CN101072060A - 一种用于多输入多输出***模拟空间传输环境的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多输入多输出***模拟空间传输环境的方法，其通过一组功分单元，一组可调衰减移相支路单元和一组合路单元构建多输入多输出***的模拟空间传输环境，每一可调衰减移相支路单元由一可调衰减单元和一可调移相单元构成；所述每一功分单元设置有一个信号输入端和多个信号输出端，用于获得输入信号的多个拷贝；所述可调衰减移相支路单元对信号经过可调衰减单元的衰减，并经过可调移相单元移相，通过可调衰减移相支路的输出端输出；所述合路单元叠加合并成一路信号，通过合路单元信号输出端输出。本发明方法用较少的单元即可快速构建MIMO***空间传输模拟环境，构建方法简单，且所用单元易于获得。

Description

一种用于多输入多输出***模拟空间传输环境的方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信方法，尤其涉及的是一种用于多输入多输出***中模拟空间传输环境的方法。

背景技术

近年来在移动通信领域中，以频率的高效利用为目的的多输入多输出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)技术受到越来越多的应用和关注。对于多输入多输出无线通信***来说，通过在不同天线上同时发射相互独立的信号，即空间复用技术，可充分利用无线信道的弥散特性，实现MIMO***的高数据率以及高频谱利用率。

传统的单输入单输出(SISO)***中，其瓶颈在于其***的容量。MIMO***的优势在于更高的频带利用率和容量，但是须实现定量地衡量和测试MIMO***的性能，以及正确的评估MIMO***的性能。

MIMO***通常都是工作在复杂的无线环境中，而实际的无线信道环境复杂多变，所选用的空间环境模型都是近似的模拟。当测试一MIMO***性能时，需在实际的无线环境中，采集大量的数据进行统计分析，加上无线信道环境下部分关键参数，如角度扩展、到达角分布、功率分布、衰落的相关程度等等，不易准确获得，这样就加大了研发的周期和难度。

虽然信道模拟器的出现可以暂时缓解实验室环境下的测试问题，但由于MIMO***的复杂性，即使使用多个信道模拟器也难以准确模拟MIMO信道多径之间的相关程度和相互影响。

因此目前，在用于MIMO***模拟空间传输环境方法方面，还没有公开相关的技术。

发明内容

本发明的目的在于公开一种用于多输入多输出***模拟空间传输环境的方法，构建方法简单，可以用来对MIMO***进行准确测试和评估，是一种非常有效的MIMO***模拟空间传输的方法。

本发明的技术方案包括：

一种用于多输入多输出***模拟空间传输环境的方法，其通过一组功分单元，一组可调衰减移相支路单元和一组合路单元构建多输入多输出***的模拟空间传输环境，每一可调衰减移相支路单元由一可调衰减单元和一可调移相单元构成；

所述每一功分单元设置有一个信号输入端和多个信号输出端，用于获得输入信号的多个拷贝；

所述可调衰减移相支路单元中，其可调衰减单元的输出端连接到可调移相单元的输入端；可调衰减单元的输入端作为整体可调衰减移相支路单元的输入端；所述可调移相单元的输出端作为整体可调衰减移相支路单元的输出端，信号经输入端进入后，经过可调衰减单元的衰减，并经过可调移相单元移相，通过可调衰减移相支路的输出端输出；

所述合路单元设置有多个信号输入端和一个信号输出端，用于叠加合并成一路信号，通过合路单元信号输出端输出。

所述的方法，其中，所述可调衰减移相支路单元中，所述可调衰减单元与可调移相单元的次序可调换。

所述的方法，其中，所述可调衰减单元是手动调节或电调节，以控制其对输入信号的衰减量。

所述的方法，其中，所述可调移相单元是手动调节或电调节，以控制其对输入信号的移相大小。

采用本发明所提供的一种用于MIMO***模拟空间传输的方法，用较少的单元即可快速构建MIMO***空间传输模拟环境，构建方法简单，且所用单元易于获得；采用本发明方法模拟MIMO***空间传输环境，可以很方便的构建模拟环境，对MIMO***进行静态或动态，定性或定量的测试分析，节约大量人力物力，具有很高的实用性。

具体实施方式

以下将对本发明的较佳实施例进行较为详细的说明。

本发明的一种用于多输入多输出***模拟空间传输环境的方法通过一组功分单元，一组可调衰减移相支路单元和一组合路单元构建MIMO***的模拟空间传输环境。其中一个可调衰减移相支路单元由一个可调衰减单元和一个可调移相单元构成；可调衰减单元可以是，但不仅限于手动调节或电调节，以控制其对输入信号的衰减量；可调移相单元可以是，但不仅限于手动调节或电调节，以控制其对输入信号的移相大小。

对于M×N MIMO***，即有M个输出端、N个输入端的MIMO***，本发明方法通过M个功分单元，M×N个可调衰减移相支路单元和N个合路单元构建。其中每个可调衰减移相支路单元由一个可调衰减单元和一个可调移相单元构成。

M个功分单元分别记为功分单元1、功分单元2、...、功分单元M，对于功分单元k(k＝1，2....，M)，它有一个信号输入端和N个信号输出端，分别记为功分单元k的信号输入端、功分单元k的第1个信号输出端、功分单元k的第2个信号输出端、...、功分单元k的第N个信号输出端。信号经功分单元k的信号输入端输入后，通过功分单元k的N个信号输出端输出，即获得输入信号的N个拷贝。

M×N个可调衰减移相支路单元分别记为可调衰减移相支路单元1、可调衰减移相支路单元2、...、可调衰减移相支路单元M×N。对于可调衰减移相支路单元j(j＝1，2，...，M×N)，它由一个可调衰减单元和一个可调移相单元构成，其中可调衰减单元的输出端连接到可调移相单元的输入端；可调衰减单元的输入端作为整体可调衰减移相支路单元的输入端，记为可调衰减移相支路j的输入端；可调移相单元的输出端作为整体可调衰减移相支路单元的输出端，记为可调衰减移相支路j的输出端。

信号经可调衰减移相支路j的输入端进入后，首先经过可调衰减单元的衰减，然后经过可调移相单元移相，最后通过可调衰减移相支路j的输出端输出。应注意的是，以上是本发明方法的较优解决方案，但如果调换可调衰减单元与可调移相单元的次序，即可调移相单元的输出端连接到可调衰减单元的输入端，可调移相单元的输入端作为整体可调衰减移相支路单元的输入端，可调衰减单元的输出端作为整体可调衰减移相支路单元的输出端，则仍可以用于MIMO***空间传输模拟，因此也应属于本发明的保护范围内。

N个合路单元分别记为合路单元1、合路单元2、...、合路单元N。对于合路单元i(i＝1，2，...，N)，它有N个信号输入端和一个信号输出端，分别记为合路单元i的第1个信号输入端、合路单元i的第2个信号输入端、...、合路单元i的第N个信号输入端、合路单元i的信号输出端。N路独立的信号经合路单元i的N个信号输入端同时输入后，叠加合并成一路信号，通过合路单元i的信号输出端输出，即获得N个独立输入信号的叠加信号。

为进行M×N MIMO***空间传输模拟，本发明方法将M个功分单元、M×N个可调衰减移相支路单元和N个合路单元按一定次序连接，共同构建模拟的M×N MIMO***空间传输信道。

本发明方法的连接方法为，将功分单元1的第1个信号输出端、功分单元1的第2个信号输出端、...、功分单元1的第N个信号输出端依次连接可调衰减移相支路1的输入端、可调衰减移相支路2的输入端、...、可调衰减移相支路N的输入端；将功分单元2的第1个信号输出端、功分单元2的第2个信号输出端、...、功分单元2的第N个信号输出端依次连接可调衰减移相支路(N+1)的输入端、可调衰减移相支路(N+2)的输入端、...、可调衰减移相支路(2N)的输入端；依此类推，直至将功分单元M的第1个信号输出端、功分单元M的第2个信号输出端、...、功分单元M的第N个信号输出端依次连接可调衰减移相支路((M-1)×N+1)的输入端、可调衰减移相支路((M-1)×N+2)的输入端、...、可调衰减移相支路(M×N)的输入端。将合路单元1的第1个信号输入端、合路单元1的第2个信号输入端、合路单元1的第3个信号输入端、...、合路单元1的第M个信号输入端依次连接可调衰减移相支路1的输出端、可调衰减移相支路(N+1)的输出端、可调衰减移相支路(2N+1)的输出端、...、可调衰减移相支路((M-1)×N+1)的输出端；将合路单元2的第1个信号输入端、合路单元2的第2个信号输入端、合路单元2的第3个信号输入端、...、合路单元2的第M个信号输入端依次连接可调衰减移相支路2的输出端、可调衰减移相支路(N+2)的输出端、可调衰减移相支路(2N+2)的输出端、...、可调衰减移相支路((M-1)×N+2)的输出端；依此类推，直至将合路单元N的第1个信号输入端、合路单元N的第2个信号输入端、合路单元N的第3个信号输入端、...、合路单元N的第M个信号输入端依次连接可调衰减移相支路N的输出端、可调衰减移相支路2N的输出端、可调衰减移相支路3N的输出端、...、可调衰减移相支路(M×N)的输出端。

经过上述连接，本发明方法即构建了一个模拟MIMO***的信道传输网络，它具有M个信号输入端，即M个功分单元的输入端，可以模拟M×NMIMO***的M个发射信号的起始点；具有N个信号输出端，即N个合路单元的输出端，可以模拟M×N MIMO***的N个接收端的接收点；而任何一个功分单元的输出端与任何一个合路单元的输入端之间均有一个可调衰减移相支路单元，可以模拟M×N MIMO***的一个传输路径，其中可调衰减移相支路单元中包含的可调衰减单元可以模拟这个传输路径对输入信号的衰减量，可调移相单元可以模拟这个传输路径对输入信号的移相大小。

如下将对本发明的较佳实施例进行更为详细的说明，以下对本发明方法实现2×4 MIMO***的模拟空间传输环境的过程进行说明。

本发明方法通过一组功分单元，一组可调衰减移相支路单元和一组合路单元构建出2×4 MIMO***的模拟空间传输环境。其中一个可调衰减移相支路单元由一个可调衰减单元和一个可调移相单元构成；可调衰减单元为电调节方式，即可以通过控制端的输入电压控制其对输入信号的衰减量；可调移相单元为电调节方式，即可以通过控制端的输入电压控制其对输入信号的移相大小。

对于2×4 MIMO***，即有2个输出端、4个输入端的MIMO***，本发明的较佳实施例通过2个功分单元，2×4(＝8)个可调衰减移相支路单元和4个合路单元构建。其中每个可调衰减移相支路单元由一个可调衰减单元和一个可调移相单元构成。

2个功分单元分别记为功分单元1和功分单元2，对于功分单元k(k＝1，2)，它有一个信号输入端和4个信号输出端，分别记为功分单元k的信号输入端、功分单元k的第1个信号输出端、功分单元k的第2个信号输出端、功分单元k的第3个信号输出端和功分单元k的第4个信号输出端。信号经功分单元k的信号输入端输入后，通过功分单元k的4个信号输出端输出，即获得输入信号的4个拷贝。

8个可调衰减移相支路单元分别记为可调衰减移相支路单元1、可调衰减移相支路单元2、...、可调衰减移相支路单元8。对于可调衰减移相支路单元j(j＝1，2，...，8)，它由一个可调衰减单元和一个可调移相单元构成，其中可调衰减单元的输出端连接到可调移相单元的输入端；可调衰减单元的输入端作为整体可调衰减移相支路单元的输入端，记为可调衰减移相支路k的输入端；可调移相单元的输出端作为整体可调衰减移相支路单元的输出端，记为可调衰减移相支路k的输出端。信号经可调衰减移相支路k的输入端进入后，首先经过可调衰减单元的衰减，然后经过可调移相单元移相，最后通过可调衰减移相支路k的输出端输出。

4个合路单元分别记为合路单元1、合路单元2、合路单元3和合路单元4。对于合路单元i(i＝1，2，3，4)，它有4个信号输入端和一个信号输出端，分别记为合路单元i的第1个信号输入端、合路单元i的第2个信号输入端、合路单元i的第3个信号输入端、合路单元i的第4个信号输入端和合路单元i的信号输出端。4路独立的信号经合路单元i的4个信号输入端同时输入后，叠加合并成一路信号，通过合路单元i的信号输出端输出，即获得4个独立输入信号的叠加信号。

为进行2×4 MIMO***空间传输模拟，本发明方法的较佳实施例将2个功分单元、8个可调衰减移相支路单元和4个合路单元按以下所述次序连接，共同构建模拟的2×4 MIMO***空间传输信道：将功分单元1的第1个信号输出端、功分单元1的第2个信号输出端、功分单元1的第3个信号输出端、功分单元1的第4个信号输出端依次连接可调衰减移相支路1的输入端、可调衰减移相支路2的输入端、可调衰减移相支路3的输入端、可调衰减移相支路4的输入端；将功分单元2的第1个信号输出端、功分单元2的第2个信号输出端、功分单元2的第3个信号输出端、功分单元2的第4个信号输出端依次连接可调衰减移相支路5的输入端、可调衰减移相支路6的输入端、可调衰减移相支路7的输入端、可调衰减移相支路8的输入端。

将合路单元1的第1个信号输入端、合路单元1的第2个信号输入端依次连接可调衰减移相支路1的输出端、可调衰减移相支路5的输出端；将合路单元2的第1个信号输入端、合路单元2的第2个信号输入端依次连接可调衰减移相支路2的输出端、可调衰减移相支路6的输出端；将合路单元3的第1个信号输入端、合路单元3的第2个信号输入端依次连接可调衰减移相支路3的输出端、可调衰减移相支路7的输出端；将合路单元4的第1个信号输入端、合路单元4的第2个信号输入端依次连接可调衰减移相支路4的输出端、可调衰减移相支路8的输出端。

经过上述连接，本发明方法即构建了一个模拟2×4 MIMO***的信道传输网络，它具有2个信号输入端，即2个功分单元的输入端，可以模拟2×4MIMO***的2个发射信号的起始点；具有4个信号输出端，即4个合路单元的输出端，可以模拟2×4 MIMO***的4个接收端的接收点；而任何一个功分单元的输出端与任何一个合路单元的输入端之间均有一个可调衰减移相支路单元，可以模拟2×4 MIMO***的一个传输路径，其中可调衰减移相支路单元中包含的可调衰减单元可以模拟这个传输路径对输入信号的衰减量，可调移相单元可以模拟这个传输路径对输入信号的移相大小。

借助本发明方法较佳实施例构建的2×4 MIMO***模拟传输环境，将其2个信号输入端，即2个功分单元的输入端，分别连接到2×4 MIMO***发射机的2个信号发射端口或2个独立的信号源；将其4个信号输出端，即4个合路单元的输出端，分别连接到2×4 MIMO***接收机的4个信号接收端口；在此基础上连接必要的辅助信号，如触发信号等，即可构成一个完整的2×4 MIMO***分析测试环境，而本发明方法较佳实施例则模拟了2×4MIMO***发射机到接收机之间的空间传输环境。

本发明所提供的用于MIMO***模拟空间传输的方法，有以下突出优点：

用本发明方法用较少的单元即可快速构建MIMO***空间传输模拟环境，构建方法简单，且所用单元易于获得；

本发明方法用构建的MIMO***空间传输模拟环境易于进行规模扩充，即当M×N MIMO***的发射天线数M或接收天线数N变化后，只需按照本发明方法规定的连接关系做很少的改动即可构建为新的M×NMIMO***空间传输模拟环境；

通过调节可调衰减移相单元，模拟的各个传输路径的传输因子(包含衰减量和移相大小)均可以控制，并且可以确知，继而整个模拟的MIMO***空间传输环境，即MIMO***传输矩阵可以任意设置，***传输矩阵可以准确获知，因此可以借助本发明方法在确知的空间传输环境下对MIMO***做定量、静态的测试，或静态的功能、性能分析；

通过按预先设定的规律调节可调衰减移相单元，模拟的各个传输路径的传输因子(包含衰减量和移相大小)的变化过程，则可以确知各个传输路径的传输因子的变化规律，继而整个模拟的MIMO***空间传输环境，即MIMO***传输矩阵可以按预先设定的规律变化，***传输矩阵的变化规律可以准确获知，因此可以借助本发明方法在确知变化规律的空间传输环境下对MIMO***做统计、动态的测试，或动态的功能、性能分析。

总之，由于MIMO技术的前沿性、复杂性，目前还没有公开的定量模拟MIMO***空间传输的方法，大多都是在信道模拟器或实际的无线环境下进行统计分析测试，而用户难于控制这些MIMO***空间传输环境，因此难以借助信道模拟器或实际的无线环境获得准确的MIMO***性能测试、分析结果。而采用本发明方法模拟MIMO***空间传输环境，可以很方便的构建模拟环境，对MIMO***进行静态或动态，定性或定量的测试分析，节约大量人力物力，具有很高的实用性。

应当理解的是，本发明保护范围阐明于所附权利要求书中，而不能以说明书的上述描述做为限制，凡是在本发明的宗旨之内的显而易见的修改亦应归于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种用于多输入多输出***模拟空间传输环境的方法，其通过一组功分单元，一组可调衰减移相支路单元和一组合路单元构建多输入多输出***的模拟空间传输环境，每一可调衰减移相支路单元由一可调衰减单元和一可调移相单元构成；

所述每一功分单元设置有一个信号输入端和多个信号输出端，用于获得输入信号的多个拷贝；

所述可调衰减移相支路单元中，其可调衰减单元的输出端连接到可调移相单元的输入端；可调衰减单元的输入端作为整体可调衰减移相支路单元的输入端；所述可调移相单元的输出端作为整体可调衰减移相支路单元的输出端，信号经输入端进入后，经过可调衰减单元的衰减，并经过可调移相单元移相，通过可调衰减移相支路的输出端输出；

所述合路单元设置有多个信号输入端和一个信号输出端，用于叠加合并成一路信号，通过合路单元信号输出端输出。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可调衰减移相支路单元中，所述可调衰减单元与可调移相单元的次序可调换。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述可调衰减单元是手动调节或电调节，以控制其对输入信号的衰减量。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述可调移相单元是手动调节或电调节，以控制其对输入信号的移相大小。