[發明專利]毫米波RF信道仿真器

有效

• 申請號: 201811503308.2
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN109905189B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 朱登魁;梁平
• 申請（專利權）人: 梁平
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04B7/0413
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務所 11497
• 代理人: 黃小臨

本發明呈現了一種用于測試毫米波(mm波)無線通信系統的RF信道仿真器，包括既完成BS與UE處的波束掃描又完成正常數據傳輸的以下實施方案：使用無線信道來連接RF信道仿真器與mm波無線通信系統、天線陣列布局、天線陣列設計、天線選擇、和極化矩陣估計。

技術領域

本發明總體上涉及一種用于多輸入多輸出(MIMO)系統的厘米或毫米波信道仿真器，并且更具體地涉及一種在基站(BS)與信道仿真器之間的無線連接。

發明背景

隨著移動數據需求的爆發式增長，未來的無線網絡將開發新的可用頻譜，即，厘米至毫米(mm波)波段，以大大地增加通信容量。mm波通信系統與現有的在5GHz以下操作的微波系統之間的根本差異是高傳播損耗、方向性以及對阻塞的靈敏度。為了解決這個問題，具有由包含多個天線元件的天線陣列生成的非常高增益的定向波束成形已被認為是用于在接收器處提高信號強度水平的重要技術。由于在BS或用戶設備(UE)處采用的強方向性天線，因此要求在BS和/或UE處的波束或定向掃描實現像常規蜂窩網一樣的無縫覆蓋。此外，為了進一步增加系統容量，在BS和/或UE處使用多天線陣列，使得可以在mm波通信系統中采用MIMO技術、甚至多用戶MIMO(MU-MIMO)技術。用于在mm波通信系統中實現MIMO和MU-MIMO的最重要技術之一是混合波束成形(HB)，該混合波束成形是用于射頻(RF)信號的模擬波束成形與用于數字信號或基帶信號的預編碼的組合，可在BS與UE兩者處采用該數字信號或基帶信號。自適應模擬波束成形可以利用高增益波束完成波束/定向掃描，而預編碼可以在MIMO和/或MU-MIMO中去除多路復用的數據流中的干擾。

由于mm波天線陣列的較小尺寸，其可以與RF電路整合，這意味著不存在如常規方法在測試BS時所做的用于使用線纜將BS RF路徑連接至信道仿真器的天線端口。此外，利用波導或其他類似技術將BS的每個天線元件直接連接到信道仿真器的相應天線元件仍然是不可能的，因為每個天線元件的尺寸以及任意兩個天線元件之間的空間太小而不能放下這些巨大數量的波導。像在BS處的數字模擬轉換器(DAC)前將數字信號直接傳送至信道仿真器的其他方法仍面臨一個問題，即，在仿真器處無法對BS處的自適應模擬波束成形以及相應的波束掃描進行仿真。總之，不存在滿足這些需求的現有技術硬件RF信道仿真器。本發明呈現了用于構建滿足測試mm波通信系統需求的硬件RF信道仿真器的電路和方法。

附圖簡述

以下附圖列表中使用的縮寫在下一章節中定義，下一章節提供了本發明的實施方案的詳細描述。

圖1示出了信道仿真器的框圖

圖2示出了信道仿真器的主要部件

圖3示出了針對一維天線陣列與每個天線相關聯的空間角度

圖4示出了針對二維球面天線陣列與每個天線相關聯的空間角度

圖5示出了對BS與信道仿真器之間的極化矩陣的估計

圖6示出了針對具有單極化一維天線陣列的SU-MIMO的信道仿真器

圖7示出了針對具有交叉極化一維天線陣列的SU-MIMO的信道仿真器

圖8示出了針對具有交叉極化二維球面天線陣列的SU-MIMO的信道仿真器

圖9示出了針對具有交叉極化二維球面天線陣列的MU-MIMO的信道仿真器

圖10示出了針對具有交叉極化二維球面天線陣列的MU-MIMO的信道仿真器，其中，該天線陣列被布置在密封腔體中。

發明詳述