[发明专利]三维传播环境中的极化多天线信道模型的构建方法

摘要

本发明公开了一种三维传播环境中极化多天线信道模型的构建方法，主要解决现有的一些三维多天线信道模型复杂度较高，不适于进行数学分析，不易获得极化信道特性的问题。此模型通过坐标系旋转计算得到任意角度的天线激励的任意出射角度的电磁波场矢量，投影到与传播方向相垂直的和方向上；按新定义的极化鉴别率计算散射后的和方向上的场强；再旋转坐标系计算得到任意角度的接收天线上的场强；依据经验分布生成每个散射体所对应的三维到达角、离开角和随机相移。对于每对收发天线，将所有散射体的散射系数与天线阵固定相移项相乘后叠加，得到信道矩阵。本发明具有计算简单，使用灵活，对物理传播过程描述全面的优点，可用于理论分析或系统链路仿真。

主权项

1.一种三维传播环境中极化多天线信道模型的构建方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)定义两组坐标系，发送端原始坐标系和基于发送天线的坐标系所有的离开角以及发送天线的放置角度定义是在中的，而为用于计算电磁波极化方向的辅助坐标系；对于以任意角度放置的发送天线，通过坐标系旋转的方法，使坐标系中的z′_TX轴与该发送天线的轴向一致，在坐标系中计算得到电磁波的场矢量后，再通过坐标系旋转的逆过程计算得到场矢量在原始坐标系中的矢量表示，从而得到以任意角度摆放的天线所激励的在任意出射角度下的电磁波s(t)的场矢量，并将该电磁波的场强在垂直于电磁波传播方向的平面中投影到的子午平面的θ方向和赤道平面的方向上；2)按重新定义的θ方向到接收端原始坐标系赤道平面的方向的极化鉴别率和方向到接收端原始坐标系子午平面的θ′方向的极化鉴别率按矢量投影分解得到发生散射后的电磁波s′(t)在新的θ′和两个方向上的场强；3)定义两组坐标系，接收端原始坐标系和基于接收天线的坐标系所有的到达角以及接收天线的放置角度是定义在中的，而为用于计算电磁波极化方向的辅助坐标系；通过与步骤1)中相同的坐标系旋转的方法，计算得到以任意角度放置的接收天线上接收到的散射后电磁波s′(t)的场强；4)依据来自文献或实测得到的经验概率分布，生成每一个散射体所对应的三维到达角、离开角，依照构建步骤1)～步骤3)得到其对应的接收场强，由接收场强得到基于每个散射体的散射系数的模值；5)依据经验概率分布生成基于每一个散射体的散射和传播过程引入的随机相移，得到基于每个散射体的散射系数的相位；6)对于每一收发天线对，将所有散射体所对应的散射系数与天线阵列间距引入的固定相移项相乘后叠加，得到极化多天线系统的信道矩阵；至此就得到了极化多天线系统的信道矩阵，完成了极化多天线信道模型的构建。