天線信道外模式場重構方法及裝置的製作方法
2023-05-30 12:27:31
專利名稱：天線信道外模式場重構方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及天線信道外模式場構建技術，尤其涉及一種天線信道外模式場重構方法及裝置。
背景技術：
目前，第三代合作夥伴計劃(3GPP，3rd Generation Partnership Project)以及 Winner 採用的空間信道模型(分別為 SCM(Spatial Channel Model)和 SCME (Extended Spatial Channel Model))特徵參數，均是通過對收發兩端的傳輸及其近場的散射信號進行統計處理而得到。這種統計處理方式理論上雖然可支持任意拓撲結構的天線單元和陣列，但是，由於現實天線信道的多樣性以及天線與近場環境相互作用的複雜性，導致基於上述統計法得到的SCM和SCME信道模型不能準確反映天線及其近場信道特徵，這一現狀，已無法滿足長期演進(LTE, Long Term Evolution)和超三代(B3G, Beyond Third Generation)無線鏈路性能準確仿真和評估的迫切需要。比如，在基站側SCM和SCME只考慮了理想化、實際情況不使用的均勻直線天線陣(ULA，Uniform Linear Array)模型，而在終端側，天線被SCM和SCME簡化為理想的點輻射器。仿真與實測對比結果表明，採用ULA天線和點輻射器模型來評價實際的多天線系統性能，會導致較大偏差，特別是，用點輻射器模型而不是用更精細的終端設備天線信道模型描述系統性能時，難以有效表徵終端空中(0ΤΑ， Over the Air)特性、終端電磁波吸收率(SAR，Specific Absorption Rate)。為了更準確設計、評估和測試LTE-MIMO等新一代系統，需要在SCM和SCME中，發展精細的天線信道特性模型。
然而，精細的天線信道特性模型構建，涉及到複雜的電磁理論。如何基於終端天線所固有的小型化和高密度特點，充分考慮移動終端天線陣列空間結構的靈活性、天線單元極化特性的隨機性及其自身特有的強近場耦合效應和負載牽引效應特性，研究和開發高效、通用的天線信道模型，並實現與現有SCM、SCME模型的有機結合，以滿足通信系統精細仿真的效率要求和標準化要求，是當前迫切需要解決的問題。發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種天線信道外模式場重構方法及裝置， 能準確快捷地確定出該網絡天線和待測終端在所述球面之外空間產生的模式場。
為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的
一種天線信道外模式場重構方法，包括
確定能包圍網絡天線和待測終端的球面，將球面剖分為均勻的球面網格，在所述球面網格中置放天線，並計算網絡天線的球矢量波函數的截斷項數；
利用截斷項數確定網絡天線所激勵的球矢量波函數模式，將球矢量波函數模式所確定的模式場疊加，等效出該網絡天線和待測終端在所述球面之外空間產生的模式場。
優選地，所述網絡天線包含有電基本振子和磁基本振子；所述網絡天線作為激勵7點源。
優選地，所述網絡天線由三個相互垂直的電基本振子和三個相互垂直的磁基本振子構成，其中，電基本振子、磁基本振子的流方向與其所在局域的直角坐標系的坐標軸方向一致。
優選地，所述球面的半徑R彡max (D2/λ，3D，10 λ)，其中，D為包圍網絡天線和待測終端的最小球面直徑，λ為網絡天線輻射電磁波的波長。
優選地，所述截斷項數為[kR]+10 ；其中，[]表示高斯取整，k = 2π/λ。
優選地，等效出該網絡天線和待測終端在所述球面之外空間產生的模式場具體為
設第i個激勵點源i的幅度為(1」 , 1」 , Vr )和(I1T, I'.'y, ir )；
第i個激勵點源i中電基本振子和磁基本振子分別產生的模式場、磁模式場分量為
權利要求
1.一種天線信道外模式場重構方法，其特徵在於，所述方法包括確定能包圍網絡天線和待測終端的球面，將球面剖分為均勻的球面網格，在所述球面 網格中置放天線，並計算網絡天線的球矢量波函數的截斷項數；利用截斷項數確定網絡天線所激勵的球矢量波函數模式，將球矢量波函數模式所確定 的模式場疊加，等效出該網絡天線和待測終端在所述球面之外空間產生的模式場。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述網絡天線包含有電基本振子和磁基 本振子；所述網絡天線作為激勵點源。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述網絡天線由三個相互垂直的電基本 振子和三個相互垂直的磁基本振子構成，其中，電基本振子、磁基本振子的流方向與其所在 局域的直角坐標系的坐標軸方向一致。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述球面的半徑1 >111皿(02/^，30， 10入)，其中，D為包圍網絡天線和待測終端的最小球面直徑，\為網絡天線輻射電磁波的 波長。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述截斷項數為[kR]+10；其中，[]表示 高斯取整，k = 2ji/入。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，等效出該網絡天線和待測終端在所述球 面之外空間產生的模式場具體為設第i個激勵點源i的幅度為(ir, I'", I」)和(C, ir, i'r);第i個激勵點源i中電基本振子和磁基本振子分別產生的模式場、磁模式場分量為
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，構建第i激勵點源的模式場im。d為(4.1a)a」 =_^^I;』xdl ■^βηπ4βπam'x = -l^LImxCll■^βηπ ιη,\· _ iky., jm.vj^(4.1b) (4.1c)(4.1d)
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，構建第i激勵點源的模式場im。d的球矢量波函數巧( )(j = 1,2,…6)為
9.一種天線信道外模式場重構裝置，其特徵在於，所述裝置包括第一確定單元、剖分單元、置放單元、計算單元、第二確定單元和等效單元；其中，第一確定單元，用於確定能包圍網絡天線和待測終端的球面； 剖分單元，用於將球面剖分為均勻的球面網格； 置放單元，用於在所述球面網格中置放天線； 計算單元，用於計算網絡天線的球矢量波函數的截斷項數； 第二確定單元，用於利用截斷項數確定網絡天線所激勵的球矢量波函數模式； 等效單元，用於將球矢量波函數模式所確定的模式場疊加，等效出該網絡天線和待測終端在所述球面之外空間產生的模式場。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述網絡天線包含有電基本振子和磁基本振子；所述網絡天線作為激勵點源；所述網絡天線由三個相互垂直的電基本振子和三個相互垂直的磁基本振子構成，其中，電基本振子、磁基本振子的流方向與其所在局域的直角 坐標系的坐標軸方向一致。
11.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述球面的半徑R彡maX(D2/入，3D， 10入)，其中，D為包圍網絡天線和待測終端的最小球面直徑，\為網絡天線輻射電磁波的 波長；所述截斷項數為[kR]+10 ；其中，[]表示高斯取整，k = 2^1/入。
12.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述等效單元等效出網絡天線和待測終 端在所述球面之外空間產生的模式場具體為設第i個激勵點源i的幅度為
全文摘要
本發明公開了一種天線信道外模式場重構方法，包括確定能包圍網絡天線和待測終端的球面，將球面剖分為均勻的球面網格，在所述球面網格中置放天線，並計算網絡天線的球矢量波函數的截斷項數；利用截斷項數確定網絡天線所激勵的球矢量波函數模式，將球矢量波函數模式所確定的模式場疊加，等效出該網絡天線和待測終端在所述球面之外空間產生的模式場。本發明公開了一種天線信道外模式場重構裝置。本發明將被模擬對象視為「黑盒」，具有較強的通用性。本發明對於任意複雜天線，等效效率相同。採用本發明方法重建電場時，其均方根誤差較小。
文檔編號H04B17/00GK102480328SQ20101056007
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月24日 優先權日2010年11月24日
發明者周啟龍, 彭宏利, 沈益劍, 黃旭 申請人:中興通訊股份有限公司