專利名稱：仿真無線信道的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于仿真無線信道的方法以及實現此方法的設備。本發明特別涉及實現多路徑無線信道仿真器。
背景技術：
無線系統的一個關鍵問題是無線信道特性隨時間的快速變化。這特別與移動系統有關。在移動系統中，連接中的各方之中至少有一方經常移動。無線信道的衰減和脈沖響應在很寬的相位和幅度范圍內每秒鐘甚至發生數千次變化。這種現象本質上是隨機的，因此，在數學上可以采用統計方法進行描述。這種現象使得無線連接以及所使用的設備的設計變得復雜化。
無線信道的變化由許多原因造成。當在無線信道中，從發射機向接收機發送射頻信號時，信號通過一條或多條路徑傳播，每條路徑上信號的相位和幅度都不同，這引起了信號中不同長度和強度的衰減。此外，來自于其它發射機的噪聲和干擾也對無線連接造成干擾。
無線信道可以在實際條件下，或者由仿真器仿真實際條件，來進行測試。在實際條件下進行測試是困難的，因為在戶外進行的測試受到，例如不斷變化的天氣和季節的影響。即使在同一地點的測試在不同的時間也會產生不同的結果。此外，在同一環境中(城市A)進行的測試并不完全適合于另一個相應的環境(城市B)。在實際條件下，通常也不可能測試到可能發生的最壞情況。
然而，通過仿真無線信道的設備，可以很自由地仿真兩個無線設備之間所需要類型的無線信道，其中無線設備運行于其自然傳輸速率的方式，就如同在實際操作環境中一樣。圖1示出了用來仿真無線信道的設備的例子。圖中顯示了第一組設備100到108，第二組設備110到118，以及信道仿真器120。第一組的發射機100到108可以包括，例如移動電話，它們通過其天線連接器連接到信道仿真器120的輸入端。而第二組設備110到118可以是基站設備的接收機，連接到信道仿真器的輸出端。第一組和第二組設備的數目不必相同。在圖示的例子中，在每組中有五個設備。
典型的信道仿真器包括幾個信道元素，能夠仿真和模擬需要的信道類型。圖1的信道仿真器包括八個元素。每個元素都包括射頻部分和基帶部分。信號可以以射頻或者基帶的形式被送給信道仿真器的輸入端。在后一種情況下，信道元素的射頻部分被旁路了。在射頻部分，信號被轉換到基帶，生成的基帶信號被送到基帶部分，其中信道衰減的影響被加入到信號中。
在現有技術的解決方案中，信道元素形成了固定的單元。如圖1的例子所示，在仿真過程中可能會出現一些情況，其中不是所有的信道元素都會被用到，因為要仿真的信道數目少于設備的能力。
發明內容
本發明的目的之一是以這樣一種方式實施一種方法以及實現此方法的設備，即信道仿真容量可以在不同情況下被最優化地使用，并且仿真器可以容易地更新。這個目的通過一種仿真無線信道的方法來實現，其中無線信道通過包括射頻部分和基帶部分的信道元素來進行仿真，并且一個射頻部分的信號在多個基帶部分中進行處理。
本發明還涉及執行信道仿真的設備，該設備包括了一組用來仿真無線信道的裝置，每個裝置包括射頻部分和基帶部分。在本發明的設備中，可以使用幾個不同裝置的基帶部分來仿真同一個信道。
本發明的優選實施例在附屬權利要求中公開。
本發明基于這樣的觀點每個基帶部分能夠將基帶部分輸入和輸出連接到相鄰的基帶部分。在數字無線信道仿真器中，信道在基帶部分通過FIR(有限脈沖響應)濾波器來進行模擬，該濾波器在信道模型和輸入信號之間以這樣的方式進行卷積，即被延遲了不同時延的信號被信道系數，即抽頭系數加權，加權過的信號成分被相加。信道系數根據實際信道的情況而改變。通過使基帶部分靈活分布，如果需要的話，可以仿真信道中的多個信號傳播路徑。多個傳播路徑需要多個FIR抽頭，根據本發明的優選實施例，通過在解決方案中將不同的基帶部分聯合起來，有可能獲得比現有技術的解決方案中數目更多的抽頭。
當在信道仿真器中定義了待執行的仿真，即輸入了其參數，比如待仿真的信道數目、輸入和輸出信號的數目和連接時，信道仿真器的控制單元根據參數優化仿真器裝置的應用。如果在仿真過程中不需要設備中所有的射頻單元，可以在仿真中使用與其相應的基帶單元。控制單元控制基帶單元中輸入和輸出信號的連接，這樣，幾個基帶部分仿真同一個信道，并且利用了裝置的全部容量。
在本發明的優選實施例中，基帶部分被分成兩個獨立的模塊包括基帶部分輸入和輸出部分的接口模塊，以及一個包括用來模擬實際信道的組件，比如FIR濾波器的數字模塊。通過將基帶部分分成兩個不同的模塊，將會在設備的維護和更新能力方面獲得相當大的好處。
下面將會通過優選實施例并參考附圖更加詳盡地描述本發明。附圖中，圖1示出了上述信道仿真器的總體結構；圖2更加詳盡地示出了信道仿真器結構的一個實例；圖3是基帶信號部分結構的實例；圖4是一個實施例的解決方案的實例的流程圖；附圖5A和5B示出了不同連接的實例。
具體實施例方式
讓我們來看圖2中的信道仿真器。信道仿真器包括八個信道元件200至214，每個都由射頻部分200A到214A和基帶部分200B到214B組成。每個射頻部分包括來自于發射機的射頻輸入信號和輸出到接收機200C到214C的輸出信號。仿真器此外包括本地振蕩分頻器216，接收一個或多個本地射頻振蕩器信號218作為輸入。分頻器216為每個射頻單元200A到214A分出合適的射頻信號220到234。
在射頻單元200A到214A中，來自發射機的信號被轉換成基帶信號，例如通過將它們與一本地振蕩器信號相乘，然后，基帶信號200D到214D被送入基帶單元。基帶信號200E到214E通過被仿真的信道從基帶單元到達射頻單元，并在射頻單元中被重新轉換到射頻，并發送到接收機。
在基帶單元200B到214B中，信道衰減的影響被加入信號。這通常由FIR濾波器來完成。通過調整FIR濾波器的抽頭系數來實現所需要的信道形式。信道仿真器包括仿真器控制單元(SCU)236，通過控制總線238來控制基帶單元中FIR濾波器的抽頭系數。仿真器控制單元還通過控制總線240控制整個仿真器的操作。關于仿真參數的信息，例如頻率參數、增益等，在仿真之前通過控制總線傳送到設備的不同部分。
信道仿真器還包括控制裝置242，用來控制整個仿真器的操作。控制裝置最好通過處理器或者計算機以及合適的軟件來實現。處理器自然可以被由獨立組件構成的可編程邏輯代替。控制裝置此外包括接口設備，例如顯示器和鍵盤，籍此，可以將仿真參數輸入到設備中。這些參數通常包括發射機的數目、接收機的數目、待仿真的信道數目及其特性。控制裝置242通過仿真控制單元236來控制仿真器。仿真控制單元236還包括同步信號輸入和輸出244，籍此，可以使幾個信道仿真器同步。這樣，幾個設備可以并行連接，來實現寬的仿真。
信道仿真器的基帶單元還包括互相之間的連接。來自于射頻單元而尚未通過FIR濾波器的信號從每個基帶單元被連接到相鄰的基帶單元，最好是連接到這些單元中FIR濾波器的輸入。圖2中通過連接248到260顯示了這些連接。此外，FIR濾波器輸出信號從每個基帶單元連接到相鄰的基帶單元，最好是在這些單元的FIR濾波器的輸出端相加。在圖2中，這些連接由連接262到274來顯示。
信道仿真器也可以直接在基帶運行，這種情況下，射頻單元中不需要從基帶的轉換和到基帶的轉換。一個射頻的模擬或者數字信號可以作為輸入信號而被輸入到信道仿真器。
圖3示出了根據本發明的一個優選實施例的基帶單元的結構。圖2的基帶單元202B被用作例子。基帶單元被分成兩個分離的模塊，即，包括基帶部分的輸入和輸出部分的接口模塊300，以及包括實際信道模型中所需要的組件的數字模塊302。模擬304或者數字306發射機信號作為來自射頻單元的輸入到達接口模塊。該信號包括分離的I-支路和Q-支路信號。模擬輸入304通過低通濾波器308和310被送到模/數轉換器312。
接下去，I和Q數字信號314被送到數字模塊302的多路復用器316。數字形式的I和Q信號248到250作為其它輸入，從相鄰的基帶單元到達復用器。相應地，I和Q信號作為輸出248到250被送到相鄰的基帶單元。
復用的I和Q信號用已知方式被FIR濾波，由此，信道影響被加入到信號之中。I和Q信號首先被送到一組延遲元件318到324中，每個元件的時延可以分別進行設定。已經被以不同方式延遲的信號被從延遲元件送到復合FIR濾波器元件326到332。來自仿真控制單元的控制總線238設定FIR元件的抽頭系數，控制總線作為控制數據336通過總線適配器334被傳送到FIR元件。FIR元件的輸出在加法器338到344中相加，相鄰基帶單元的FIR元件的輸出262也通過復用器346被送去相加。加和總數264被送到相鄰的基帶元件。和也被送到接口模塊300，并從那兒或者被直接以數字形式輸出348，或者通過數/模轉換器350和低通濾波器352、354以模擬形式256被輸出到射頻單元。
在本發明的一個優選實施例中，來自仿真控制單元的控制總線240控制復用器316到346，借此，不同的基帶單元之間的連接得到調整。
在本發明的一個優選實施例中，基帶單元的信道仿真裝置被分開了，這樣幾個不同的基帶部分的仿真裝置可以仿真同一信道。讓我們看圖4中所示的流程，它示出了一個實施例的方法步驟。在這個例子中，假設設備結構是模塊化的，即，設備的配置可以在不同類型的仿真之中改變，以適應每個仿真。
在步驟400中，將電流加到設備上。之后，在步驟402中，設備的控制裝置242檢查設備的當前配置。這樣，控制裝置了解設備的配置是什么，即，設備由哪些模塊組成。在步驟404中，從用戶接收仿真參數。這項任務最好通過合適的接口軟件、顯示器和鍵盤來完成。仿真參數通常包括發射機的數目、接收機的數目、待仿真的信道數目及其特性。當測試環境包括，例如，發射或者接收的分集或者可能的干擾發射機時，發射機和接收機的數目并不總是相等的。
在步驟406中，控制裝置242根據參數規定設備的信道元件之間的連接，并通過仿真控制單元236和總線240向信道元件發送必要的命令。如果發現待仿真的信道數目少于設備中的信道元件數目，系統知道不必使用所有的射頻單元，與未使用的射頻單元相對應的基帶單元可以被并行連接到與被使用的射頻單元相對應的基帶單元，以輔助信道仿真。哪個基帶單元被連接到哪兒是根據仿真參數選擇的。例如，如果有一個無線信道需要仿真，其模型需要幾個FIR抽頭，那么可以為這個計算分配幾個基帶單元。仿真起來比較簡單的信道不需要額外的計算能力。
在步驟408中，控制裝置242在仿真之前，通過仿真控制單元236，沿著控制總線240，向設備的不同部分傳送仿真參數信息，例如頻率參數和增益。在步驟410中，根據給定的參數執行仿真。仿真控制單元236通過總線238來控制FIR濾波器抽頭。
圖5A和5B示出了在具有不同仿真參數的同一個設備中的不同連接的兩個實例。圖5A示出了當使用兩個射頻單元200A和214A時的情況。信號從第一個射頻單元200A連接到五個基帶單元200B到208B。信號從第二個射頻單元214連接到三個基帶單元210B到214B。輸出信號從基帶單元被返回到射頻單元。為了使圖形清晰，將接收射頻單元500A和514A畫成分離的。
圖5B示出了當兩個射頻單元200A和214A被用作信號源，四個射頻單元500A、506A、506A和514A被用作信號接收機時的情況。在這個例子中，基帶單元以萬能的方式連接在不同的發射機/接收機無線單元之間。這樣，同一物理配置以裝置能夠被有效利用的方式提供了萬能的仿真環境。
盡管上面參照附圖以實例的形式對本發明進行了說明，很明顯，本發明并不局限于這些例子，在附后的權利要求的范疇之內，可以以很多方式對本發明進行修改。
權利要求
1.一種執行信道仿真的設備，包括一組用來仿真無線信道的裝置(200到214)，每個裝置包括射頻部分(200A到214A)和基帶部分(200B到214B)，其特征在于幾個不同裝置(200到214)的基站部分被設置成仿真同一信道。
2.根據權利要求1的設備，其特征在于該設備包括控制裝置(242)，它被以這樣的方式設置成與基帶部分的輸入和輸出連接，即幾個不同裝置的基帶部分被用來仿真同一個信道。
3.根據權利要求1的設備，其特征在于每個基帶部分包括一個接口模塊(300)以及一個數字模塊(302)，所述接口模塊包括基帶部分的輸入和輸出的，所述數字模塊包括用來仿真信道的裝置(318到332)。
4.根據權利要求2的設備，其特征在于控制裝置(242)被用于根據被執行的仿真的參數來連接基站部分的輸入和輸出。
5.根據權利要求2的設備，其特征在于控制裝置(242)被用于連接基站部分的輸入和輸出，仿真過程中不使用與其相應的射頻部分。
6.根據權利要求2和3的設備，其特征在于每個數字模塊的仿真裝置的輸入和輸出都連接到相鄰數字模塊的輸入和輸出上。
7.一種用于仿真無線信道的方法，其中，無線信道通過包括射頻部分(200A到214A)和基帶部分(200B到214B)的信道元件(200到214)來進行仿真，其特征在于在一個以上的基帶部分(200B到214B)中處理一個射頻部分的信號。
8.根據權利要求7的方法，其特征在于根據被執行的仿真的參數來選取不同信道元件的基帶部分的輸入和輸出的連接。
9.根據權利要求8的方法，其特征在于連接是到基帶部分，在仿真過程中不需要與之相應的射頻部分。
10.根據權利要求8的方法，其特征在于所使用的信道模型影響連接。
11.根據權利要求8的方法，其特征在于仿真的信道的數目影響連接。
12.根據權利要求8的方法，其特征在于在仿真中使用的發射機和接收機的數目以及它們之間的連接影響連接。
13.根據權利要求8的方法，其特征在于設備中信道元件的數目影響連接。
14.根據權利要求7的方法，其特征在于所述設備在激活之后檢查其自身的配置，從用戶接收仿真參數，根據仿真參數選擇不同信道元件的基帶部分的輸入和輸出的連接，向設備的不同部分設定仿真參數，根據參數執行仿真。
全文摘要
本發明涉及用于執行信道仿真的方法和設備，該設備包括一組用來仿真無線信道的信道仿真單元(200到214)，每個單元包括射頻部分(200A到214A)和基帶部分(200B到214B)。在本發明的解決方案中，可設置幾個不同單元(200到214)的基帶部分仿真同一信道。
文檔編號H04Q7/34GK1528062SQ02805107
公開日2004年9月8日 申請日期2002年2月20日 優先權日2001年2月21日
發明者T·波塔寧, J·哈留, A·塞佩萊, J·肯帕伊寧, J·邁尼拉, T·耶姆塞, T 波塔寧, 啡 , 嶗 , 烈聊, 謇 申請人:伊萊克特羅比特公司