专利名称：多天线信道天线支路功率比的建模方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种多天线信道天线支路功率比的建模方法及装置。
背景技术：
目前，第三代合作伙伴组织(Third Generation Partnership Project3GPP)以及 WINNER(Wireless World Initiative New Radio)项目组采用的信道模型 SCM (Special Channel Model)、SCME(SpecialChannel Model Enhanced)，均是准物理模型，原因是该模型中散射体的物理空间位置是不确定的，信道建模方法仅基于信道收发两端附近散射体的出射波方向DOD/入射波方向(Direction of Arrival (简称为D0A)信息。从概念上讲， 3GPP的SCM可支持任意拓扑结构的天线阵列，然而SCM/SCME/WIM在其更详细的建模方案和WINNER的具体实现方案中，仅仅考虑了均勻直线天线阵(UniformLinear Array，简称为 ULA)这种最直接、最简单的天线模型。超三代(Beyond third Generation,简称为B3G)和4G系统所追求的高性能，要求新一代天线具有能充分利用无线信道特征，提供极化和空间增益的能力，这就客观要求天线模型能充分、精细反映实际天线信道特征，以便为系统设计提供更准确的信道信息。随着移动电话等技术的快速发展，移动终端侧的多天线技术已成为B3G和4G系统的物理层关键技术之一。移动终端多天线所具有的小型化和高密度特点，决定了终端多天线支路功率比的有效表征，但是，发明人发现目前尚未提供多天线信道天线支路功率比的建模方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多天线信道天线支路功率比的建模方法及装置， 以至少解决上述问题。根据本发明的一个方面，提供了一种多天线信道天线支路功率比的建模方法。根据本发明的多天线信道天线支路功率比的建模方法将多天线电磁系统作为一个包括两个路端口和一个场端口的三端口微波网络。该方法包括根据场端口到两个路端口的S参数、场端口的散射参数、源等效电压和场端口对应外部激励源的反射系数参数，确定场端口入射和散射特性表征参量。根据场端口入射和散射特性表征参量、两个路端口间的S参数和路端口的有源负载反射系数，确定路端口传输和反射特性表征参量。根据场端口入射和散射特性表征参量、路端口传输和反射特性表征参量、两个路端口间的S参数、场端口到两个路端口的S参数和路端口的有源负载反射系数，确定场和路端口传输和耦合特性表征模型。根据场和路端口传输和耦合特性表征模型、多天线信道天线支路电压增益方向图、多天线的空间坐标矢量、多天线的相位方向图和空间极化信道单径单位传输系数确定多天线信道天线支路功率比的表征模型。根据本发明的另一方面，提供了一种多天线信道天线支路功率比的建模装置。根据本发明的多天线信道天线支路功率比的建模装置将多天线电磁系统作为一个包括两个路端口和一个场端口的三端口微波网络，该装置包括第一确定模块，用于根据场端口到两个路端口的S参数、场端口的散射参数、源等效电压和场端口对应外部激励源的反射系数参数，确定场端口入射和散射特性表征参量；第二确定模块，用于根据场端口入射和散射特性表征参量、两个路端口间的S参数和路端口的有源负载反射系数，确定路端口传输和反射特性表征参量；第三确定模块，用于根据场端口入射和散射特性表征参量、路端口传输和反射特性表征参量、两个路端口间的S参数、场端口到两个路端口的S参数和路端口的有源负载反射系数，确定场和路端口传输和耦合特性表征模型；第四确定模块，用于根据场和路端口传输和耦合特性表征模型、多天线信道天线支路电压增益方向图、多天线的空间坐标矢量、多天线的相位方向图和空间极化信道单径单位传输系数确定移动终端多天线信道天线支路功率比的表征模型。通过本发明，采用确定场端口入射和散射特性表征参量、路端口传输和反射特性表征参量和场和路端口传输和耦合特性表征模型来确定移动终端多天线信道天线支路功率比的建模方案，解决了目前尚未提供移动终端多天线信道天线支路功率比的建模方案的问题，进而达到了为移动终端多天线的性能研究、测试和认证提供了保证。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是根据本发明实施例的多天线信道天线支路功率比的建模方法的流程图；图2是根据本发明实施例的多天线信道天线支路功率比的建模装置的结构框图；图3是根据本发明实施例的移动终端天线坐标定义的示意图；图4是根据本发明实施例的双天线场端口网路示意图；图5是根据本发明实施例的双天线路端口网路示意图；图6是根据本发明实施例的天线的侧视图；图7是根据本发明实施例的双天线测试结果的示意图；图8是根据本发明实施例的多天线信道天线支路功率比仿真图一；图9是根据本发明实施例的多天线信道天线支路功率比仿真图二 ；以及图10是根据本发明实施例的多天线信道天线支路功率比仿真图三。
具体实施例方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。根据本发明的实施例，提供了一种多天线信道天线支路功率比的建模方法，将终端多天线信道考虑成为一个三端口微波网络，如图3所示，2个路端口和1个场端口，采用三端口网络S参数表征方法和天线辐射电场的极化特性表征方法，建立场路转换矩阵模型，提取场路一体化极化扩展信息，得到多天线信道支路功率比特性的通用表示模型。图1是根据本发明实施例的多天线信道天线支路功率比的建模方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤S102至步骤S108 步骤S102，根据场端口到两个路端口的S参数、场端口的散射参数、源等效电压和场端口对应外部激励源的反射系数参数，确定场端口入射和散射特性表征参量。步骤S104，根据场端口入射和散射特性表征参量、两个路端口间的S参数和路端口的有源负载反射系数，确定路端口传输和反射特性表征参量。步骤S106，根据场端口入射和散射特性表征参量、路端口传输和反射特性表征参量、两个路端口间的S参数、场端口到两个路端口的S参数和路端口的有源负载反射系数， 确定场和路端口传输和耦合特性表征模型。步骤S108，根据场和路端口传输和耦合特性表征模型、多天线信道天线支路电压增益方向图、多天线的空间坐标矢量、多天线的相位方向图和空间极化信道单径单位传输系数确定多天线信道天线支路功率比的表征模型。通过该实施例，采用确定场端口入射和散射特性表征参量、路端口传输和反射特性表征参量和场和路端口传输和耦合特性表征模型来确定多天线信道天线支路功率比的表征模型的方法，解决了目前尚未提供多天线信道天线支路功率比的建模方案的问题，进而为移动终端多天线的性能研究、测试和认证提供了保证。下面对本发明的具体实现过程进行说明。1.建立场端口入射和散射特性表征参量(即上述的步骤S102)基于天线场端口(p3端口 53，&)(如图4所示)到2个路端口(pi端口 5,4)(如图5所示)和p2端口(《，民的S参数(S13和S23)、两个路端口间的S参数(S11、S12、S21 和S2W以及场端口对应外部激励源Vg(入射电场)反射系数参数(rg)参量，可得到由天线路端口看到的天线与信道的耦合系数(Atl, A1, A2),它们表征了天线对入射源的互作用特征。即，通过以下公式确定场端口与空间信道的耦合系数ApA1和A2 A0 = (I-S33Tg)-1Vg ；A1= (I-S33Tg)-1FgS31;A2 = (I-S33Tg)-1TgS32 ；其中，S33为场端口的散射参数，Γ 8为场端口对应外部激励源的反射系数参数，Vg 为源等效电压，S13和S23为场端口到两个路端口的S参数。在实际测试时，天线散射阻抗与入射波空间阻抗不匹配已考虑在测试参量中，因此有rg = 0。则Atl = vg，A1 = 0，A2 = 0。2.建立路端口传输和反射特性表征参量(即，上述的步骤S104)采用2个路端口有源负载反射系数(ru，Γ12)和天线路端口参数，可表征天线与负载的相互作用过程，如图5所示。联合所述两个路端口负载反射系数参数(「^和Γ 12)，建立双天线路端口与外部电路耦合关系，表征天线对负载的牵引效应。通过以下公式确定天线对负载的牵引效应Δ Δ = [1- (S1^A1S13) Γ n] [1_(s22，x+A2s23) Γ 12] - (S2^A1S23) (s12，x+A2s13) Γ n Γ 12
其中，S11, S12, S21和S22均为所述两个路端口间的S参数，Al和A2均为所述场端口与空间信道的耦合系数，Γ U和Γ12均为所述路端口的有源负载反射系数。3.建立场和路端口传输和耦合特性表征模型(即，上述的步骤S106)根据移动终端双天线场端口与信道的耦合系数(Atl, A1, A2)、源反射系数参数 (rg)、路端口(pi端口和p2端口)间的S参数(S11、S12、S21、S22)以及路端口负载反射系数参数(「^和Γ12)，确定β矩阵。
权利要求
1.一种多天线信道天线支路功率比的建模方法，将多天线电磁系统作为一个包括两个路端口和一个场端口的三端口微波网络，其特征在于，包括以下步骤根据所述场端口到所述两个路端口的S参数、所述场端口的散射参数、源等效电压和所述场端口对应外部激励源的反射系数参数，确定场端口入射和散射特性表征参量；根据所述场端口入射和散射特性表征参量、所述两个路端口间的S参数和所述路端口的有源负载反射系数，确定路端口传输和反射特性表征参量；根据所述场端口入射和散射特性表征参量、所述路端口传输和反射特性表征参量、所述两个路端口间的S参数、所述场端口到所述两个路端口的S参数和所述路端口的有源负载反射系数，确定场和路端口传输和耦合特性表征模型；根据所述场和路端口传输和耦合特性表征模型、多天线信道天线支路电压增益方向图、多天线的空间坐标矢量、多天线的相位方向图和空间极化信道单径单位传输系数确定多天线信道天线支路功率比的表征模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述场端口入射和散射特性表征参量包括确定所述场端口与空间信道的耦合系数AO、Al和A2 通过以下公式确定AO、Al和A2
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述路端口传输和反射特性表征参量包括确定天线对负载的牵引效应Δ 通过以下公式确定所述天线对负载的牵引效应Δ
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述场和路端口传输和耦合特性表征模型包括确定β矩阵通过以下公式确定所述β矩阵
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在源阻抗匹配时，
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在负载共额匹配时，~ =/7,和~ = r;2，所述β矩阵为
7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述多天线信道天线支路功率比的表征模型包括确定场路端口传输参数S13和S23 通过以下公式确定所述场路端口传输参数S13和S23 其中，Ωκ为来波入射角，6和弓均为多天线的空间坐标矢量，$ (0,,) = 0,7 + ( ^和 G2 (Ωλ) = ( j + C^^为多天线信道天线支路中天线1、天线2的电压增益方向图，Φ (Ωκ)为多天线的相位方向图， H(Qr) = i/j+ /Zi^为空间极化信道单径单位传输系数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，确定所述多天线信道天线支路功率比的
9.
10. 一种多天线信道天线支路功率比的建模装置，将多天线电磁系统作为一个包括两个路端口和一个场端口的三端口微波网络，其特征在于，所述装置包括第一确定模块，用于根据所述场端口到所述两个路端口的S参数、所述场端口的散射参数、源等效电压和所述场端口对应外部激励源的反射系数参数，确定场端口入射和散射特性表征参量；第二确定模块，用于根据所述场端口入射和散射特性表征参量、所述两个路端口间的S 参数和所述路端口的有源负载反射系数，确定路端口传输和反射特性表征参量；第三确定模块，用于根据所述场端口入射和散射特性表征参量、所述路端口传输和反射特性表征参量、所述两个路端口间的S参数、所述场端口到所述两个路端口的S参数和所述路端口的有源负载反射系数，确定场和路端口传输和耦合特性表征模型；第四确定模块，用于根据所述场和路端口传输和耦合特性表征模型、多天线信道天线支路电压增益方向图、多天线的空间坐标矢量、多天线的相位方向图和空间极化信道单径单位传输系数确定多天线信道天线支路功率比的表征模型。
全文摘要
本发明公开了一种多天线信道天线支路功率比的建模方法及装置，该方法包括确定场端口入射和散射特性表征参量，确定路端口传输和反射特性表征参量，确定场和路端口传输和耦合特性表征模型，确定多天线信道天线支路功率比的表征模型。本发明为移动终端多天线的性能研究、测试和认证提供了保证。
文档编号H04B7/04GK102208931SQ20101015727
公开日2011年10月5日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者彭宏利, 戴薇, 谢玉堂 申请人:中兴通讯股份有限公司