[发明专利]一种用于三维车载的大规模虚拟天线阵列的建立方法

摘要

本发明涉及一种用于三维车载的大规模虚拟天线阵列的建立方法,具体包括以下步骤：（1）构建初始虚拟天线阵列;(2)在虚拟天线阵列中,对除底面以外的五个面进行编号;(3)虚拟天线阵列中的发射端均能够朝着各个方向发射信号传输到接收端,根据对各个面的编号,随着天线阵元编号变化,,求解导向矢量的闭合解;(4)求解第根天线和第根天线之间空间互相关性;（5）将初始虚拟天线阵列具体化,完成用于三维车载的虚拟天线阵列的建立。本发明的天线阵列能够准确的描述5G通信系统中的车载移动通信环境,不仅为车载移动通信带来便利,同时为5G无线通信系统信道测量、建模与估计提供了重要的理论参考和设计分析基础,具有非常重要的理论和应用价值。

主权项

1.一种用于三维车载的大规模虚拟天线阵列的建立方法,其特征在于：具体包括以下步骤：(1)假设汽车的每个平面上都设置有大量的定向天线,将每个平面上都设置有大量的定向天线的汽车构建为初始虚拟天线阵列,在初始虚拟天线阵列中,采用球面波假设替代平面波假设,信道的冲激响应和复振幅以及天线阵列的导向矢量有关,则信道的复冲激响应表示为：其中,α_j(t)表示复振幅,N表示大规模天线的数目,α_A和β_E分别表示发射信号在x轴与y轴正方向的夹角；虚拟天线阵列的导向矢量a(α_A,β_E)公式为：其中,m＝k_wd_xcosα_Acosβ_E,p＝k_wd_ycosα_Acosβ_E,k_w＝2π/λ,标量d_x和d_y分别表示x轴及y轴上两个天线阵元的间距,vec(·)表示对矩阵进行向量化处理；(2)由于汽车的底面紧靠地面,很难通过汽车底面发出信号传输到接收端,在天线阵列模型中,对除底面以外的五个面进行编号；(3)虚拟天线阵列中的发射端均能够朝着各个方向发射信号传输到接收端,根据对各个面的编号,随着天线阵元编号mpq变化,mpq＝1,2,...,N,导向矢量a_mpq(α_A,β_E)的闭合解表示为：(4)假设发射信号在水平面的夹角和竖直面上的夹角均匀分布,且0≤α_A≤2π,0≤β_E≤π/2,定义d_x、d_y和d_z分别表示发射端的两个天线阵元在x轴、y轴以及z轴上的间距,d_x′、d_y′和d_z′分别表示接收端天线阵元在x′轴、y′轴以及z′轴上的间距,则第mpq根天线和第MPQ根天线之间空间互相关性表示为：其中,d_Tx＝(m‑M)d_xcosα_Acosβ_E,d_Ty＝(p‑P)d_ysinα_Acosβ_E和d_Tz＝(q‑Q)d_zsinβ_E；(5)通过步骤(2)‑(4)所得到的天线阵列模型的复冲激响应、导向矢量、导向矢量a_mpq(α_A,β_E)的闭合解以及天线阵列模型内天线与天线之间的相关性使得步骤(1)所构建的初始虚拟天线阵列具体化,完成用于三维车载的虚拟天线阵列的建立。