[发明专利]一种用于MIMO系统的多天线阵列及排列设计方法

说明书

本发明公开了一种用于MIMO系统的多天线阵列及排列设计方法，多根天线分成两组交错分布，首先定义一个虚拟载体，所述虚拟载体具体两个平行且形状相同的虚拟面，所述多根天线分成两组，其中一组天线垂直的安装在一个虚拟面四周，另一组天线垂直的安装在另一个虚拟面四周，两组天线相互平行且方向相反安装，两组天线在虚拟面的正投影上间隔均匀的交错分布，通过虚拟面尺寸选择使得每两根天线中心点的距离d要大于等于阈值S。本发明可以尽可能减小设备的总体尺寸，实现一体化的机箱和天线阵设计，或者可以使机箱内的电路板和机箱厚度可以增加上下天线之间的距离。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种用于MIMO系统的多天线阵列及排列设计方法。

背景技术

多终端发射和基站多天线接收是一种典型的MIMO通信系统，这里MIMO指多输入多输出天线系统。MIMO系统的一个重要特征就是多天线，由于天线数较多，满足天线间距要求的天线阵列尺寸可能较大。大规模MIMO系统中基站配置有大量天线，天线密度过高，天线之间挨得太近容易使传输信道呈现相关性，降低信道容量。以线性天线阵列为例，当天线间距小于半波长时，由于天线间相关性比较强，导致大规模天线阵列系统提升频谱效率的能力下降。为了保证信道不相关，那么天线之间的距离需要尽可能大，同时电磁波的频率越低，波长越长，相同的空间可布局的天线数目越少。因此多天线排列方案的设计需要考虑天线阵列所占空间大小，天线之间的距离的问题，因此多天线排列方案的设计是一个难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的问题，提供一种多天线排列设计方法，保障设备尽可能少占用空间，并且减小设备的总体尺寸。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于MIMO系统的多天线阵列，其特征在于：包括虚拟载体和排列在虚拟载体上的多根天线，所述虚拟载体具体两个平行且形状相同的虚拟面，所述多根天线分成两组，其中一组天线垂直的安装在一个虚拟面四周，另一组天线垂直的安装在另一个虚拟面四周，两组天线相互平行且方向相反安装，两组天线在虚拟面的正投影上间隔均匀的交错分布，相邻天线的中点之间距离大于该天线工作的半波长。

作为改进，所述虚拟面为圆形或者正多边形。

一种用于MIMO系统的多天线阵列排列设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据工作频率f，计算波长λ；

步骤2、根据天线数M和每两根天线中心点的距离d要大于等于阈值S，设计天线排列方式，选择合适的天线排列设计方案，具体方式如下：

定义一个虚拟载体，所述虚拟载体具体两个平行且形状相同的虚拟面，所述多根天线分成两组，其中一组天线垂直的安装在一个虚拟面四周，另一组天线垂直的安装在另一个虚拟面四周，两组天线相互平行且方向相反安装，两组天线在虚拟面的正投影上间隔均匀的交错分布，通过虚拟面尺寸选择使得每两根天线中心点的距离d要大于等于阈值S。

作为改进，所述阈值S不小于该天线工作的半波长。

作为改进，所述虚拟面为圆形或者正多边形。

作为改进，所述天线数M＝8，所述虚拟面为正方形，记该正方形边长为a，两个虚拟面之间距离即为b，即虚拟载体是截面为正方形的长方体，其中四根天线排列在长方体的一个虚拟面的四个顶点处，另外四根天线排列在长方体的另一个虚拟面的边线中点处，那么相邻两根天线中点之间距离有三种，分别即为其中d₁₂代表天线1中心点和天线2中心点之间的距离，d₂₃代表天线2中心点和天线3中心点之间的距离，d₁₃代表天线1中心点和天线3中心点之间的距离，h为天线的高度，那么需满足d₁₂≥S,d₂₃≥S,d₁₃≥S，