一种MIMO信道分析模型、建模方法及计算机可读存储介质技术

本发明专利技术提供一种MIMO信道分析模型、建模方法及计算机可读存储介质。所述MIMO信道分析模型，包括：天线部件、信号模拟模块、信号接收模块、分析模块；其中，所述天线部件包括由多个发射天线阵元组成的发射天线阵列和由多个接收天线阵元组成的接收天线阵列；所述信号模拟模块用于通过所述发射天线阵列发送无线电信号；所述信号接收模块用于通过所述接收天线阵列接收无线电信号；所述分析模块用于根据所述发送的无线电信号、所述接收的无线电信号、所述发射天线阵元之间的空间相关性矩阵、所述接收天线阵元之间的空间相关性矩阵与天线阵元的信道矩阵，建立总的MIMO信道矩阵。本发明专利技术能够使得MIMO信道分析模型更加符合与适应实际的大规模MIMO系统。

A MIMO Channel Analysis Model, Modeling Method and Computer Readable Storage Media

The invention provides a MIMO channel analysis model, a modeling method and a computer readable storage medium. The MIMO channel analysis model comprises an antenna component, a signal simulation module, a signal reception module and an analysis module, wherein the antenna component comprises a transmitting antenna array composed of multiple transmitting antenna elements and a receiving antenna array composed of multiple receiving antenna elements, and the signal simulation module is used for transmitting radio signals through the transmitting antenna array. The signal receiving module is used to receive radio signals through the receiving antenna array; the analysis module is used to establish a general MIMO channel matrix based on the transmitted radio signal, the received radio signal, the spatial correlation matrix between the transmitting antenna elements, the spatial correlation matrix between the receiving antenna elements and the channel matrix of the antenna elements. The invention can make the MIMO channel analysis model more in line with and adapt to the actual large-scale MIMO system.

【技术实现步骤摘要】
一种MIMO信道分析模型、建模方法及计算机可读存储介质
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种MIMO信道分析模型、建模方法及计算机可读存储介质。
技术介绍
现代通信系统依赖发射机和/或接收机处的多个天线来增强链路性能。这类技术称为多输入多输出(MIMO，Multiple-InputMultiple-Output)，通过采用空间编码和/或空间解码来利用空间维度。大规模MIMO是5G无线中令人振奋的理论领域，其有望带来显著的增益，该增益提供以更高的数据速率和更好的可靠性容纳更多的用户同时消耗更少的功率的能力。大规模MIMO基站在扇区化的拓扑结构中使用使用的天线数目大于传统的MIMO基站。大规模MIMO通过使用预编码技术将能量聚集到目标移动用户来减少给定信道中的功率。通过将无线能量指向特定用户，减小信道中的功率，并且同时减小对其他用户的干扰。因此，大规模MIMO系统，是目前通信系统的一个重要的研究和发展方向，而对大规模MIMO系统进行建模，对测试大规模MIMO系统有着重要的意义，而提高模型与实际系统的符合程度，对准确分析大规模MIMO系统是十分重要的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种MIMO信道分析模型、建模方法及计算机可读存储介质，能够使得MIMO信道分析模型更加符合与适应实际的大规模MIMO系统。基于上述目的本专利技术提供的MIMO信道分析模型，包括：天线部件、信号模拟模块、信号接收模块、分析模块；其中，所述天线部件包括由多个发射天线阵元组成的发射天线阵列和由多个接收天线阵元组成的接收天线阵列；所述信号模拟模块用于通过所述发射天线阵列发送无线电信号；所述信号接收模块用于通过所述接收天线阵列接收无线电信号；所述分析模块用于根据所述发送的无线电信号、所述接收的无线电信号、所述发射天线阵元之间的空间相关性矩阵、所述接收天线阵元之间的空间相关性矩阵与天线阵元的信道矩阵，建立总的MIMO信道矩阵。可选的，所述接收天线阵元的相关性矩阵包括：接收天线的输入和输出向量之间的矩阵Tr；所述发射天线阵元的相关性矩阵包括：发射天线的输入和输出向量之间的矩阵Te；所述总的MIMO信道矩阵表达式为：Ha,p,k＝TrHp,kTe；其中，Hp,k第k个用户的第p个路径相关联的下行链路物理MIMO信道矩阵阵元。可选的，所述Hp,k的计算公式为：其中，Hp,k第k个用户的第p个路径相关联的下行链路物理MIMO信道矩阵阵元；dp,k是沿着路径p的发射天线阵元和接收天线阵元之间的距离，λc为载波波长；er(θ)是满足||er(θ)||2＝1的到达角(AoA)θ对应的接收天线阵列相应矢量；是对应于满足时，偏离角的BS天线阵列响应矢量；ap,k是该路径的衰减因子，j表示虚部。可选的，所述天线部件还包括PCB印刷电路板；所述发射天线阵元、接收天线阵元为贴片天线阵列；所述贴片天线阵列设置于PCB印刷电路板的基板上并进行有序排列。可选的，所述天线部件还包括信号收发组件；所述信号模拟模块还包括：激励信号发生单元：用于利用所述信号收发组件经由同轴线接口向所述PCB印刷电路板上的天线阵元馈电，使得所述多个发射天线阵元产生相互独立的天线阵元激励信号。可选的，所述信号模拟模块还包括：波束控制单元：用于控制所述激励信号的波形参数，对所述无线电信号进行波束赋形。可选的，所述发射天线阵元在行方向或列方向上错开排列；所述接收天线阵元在行方向或列方向上错开排列。同时，本专利技术提供一种MIMO信道分析建模方法，用于本专利技术任意一项实施例所述的信道分析模型，包括：发送无线电信号；接收所述无线电信号；根据所述发送的无线电信号、所述接收的无线电信号、所述发射天线阵元之间的空间相关性矩阵、所述接收天线阵元之间的空间相关性矩阵与天线阵元的信道矩阵，建立总的MIMO信道矩阵。可选的，所述接收天线阵元的相关性矩阵包括：接收天线的输入和输出向量之间的矩阵Tr；所述发射天线阵元的相关性矩阵包括：发射天线的输入和输出向量之间的矩阵Te；所述根据所述发送的无线电信号、所述接收的无线电信号、所述发射天线阵元之间的空间相关性矩阵、所述接收天线阵元之间的空间相关性矩阵与天线阵元的信道矩阵，建立总的MIMO信道矩阵的步骤具体包括：通过下述公式建立总的MIMO信道矩阵：Ha,p,k＝TrHp,kTe；其中，Tr为接收天线的输入和输出向量之间的矩阵，Te为发射天线的输入和输出向量之间的矩阵；Hp,k第k个用户的第p个路径相关联的下行链路物理MIMO信道矩阵阵元。可选的，所述Hp,k的计算公式为：其中，Hp,k第k个用户的第p个路径相关联的下行链路物理MIMO信道矩阵阵元；dp,k是沿着路径p的发射天线阵元和接收天线阵元之间的距离，λc为载波波长；er(θ)是满足||er(θ)||2＝1的到达角(AoA)θ对应的接收天线阵列相应矢量；是对应于满足时，偏离角的BS天线阵列响应矢量；ap,k是该路径的衰减因子，j表示虚部。进一步，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如本专利技术任意一项实施例所述的MIMO信道分析建模方法中的步骤。从上面所述可以看出，本专利技术实施例提供的MIMO信道分析模型、建模方法及计算机可读存储介质，在建立用于分析MIMO天线阵列在空间中、发射天线阵列内的传播特征的总的MIMO信道矩阵时，结合了天线阵列的相关性信息，使得采用MIMO信道模型分析的结果与实际的MIMO天线阵列更接近。有助于利用分析结果，进一步确定实际的MIMO天线阵列以及MIMO通信系统的改进方式，不断优化实际的MIMO天线阵列或MIMO通信系统。附图说明图1为本专利技术实施例MIMO信道分析模型的示意图；图2为本专利技术实施例相邻两行或两列的所述接收天线阵元错开排列的示意图；图3为本专利技术实施例通过HFSS软件建立的MIMO天线阵列模型的示意图；图4为本专利技术实施例MIMO信道分析建模方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术首先提供MIMO信道分析模型，如图1所示，包括：天线部件101、信号模拟模块102、信号接收模块103、分析模块104；其中，所述天线部件101包括由多个发射天线阵元组成的发射天线阵列1011和由多个接收天线阵元组成的接收天线阵列1012；所述信号模拟模块102用于通过所述发射天线阵列发送无线电信号；所述信号接收模块103用于通过所述接收天线阵列接收无线电信号；所述分析模块104用于根据所述发送的无线电信号、所述接收的无线电信号、所述发射天线阵元之间的空间相关性矩阵、所述接收天线阵元之间的空间相关性矩阵与天线阵元的信道矩阵，建立总的MIMO信道矩阵。在本专利技术具体实施例中，所述相关性矩阵体现所述天线阵元之间的相关性信息。天线阵列的各路信号在通过激励端口进入天线阵，在阵列表面形成电流分布，最后辐射进入自由空间，整个过程中，各路信号之间都存在耦合。现有技术中的大规模MIMO信道分析模型，并没有考虑到信号之间所存在的耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MIMO信道分析模型，其特征在于，包括：天线部件、信号模拟模块、信号接收模块、分析模块；其中，所述天线部件包括由多个发射天线阵元组成的发射天线阵列和由多个接收天线阵元组成的接收天线阵列；所述信号模拟模块用于通过所述发射天线阵列发送无线电信号；所述信号接收模块用于通过所述接收天线阵列接收无线电信号；所述分析模块用于根据所述发送的无线电信号、所述接收的无线电信号、所述发射天线阵元之间的空间相关性矩阵、所述接收天线阵元之间的空间相关性矩阵与天线阵元的信道矩阵，建立总的MIMO信道矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种MIMO信道分析模型，其特征在于，包括：天线部件、信号模拟模块、信号接收模块、分析模块；其中，所述天线部件包括由多个发射天线阵元组成的发射天线阵列和由多个接收天线阵元组成的接收天线阵列；所述信号模拟模块用于通过所述发射天线阵列发送无线电信号；所述信号接收模块用于通过所述接收天线阵列接收无线电信号；所述分析模块用于根据所述发送的无线电信号、所述接收的无线电信号、所述发射天线阵元之间的空间相关性矩阵、所述接收天线阵元之间的空间相关性矩阵与天线阵元的信道矩阵，建立总的MIMO信道矩阵。2.根据权利要求1所述的MIMO信道分析模型，其特征在于，所述接收天线阵元的相关性矩阵包括：接收天线的输入和输出向量之间的矩阵Tr；所述发射天线阵元的相关性矩阵包括：发射天线的输入和输出向量之间的矩阵Te；所述总的MIMO信道矩阵表达式为：Ha,p,k＝TrHp,kTe；其中，Hp,k第k个用户的第p个路径相关联的下行链路物理MIMO信道矩阵阵元。3.根据权利要求2所述的MIMO信道分析模型，其特征在于，所述Hp,k的计算公式为：其中，Hp,k第k个用户的第p个路径相关联的下行链路物理MIMO信道矩阵阵元；dp,k是沿着路径p的发射天线阵元和接收天线阵元之间的距离，λc为载波波长；er(θ)是满足||er(θ)||2＝1的到达角(AoA)θ对应的接收天线阵列相应矢量；是对应于满足时，偏离角的BS天线阵列响应矢量；ap,k是该路径的衰减因子，j表示虚部。4.根据权利要求1所述的MIMO信道分析模型，其特征在于，所述天线部件还包括PCB印刷电路板；所述发射天线阵元、接收天线阵元为贴片天线阵列；所述贴片天线阵列设置于PCB印刷电路板的基板上并进行有序排列。5.根据权利要求4所述的MIMO信道分析模型，其特征在于，所述天线部件还包括信号收发组件；所述信号模拟模块还包括：激励信号发生单元：用于利用所述信号收发组件经由同轴线接口向所述PCB印刷电路板上的天线阵元馈电，使得所述多个发射天线阵元产生相互独立的天线阵元激励信号。6.根据权利要求5所述的MIM...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志刚，钟坤静，郭林，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44