与n×k个射频前端相连接。

4.根据权利要求3所述的基于合路器实现mimo信道模拟器中信号带宽扩展的系统，其特征在于，所述的基带模块包括数据传输单元和信道模型叠加单元，所述的数据传输单元和信道模型叠加单元与主控模块及射频前端相连接。

5.根据权利要求3所述的基于合路器实现mimo信道模拟器中信号带宽扩展的系统，其特征在于，所述的主控模块包括模型系数生成下发单元、系统控制单元和信道模拟单元，所述的模型系数生成下发单元、系统控制单元和信道模拟单元与基带模块及射频前端相连接。

6.根据权利要求3所述的基于合路器实现mimo信道模拟器中信号带宽扩展的系统，其特征在于，所述的合路器接收基站发射的一个宽带bw的信号，每k个射频前端根据各自通道的工作频率，将带宽bw的信号按照bw0均匀分布在各个射频前端内部，每k个射频前端将频率搬移至基带可以处理的频率，并传输至所述的基带模块；基带模块按照单通道bw0进行数据处理和模型叠加，并传输至射频前端对应的工作频率通道上，通过合路器合并为宽带bw的信号输出至终端。

7.根据权利要求3所述的基于合路器实现mimo信道模拟器中信号带宽扩展的系统，其特征在于，所述的主控模块将该幅度相位误差表存储于上位机，找出对应的补偿值，下发至基带模块；所述的基带模块根据接收到的补偿值将相应的幅度相位误差补偿至对应的通道中。

技术总结本发明涉及一种基于合路器实现MIMO信道模拟器中信号带宽扩展的系统，包括MIMO信道仿真器、n个k通道合路器，所述的MIMO信道仿真器具有n×k个端口，分别与n×k个射频前端相连，每k个射频前端通过射频电缆连接至一个k通道合路器，k通道合路器的端口作为MIMO信道仿真器的新信号端口。采用了本发明的基于合路器实现MIMO信道模拟器中信号带宽扩展的系统，可以满足MIMO信道模拟器带宽扩展需求，不会给基带模块造成额外的负担，只需要简单的幅度相位补偿即可。实测信道模拟器整机EVM性能，EVM可以认为基本上没有恶化，保证了信道模拟器带宽扩展后的整机性能，可以满足信道模拟器更大带宽下的双向信道模拟使用。技术研发人员：解建红,刘景鑫受保护的技术使用者：创远信科（上海）技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17