[发明专利]一种基于USRP的5GMIMO信道测试系统

说明书

本发明涉及一种基于USRP的5GMIMO信道测试系统，包括软件无线电发射端和软件无线电接收端，软件无线电发射端包括依次连接的第一计算机、第一USRP、上变频装置、第一开关模块、第一延迟线模块和发射天线，软件无线电接收端包括依次连接的第二计算机、第二USRP、下变频装置、第二开关模块、第二延迟线模块和接收天线。与现有技术相比，本发明通过上下变频的方法，基本可以覆盖5G所需的测试频段范围；测试系统适用于动态、静态场景的信道测试，并且利用开关切换法搭配延迟线来实现MIMO系统和波束赋形，以便于Massive MIMO无线信道的测试，具有测量实时性好、动态性好，测量距离大，灵活性高和成本低的特点。

技术领域

本发明涉及5G无线通信技术领域，尤其是涉及一种基于USRP的5GMIMO信道测试系统。

背景技术

在无线通信发展过程中，每一代通信系统的演进，都伴随着频段的提高和带宽的增大。到了5G移动通信，通信频段提升到了厘米波甚至毫米波频段，高频段通信具有许多优点，如丰富的频谱资源、极高的空间分辨能力等。但是随着频率的提高，信号的衰减加剧，信道的传播特性也更易受环境变化的影响，信道测试和建模的难度也大大增加。5G移动通信的目的在于实现万物互联，在任何时间任何地点，任何人和事物都能建立相应的联系。Massive MIMO(大规模多入多出)，Beamforming(波束赋形)，V2V(车对车通信)，HST(高速列车通信)，mmWave(毫米波通信)等，这些新技术、新场景都是5G通信的关键点。

5GMIMO信道的传播特性对5G通信系统的设计和性能评估有着重要参考作用，而研究信道传播特性最直接有效的方法就是实地的信道测试。然而在5G通信系统中，由于频段的提高，Massive MIMO、V2V等新技术和场景的不同组合，信道测试对测量设备的要求也随之提高，一个完备的5GMIMO信道测试系统往往需要大量的资金支持，5GMIMO信道测试的难度大大增加。比如MIMO系统和波束赋形的实现就较为困难，如现有技术“5GMIMO信道测量解决方案”(冯宇,王立春.电信网技术,2015(11):84-88.)中所述，MIMO系统可以采用大规模天线阵列或者多台收发设备并行收发信号的方式，但是这样的成本代价相当昂贵，移动虚拟天线阵列和高速开关切换是成本较低的方法，但是两者实际上都是一种时分复用的方式，并不能真正地并行发送信号，信号难以形成相长或相消干涉，不便实现波束赋形。

常见的信道测试方法，诸如：基于VNA(矢量网络分析仪)的信道测试、基于虚拟天线阵列的方法、波束切换天线、信道仿真计算的方法等，这些测试方法或系统在5GMIMO信道测试中的应用都有一定局限性。

如传统的基于VNA的信道测试平台是一种频域测量，其支持大带宽、高频段的测试。VNA采用扫频的方式测量无线信道的S参数，受限于扫频速度，测量实时性较差，不适用于动态场景(如V2V)的信道测试。例如现有技术“一种基于MSP430的室内高频无线信道测量装置”(CN204244252U)中所述的测试方式即是一种利用VNA的信道测试平台。

例如现有技术“一种基于移动虚拟阵列的全/半串行多天线信道测量方法”(CN106788804B)中提出一种全/半串行多天线信道测量方法，其通过串行/并行发射方式结合基于移动虚拟阵列的串行接收方式，实现全/半串行多天线信道测量。对于传统的全并行多天线信道测量方法，需要配置多台发射机和接收机及相应的天线，因此具有极高的成本。同样，实际的大规模天线阵列也十分昂贵。该专利采用了高速切换开关连接天线阵列发送信号，利用移动虚拟阵列的方式接收信号，降低了信道测量的成本。但是，单纯的高速开关切换是一种时分复用的方式，并不能多个天线同时发送信号，难以实现波束赋形。并且，移动虚拟阵列的方法需对天线阵列快速移动，适用于不变信道或慢衰落信道，但不适用于毫米波通信。