專利名稱：多天線信道極化功率損失的建模方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多天線信道極化功率損失(Polarize Power Lose，簡稱為PPL)的建模方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前，第三代合作伙伴組織(Third Generation Partnership Project3GPP)以及 WINNER(Wireless World Initiative New Radio)項(xiàng)目組采用的信道模型 SCM (Special Channel Model)、SCME(SpecialChannel Model Enhanced)，均是準(zhǔn)物理模型，原因是該模型中散射體的物理空間位置是不確定的，信道建模方法僅基于信道收發(fā)兩端附近散射體的出射波方向和入射波方向(Direction of Arrival (簡稱為D0A)信息。從概念上講，3GPP 的SCM可支持任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的天線陣列，然而SCM和SCME和WIM在其更詳細(xì)的建模方案和WINNER的具體實(shí)現(xiàn)方案中，僅僅考慮了均勻直線天線陣(UniformLinear Array，簡稱為 ULA)這種最直接、最簡單的天線模型。超三代(Beyond third Generation,簡稱為B3G)和4G系統(tǒng)所追求的高性能，要求新一代天線具有能充分利用無線信道特征，提供極化和空間增益的能力，這就客觀要求天線模型能充分、精細(xì)反映實(shí)際天線信道特征，以便為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供更準(zhǔn)確的信道信息。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B3G和4G系統(tǒng)的物理層關(guān)鍵技術(shù)之一。移動(dòng)終端多天線所具有的小型化和高密度特點(diǎn)，決定了終端多極化功率損失的有效表征，但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)目前尚未提供多天線信道極化功率損失的建模方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種多天線信道極化功率損失的建模方法及裝置，以至少解決上述問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種多天線信道極化功率損失PPL的建模方法。根據(jù)本發(fā)明的多天線信道極化功率損失PPL的建模方法，將多天線電磁系統(tǒng)作為一個(gè)包括兩個(gè)路端口和一個(gè)場端口的三端口微波網(wǎng)絡(luò)，該方法包括根據(jù)場端口到兩個(gè)路端口的S參數(shù)、場端口的散射參數(shù)、源等效電壓和場端口對應(yīng)外部激勵(lì)源的反射系數(shù)參數(shù)， 確定場端口入射和散射特性表征參量；根據(jù)場端口入射和散射特性表征參量、兩個(gè)路端口間的S參數(shù)和路端口的有源負(fù)載反射系數(shù)，確定路端口傳輸和反射特性表征參量；根據(jù)場端口入射和散射特性表征參量、路端口傳輸和反射特性表征參量、兩個(gè)路端口間的S參數(shù)、 場端口到兩個(gè)路端口的S參數(shù)和路端口的有源負(fù)載反射系數(shù)，確定場和路端口傳輸和耦合特性表征模型；根據(jù)場和路端口傳輸和耦合特性表征模型、多天線信道天線支路電壓增益方向圖、多天線的空間坐標(biāo)矢量、多天線的相位方向圖和空間極化信道單徑單位傳輸系數(shù)確定移動(dòng)終端多天線信道極化功率損失的表征模型。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種多天線信道極化功率損失PPL的建模裝置。根據(jù)本發(fā)明的多天線信道極化功率損失PPL的建模裝置，將多天線電磁系統(tǒng)作為一個(gè)包括兩個(gè)路端口和一個(gè)場端口的三端口微波網(wǎng)絡(luò)，該裝置包括第一確定模塊，用于根據(jù)場端口到兩個(gè)路端口的S參數(shù)、場端口的散射參數(shù)、源等效電壓和場端口對應(yīng)外部激勵(lì)源的反射系數(shù)參數(shù)，確定場端口入射和散射特性表征參量；第二確定模塊，用于根據(jù)場端口入射和散射特性表征參量、兩個(gè)路端口間的S參數(shù)和路端口的有源負(fù)載反射系數(shù)，確定路端口傳輸和反射特性表征參量；第三確定模塊，用于根據(jù)場端口入射和散射特性表征參量、 路端口傳輸和反射特性表征參量、兩個(gè)路端口間的S參數(shù)、場端口到兩個(gè)路端口的S參數(shù)和路端口的有源負(fù)載反射系數(shù)，確定場和路端口傳輸和耦合特性表征模型；第四確定模塊，用于根據(jù)場和路端口傳輸和耦合特性表征模型、多天線信道天線支路電壓增益方向圖、多天線的空間坐標(biāo)矢量、多天線的相位方向圖和空間極化信道單徑單位傳輸系數(shù)確定移動(dòng)終端多天線信道極化功率損失的表征模型。通過本發(fā)明，采用確定場端口入射和散射特性表征參量、路端口傳輸和反射特性表征參量和場和路端口傳輸和耦合特性表征模型來確定移動(dòng)終端多天線信道極化功率損失的建模方案，解決了目前尚未提供移動(dòng)終端多天線信道極化功率損失的建模方案的問題，進(jìn)而達(dá)到了為移動(dòng)終端多天線的性能研究、測試和認(rèn)證提供了保證。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多天線信道極化功率損失的建模方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多天線信道極化功率損失的建模裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)終端天線坐標(biāo)定義的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙天線場端口網(wǎng)路示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙天線路端口網(wǎng)路示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線的側(cè)視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)終端雙天線測試結(jié)果的示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多天線信道極化功率損失仿真圖一；圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多天線信道極化功率損失仿真圖二 ；圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多天線信道極化功率損失仿真圖三。
具體實(shí)施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種多天線信道極化功率損失的建模方法，將終端多天線信道考慮成為一個(gè)三端口微波網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示，2個(gè)路端口和1個(gè)場端口，采用三端口網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)表征方法和天線輻射電場的極化特性表征方法，建立場路轉(zhuǎn)換矩陣模型，提取場路一體化極化擴(kuò)展信息，得到天線信道交叉極化擴(kuò)展特性的通用表示模型。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多天線信道極化功率損失的建模方法的流程圖，如圖 1所示，該方法包括以下步驟s102至步驟s108 步驟s102，根據(jù)所述場端口到所述兩個(gè)路端口的s參數(shù)、所述場端口的散射參數(shù)、 源等效電壓和所述場端口對應(yīng)外部激勵(lì)源的反射系數(shù)參數(shù)，確定場端口入射和散射特性表征參量；步驟s104，根據(jù)所述場端口入射和散射特性表征參量、所述兩個(gè)路端口間的s參數(shù)和所述路端口的有源負(fù)載反射系數(shù)，確定路端口傳輸和反射特性表征參量；步驟S106，根據(jù)所述場端口入射和散射特性表征參量、所述路端口傳輸和反射特性表征參量、所述兩個(gè)路端口間的s參數(shù)、所述場端口到所述兩個(gè)路端口的s參數(shù)和所述路端口的有源負(fù)載反射系數(shù)，確定場和路端口傳輸和耦合特性表征模型；步驟s108，根據(jù)所述場和路端口傳輸和耦合特性表征模型、多天線信道天線支路電壓增益方向圖、多天線的空間坐標(biāo)矢量、多天線的相位方向圖和空間極化信道單徑單位傳輸系數(shù)確定所述移動(dòng)終端多天線信道極化功率損失的表征模型。通過該實(shí)施例，采用確定場端口入射和散射特性表征參量、路端口傳輸和反射特性表征參量和場和路端口傳輸和耦合特性表征模型來確定多天線信道極化功率損失的表征模型的方法，解決了目前尚未提供多天線信道天線極化功率損失的建模方案的問題，進(jìn)而為移動(dòng)終端多天線的性能研究、測試和認(rèn)證提供了保證。 下面對本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行說明。1.建立場端口入射和散射特性表征參量(即上述的步驟基于天線場端口 (p3端口4, )(如圖4所示)到2個(gè)路端口 (pi端口咸)(如圖5所示)和p2端口 {a2,b2 的s參數(shù)(s13和s23)、兩個(gè)路端口間的s參數(shù)(sll、s12、s21和s22)以及場端口對應(yīng)外部激勵(lì)源vg(入射電場)反射系數(shù)參數(shù)(rg)參量，可得到由天線路端口看到的天線與信道的耦合系數(shù)(atl, a1, a2)，它們表征了天線對入射源的互作用特征。s卩，通過以下公式確定場端口與空間信道的耦合系數(shù)apa1和a2 a0 = (i-s33tg)-1vg ；A1 = (I-S33Tg)^rgS31 ；a2 = (i-s33tg)-1fgs32 ；其中，s33為場端口的散射參數(shù)，γ 8為場端口對應(yīng)外部激勵(lì)源的反射系數(shù)參數(shù)，vg 為源等效電壓，s13和s23為場端口到兩個(gè)路端口的s參數(shù)。在實(shí)際測試時(shí)，天線散射阻抗與入射波空間阻抗不匹配已考慮在測試參量中，因此有rg = 0。a0 = vg, a1 = 0，a2 = 0。2.建立路端口傳輸和反射特性表征參量(即，上述的步驟s104)采用2個(gè)路端口有源負(fù)載反射系數(shù)(γ1π γ12)和天線路端口參數(shù)表征天線與負(fù)載的相互作用過程如圖5所示。聯(lián)合所述兩個(gè)路端口負(fù)載反射系數(shù)參數(shù)(γ u和γ 12)，建立雙天線路端口與外部電路耦合關(guān)系，表征天線對負(fù)載的牽引效應(yīng)。通過以下公式確定天線對負(fù)載的牽引效應(yīng) δ δ = [1-(sii+aisi3) γη] [1-(s22jx+a2s23) γ 12] - (s2^a1 s23) (s12, x+a2s13) γ n γ 12
其中，sii、Si2、S21和ら均為所述兩個(gè)路端口間的S參數(shù)，Al和A2均為所述場端 ロ與空間信道的稱合系數(shù)，rii和r 均為所述路端口的有源負(fù)載反射系數(shù)。3.建立場和路端口傳輸和親合特性表征模型(即，上述的步驟S106)根據(jù)移動(dòng)終端雙天線場端ロ與信道的稱合系數(shù)(A。，Al，ん)、源反射系數(shù)參數(shù) (fg)、路端口(pi端口和p2端ロ)間的S參數(shù)(S11、S12、S21、S22)以及路端口負(fù)載反射 系數(shù)參數(shù)(ら1和ら2)，確定3矩陣。
權(quán)利要求
1.一種多天線信道極化功率損失PPL的建模方法，將多天線電磁系統(tǒng)作為一個(gè)包括兩個(gè)路端口和一個(gè)場端口的三端口微波網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包括根據(jù)所述場端口到所述兩個(gè)路端口的S參數(shù)、所述場端口的散射參數(shù)、源等效電壓和所述場端口對應(yīng)外部激勵(lì)源的反射系數(shù)參數(shù)，確定場端口入射和散射特性表征參量；根據(jù)所述場端口入射和散射特性表征參量、所述兩個(gè)路端口間的S參數(shù)和所述路端口的有源負(fù)載反射系數(shù)，確定路端口傳輸和反射特性表征參量；根據(jù)所述場端口入射和散射特性表征參量、所述路端口傳輸和反射特性表征參量、所述兩個(gè)路端口間的S參數(shù)、所述場端口到所述兩個(gè)路端口的S參數(shù)和所述路端口的有源負(fù)載反射系數(shù)，確定場和路端口傳輸和耦合特性表征模型；根據(jù)所述場和路端口傳輸和耦合特性表征模型、多天線信道天線支路電壓增益方向圖、多天線的空間坐標(biāo)矢量、多天線的相位方向圖和空間極化信道單徑單位傳輸系數(shù)確定多天線信道極化功率損失的表征模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述場端口入射和散射特性表征參量包括確定所述場端口與空間信道的耦合系數(shù)AO、Al和A2 通過以下公式確定AO、Al和A2 A0= (I-S33Tg)-1Vg;A1 = (I-S33Tg)-1FgS13;A2 = (I-S33Tg) ^1TgS23 ；其中，S33,x為所述場端口的散射參數(shù)，Γ 8為所述場端口對應(yīng)外部激勵(lì)源的反射系數(shù)參數(shù)，Vg為源等效電壓，S13和S23為所述場端口到所述兩個(gè)路端口的S參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，確定所述路端口傳輸和反射特性表征參量包括確定天線對負(fù)載的牽引效應(yīng)Δ 通過以下公式確定Δ Δ = [1- (S1^A1S13) Γ n] [1_(s22，x+A2s23) Γ 12] - (S2^A1S23) (s12，X+A2s13) Γ n Γ 12 ；其中，sn, s12, S21和S22均為所述兩個(gè)路端口間的S參數(shù)，A1和A2均為所述場端口與空間信道的耦合系數(shù)，Γ u和Γ 12均為所述路端口的有源負(fù)載反射系數(shù)，X為天線陣列平面法線相對參考面的夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，確定所述場和路端口傳輸和耦合特性表征模型包括確定β矩陣通過以下公式確定β矩陣
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在源阻抗匹配時(shí)，Δ = [I-S11T11][1_S22 廠 12] _S21S12 廠 11 廠 12 ；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在負(fù)載共額匹配時(shí)，、=/7,和& = Γ;2，所述β矩陣為
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，確定所述多天線信道極化功率損失的表征模型包括確定場路端口傳輸參數(shù)S13和S23 通過以下公式確定場路端口傳輸參數(shù)S13和S23
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，確定所述移動(dòng)終端多天線信道極化功率損失的表征模型還包括確定用于表征多天線信道ha模型的天線場和路端口轉(zhuǎn)移矩陣
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，確定所述多天線信道極化功率損失的表征模型還包括確定PPL 通過以下公式確定PPL
10. 一種多天線信道極化功率損失PPL的建模裝置，將多天線電磁系統(tǒng)作為一個(gè)包括兩個(gè)路端口和一個(gè)場端口的三端口微波網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述裝置包括第一確定模塊，用于根據(jù)所述場端口到所述兩個(gè)路端口的S參數(shù)、所述場端口的散射參數(shù)、源等效電壓和所述場端口對應(yīng)外部激勵(lì)源的反射系數(shù)參數(shù)，確定場端口入射和散射特性表征參量；第二確定模塊，用于根據(jù)所述場端口入射和散射特性表征參量、所述兩個(gè)路端口間的S 參數(shù)和所述路端口的有源負(fù)載反射系數(shù)，確定路端口傳輸和反射特性表征參量；第三確定模塊，用于根據(jù)所述場端口入射和散射特性表征參量、所述路端口傳輸和反射特性表征參量、所述兩個(gè)路端口間的S參數(shù)、所述場端口到所述兩個(gè)路端口的S參數(shù)和所述路端口的有源負(fù)載反射系數(shù)，確定場和路端口傳輸和耦合特性表征模型；第四確定模塊，用于根據(jù)所述場和路端口傳輸和耦合特性表征模型、多天線信道天線支路電壓增益方向圖、多天線的空間坐標(biāo)矢量、多天線的相位方向圖和空間極化信道單徑單位傳輸系數(shù)確定多天線信道極化功率損失的表征模型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多天線信道極化功率損失PPL的建模方法及裝置。該方法包括確定場端口入射和散射特性表征參量，確定路端口傳輸和反射特性表征參量，確定場和路端口傳輸和耦合特性表征模型，確定多天線信道極化功率損失的表征模型。本發(fā)明為移動(dòng)終端多天線的性能研究、測試和認(rèn)證提供了保證。
文檔編號H04L1/06GK102208928SQ20101015614
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者彭宏利, 禹忠, 黃旭 申請人:中興通訊股份有限公司