[發明專利]一種可靈活配置的MIMO信道參數校準網絡

在審

• 申請號: 202310036868.6
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN116073865A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 劉科;趙海寧;郭曉濤;劉天鑫;王維龍
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04L25/02;H04B17/309;H04B17/391
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 亓贏

本發明具體公開了一種可靈活配置的MIMO信道參數校準網絡。該校準網絡包括：依次連接的第一合路器、第一功分器、多路徑結構、第二合路器和第二功分器；第一合路器將多路輸入信號合成1路輸入信號；第一功分器將來自于第一合路器1路輸入信號分配為多路信號；多路徑結構每條路徑上串入一種以上器件，實現對路徑損耗、路徑延時的單獨調節或同時調節；第二合路器將經過多路徑結構信號合成1路信號；第二功分器將來自于第二合路器1路信號分成多路的輸出信號。本發明構建的校準網絡，模擬多徑的時延、衰落參數，參數可穩定復現，量值準確可靠，MIMO多徑分析的結果簡單直觀，成本低，通過增加移相器還能實現角度參數的模擬。

技術領域

本發明涉及對信道模擬和測量技術領域，尤其涉及MIMO信道參數校準的技術領域。

背景技術

通過無線信道傳播的信號沿著大量不同的路徑到達目的地，這些不同路徑稱為多徑。圖1(A)是一種典型多徑傳播的示意圖，信號從發射機(基站)到接收機(用戶終端)的過程中，經歷了環境中物體對輻射能的散射、反射和衍射等。接收信號的功率會因為三種效應而發生變化:平均傳播(路徑)損耗、宏觀(大型或緩慢)衰落和微觀(小型或快速)衰落，如圖1(B)所示。平均傳播損耗與距離有關，由水、植物的吸收以及地面的反射效應產生。宏觀衰落是由于建筑物和自然地物的陰影效應所產生的。微觀衰落是由于多徑的相長、相消組合所產生，由于微觀衰落的幅度波動快于宏觀衰落的幅度波動，所以也將其稱為快衰落。多徑傳播會導致信號隨著時間的推移而擴展，如圖1(C)所示，這些時間延遲或“時延擴展”導致頻率選擇性衰落。

無線信號在傳輸過程中,受到最大的影響就是衰落。無線信道的衰落特性主要通過大尺度衰落和小尺度衰落兩個方面來描述。大尺度衰落的典型參數是路徑損耗，而小尺度衰落的典型參數是時延擴展。

最簡單的路徑損耗就是自由空間的路徑損耗,自由空間路徑損耗是指發送信號不與信道中任何散射體發生相互作用,僅僅是由于在自由空間中傳播而造成的能量損耗，該路徑損耗只和傳輸距離有關。

多徑傳播會使接收端得到的加和信號在時間上擴展。在接收端,接收機合并多徑信號,由于這些多徑具有隨機的相位和幅度值,因此他們之間會相互影響,使得合成的信號在短時間或短距離內造成功率的劇烈變化。

所有的信道模型都是基于信道測量的，對統計性信道模型而言，各個信道特性參數的參數值直接來自于信道測量。對于確定性信道建模而言，其模型的準確性也必須通過實際的信道測量來驗證。信道測量是獲取真實場景信道特性，建立準確信道模型的核心和基礎。

針對不同的場景的信道參數測量需要大量的數據積累和分析，才能形成標準供行業使用。在移動通信領域，3GPP積累了大量標準信道模型，典型的空間信道模型SCM/SCME，如圖2所示，即所謂的幾何模型或基于子徑模型，是在散射體隨機建模方法上發展出來的。它動態或靜態的描述了無線通信鏈路的多徑時延、衰落、角度、速度等參數。這是一個基礎的信道模型，對于不同的應用場景，需要通過實際場景信道測量、或是標準查閱，獲取相應參數，作為實驗室環境下進行場景模擬復現的基礎。

通常的信道模擬器，通過光纖延遲線或數字信號處理的方法來模擬時延、衰減調節來模擬衰落、多普勒頻偏來模擬速度，從而實現對多徑信道參數的模擬。從移動通信的信道模擬器到毫米波雷達目標模擬器，其信道參數模擬的基本原理是一致的。在所有的信道參數中，時延和衰落是最主要的參數，在信道的測量和驗證分析中，也主要以時延和衰落參數為研究對象。

多輸入多輸出(Multiple-Input?Multiple-Output，MIMO)技術是第四代(4G)數字移動通信系統開始使用的關鍵技術之一。它利用無線信道的多徑特性，通過多個發射單元和多個接收單元提高頻譜使用效率，以便得到更多的通信容量和更高的數據速率。