CN115941065A - 一种虚实协同的通信场景模拟器设计与实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于模拟无线通信场景的模拟器，其包括多个用于接收和发送无线信号的收发装置以及针对移动通信场景和卫星通信场景分别设定的符合对应通信场景下信道的传输时延以及衰落特性的信道模型；其中该模拟器用于：获取待测试的无线通信***以及在无线通信***中模拟收发的数据信息；利用移动通信场景和卫星通信场景中与待测试的无线通信***对应场景匹配的信道模型，对收发装置进行配置以在模拟的对应信道环境下通过发送和接收无线信号的方式传输所述数据信息；以及获取预定的评价指标，其用于指示传输所述数据信息的通信质量。本发明可用于模拟移动和卫星通信场景下的无线通信，且多个收发装置可满足复杂的通信信道模拟需求。

Description

一种虚实协同的通信场景模拟器设计与实现方法

技术领域

本发明涉及通信测量仪器仪表领域，具体来说，涉及一种虚实协同的通信场景模拟器设计与实现方法。

背景技术

无线信道是无线通信***信号的载体，研究并模拟信道的传输特性可以促进无线通信技术的发展，不仅具有理论意义，而且还有实用价值。为了使无线通信***可以在各种环境中正常工作，***研发人员需要对不同场景下的***性能进行多次论证和评估，需要在不同的环境中测试，但是在外场的测试中需要投入大量的人力、物力和时间，效率低。而模拟器可以随时随地模拟不同的信道环境，可以灵活地配置信道参数，通过软件算法和硬件电路的结合，真实模拟出无线信道的传输。信道模拟器便因此应运而生，信道模拟器可以随时随地模拟不同的信道环境，可以灵活地配置信道参数，从而真实模拟出无线信道的传输。在移动通信的研究中已经广泛应用。如今已有很多种模拟通信信道的模拟器，支持4G，5G等移动通信信道仿真，为移动通信及MIMO(多输入多输出)的研发提供了支持。

而随着低轨卫星的普及以及移动通信的天地一体化发展，天空与地面的技术最大复用与兼容才是5G时代的正确走向。因此，多个卫星通信也已经在不断研究中，随着它们之间的通信信道的增多和交互，通信方式也越来越复杂，在研发新的卫星通信设备时，使用真实卫星通道进行实现的成本十分昂贵。为了满足这些通信研究需求，也需要有相应模拟卫星通信信道的模拟器。

卫星通信信道与地面其它无线通信方式相比有很多特点，比如其通信信道的时延长，复杂的信道衰落特性，显著的多普勒频移效应等。而在传统的卫星通信中，经常使用的是高频段，如Ku(12～18GHz)，Ka(27～40GHz)频段，对应的模拟器一般是专用的，且是针对业务单一的单个卫星通信。

因此，现有的模拟器针对的通信***比较单一，通常仅针对地面的移动通信场景下的通信信道模拟或者卫星通信信道模拟，无法满足天地一体化复杂的通信信道模拟的需求，而且一些专用于卫星通信信道模拟的模拟器中对卫星信道模拟的通道数量少。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种虚实协同的通信场景模拟器设计与实现方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的第一方面，一种用于模拟无线通信场景的模拟器，模拟器包括多个用于接收和发送无线信号的收发装置以及针对移动通信场景和卫星通信场景分别设定的符合对应通信场景下信道的传输时延以及衰落特性的信道模型；其中该模拟器用于：获取待测试的无线通信***以及在无线通信***中模拟收发的数据信息；利用移动通信场景和卫星通信场景中与待测试的无线通信***对应场景匹配的信道模型，对收发装置进行配置以在模拟的对应信道环境下通过发送和接收无线信号的方式传输所述数据信息；以及获取预定的评价指标，其用于指示传输所述数据信息的通信质量。

在本发明的一些实施例中，所述模拟器还用于：基于所述信道模型确定模拟信道对应的配置参数，所述配置参数包括时延以及衰落的参数，其中，基于卫星通信场景设定的信道模型所确定的时延以及衰落的参数均大于基于移动通信场景设定的信道模型所确定的时延以及衰落的参数；以及用于根据配置参数对收发装置进行配置以模拟对应信道环境。

在本发明的一些实施例中，所述收发装置包括射频前端收发模块以及对应的基带处理模块，所述模拟器还包括用于为射频前端收发模块在接收无线信号后或发送无线信号前进行信号变频时提供本振信号的多个本振，其中，每个射频前端收发模块对应的每个接收通道、每个发送通道分别配置有独立的本振，以在发送、接收无线信号时进行频分双工和/或时分双工场景的信道模拟。

在本发明的一些实施例中，所述模拟器还包括：上位机，用于基于需要模拟的通信场景获取与该通信场景相匹配的信道模型，并基于所述信道模型确定模拟信道对应的配置参数，所述配置参数还包括：幅度、相位、噪声和多径的参数；主控模块，用于接收上位机发送来的模拟信道对应的时延、衰落、幅度、相位、噪声和多径的参数并用于配置基带处理模块和射频前端收发模块以模拟对应的信道环境。

在本发明的一些实施例中，所述基带处理模块包括模数转换器、第一幅度调整器、时延处理器、衰落配置器、多普勒频偏配置器、多径配置器、噪声配置器、第二幅度调整器和数模转换器，所述基于模拟的信道环境的参数对要发出的数据信息进行处理的方式包括：将要发出的数据信息依次通过模数转换器、配置了对应幅度的参数的第一幅度调整器、配置了时延的参数的时延处理器、配置了衰落的参数的衰落配置器、配置了相位的参数的多普勒频偏配置器、配置了多径的参数的多径配置器、配置了噪声的参数的噪声配置器、配置了对应幅度的参数的第二幅度调整器和数模转换器进行处理，得到基带处理结果。

在本发明的一些实施例中，所述模拟器还用于：当所述衰落的参数小于等于预定阈值时，通过射频前端模块对要发出的数据信息进行衰落处理，或者当衰落的参数大于预定阈值时，通过基带处理模块和射频前端收发模块共同对要发出的数据信息进行衰落处理。

在本发明的一些实施例中，所述射频前端收发模块包括收发端口、功分器、接收通路和发射通路，发射通路包括调制单元、放大滤波单元和功率控制单元，所述发射通路用于：获取基带处理结果并利用调制单元对该结果进行调制处理，得到射频信号；放大滤波单元对射频信号进行滤波处理并发送给功率控制单元；功率控制单元对接收的射频信号进行衰落处理并依次输入功分器和收发端口，以发送无线信号；其中，接收端对发送来的无线信号进行解调和解码，得到数据信息。

在本发明的一些实施例中，所述模拟器还包括存储器，所述时延处理器包括存储器控制单元、时延参数控制寄存器、时延计时单元、时延控制电路单元和时延输出单元，所述时延处理器用于：获取第一幅度调整器输出的数据并通过存储器控制单元将其存入存储器中，其中，针对移动通信场景和卫星通信场景分别设有对应的延迟时间，且存储器满足在预定时间内连续接收并存储数据所需的存储空间；其中，时延参数控制寄存器用于获取时延的参数并发送给时延计时单元进行定时，达到需延迟的预定时间后，再通过延时控制电路单元控制时延输出单元获取存储器中对应的数据并输出到衰落配置器中。

在本发明的一些实施例中，所述模拟器中还包括：根据不同卫星通信场景设置有对应的子信道模型，所述子信道模型用于仿真对应场景下卫星在轨运行以获得的配置参数，所述配置参数包含时延以及衰落的参数。

在本发明的一些实施例中，所述模拟器还包括：时钟模块，用于生成时钟信号，包括确保各个模块为同一时间的同步时钟信号、为基带处理模块提供的采样时钟信号、为本振生成本振信号时提供参考的参考时钟信号以及用于和外部设备同步的内外参考时钟信号。

在本发明的一些实施例中，所述射频前端收发模块的数量为16个或32个。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明模拟器包括多个用于接收和发送无线信号的收发装置以及针对移动通信场景和卫星通信场景分别设定的符合对应通信场景下信道的传输时延以及衰落特性的信道模型，可用于模拟移动通信场景和卫星通信场景下的无线通信，且多个收发装置可实现同时进行多个通信信道模拟，以满足复杂的通信信道模拟需求，同时，可以用于多个待测试的无线通信***进行同时测试，提高研究测试效率。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为根据本发明一个实施例的一种用于模拟无线通信场景的模拟器的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的模拟器中的一个基带处理模块连接8个射频前端收发模块组成8个收发装置的结构原理示意图；

图3为根据本发明一个实施例的模拟器中的一个基带处理模块连接4个射频前端收发模块组成4个收发装置的结构原理示意图；

图4为根据本发明一个实施例的基带处理模块的结构以及基带处理的流程框图；

图5为根据本发明一个实施例的时延处理器的结构及其对输入数据进行时延处理的流程框图；

图6为根据本发明一个实施例的射频前端收发模块的结构图；

图7为根据本发明一个实施例的对信号进行衰落处理的流程框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如在背景技术部分提到的，现有的模拟器针对的通信***比较单一，通常仅针对地面的移动通信场景下的通信信道模拟或者卫星通信信道模拟，无法满足天地一体化复杂的通信信道模拟的需求，而且一些专用于卫星通信信道模拟的模拟器中对卫星信道模拟的通道数量少。针对以上问题，本发明提供一种用于模拟无线通信场景的模拟器，模拟器包括多个用于接收和发送无线信号的收发装置以及针对移动通信场景和卫星通信场景分别设定的符合对应通信场景下信道的传输时延以及衰落特性的信道模型，可用于模拟移动通信场景和卫星通信场景下的无线通信，且多个收发装置可实现同时进行多个通信信道模拟，以满足复杂的通信信道模拟需求。

进一步的，本发明的模拟器用于：获取待测试的无线通信***以及在无线通信***中模拟收发的数据信息；利用移动通信场景和卫星通信场景中与待测试的无线通信***对应场景匹配的信道模型，对收发装置进行配置以在模拟的对应信道环境下通过发送和接收无线信号的方式传输所述数据信息；以及获取预定的评价指标，其用于指示传输所述数据信息的通信质量。

根据本发明的一个实施例，本发明设计实现了一种虚实协同的通信场景模拟器，该模拟器包括通过背板互联的多个收发装置、电源、主控模块、上位机、时钟模块和多个本振。其中，模拟器中的上位机基于需要模拟的通信场景获取与该通信场景相匹配的信道模型，并基于所述信道模型确定模拟信道对应的配置参数；主控模块接收上位机发送来的模拟信道对应的配置参数并选择多个收发装置中的任意一个用于配置其模拟对应的信道环境；本振为在被选择配置的收发装置在接收无线信号后或发送无线信号前进行信号变频时提供本振信号；时钟模块生成时钟信号，包括生成的确保各个模块为同一时间的同步时钟信号、生成的为本振生成本振信号时提供参考的参考时钟信号以及生成的用于和外部设备同步的内外参考时钟信号；电源为各个模拟器的各个模块及多个收发装置提供电源。其中，虚实协同的通信场景模拟器中的虚实协同是指通过上位机中的软件提供对应信道模型以及信道对应的配置参数，并基于配置参数通过主控模块配置收发装置等硬件模拟对应的信道环境以接收或发送无线信号的软硬件结合的方式，在模拟器中可以实现真实的通信场景模拟，且支持模拟标准信道模型和自定义信道模型。为了更好地理解本发明，下面结合具体的实施例针对模拟器及模拟器的各个模块分别进行详细说明。

参见图1，根据本发明的一个实施例，模拟器包括通过背板1互联的收发装置2、收发装置3、收发装置4、收发装置5、收发装置6、收发装置7、收发装置8、收发装置9、收发装置10、收发装置11、收发装置12、收发装置13、收发装置14、收发装置15、收发装置16、收发装置17、电源18、主控模块19、上位机20、时钟模块21和多个本振22，各个模块及装置均通过高速串行计算机扩展总线标准PCIE连接以进行高速数据交互。其中，本发明将收发装置数量设置为大于等于8个；优选设置为16或32个。应当理解，该模拟器结构仅为示意，其收发装置数量一般设置为2的n次方，即8、16、32、64等；实施者可根据具体情况的需要进行设置，本发明对此不作任何限制。在设置8个以上收发装置时，该模拟器可用于对多个待测试的无线通信***进行同时测试，极大地提高了研究测试效率。

根据本发明的一个实施例，每个收发装置包括对应的射频前端收发模块以及基带处理模块，一个基带处理模块至少包括一个FPGA(现场可编程逻辑门阵列)芯片，本发明的实施例中采用的FPGA芯片有两路通路可处理两个射频前端收发模块的数据，其中，一个FPGA芯片的一个通路和一个射频前端收发模块可组成一个收发装置，一个FPGA芯片的另一个通路和另一个射频前端收发模块可组成另一个收发装置；即当一个基带处理模块设置四个FPGA芯片，则可对应8个射频前端收发模块，当一个基带处理模块设置两个FPGA芯片，则可对应4个射频前端收发模块。一个基带处理模块和一个射频前端收发模块可组成一个收发装置，具备多通道的基带处理模块可分别与多个射频前端收发模块组成不同的收发装置。现给出示例说明多个收发装置的结构，示例1：参见图2，设置有基带处理模块23和基带处理模块24，且基带处理模块23和基带处理模块24均包括四个FPGA芯片，基带处理模块23和基带处理模块24分别对应8个射频前端收发模块。例如，基带处理模块23中一个FPGA芯片的一个通路和一个射频前端收发模块201可组成收发装置2，基带处理模块23中一个FPGA芯片的另一个通路和另一个射频前端收发模块301可组成收发装置3，按照此方式，基带处理模块23分别和射频前端收发模块401、射频前端收发模块501、射频前端收发模块601、射频前端收发模块701、射频前端收发模块801、射频前端收发模块901组成收发装置4、收发装置5、收发装置6、收发装置7、收发装置8、收发装置9，基带处理模块24分别和射频前端收发模块1001、射频前端收发模块1101、射频前端收发模块1201、射频前端收发模块1301、射频前端收发模块1401、射频前端收发模块1501、射频前端收发模块1601、射频前端收发模块1701组成收发装置10、收发装置11、收发装置12、收发装置13、收发装置14、收发装置15、收发装置16、收发装置17。示例2，参见图3，设置有基带处理模块25、基带处理模块26、基带处理模块27和基带处理模块28，且基带处理模块25、基带处理模块26、基带处理模块27和基带处理模块28均包括两个FPGA芯片，基带处理模块25、基带处理模块26、基带处理模块27和基带处理模块28均对应4个射频前端收发模块，其中，基带处理模块25中一个FPGA芯片的一个通路和射频前端收发模块201组成收发装置2，基带处理模块25中一个FPGA芯片的一个通路和射频前端收发模块301对应组成收发装置3，按照此方式，基带处理模块25分别和射频前端收发模块201到射频前端收发模块501组成4个收发装置，基带处理模块26分别和射频前端收发模块601到射频前端收发模块901组成4个收发装置，基带处理模块27分别和射频前端收发模块1001到射频前端收发模块1301组成4个收发装置，基带处理模块28分别和射频前端收发模块1401到射频前端收发模块1701组成4个收发装置，一共组成16个收发装置。

根据本发明的一个实施例，16个收发装置可同时满足16个独立的输入输出，多个收发装置可以满足复杂的通信信道模拟需求，且可支持基站8端口、终端8端口的8*8的MIMO通信信道模拟，例如卫星组网通信的无线通信场景，也可用于单个通信信道模拟。仍旧参见图2，示例1：模拟卫星与地面站进行1*1的无线通信单通道场景时，模拟器获取待测试的无线通信***以及在无线通信***中模拟收发的数据信息，并获取与待测试的无线通信***对应场景匹配的信道模型，模拟器基于所述信道模型确定模拟信道对应的配置参数；根据配置参数对收发装置进行配置以模拟对应信道环境。其中，卫星设置一个通道并与射频前端收发模块1001连通，地面站设置一个通道并与射频前端收发模块1101连通，卫星需传输数据信息到地面站时，模拟器的射频前端收发模块1001接收待测试的无线通信***中模拟收发的数据信息，并获取待测试的无线通信***对应场景匹配的信道模型，模拟器基于对应信道模型确定模拟信道对应的配置参数；根据对应信道模型的配置参数对射频前端收发模块1001对应的收发装置10进行配置以模拟对应信道环境传输对应的数据信息，根据配置参数选择对收发装置10进行配置以模拟对应信道环境包括通过射频前端收发模块1001接收无线通信***中模拟收发的数据信息，并将该数据信息转换为接收的无线信号后再转换为基带信号发送给对应的基带处理模块24，基于配置参数通过基带处理模块24对其进行处理，再通过射频前端收发模块1101接收发送来的数据信息并发送给地面站，以模拟卫星在对应信道环境传输该数据信息到地面站。待测试的无线通信***中也可进行2*1或者1*2的通信信道模拟，示例2，当待测试的无线通信***为基站与终端间进行无线通信测试，且基站与终端间进行2*1的通信信道模拟时，基站设置两个通道，分别选择与射频前端收发模块1301和射频前端收发模块1401连通，终端设置一个通道并与射频前端收发模块1501进行连通，终端需传输数据信息到基站时，模拟器的射频前端收发模块1501接收待测试的无线通信***中模拟收发的数据信息，并获取每个待测试的无线通信***对应场景匹配的信道模型，模拟器基于对应信道模型确定模拟信道对应的配置参数；根据对应信道模型的配置参数对射频前端收发模块1501对应的收发装置15进行配置以模拟对应信道环境传输对应的数据信息，通过射频前端收发模块1301和射频前端收发模块1401同时接收发送来的数据信息并发送给基站。

根据本发明的一个实施例，所述模拟器的上位机20装有操作***，并提供对外USB接口、千兆网口、显示接口HDMI/DP。外接显示器和键盘鼠标，在显示器上可打开操作***界面，操作***中包括针对移动通信场景和卫星通信场景分别设定的符合对应通信场景下信道的传输时延以及衰落特性的信道模型，信道模型可以为现有的信道模型或自定义的信道模型，例如：现有Rayleigh、Rice信道模型，还可在操作***中设置需要仿真的环境的时延、衰减、噪声等参数来自定义信道模型，并通过PCIE接口与主控模块19进行通信和控制，以对收发装置进行配置。上位机20用于：基于需要模拟的通信场景获取与该通信场景相匹配的信道模型，并基于所述信道模型确定模拟信道对应的配置参数，所述配置参数包括时延以及衰落的参数，其中，基于卫星通信场景设定的信道模型所确定的时延以及衰落的参数均大于基于移动通信场景设定的信道模型所确定的时延以及衰落的参数。所述配置参数还包括：幅度、相位、噪声和多径的参数。

根据本发明的一个实施例，主控模块19接收上位机20发送来的模拟信道对应的时延、衰落、幅度、相位、噪声和多径的参数并用于配置基带处理模块和射频前端收发模块以模拟对应的信道环境。为了实现配置过程，主控模块与其他模块接口进行交互的信号包含时钟信号CLK(是指有固定周期并与运行无关的信号量)、用于传输数据的高速数据信号GTX、同步信号SYNC(是给需要同步处理信息的模块提供相同时间参考的信号)、控制信号SPI/GPIO(用于对模块实现控制或者配置的信号)。例如，主控模块19与射频前端收发模块交互的信号包括：SPI/GPIO；主控模块19与本振22交互的信号包括：SPI/GPIO、SYNC；主控模块19与基带处理模块交互的信号包括：SPI/GPIO、GTX、SYNC、CLK；主控模块19与时钟模块21交互的信号包括：SPI/GPIO、CLK；主控模块19与上位机20交互的信号包括：SPI/GPIO、GTX、CLK；主控模块19与电源18交互的信号包括：SPI/GPIO。

根据本发明的一个实施例，参见图4，图4为基带处理模块的结构以及进行基带处理的流程框图，所述基带处理模块包括模数转换器ADC、第一幅度调整器、时延处理器、衰落配置器、多普勒频偏配置器、多径配置器、噪声配置器、第二幅度调整器和数模转换器DAC，所述基带处理模块通过其PCIE接口接收主控模块19发送来的对应模拟的信道环境的幅度、时延t、衰落、相位、多径、噪声的参数后，基于模拟的信道环境的参数对要发出的数据信息进行处理的方式包括：将要发出的数据信息依次通过模数转换器、配置了对应幅度的参数的第一幅度调整器、配置了时延的参数的时延处理器、配置了衰落的参数的衰落配置器、配置了相位的参数的多普勒频偏配置器、配置了多径的参数的多径配置器、配置了噪声的参数的噪声配置器、配置了对应幅度的参数的第二幅度调整器和数模转换器进行处理，得到基带处理结果。

根据本发明的一个实施例，ADC对对应射频前端收发模块发送来的信号进行数字化处理，并通过基带处理模块中的模数转换器ADC、第一幅度调整器、时延处理器、衰落配置器、多普勒频偏配置器、多径配置器、噪声配置器、第二幅度调整器依次完成信号幅度调整，时延的处理，衰落的配置，多普勒频偏的配置，多径的配置，噪声的加载和幅度调整，最终输入DAC将信号再转换成基带信号IQ作为基带处理结果。其中，对射频前端收发模块发送来的信号的处理控制参数包括由主控模块19发送来的对应模拟的信道环境的幅度、时延t、衰落、相位、多径、噪声的参数，通过PCIE接口输入基带处理模块完成配置。

根据本发明的一个实施例，参见图5，图5为时延处理器的结构及其对输入数据进行时延处理的流程框图，所述时延处理器外部包括设置在对应基带处理模块上的外部DDR4存储器，即双倍速率同步动态随机存储器，所述时延处理器包括数据输入接口FIFO、存储器控制单元、时延输出单元FIFO、PCIE接口、时延参数控制寄存器、时延计时单元和时延控制电路单元，所述时延处理器用于：通过数据输入接口FIFO获取第一幅度调整器输出的数据并通过存储器控制单元将其存入外部DDR4存储器中，其中，针对移动通信场景和卫星通信场景分别设有对应的延迟时间，且外部DDR4存储器满足在预定时间内连续接收并存储数据所需的存储空间；其中，时延参数控制寄存器用于通过PCIE接口获取主控模块19传输来的时延的参数并发送给时延计时单元进行定时，达到需延迟的预定时间后，再通过延时控制电路单元控制时延输出单元FIFO获取存储器中对应的数据并输出到衰落配置器中。

根据本发明的一个实施例，本发明的数据传输时延最大可设置为3s(应当理解，此处仅为示意，也可以为1s、2s等，可根据具体情况的需要进行设置，本发明对此不作任何限制)，本发明的模拟器的数据信号的采样率为122.88MHz，位宽16bit，因此，总的数据速率为：S＝16bit×122.88MHz≈1.97×10⁹bps。以图2中的16个收发装置为例，该模拟器最大可支持8*8的通信信道模拟仿真，最多可同时处理8个通道的数据，则时延为3s时连续接收并存储最大数据量为：Date＝S·t＝1.97×10⁹bps×3×8bit≈5636MB，选择一个容量为8GB的DDR4存储器。

相对于移动通信场景，卫星通信场景下信号的传输距离会很大，不同场景下衰落的参数大小不同，而模拟器中单个模块无法实现大衰落，因此，对信号进行衰落的处理方式也存在差异。根据本发明的一个实施例，模拟器在根据衰落的参数按照以下方式对信号进行衰落处理：

方式一：当所述衰落的参数小于等于预定阈值时，通过射频前端模块对要发出的数据信息进行衰落处理。其中，对要发出的数据信息进行衰落处理的方式包括：通过射频前端收发模块基于对应衰落的参数对基带处理模块输出的基带处理结果进行衰落处理。

根据本发明的一个实施例，参见图6，所述射频前端收发模块包括收发端口TRX、功分器、接收通路和发射通路，接收通路包括功率控制单元、放大滤波单元和解调单元，发射通路包括调制单元、放大滤波单元和功率控制单元。通过射频前端收发模块衰落处理的方式包括：通过发射通路获取基带处理结果(即基带信号IQ)并利用调制单元对该结果进行调制处理，得到射频信号；发射通路的放大滤波单元对射频信号进行滤波处理并发送给功率控制单元；发射通路的功率控制单元对接收的射频信号进行衰落处理并依次输入功分器和收发端口TRX，以发送无线信号；其中，接收端对发送来的无线信号进行解调和解码，无线信号在接收端的接收通路中经过功率控制单元、放大滤波单元，最后由解调器将无线信号解调转换得到基带信号IQ并传输给对应基带处理模块进行解码得到数据信息。射频前端收发模块可支持Sub6G频段，200MHz信号的带宽控制，实现100dB范围内信号功率的增益和衰减。

方式二：当衰落的参数大于预定阈值时，通过基带处理模块和射频前端收发模块共同对要发出的数据信息进行衰落处理。其中，对要发出的无线信号进行衰落处理的方式包括：将衰落的参数按预定规则划分为第一衰落值和第二衰落值，通过衰落配置器基于第一衰落值对时延处理器的输出进行衰落处理并输入到多普勒频偏配置器中，再通过射频前端收发模块基于第二衰落值对该无线信号对应的基带处理结果进行衰落处理。

参见图7，图7为对信号进行衰落处理的流程框图，当衰落的参数大于预定阈值时，通过一个收发装置中的基带处理模块的衰减配置器和射频前端收发模块中发射通路的功率控制单元共同进行衰落处理。衰减配置器包括PCIE控制接口、衰减参数存储器、衰减单元，功率控制单元包括GPIO控制接口、衰减参数存储器和功率控制器。主控模块19将衰落的参数按预定规则划分为第一衰落值和第二衰落值，通过衰落配置器基于第一衰落值对时延处理器的输出信号进行衰落处理并输入到多普勒频偏配置器中，该衰落处理方式包括通过衰落配置器的PCIE控制接口将接收的第一衰落值存储与衰减参数存储器中，衰减单元根据第一衰落值以插值的方式对输入信号进行衰落处理，使信号衰落输出；对应射频前端收发模块通过GPIO控制接口将主控模块19传输来的第二衰落值存储在其衰减参数存储器中，并通过其功率控制器根据第二衰落值对基带处理模块根据第一衰落值衰落处理后得到的基带处理结果再次进行衰落处理，实现信号再次衰落输出。比如信号总的衰落的参数为110dB，而射频前端收发模块最多能对信号实现衰落100dB，衰落的参数超过预定阈值100，此时主控模块19将衰落的参数按预定规则划分为第一衰落值10dB和第二衰落值100dB。用于控制基带处理模块对信号衰落10dB，然后射频前端收发模块对信号再衰落100dB，最终输出的信号共衰落110dB。

根据本发明的一个实施例，所述模拟器中还包括：根据不同的卫星通信场景设置有对应的子信道模型，所述子信道模型用于仿真对应场景下卫星在轨运行以获得的配置参数，所述配置参数包含时延以及衰落的参数。不同的卫星通信场景包括不同天气下的卫星通信场景，不同的大气影响下对应的卫星通信场景，以及不同遮挡物影响下的卫星通信场景，各种遮挡物如地面建筑，大山，天空的其他卫星、飞机等。应当理解，此处仅为示意，还可以为其他的干扰因素下的卫星通信场景。例如，假设通常卫星通信场景对应信道模型的衰落的参数为70dB，在雨天的卫星通信场景对应子信道模型的衰落为80dB，则需根据该衰落的参数80dB对收发装置进行配置，以在发送以及接收无线信号时模拟对应的信道环境，本发明中模拟器最大可支持110dB的信号衰落，可用于更多的无线通信场景仿真测试，满足复杂的通信信道模拟需求。

根据本发明的一个实施例，所述收发装置中的射频前端收发模块对应的每个接收通道、每个发送通道分别配置有独立的本振，以在发送、接收无线信号时进行频分双工FDD场景和/或时分双工TDD场景的信道模拟。例如：模拟器中射频前端收发模块设置有16个，则配置有32个独立的本振，若模拟器中射频前端收发模块设置有32个，则配置有64个独立的本振。

根据本发明的一个实施例，所述时钟模块包括恒温晶体振荡器OCXO和时钟分配网络，由恒温晶体振荡器OCXO生成时钟信号并经过时钟分配网络分配给不同的模块，其中，生成时钟信号还包括为基带处理模块提供的采样时钟信号。

需要说明的是，虽然上文按照特定顺序描述了各个步骤，但是并不意味着必须按照上述特定顺序来执行各个步骤，实际上，这些步骤中的一些可以并发执行，甚至改变顺序，只要能够实现所需要的功能即可。

本发明可以是***、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以包括但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (11)

1.一种用于模拟无线通信场景的模拟器，其特征在于，模拟器包括多个用于接收和发送无线信号的收发装置以及针对移动通信场景和卫星通信场景分别设定的符合对应通信场景下信道的传输时延以及衰落特性的信道模型；

其中该模拟器用于：

获取待测试的无线通信***以及在无线通信***中模拟收发的数据信息；利用移动通信场景和卫星通信场景中与待测试的无线通信***对应场景匹配的信道模型，对收发装置进行配置以在模拟的对应信道环境下通过发送和接收无线信号的方式传输所述数据信息；以及获取预定的评价指标，其用于指示传输所述数据信息的通信质量。

2.根据权利要求1所述的模拟器，其特征在于，所述模拟器还用于：

基于所述信道模型确定模拟信道对应的配置参数，所述配置参数包括时延以及衰落的参数，其中，基于卫星通信场景设定的信道模型所确定的时延以及衰落的参数均大于基于移动通信场景设定的信道模型所确定的时延以及衰落的参数；

以及用于根据配置参数对收发装置进行配置以模拟对应信道环境。

3.根据权利要求2所述的模拟器，其特征在于，所述收发装置包括射频前端收发模块以及对应的基带处理模块，所述模拟器包括用于为射频前端收发模块在接收无线信号后或发送无线信号前进行信号变频时提供本振信号的多个本振，

其中，每个射频前端收发模块对应的每个接收通道、每个发送通道分别配置有独立的本振，以在发送、接收无线信号时进行频分双工和/或时分双工场景的信道模拟。

4.根据权利要求3所述的模拟器，其特征在于，所述模拟器还包括：

上位机，用于基于需要模拟的通信场景获取与该通信场景相匹配的信道模型，并基于所述信道模型确定模拟信道对应的配置参数，所述配置参数还包括：幅度、相位、噪声和多径的参数；

主控模块，用于接收上位机发送来的模拟信道对应的时延、衰落、幅度、相位、噪声和多径的参数并用于配置基带处理模块和射频前端收发模块以模拟对应的信道环境。

5.根据权利要求4所述的模拟器，其特征在于，所述基带处理模块包括模数转换器、第一幅度调整器、时延处理器、衰落配置器、多普勒频偏配置器、多径配置器、噪声配置器、第二幅度调整器和数模转换器，所述基于模拟的信道环境的参数对要发出的数据信息进行处理的方式包括：

将要发出的数据信息依次通过模数转换器、配置了对应幅度的参数的第一幅度调整器、配置了时延的参数的时延处理器、配置了衰落的参数的衰落配置器、配置了相位的参数的多普勒频偏配置器、配置了多径的参数的多径配置器、配置了噪声的参数的噪声配置器、配置了对应幅度的参数的第二幅度调整器和数模转换器进行处理，得到基带处理结果。

6.根据权利要求5所述的模拟器，其特征在于，所述模拟器还用于：

当所述衰落的参数小于等于预定阈值时，通过射频前端模块对要发出的数据信息进行衰落处理，或者

当衰落的参数大于预定阈值时，通过基带处理模块和射频前端收发模块共同对要发出的数据信息进行衰落处理。

7.根据权利要求5所述的模拟器，其特征在于，所述射频前端收发模块包括收发端口、功分器、接收通路和发射通路，发射通路包括调制单元、放大滤波单元和功率控制单元，所述发射通路用于：

获取基带处理结果并利用调制单元对该结果进行调制处理，得到射频信号；

放大滤波单元对射频信号进行滤波处理并发送给功率控制单元；

功率控制单元对接收的射频信号进行衰落处理并依次输入功分器和收发端口，以发送无线信号；

其中，接收端对发送来的无线信号进行解调和解码，得到数据信息。

8.根据权利要求5所述的模拟器，其特征在于，所述模拟器还包括存储器，所述时延处理器包括存储器控制单元、时延参数控制寄存器、时延计时单元、时延控制电路单元和时延输出单元，所述时延处理器用于：

获取第一幅度调整器输出的数据并通过存储器控制单元将其存入存储器中，其中，针对移动通信场景和卫星通信场景分别设有对应的延迟时间，且存储器满足在预定时间内连续接收并存储数据所需的存储空间；

其中，时延参数控制寄存器用于获取时延的参数并发送给时延计时单元进行定时，达到需延迟的预定时间后，再通过延时控制电路单元控制时延输出单元获取存储器中对应的数据并输出到衰落配置器中。

9.根据权利要求1-8任一项所述的模拟器，其特征在于，所述模拟器中还包括：根据不同的卫星通信场景设置有对应的子信道模型，所述子信道模型用于仿真对应场景下卫星在轨运行以获得的配置参数，所述配置参数包含时延以及衰落的参数。

10.根据权利要求9所述的模拟器，其特征在于，所述模拟器还包括：

时钟模块，用于生成时钟信号，包括确保各个模块为同一时间的同步时钟信号、为基带处理模块提供的采样时钟信号、为本振生成本振信号时提供参考的参考时钟信号以及用于和外部设备同步的内外参考时钟信号。

11.根据权利要求1-8任一项所述的模拟器，其特征在于，所述射频前端收发模块的数量为16个或32个。

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