專利名稱：準(zhǔn)確模擬無線移動(dòng)終端接收信號(hào)時(shí)的多天線效應(yīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線移動(dòng)終端，尤其涉及一種準(zhǔn)確模擬無線移動(dòng)終端接收信號(hào)時(shí)的多天線效應(yīng)(也稱為多天線相關(guān)效應(yīng))的方法。

背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)電話等技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)終端側(cè)的多天線技術(shù)已成為未來必備的關(guān)鍵技術(shù)之一，例如，面向下一代長期演化(LTE)移動(dòng)電話技術(shù)或者WiMax手機(jī)技術(shù)或者電視手機(jī)技術(shù)。相應(yīng)地出現(xiàn)了多種多天線的無線移動(dòng)終端，如蜂窩移動(dòng)手機(jī)、WIFI移動(dòng)臺(tái)和廣播電視移動(dòng)接收臺(tái)等等，文中將這些多天線的無線移動(dòng)終端簡稱為多天線終端，用eUE表示。
在對(duì)eUE的性能進(jìn)行測(cè)試和認(rèn)證時(shí)，通常并不能夠拿到各種實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中如市區(qū)、野外等進(jìn)行，而是需要在測(cè)試時(shí)模擬各種不同的實(shí)際無線信道環(huán)境。對(duì)于多天線的終端來說，其在接收信號(hào)時(shí)存在的多天線效應(yīng)除了與終端本身的天線設(shè)置有關(guān)外，也與無線信道環(huán)境有關(guān)。通常，在解調(diào)運(yùn)算時(shí)引入一個(gè)相應(yīng)的多天線相關(guān)矩陣，以模擬要測(cè)試的終端和無線信道環(huán)境下產(chǎn)生的多天線效應(yīng)。目前雖然提出了多天線相關(guān)矩陣的概念，但是，對(duì)于某種終端以及要模擬的無線信道環(huán)境下應(yīng)采用怎樣的多天線相關(guān)矩陣才能準(zhǔn)確地模擬該種情況下的多天線效應(yīng)，還沒有人提出相應(yīng)的解決辦法。如果不能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)多天線效應(yīng)的模擬，進(jìn)而會(huì)直接影響到測(cè)試和認(rèn)證的可靠性。在對(duì)eUE的功能和性能的仿真研究中，也會(huì)面臨同樣的問題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種準(zhǔn)確模擬無線移動(dòng)終端接收信號(hào)時(shí)的多天線效應(yīng)的方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種準(zhǔn)確模擬無線移動(dòng)終端接收信號(hào)時(shí)的多天線效應(yīng)的方法，包括 根據(jù)多天線無線移動(dòng)終端天線的特征以及要模擬的無線信道環(huán)境特征，確定所述無線移動(dòng)終端天線的空間角度譜表征參數(shù)值以及口徑波長比； 根據(jù)所述空間角度譜表征參數(shù)值以及口徑波長比，計(jì)算出所述無線移動(dòng)終端的多天線相關(guān)矩陣β因子； 根據(jù)所述β因子建立的多天線相關(guān)矩陣，將該多天線相關(guān)矩陣作為整個(gè)信道矩陣的一部分來計(jì)算所述無線移動(dòng)終端的接收信號(hào)。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn) 所述空間角度譜表征參數(shù)值的計(jì)算包括以下步驟根據(jù)所要模擬的無線信道環(huán)境的角度譜特征p(θ，φ)以及待測(cè)eUE的天線的水平輻射方向圖特征f(θ，φ)，計(jì)算出該eUE天線的角度擴(kuò)展因子Λ和角度壓縮因子γ。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn) 在γ不等于0時(shí)，空間角度譜表征參數(shù)值的計(jì)算還包括根據(jù)所述無線移動(dòng)終端多天線的特征和所要模擬的無線信道環(huán)境的特征，確定所述無線移動(dòng)終端的移動(dòng)方向角θR以及空間衰落最速下降角θmax。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn) 所述無線移動(dòng)終端口徑波長比等于所述無線移動(dòng)終端的多天線口徑參數(shù)Δ與無線電載波波長λ的比值，即Δ/λ。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)所述β因子等于 其中exp表示以e為底的指數(shù)函數(shù)。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn) 所述無線移動(dòng)終端具有n個(gè)天線時(shí)，在得到β后，天線的相關(guān)矩陣為Hn×n，UE，則所述整個(gè)信道矩陣其中信道矩陣H為沒有考慮多天線效應(yīng)的傳統(tǒng)信道矩陣，

為矩陣卷積運(yùn)算符。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn) 在計(jì)算所述無線移動(dòng)終端天線的角度擴(kuò)展因子Λ和角度壓縮因子γ時(shí)，基于所述坐標(biāo)系，考慮在方位面即θ＝90度的入射無線電波的空間角度擴(kuò)展為AS，即無線信道環(huán)境的角度譜特征 其中，

為空間入射電場(chǎng)，

為場(chǎng)點(diǎn)位置 同樣，考慮在方位面即θ＝90度時(shí)所述無線移動(dòng)終端的每個(gè)天線的水平輻射方向圖為全向，即所述無線移動(dòng)終端每一天線的水平輻射方向圖特征 然后根據(jù)式(1)和式(2)，計(jì)算角度擴(kuò)展因子Λ和角度壓縮因子γ，公式如下； 其中， 綜上所述，本發(fā)明方法可以根據(jù)eUE和其無線信道環(huán)境計(jì)算出多天線相關(guān)矩陣的β因子，從而得到能夠準(zhǔn)確模擬相應(yīng)的多天線效應(yīng)的多天線相關(guān)矩陣。在對(duì)接收信號(hào)處理時(shí)引入該矩陣，可以更為客觀地反映eUE的功能、性能，為eUE的研發(fā)、測(cè)試和認(rèn)證提供保證。同時(shí)，本發(fā)明方法還具有環(huán)境要求低、精度適中、簡便易行的優(yōu)點(diǎn)。



附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中 圖1為本發(fā)明實(shí)施例確定eUE多天線相關(guān)矩陣β因子的方法的流程圖； 圖2為eUE多天線坐標(biāo)定義的示意圖。
圖3A為eUE多天線所在環(huán)境空間方位角度譜的示意圖。
圖3B為eUE天線方向圖的示意圖。
圖4為在場(chǎng)景1(Λ＝1，γ＝0)情況下，eUE多天線相關(guān)矩陣β因子結(jié)果圖； 圖5為在場(chǎng)景2(Λ＝1，γ＝0.94)情況下方位角度擴(kuò)展AS＝35度時(shí)，eUE多天線相關(guān)矩陣β因子結(jié)果圖； 圖6為在場(chǎng)景3(Λ＝1，γ＝0.78)情況下方位角度擴(kuò)展AS＝67.5度時(shí)，eUE多天線相關(guān)矩陣β因子結(jié)果圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明方法是先確定eUE多天線在空間角度譜表征參數(shù)值以及多天線口徑波長比

值，據(jù)此計(jì)算出eUE多天線相關(guān)矩陣β因子，從而得到相應(yīng)的多天線相關(guān)矩陣。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本實(shí)施例方法以eUE的測(cè)試為例，對(duì)于要測(cè)試的eUE，將eUE的多天線以及eUE所在物理環(huán)境按黑盒來處理，即在測(cè)試時(shí)忽略eUE的天線，將測(cè)試信號(hào)乘以相應(yīng)的信道估計(jì)矩陣和多天線相關(guān)矩陣后，直接輸入到eUE中原來與天線連接的接收處理模塊中進(jìn)行解調(diào)處理。通過引入多天線相關(guān)矩陣來模擬無線移動(dòng)終端接收信號(hào)時(shí)的多天線效應(yīng)。需要說明的是，雖然這里是以測(cè)試為例，但是本發(fā)明的方法還可以廣泛地應(yīng)用于仿真等任何需要模擬eUE的多天線效應(yīng)的場(chǎng)合。
如圖1所示，本實(shí)施例的方法包括以下步驟 S102，確定測(cè)試所要模擬的無線信道環(huán)境的角度譜特征p(θ，φ)以及待測(cè)eUE的天線的水平輻射方向圖特征f(θ，φ)，計(jì)算出該eUE天線的角度擴(kuò)展因子Λ和角度壓縮因子γ； 可以先根據(jù)待測(cè)eUE的無線信道環(huán)境建立如圖1所示的坐標(biāo)系，圖中，A1和A2為eUE的兩個(gè)天線，

為空間入射電場(chǎng)，

為場(chǎng)點(diǎn)位置。
基于所述坐標(biāo)系，考慮在方位面(θ＝90度)的入射無線電波的空間角度擴(kuò)展為AS，請(qǐng)參照?qǐng)D2，即 其中， 同樣，考慮在方位面(θ＝90度)所述eUE多天線的每個(gè)天線的水平輻射方向圖為全向，請(qǐng)參照?qǐng)D3，即 上述角度譜特征和水平輻射方向圖特征分別對(duì)應(yīng)于方位面(θ＝90度)上的無線環(huán)境函數(shù)和方向圖函數(shù)。不過根據(jù)要測(cè)試的環(huán)境，上述θ也可以取其他值。
根據(jù)式(1)和式(2)，計(jì)算角度擴(kuò)展因子Λ和角度壓縮因子γ，公式如下； 其中， 當(dāng)AS＝360度時(shí)，有Λ＝1、γ＝0， S104，根據(jù)所考察eUE多天線口徑參數(shù)Δ(米)和eUE的無線電載波波長λ(米)，計(jì)算口徑波長比
S106，根據(jù)所要模擬的環(huán)境(包括了無線信道環(huán)境和eUE多天線的特征)確定eUE的移動(dòng)方向角θR(度)以及空間衰落最速下降角θmax(度)； 上述兩個(gè)角度可以借助圖2所示的坐標(biāo)系按已有的方法來確定。
以上三步確定的均是計(jì)算多天線相關(guān)矩陣β因子所需要的參數(shù)，本發(fā)明對(duì)各步執(zhí)行的順序不加以限定。
S108，根據(jù)所確定的空間角度譜表征參數(shù)值、口徑波長比、移動(dòng)方向角和空間衰落最速下降角，計(jì)算出eUE多天線相關(guān)矩陣β因子； 公式如下 其中exp表示以e為底的指數(shù)函數(shù)，這里e＝2.71828。
S110，根據(jù)所述β因子建立eUE多天線相關(guān)矩陣，將該多天線相關(guān)矩陣作為測(cè)試所采用的整個(gè)信道矩陣的一部分來計(jì)算eUE的接收信號(hào)，以體現(xiàn)多天線效應(yīng)對(duì)于信號(hào)接收的影響。
例如，對(duì)于2個(gè)天線，由(6)得到β后， 天線的相關(guān)矩陣β*為β的復(fù)數(shù)共額。
引入該多天線相關(guān)矩陣后，新的信道矩陣H′與原有信道矩陣H(即沒有考慮多天線相關(guān)效應(yīng)的傳統(tǒng)信道矩陣)以及H2×2，UE如下關(guān)系 其中

為矩陣卷積運(yùn)算符。
圖4為在場(chǎng)景1(Λ＝1，γ＝0)情況下，AS＝360度，即全向，eUE多天線相關(guān)矩陣β因子結(jié)果圖。圖中的橫坐標(biāo)是

縱坐標(biāo)為β，在

時(shí)，β＝0.9。
圖5為在場(chǎng)景2(Λ＝1，γ＝0.94)情況下，方位角度擴(kuò)展AS＝35度時(shí)，eUE多天線相關(guān)矩陣β因子結(jié)果圖。
圖6為在場(chǎng)景3(Λ＝1，γ＝0.78)情況下，方位角度擴(kuò)展AS＝67.5度時(shí)，eUE多天線相關(guān)矩陣β因子結(jié)果圖。
上述方法，只需利用所述天線的空間角度譜表征參數(shù)值(包括Λ、γ、θR、θmax)以及口徑波長比這幾個(gè)參數(shù)，即可模擬無線移動(dòng)終端接收信號(hào)時(shí)的多天線效應(yīng)，其環(huán)境要求低。經(jīng)過測(cè)試，使用本發(fā)明推導(dǎo)出的結(jié)果與測(cè)試結(jié)果相比，精度適中。且公式(6)是一個(gè)簡單的解析表示式，還具有易于編程實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種準(zhǔn)確模擬無線移動(dòng)終端接收信號(hào)時(shí)的多天線效應(yīng)的方法，其特征在于，包括
根據(jù)多天線無線移動(dòng)終端天線的特征以及要模擬的無線信道環(huán)境特征，確定所述無線移動(dòng)終端天線的空間角度譜表征參數(shù)值以及口徑波長比；
根據(jù)所述空間角度譜表征參數(shù)值以及口徑波長比，計(jì)算出所述無線移動(dòng)終端的多天線相關(guān)矩陣β因子；
根據(jù)所述β因子建立的多天線相關(guān)矩陣，將該多天線相關(guān)矩陣作為整個(gè)信道矩陣的一部分來計(jì)算所述無線移動(dòng)終端的接收信號(hào)。
2、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于
所述空間角度譜表征參數(shù)值的計(jì)算包括以下步驟根據(jù)所要模擬的無線信道環(huán)境的角度譜特征p(θ，φ)以及待測(cè)eUE的天線的水平輻射方向圖特征f(θ，φ)，計(jì)算出該eUE天線的角度擴(kuò)展因子Λ和角度壓縮因子γ。
3、如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于
在γ不等于0時(shí)，空間角度譜表征參數(shù)值的計(jì)算還包括根據(jù)所述無線移動(dòng)終端多天線的特征和所要模擬的無線信道環(huán)境的特征，確定所述無線移動(dòng)終端的移動(dòng)方向角θR以及空間衰落最速下降角θmax。
4、如權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于
所述無線移動(dòng)終端口徑波長比等于所述無線移動(dòng)終端的多天線口徑參數(shù)Δ與無線電載波波長λ的比值，即Δ/λ。
5、如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述β因子等于
其中exp表示以e為底的指數(shù)函數(shù)。
6、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于
所述無線移動(dòng)終端具有n個(gè)天線時(shí)，在得到β后，天線的相關(guān)矩陣為Hn×n，UE，則所述整個(gè)信道矩陣其中信道矩陣H為沒有考慮多天線效應(yīng)的傳統(tǒng)信道矩陣，
為矩陣卷積運(yùn)算符。
7、如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于
在計(jì)算所述無線移動(dòng)終端天線的角度擴(kuò)展因子Λ和角度壓縮因子γ時(shí)，基于所述坐標(biāo)系，考慮在方位面即θ＝90度的入射無線電波的空間角度擴(kuò)展為AS，即無線信道環(huán)境的角度譜特征
其中，
為空間入射電場(chǎng)，
為場(chǎng)點(diǎn)位置
同樣，考慮在方位面即θ＝90度時(shí)所述無線移動(dòng)終端的每個(gè)天線的水平輻射方向圖為全向，即所述無線移動(dòng)終端每一天線的水平輻射方向圖特征
然后根據(jù)式(1)和式(2)，計(jì)算角度擴(kuò)展因子Λ和角度壓縮因子γ，公式如下；
其中，
全文摘要
一種準(zhǔn)確模擬無線移動(dòng)終端接收信號(hào)時(shí)的多天線效應(yīng)的方法，包括根據(jù)多天線無線移動(dòng)終端天線的特征以及要模擬的無線信道環(huán)境特征，確定所述無線移動(dòng)終端天線的空間角度譜表征參數(shù)值以及口徑波長比；根據(jù)所述空間角度譜表征參數(shù)值以及口徑波長比，計(jì)算出所述無線移動(dòng)終端的多天線相關(guān)矩陣β因子；根據(jù)所述β因子建立的多天線相關(guān)矩陣，將該多天線相關(guān)矩陣作為整個(gè)信道矩陣的一部分來計(jì)算所述無線移動(dòng)終端的接收信號(hào)。本發(fā)明方法可以更為客觀地反映eUE的功能、性能，為eUE的研發(fā)、測(cè)試和認(rèn)證提供保證。同時(shí)，本發(fā)明方法還具有環(huán)境要求低、精度適中、簡便易行的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B7/04GK101610106SQ20081009968
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2008年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者彭宏利, 曼 王, 忠 禹 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司