專利名稱：一種mimo極化信道的去極化模型處理方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種MMO信道中去極化模型處理方法及其系統(tǒng)，尤其涉及的是，一種用于對MIMO系統(tǒng)中交叉極化天線的去極化模型處理方法和系統(tǒng)，屬于無線通信技術領域。
背景技術：
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，社會對信息傳遞的要求也越來越高。與此同時，這也給頻譜的利用帶來了嚴重的負荷，為了提高頻譜的使用效率，并增加信道的容量，多輸入多輸出(MMO)系統(tǒng)中的多極化天線受到了廣泛的關注和應用，多極化天線通過極化分集在相互正交極化的信道上使用同一工作頻率，從而實現(xiàn)頻率的高效利用，同時使信道的容量為單極化天線的兩到三倍。多輸入多輸出(Mult1-1nput Mult1-output簡稱ΜΙΜΟ)是一種用來描述多天線無線通信系統(tǒng)的數(shù)學模型，能利用發(fā)射端的多根天線各自獨立發(fā)送信號，同時在接收端用多根天線接收并恢復原信息。該技術最早是由馬可尼于1908年提出的，他利用多天線來抑制信道衰落(fading)。根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，相對于普通的單輸入單輸出系統(tǒng)(Single-1nput Single-Output, SISO), MIMO此類多天線技術尚包含早期所謂的“智能天線”，亦即單輸入多輸出系統(tǒng)(Single-1nput Mult1-Output, SM0)和多輸入單輸出系統(tǒng)(Multiple-1nput Single-Output, MIS0)。由于MIMO可以在不需要增加帶寬或總發(fā)送功率耗損(transmitpowerexpenditure)的情況下大幅地增加系統(tǒng)的資料吞吐量(throughput)及傳送距離，使得此技術于近幾年受到許多矚目。MIMO的核心概念為利用多根發(fā)射天線與多根接收天線所提供之空間自由度來有效提升無線通信系統(tǒng)之頻譜效率，以提升傳輸速率并改善通信品質(zhì)。但是在實際的應用中，由于無線通信信道的傳播環(huán)境以及發(fā)射天線和接收天線的耦合影響，會使電波信號在傳播過程中發(fā)生散射，從而導致極化旋轉(zhuǎn)，在接收天線處原來發(fā)射的正交極化信號不再正交，除了原極化信號外還另外產(chǎn)生了交叉極化信號即去極化效應，以致引起兩條信道的電波信號相互干擾，最終影響通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量。而衡量去極化的重要參數(shù)就是交叉極化鑒別率(XPD,即cross-polarizationdiscrimination),交叉極化鑒別率定義為接收天線所收到的同極化有用信號相對于交叉極化干擾信號的分貝數(shù)。在所有關于極化信道的研究和分析中都需要首先導出這一參數(shù)，才能進行理論分析和仿真。在現(xiàn)有的一些研究或者模型中，都是根據(jù)測量數(shù)據(jù)或者輔助近似值得來的，增加了 MIMO極化系統(tǒng)研究和分析的難度，在沒有測量數(shù)據(jù)的情況下就不能準確得到所需要的XPD參數(shù)，這給MMO極化信道的建模和仿真帶來了諸多的障礙。雖然已經(jīng)有關于單輸入單輸出(SISO)的去極化幾何模型，在無需測量數(shù)據(jù)的情況下導出了 XPD，并通過仿真證明同測量數(shù)據(jù)得到的XPD近似相同，大大降低了 SISO極化系統(tǒng)研究的復雜度。但是對于多極化的MMO系統(tǒng)，現(xiàn)在并沒有很好的方法由理論直接得到XPD。由此，現(xiàn)有技術還有待改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是 提供一種構建三維環(huán)境下多極化MMO系統(tǒng)的去極化幾何模型之方法和系統(tǒng)，可以在沒有測量數(shù)據(jù)的情況下由理論導出MMO系統(tǒng)極化信道中的重要參數(shù)XPD，并且實現(xiàn)該參數(shù)與實際測量值接近，從而彌補了上述問題的不足，用于MMO極化信道的建模和仿真，降低了 MIMO極化系統(tǒng)研究的復雜度。本發(fā)明的技術方案如下:一種MMO極化信道去極化模型處理方法，其包括以下步驟:A、定義發(fā)射天線-散射體-接收天線所組成的面為極化面，以垂直極化矢量為一條邊的三角形與電波的傳播方向垂直，且垂直極化矢量與極化面的夾角定義為極化角；B、在電波經(jīng)由散射體散射之后，垂直極化矢量的極化角發(fā)生偏轉(zhuǎn)，據(jù)此由極化角的偏轉(zhuǎn)量來確定信道的極化函數(shù)；C、通過極化函數(shù)以及信道分布，確定垂直極化在接收天線處的垂直分量和水平分量的能量，從而導出垂直極化在MIMO信道的交叉極化鑒別率。所述的去極化模型處理方法，其中，所述MMO極化系統(tǒng)為兩發(fā)兩收系統(tǒng)。所述的去極化模型處理方法，其中，所述步驟A還包括:定義發(fā)射天線的高度為Dt，接收天線的高度為Dk，發(fā)射天線與接收天線之間的距離為D，兩個發(fā)射天線陣元之間的距離為,入射方位角定義為α，入射仰角定義為β，接收天線散射體所在的圓柱面的圓截面上環(huán)的半徑為r ;以及以下步驟:Al、選取一個散射體并構建去極化的幾何模型，丨.'DK'D.丨'確定幾何模型的每一條邊的長度；A2、根據(jù)各個邊長度的表達式，運用余弦定理，推導出發(fā)射天線處的兩個垂直極化角94和Θ 8，以及在接收天線處對應的兩個極化角θη，θ12；A3、極化矢量分量的表達式矩陣為:
權利要求
1.一種MIMO極化信道的去極化模型處理方法，其包括以下步驟: Α、定義發(fā)射天線-散射體-接收天線所組成的面為極化面，以垂直極化矢量為一條邊的三角形與電波的傳播方向垂直，且垂直極化矢量與極化面的夾角定義為極化角； B、在電波經(jīng)由散射體散射之后，垂直極化矢量的極化角發(fā)生偏轉(zhuǎn)，據(jù)此由極化角的偏轉(zhuǎn)量來確定信道的極化函數(shù)； C、通過極化函數(shù)以及信道分布，確定垂直極化在接收天線處的垂直分量和水平分量的能量，從而導出垂直極化在MIMO信道的交叉極化鑒別率。
2.根據(jù)權利要求1所述的去極化模型處理方法，其特征在于，所述MMO極化系統(tǒng)為兩發(fā)兩收系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求1所述的去極化模型處理方法，其特征在于，所述步驟A還包括: 定義發(fā)射天線的高度為Dt，接收天線的高度為DK，發(fā)射天線與接收天線之間的距離為D，兩個發(fā)射天線陣元之間的距離力”〃，入射方位角定義為α，入射仰角定義為β，接收天線散射體所在的圓柱面的圓截面上環(huán)的半徑為r ;以及 以下步驟: Al、選取一個散射體并構建去極化的幾何模型，由
4.一種MIMO極化信道的去極化模型處理方法，其特征在于，其包括以下步驟: A、定義發(fā)射天線-散射體-接收天線所組成的面為極化面，以水平極化矢量為一條邊的三角形與電波的傳播方向垂直，且水平極化矢量與極化面的夾角定義為極化角； B、在電波經(jīng)由散射體散射之后水平極化矢量的極化角發(fā)生偏轉(zhuǎn)，據(jù)此由極化角的偏轉(zhuǎn)量來確定信道的極化函數(shù)； C、通過極化函數(shù)以及信道分布，確定水平極化在接收天線處的垂直分量和水平分量的能量，從而導出水平極化在MIMO信道的交叉極化鑒別率。
5.一種如權利要求1所述方法的MIMO極化信道的去極化系統(tǒng)，其包括以下模塊: 幾何模型建立模塊，用來確定極化面和極化角，通過定義發(fā)射天線-散射體-接收天線所組成的面為極化面，以垂直極化矢量為一條邊的三角形與電波的傳播方向垂直，且垂直極化矢量與極化面的夾角定義為極化角，以確定極化面以及極化角等參數(shù)； 極化函數(shù)確定模塊，用來在電波經(jīng)由散射體散射之后垂直極化矢量的極化角發(fā)生偏轉(zhuǎn)，據(jù)此由極化角的偏轉(zhuǎn)量來確定信道的極化函數(shù)； xro計算模塊，通過極化函數(shù)以及信道分布，確定垂直極化在接收天線處的垂直分量和水平分量的能量，從而導出垂直極化在MIMO信道的交叉極化鑒別率。
6.一種如權利要求4所述方法的MIMO極化信道的去極化系統(tǒng)，其包括以下模塊: 幾何模型建立模塊，用來確定極化面和極化角，通過定義發(fā)射天線-散射體-接收天線所組成的面為極 化面，以水平極化矢量為一條邊的三角形與電波的傳播方向垂直，且水平極化矢量與極化面的夾角定義為極化角，以確定極化面以及極化角等參數(shù)； 極化函數(shù)確定模塊，用來在電波經(jīng)由散射體散射之后水平極化矢量的極化角發(fā)生偏轉(zhuǎn)，據(jù)此由極化角的偏轉(zhuǎn)量來確定信道的極化函數(shù)； xro計算模塊，通過極化函數(shù)以及信道分布，確定水平極化在接收天線處的垂直分量和水平分量的能量，從而導出水平極化在MMO信道的交叉極化鑒別率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種MIMO極化信道的去極化模型處理方法及其系統(tǒng)，其方法包括以下步驟在電波經(jīng)過散射體散射之后，垂直極化矢量的極化角發(fā)生偏轉(zhuǎn)，據(jù)此由極化角的偏轉(zhuǎn)量來確定信道的極化函數(shù)；通過極化函數(shù)以及信道分布，確定垂直極化在接收天線處的垂直分量和水平分量的能量，從而導出垂直極化在MIMO信道的交叉極化鑒別率。本發(fā)明MIMO極化信道的去極化模型處理方法及其系統(tǒng)由于通過對交叉極化鑒別率的數(shù)據(jù)計算，可獲得交叉極化鑒別率這個重要的參數(shù)，而無須經(jīng)過大量的實際數(shù)據(jù)測量即可獲得MIMO極化信道的質(zhì)量判斷，提升了對MIMO極化信道設計的進程。
文檔編號H04B7/06GK103138818SQ20131004125
公開日2013年6月5日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權日2013年2月1日
發(fā)明者何業(yè)軍, 劉航, 賀衛(wèi) 申請人:深圳大學