[发明专利]一种紧凑结构的极化MIMO信道测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种紧凑结构的极化MIMO信道测量装置；属于无线通信技术领域。

背景技术

第四代移动通信系统的基本要求为：在室外高速移动环境下提供不低于100Mbps的峰值传输速率，以及在室内或低速移动环境下提供不低于1Gbps的峰值传输速率，且频谱效率达到5～20bps/Hz。这就要求第四代移动通信系统充分挖掘利用空间无线资源，来提高频谱利用率和功率有效性。

未来移动通信系统需要同时面对的是更高的传输速率，有限的频谱资源，恶劣的传输环境，较低的发射功率等问题。MIMO技术是解决这些问题的可采用的方法之一。MIMO系统的信道容量主要决定于MIMO信道特性，MIMO信道特性常用信道模型来描述。准确的MIMO信道模型对MIMO系统的实现有重要的价值，而准确的MIMO信道模型，往往需要对实际信道的测试数据进行处理和统计获得。

近年来，多极化天线以其相关性低、尺寸小等优点，受到了广泛关注并很有可能运用于未来的MIMO系统中。在分析一个极化MIMO系统时，需要一个精确的极化MIMO信道的模型作为研究的基础。目前针对极化MIMO信道容量的分析已经做了许多理论研究，但是大部分是在已存在的空时传播模型的假设下进行的。因此，真实环境下的信道测量对于极化MIMO信道建模和容量分析变得尤为重要。

MIMO信道测量方法可以大致分为两类。一种是利用专用的测量设备直接对信道进行测量。一般采用一根用步进马达驱动的天线以一定的步长在一定空间内移动并记录信道数据，形成虚拟的MIMO系统，避免了天线间的互耦，这样测得的信道比较精确，得到的信道数据不依赖于所用天线，但设备复杂且昂贵；另一种方法是直接使用信道估计技术获得信道矩阵，也可得到精确的信道矩阵数据。但是通过信道估计获得的信道矩阵是与所用天线相关的，不能从中分离出纯信道的信息，但是可以用于对已有信道模型的校准。

目前，进行实测MIMO信道实验的装置大部分是用商用的测试仪器搭建的，例如频谱仪+信号源，该方法简单方便，对于规模较小的MIMO信道还可以适用，如果MIMO规模较大，用多台仪器搭建测量装置的方法将会变得不且实际。

发明内容

本发明的目的在于，设计一套结构紧凑且MIMO通道数目可灵活配置的信道测量装置，用于室内或室外极化MIMO信道测量实验。该装置主要基于时分双工(Time Division Duplex，TDD)的测量，同时也支持基于射频光纤(Radio over fiber，RoF)传输技术的测量。

为解决上述技术问题，本发明提供一种内部带有回退量的紧凑结构的极化MIMO信道测量装置。

本发明的技术方案是一种紧凑结构的极化MIMO信道测量装置，包括发射端和接收端；所述发射端与接收端均包括用于给发射端与接收端内的各个单元供电的电源单元、用于生产发射所需要的基带信号以及采样、存储基带信号并传输采样信号到外部上位机的基带单元、用于调制发射的基带信号至射频频段以及解调射频信号至基带信号的射频单元、用于射频单元中频点的设置以及发射链路与接收链路中增益设定的控制单元和用于向空中发射射频信号和接收来自空中的射频信号的天线单元。

本发明的进一步改进，所述天线单元包括天线。

本发明的进一步改进，所述基带单元包括用于滤除接收信号内掺杂的干扰信号防止信号混叠的接收端低通滤波器、用于滤除发射信号内掺杂的干扰信号以及带外谐波的发射端低通滤波器、用于采集信号、存储信号以及传输信号的可编程逻辑器件，用于存储采集到的数字信号的同步动态随机存储器，用于负责数字信号与模拟信号之间转换的接收端模数转换器与发射端模数转换器，用于数模转换器的初始化寄存器操作以及与上位机之间数据传输的带有USB接口的单片机和用于信道建模及性能估算的上位机；还包括设置在发射端模数转换器与接收端模数转换器之间的锁相环模块。

本发明的进一步改进，所述射频单元包括发射链单元与接收链单元；所述发射链单元包括依次相连的发射链有源低通滤波模块、发射链正交解调器模块、发射链带通滤波器、发射链可编增益放大器模块、发射链混频器、发射链带通滤波器、发射链射频功率放大器、开关切换模块和用于将信号向空中发射的天线；所述接收链单元包括依次相连的开关切换模块、接收链低噪声放大器、接收链带通滤波器、接收链射频放大器模块、接收链混频器、接收链带通滤波器、接收链自动增益调整模块、接收链带通滤波器、接收链正交解调器模块和接收链低通滤波器；还包括设置在发射链混频器与接收链混频器之间的射频本振模块和设置在发射链正交解调器模块与接收链正交解调器模块之间的中频本振模块。