并行MIMO信道探测仪
并行MIMO信道探测仪
1. 总体介绍
传统的信道探测仪（channel sounder），如芬兰ＥＢ公司的Prop Channel sounder和德国MEDAV公司的RUSK Channel Sounder都采用了多天线阵列以及高速的射频切换开关时分切换的方式来模拟MIMO如t1所示。测量的时候，发射机发送预定义的时域序列；收发通道通过同步的周期性切换天线通道，实现对两两收发天线对空口信号抓取。在接收端，可以得到各个收发信道的CIR，再通过SAGE等参数处理算法，可以提取出信道参数。这种方案受到信道相干时长的限制，无法真实体现MIMO信道的特性，同时不适用高速移动场景下的信道测试。
图1 时分多通道
在这种背景下，六室王浩文课题组研发了一种并行架构的channelsounder----并行ChannelSounder并行MIMO信道探测仪（并行信道探测仪）。其相对于Sequential channel sounder的最大区别在于存在多个并行处理的收发通道。即，多条并行的发送通道同时发送时域序列，而多条并行的接收通道同时接收空口信号、同时存储原始的IQ数据，如图2所示，此时测试时长为C=IT。即，采用这种架构能够从根本上解决多天线场景下的快速时变的测量问题。从而也提升了并行信道探测仪对高速场景信道测量的适用性。图3为并行系统的实物图。
图2 并行多通道
图 3 并行信道探测仪实物图
2. 主要特性和亮点
WZX-01A PL Channel Sounder并行毫米波信道探测仪主要特性包括：
1. 收发并行多通道架构：
WZX-01A PL信道探测仪收发端可以灵活配置并行收发的通道数，从1发1收到多发多收，期间可以根据用户需求配置任发数量。
2. 中心频率范围广：
传统的信道探测仪的射频前端的频率是固定值，测试不同频段必须更换射频前端，WZX-01A PL信道探测仪的中心频率可以根据用户需求定制毫米波上下变频器,达到用户的需求频段。
3. 大数据模式：
WZX-01A PL信道探测仪配置高达2TB的高速SSD磁盘阵列，支持原始IQ数据的连续采集（流盘）。与传统信道探测仪只能保存CIR不同，WZX-02A PL信道探测仪的高速连续海量流盘能力可以把原始数据存储下来用于多用途的大数据分析，如：机器学习信道数据分析、信道指纹精确分析等。
4. 多用途和扩展性：
WZX-01A PL信道探测仪采用矢量收发模块作为硬件平台，不仅可以单向实现信道探测的功能，还可以实现全双工信道测量方案；不仅可以实现信道测量的功能，同一套硬件平台还可以实现信道仿真的功能。这就为信道采集、回放、分析一体化奠定了基础。
5. 易用性：
WZX-01A PL信道探测仪可根据用户使用习惯定制友好的用户界面，本着人人会用，方便操作的设计理念提升使用的方便程度和用户感受度。WZX-02A PL信道探测仪界面做了一键自动使用。
6. 并行SAGE后处理算法
和WZX-01A PL信道探测仪配套的并行SAGE后处理算法是针对并行信道测量方法和并行校准方法所呈现的技术特点，创新开发的后处理算法软件。并行SAGE后处理软件基于期望最大准则（EM），通过多径参数迭代，实现对无线信道的参数化估计。依据传播原理，其将信道特性通过每条多径的如下参数进行构建，算法即可实现对每条多径的各参数的估计。
目前已在下列我国典型地域特征和IMT-2020推荐的应用场景进行了信道测量，并在测量过程中验证了系统的有效性 。
5G-IOT矢量信号发生器/5G-IOT矢量信号分析仪是六室王浩文课题组基于NI软件无线电平台推出的一款拥有完整自主知识产权的针对5G-IOT物理层协议和算法的测试验证解决方案。其主要架构包括硬件射频处理，中频信号调理、数模转换，基带数字信号处理等模块。其中矢量信号发生器按照3GPP协议设计，包含了3GPP 协议规定5G-IOT的完整功能，包括物理层信道、物理信号、帧格式设计，各信道编解码设计，以及基站、终端的物理层交互过程；而矢量信号分析仪则实现了对标准RF信号各物理信道解调、译码、解析和一些关键信号指标,诸如EVM、RSRP等的测量。
产品支持的特性包括：
？ 支持5G-IOT物理层完整收发协议，支持各物理信道、物理信号的发送和解调；
？ 按照完整接收机流程。实现了从同步到广播信道盲检、各控制信道盲检、信息解析，再到数据信道解调译码等完整过程；上行处理流程中实现了随机接入检测，根据调度信息进行上行数据信道的解调和测量。
？ 对信号调理、时频同步、信道估计、信道均衡、译码检测等关键算法进行了优化并验证；
？ 矢量信号发生器同商用仪表进行过充分的数据比对，矢量信号分析仪实现了对商用基站信号的完整解析；
？ 支持多用户发送、单用户接收；支持完整HARQ过程；各用户的MCS按照TTI灵活可配置，可模拟MAC调度；
？ 典型的RF参数的测量、统计结果输出；
？ 友好的用户界面实现各种默认的配置模式