專利名稱：一種用于多輸入多輸出系統模擬空間傳輸環(huán)境的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線通信方法，尤其涉及的是一種用于多輸入多輸出系統中模擬空間傳輸環(huán)境的方法。
背景技術：
近年來在移動通信領域中，以頻率的高效利用為目的的多輸入多輸出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)技術受到越來越多的應用和關注。對于多輸入多輸出無線通信系統來說，通過在不同天線上同時發(fā)射相互獨立的信號，即空間復用技術，可充分利用無線信道的彌散特性，實現MIMO系統的高數據率以及高頻譜利用率。
傳統的單輸入單輸出(SISO)系統中，其瓶頸在于其系統的容量。MIMO系統的優(yōu)勢在于更高的頻帶利用率和容量，但是須實現定量地衡量和測試MIMO系統的性能，以及正確的評估MIMO系統的性能。
MIMO系統通常都是工作在復雜的無線環(huán)境中，而實際的無線信道環(huán)境復雜多變，所選用的空間環(huán)境模型都是近似的模擬。當測試一MIMO系統性能時，需在實際的無線環(huán)境中，采集大量的數據進行統計分析，加上無線信道環(huán)境下部分關鍵參數，如角度擴展、到達角分布、功率分布、衰落的相關程度等等，不易準確獲得，這樣就加大了研發(fā)的周期和難度。
雖然信道模擬器的出現可以暫時緩解實驗室環(huán)境下的測試問題，但由于MIMO系統的復雜性，即使使用多個信道模擬器也難以準確模擬MIMO信道多徑之間的相關程度和相互影響。
因此目前，在用于MIMO系統模擬空間傳輸環(huán)境方法方面，還沒有公開相關的技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于公開一種用于多輸入多輸出系統模擬空間傳輸環(huán)境的方法，構建方法簡單，可以用來對MIMO系統進行準確測試和評估，是一種非常有效的MIMO系統模擬空間傳輸的方法。
本發(fā)明的技術方案包括一種用于多輸入多輸出系統模擬空間傳輸環(huán)境的方法，其通過一組功分單元，一組可調衰減移相支路單元和一組合路單元構建多輸入多輸出系統的模擬空間傳輸環(huán)境，每一可調衰減移相支路單元由一可調衰減單元和一可調移相單元構成；所述每一功分單元設置有一個信號輸入端和多個信號輸出端，用于獲得輸入信號的多個拷貝；所述可調衰減移相支路單元中，其可調衰減單元的輸出端連接到可調移相單元的輸入端；可調衰減單元的輸入端作為整體可調衰減移相支路單元的輸入端；所述可調移相單元的輸出端作為整體可調衰減移相支路單元的輸出端，信號經輸入端進入后，經過可調衰減單元的衰減，并經過可調移相單元移相，通過可調衰減移相支路的輸出端輸出；所述合路單元設置有多個信號輸入端和一個信號輸出端，用于疊加合并成一路信號，通過合路單元信號輸出端輸出。
所述的方法，其中，所述可調衰減移相支路單元中，所述可調衰減單元與可調移相單元的次序可調換。
所述的方法，其中，所述可調衰減單元是手動調節(jié)或電調節(jié)，以控制其對輸入信號的衰減量。
所述的方法，其中，所述可調移相單元是手動調節(jié)或電調節(jié)，以控制其對輸入信號的移相大小。
采用本發(fā)明所提供的一種用于MIMO系統模擬空間傳輸的方法，用較少的單元即可快速構建MIMO系統空間傳輸模擬環(huán)境，構建方法簡單，且所用單元易于獲得；采用本發(fā)明方法模擬MIMO系統空間傳輸環(huán)境，可以很方便的構建模擬環(huán)境，對MIMO系統進行靜態(tài)或動態(tài)，定性或定量的測試分析，節(jié)約大量人力物力，具有很高的實用性。
具體實施例方式
以下將對本發(fā)明的較佳實施例進行較為詳細的說明。
本發(fā)明的一種用于多輸入多輸出系統模擬空間傳輸環(huán)境的方法通過一組功分單元，一組可調衰減移相支路單元和一組合路單元構建MIMO系統的模擬空間傳輸環(huán)境。其中一個可調衰減移相支路單元由一個可調衰減單元和一個可調移相單元構成；可調衰減單元可以是，但不僅限于手動調節(jié)或電調節(jié)，以控制其對輸入信號的衰減量；可調移相單元可以是，但不僅限于手動調節(jié)或電調節(jié)，以控制其對輸入信號的移相大小。
對于M×N MIMO系統，即有M個輸出端、N個輸入端的MIMO系統，本發(fā)明方法通過M個功分單元，M×N個可調衰減移相支路單元和N個合路單元構建。其中每個可調衰減移相支路單元由一個可調衰減單元和一個可調移相單元構成。
M個功分單元分別記為功分單元1、功分單元2、...、功分單元M，對于功分單元k(k＝1，2....，M)，它有一個信號輸入端和N個信號輸出端，分別記為功分單元k的信號輸入端、功分單元k的第1個信號輸出端、功分單元k的第2個信號輸出端、...、功分單元k的第N個信號輸出端。信號經功分單元k的信號輸入端輸入后，通過功分單元k的N個信號輸出端輸出，即獲得輸入信號的N個拷貝。
M×N個可調衰減移相支路單元分別記為可調衰減移相支路單元1、可調衰減移相支路單元2、...、可調衰減移相支路單元M×N。對于可調衰減移相支路單元j(j＝1，2，...，M×N)，它由一個可調衰減單元和一個可調移相單元構成，其中可調衰減單元的輸出端連接到可調移相單元的輸入端；可調衰減單元的輸入端作為整體可調衰減移相支路單元的輸入端，記為可調衰減移相支路j的輸入端；可調移相單元的輸出端作為整體可調衰減移相支路單元的輸出端，記為可調衰減移相支路j的輸出端。
信號經可調衰減移相支路j的輸入端進入后，首先經過可調衰減單元的衰減，然后經過可調移相單元移相，最后通過可調衰減移相支路j的輸出端輸出。應注意的是，以上是本發(fā)明方法的較優(yōu)解決方案，但如果調換可調衰減單元與可調移相單元的次序，即可調移相單元的輸出端連接到可調衰減單元的輸入端，可調移相單元的輸入端作為整體可調衰減移相支路單元的輸入端，可調衰減單元的輸出端作為整體可調衰減移相支路單元的輸出端，則仍可以用于MIMO系統空間傳輸模擬，因此也應屬于本發(fā)明的保護范圍內。
N個合路單元分別記為合路單元1、合路單元2、...、合路單元N。對于合路單元i(i＝1，2，...，N)，它有N個信號輸入端和一個信號輸出端，分別記為合路單元i的第1個信號輸入端、合路單元i的第2個信號輸入端、...、合路單元i的第N個信號輸入端、合路單元i的信號輸出端。N路獨立的信號經合路單元i的N個信號輸入端同時輸入后，疊加合并成一路信號，通過合路單元i的信號輸出端輸出，即獲得N個獨立輸入信號的疊加信號。
為進行M×N MIMO系統空間傳輸模擬，本發(fā)明方法將M個功分單元、M×N個可調衰減移相支路單元和N個合路單元按一定次序連接，共同構建模擬的M×N MIMO系統空間傳輸信道。
本發(fā)明方法的連接方法為，將功分單元1的第1個信號輸出端、功分單元1的第2個信號輸出端、...、功分單元1的第N個信號輸出端依次連接可調衰減移相支路1的輸入端、可調衰減移相支路2的輸入端、...、可調衰減移相支路N的輸入端；將功分單元2的第1個信號輸出端、功分單元2的第2個信號輸出端、...、功分單元2的第N個信號輸出端依次連接可調衰減移相支路(N+1)的輸入端、可調衰減移相支路(N+2)的輸入端、...、可調衰減移相支路(2N)的輸入端；依此類推，直至將功分單元M的第1個信號輸出端、功分單元M的第2個信號輸出端、...、功分單元M的第N個信號輸出端依次連接可調衰減移相支路((M-1)×N+1)的輸入端、可調衰減移相支路((M-1)×N+2)的輸入端、...、可調衰減移相支路(M×N)的輸入端。將合路單元1的第1個信號輸入端、合路單元1的第2個信號輸入端、合路單元1的第3個信號輸入端、...、合路單元1的第M個信號輸入端依次連接可調衰減移相支路1的輸出端、可調衰減移相支路(N+1)的輸出端、可調衰減移相支路(2N+1)的輸出端、...、可調衰減移相支路((M-1)×N+1)的輸出端；將合路單元2的第1個信號輸入端、合路單元2的第2個信號輸入端、合路單元2的第3個信號輸入端、...、合路單元2的第M個信號輸入端依次連接可調衰減移相支路2的輸出端、可調衰減移相支路(N+2)的輸出端、可調衰減移相支路(2N+2)的輸出端、...、可調衰減移相支路((M-1)×N+2)的輸出端；依此類推，直至將合路單元N的第1個信號輸入端、合路單元N的第2個信號輸入端、合路單元N的第3個信號輸入端、...、合路單元N的第M個信號輸入端依次連接可調衰減移相支路N的輸出端、可調衰減移相支路2N的輸出端、可調衰減移相支路3N的輸出端、...、可調衰減移相支路(M×N)的輸出端。
經過上述連接，本發(fā)明方法即構建了一個模擬MIMO系統的信道傳輸網絡，它具有M個信號輸入端，即M個功分單元的輸入端，可以模擬M×NMIMO系統的M個發(fā)射信號的起始點；具有N個信號輸出端，即N個合路單元的輸出端，可以模擬M×N MIMO系統的N個接收端的接收點；而任何一個功分單元的輸出端與任何一個合路單元的輸入端之間均有一個可調衰減移相支路單元，可以模擬M×N MIMO系統的一個傳輸路徑，其中可調衰減移相支路單元中包含的可調衰減單元可以模擬這個傳輸路徑對輸入信號的衰減量，可調移相單元可以模擬這個傳輸路徑對輸入信號的移相大小。
如下將對本發(fā)明的較佳實施例進行更為詳細的說明，以下對本發(fā)明方法實現2×4 MIMO系統的模擬空間傳輸環(huán)境的過程進行說明。
本發(fā)明方法通過一組功分單元，一組可調衰減移相支路單元和一組合路單元構建出2×4 MIMO系統的模擬空間傳輸環(huán)境。其中一個可調衰減移相支路單元由一個可調衰減單元和一個可調移相單元構成；可調衰減單元為電調節(jié)方式，即可以通過控制端的輸入電壓控制其對輸入信號的衰減量；可調移相單元為電調節(jié)方式，即可以通過控制端的輸入電壓控制其對輸入信號的移相大小。
對于2×4 MIMO系統，即有2個輸出端、4個輸入端的MIMO系統，本發(fā)明的較佳實施例通過2個功分單元，2×4(＝8)個可調衰減移相支路單元和4個合路單元構建。其中每個可調衰減移相支路單元由一個可調衰減單元和一個可調移相單元構成。
2個功分單元分別記為功分單元1和功分單元2，對于功分單元k(k＝1，2)，它有一個信號輸入端和4個信號輸出端，分別記為功分單元k的信號輸入端、功分單元k的第1個信號輸出端、功分單元k的第2個信號輸出端、功分單元k的第3個信號輸出端和功分單元k的第4個信號輸出端。信號經功分單元k的信號輸入端輸入后，通過功分單元k的4個信號輸出端輸出，即獲得輸入信號的4個拷貝。
8個可調衰減移相支路單元分別記為可調衰減移相支路單元1、可調衰減移相支路單元2、...、可調衰減移相支路單元8。對于可調衰減移相支路單元j(j＝1，2，...，8)，它由一個可調衰減單元和一個可調移相單元構成，其中可調衰減單元的輸出端連接到可調移相單元的輸入端；可調衰減單元的輸入端作為整體可調衰減移相支路單元的輸入端，記為可調衰減移相支路k的輸入端；可調移相單元的輸出端作為整體可調衰減移相支路單元的輸出端，記為可調衰減移相支路k的輸出端。信號經可調衰減移相支路k的輸入端進入后，首先經過可調衰減單元的衰減，然后經過可調移相單元移相，最后通過可調衰減移相支路k的輸出端輸出。
4個合路單元分別記為合路單元1、合路單元2、合路單元3和合路單元4。對于合路單元i(i＝1，2，3，4)，它有4個信號輸入端和一個信號輸出端，分別記為合路單元i的第1個信號輸入端、合路單元i的第2個信號輸入端、合路單元i的第3個信號輸入端、合路單元i的第4個信號輸入端和合路單元i的信號輸出端。4路獨立的信號經合路單元i的4個信號輸入端同時輸入后，疊加合并成一路信號，通過合路單元i的信號輸出端輸出，即獲得4個獨立輸入信號的疊加信號。
為進行2×4 MIMO系統空間傳輸模擬，本發(fā)明方法的較佳實施例將2個功分單元、8個可調衰減移相支路單元和4個合路單元按以下所述次序連接，共同構建模擬的2×4 MIMO系統空間傳輸信道將功分單元1的第1個信號輸出端、功分單元1的第2個信號輸出端、功分單元1的第3個信號輸出端、功分單元1的第4個信號輸出端依次連接可調衰減移相支路1的輸入端、可調衰減移相支路2的輸入端、可調衰減移相支路3的輸入端、可調衰減移相支路4的輸入端；將功分單元2的第1個信號輸出端、功分單元2的第2個信號輸出端、功分單元2的第3個信號輸出端、功分單元2的第4個信號輸出端依次連接可調衰減移相支路5的輸入端、可調衰減移相支路6的輸入端、可調衰減移相支路7的輸入端、可調衰減移相支路8的輸入端。
將合路單元1的第1個信號輸入端、合路單元1的第2個信號輸入端依次連接可調衰減移相支路1的輸出端、可調衰減移相支路5的輸出端；將合路單元2的第1個信號輸入端、合路單元2的第2個信號輸入端依次連接可調衰減移相支路2的輸出端、可調衰減移相支路6的輸出端；將合路單元3的第1個信號輸入端、合路單元3的第2個信號輸入端依次連接可調衰減移相支路3的輸出端、可調衰減移相支路7的輸出端；將合路單元4的第1個信號輸入端、合路單元4的第2個信號輸入端依次連接可調衰減移相支路4的輸出端、可調衰減移相支路8的輸出端。
經過上述連接，本發(fā)明方法即構建了一個模擬2×4 MIMO系統的信道傳輸網絡，它具有2個信號輸入端，即2個功分單元的輸入端，可以模擬2×4MIMO系統的2個發(fā)射信號的起始點；具有4個信號輸出端，即4個合路單元的輸出端，可以模擬2×4 MIMO系統的4個接收端的接收點；而任何一個功分單元的輸出端與任何一個合路單元的輸入端之間均有一個可調衰減移相支路單元，可以模擬2×4 MIMO系統的一個傳輸路徑，其中可調衰減移相支路單元中包含的可調衰減單元可以模擬這個傳輸路徑對輸入信號的衰減量，可調移相單元可以模擬這個傳輸路徑對輸入信號的移相大小。
借助本發(fā)明方法較佳實施例構建的2×4 MIMO系統模擬傳輸環(huán)境，將其2個信號輸入端，即2個功分單元的輸入端，分別連接到2×4 MIMO系統發(fā)射機的2個信號發(fā)射端口或2個獨立的信號源；將其4個信號輸出端，即4個合路單元的輸出端，分別連接到2×4 MIMO系統接收機的4個信號接收端口；在此基礎上連接必要的輔助信號，如觸發(fā)信號等，即可構成一個完整的2×4 MIMO系統分析測試環(huán)境，而本發(fā)明方法較佳實施例則模擬了2×4MIMO系統發(fā)射機到接收機之間的空間傳輸環(huán)境。
本發(fā)明所提供的用于MIMO系統模擬空間傳輸的方法，有以下突出優(yōu)點用本發(fā)明方法用較少的單元即可快速構建MIMO系統空間傳輸模擬環(huán)境，構建方法簡單，且所用單元易于獲得；本發(fā)明方法用構建的MIMO系統空間傳輸模擬環(huán)境易于進行規(guī)模擴充，即當M×N MIMO系統的發(fā)射天線數M或接收天線數N變化后，只需按照本發(fā)明方法規(guī)定的連接關系做很少的改動即可構建為新的M×NMIMO系統空間傳輸模擬環(huán)境；通過調節(jié)可調衰減移相單元，模擬的各個傳輸路徑的傳輸因子(包含衰減量和移相大小)均可以控制，并且可以確知，繼而整個模擬的MIMO系統空間傳輸環(huán)境，即MIMO系統傳輸矩陣可以任意設置，系統傳輸矩陣可以準確獲知，因此可以借助本發(fā)明方法在確知的空間傳輸環(huán)境下對MIMO系統做定量、靜態(tài)的測試，或靜態(tài)的功能、性能分析；通過按預先設定的規(guī)律調節(jié)可調衰減移相單元，模擬的各個傳輸路徑的傳輸因子(包含衰減量和移相大小)的變化過程，則可以確知各個傳輸路徑的傳輸因子的變化規(guī)律，繼而整個模擬的MIMO系統空間傳輸環(huán)境，即MIMO系統傳輸矩陣可以按預先設定的規(guī)律變化，系統傳輸矩陣的變化規(guī)律可以準確獲知，因此可以借助本發(fā)明方法在確知變化規(guī)律的空間傳輸環(huán)境下對MIMO系統做統計、動態(tài)的測試，或動態(tài)的功能、性能分析。
總之，由于MIMO技術的前沿性、復雜性，目前還沒有公開的定量模擬MIMO系統空間傳輸的方法，大多都是在信道模擬器或實際的無線環(huán)境下進行統計分析測試，而用戶難于控制這些MIMO系統空間傳輸環(huán)境，因此難以借助信道模擬器或實際的無線環(huán)境獲得準確的MIMO系統性能測試、分析結果。而采用本發(fā)明方法模擬MIMO系統空間傳輸環(huán)境，可以很方便的構建模擬環(huán)境，對MIMO系統進行靜態(tài)或動態(tài)，定性或定量的測試分析，節(jié)約大量人力物力，具有很高的實用性。
應當理解的是，本發(fā)明保護范圍闡明于所附權利要求書中，而不能以說明書的上述描述做為限制，凡是在本發(fā)明的宗旨之內的顯而易見的修改亦應歸于本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于多輸入多輸出系統模擬空間傳輸環(huán)境的方法，其通過一組功分單元，一組可調衰減移相支路單元和一組合路單元構建多輸入多輸出系統的模擬空間傳輸環(huán)境，每一可調衰減移相支路單元由一可調衰減單元和一可調移相單元構成；所述每一功分單元設置有一個信號輸入端和多個信號輸出端，用于獲得輸入信號的多個拷貝；所述可調衰減移相支路單元中，其可調衰減單元的輸出端連接到可調移相單元的輸入端；可調衰減單元的輸入端作為整體可調衰減移相支路單元的輸入端；所述可調移相單元的輸出端作為整體可調衰減移相支路單元的輸出端，信號經輸入端進入后，經過可調衰減單元的衰減，并經過可調移相單元移相，通過可調衰減移相支路的輸出端輸出；所述合路單元設置有多個信號輸入端和一個信號輸出端，用于疊加合并成一路信號，通過合路單元信號輸出端輸出。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述可調衰減移相支路單元中，所述可調衰減單元與可調移相單元的次序可調換。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述可調衰減單元是手動調節(jié)或電調節(jié)，以控制其對輸入信號的衰減量。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述可調移相單元是手動調節(jié)或電調節(jié)，以控制其對輸入信號的移相大小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于多輸入多輸出系統模擬空間傳輸環(huán)境的方法，其通過一組功分單元，一組可調衰減移相支路單元和一組合路單元構建多輸入多輸出系統的模擬空間傳輸環(huán)境，每一可調衰減移相支路單元由一可調衰減單元和一可調移相單元構成；所述每一功分單元設置有一個信號輸入端和多個信號輸出端，用于獲得輸入信號的多個拷貝；所述可調衰減移相支路單元對信號經過可調衰減單元的衰減，并經過可調移相單元移相，通過可調衰減移相支路的輸出端輸出；所述合路單元疊加合并成一路信號，通過合路單元信號輸出端輸出。本發(fā)明方法用較少的單元即可快速構建MIMO系統空間傳輸模擬環(huán)境，構建方法簡單，且所用單元易于獲得。
文檔編號H04L1/06GK101072060SQ20061007880
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月8日 優(yōu)先權日2006年5月8日
發(fā)明者許少峰, 王劍, 王文杰, 陸曉峰 申請人:中興通訊股份有限公司