专利名称：一种mimo极化信道的去极化模型处理方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种MMO信道中去极化模型处理方法及其系统，尤其涉及的是，一种用于对MIMO系统中交叉极化天线的去极化模型处理方法和系统，属于无线通信技术领域。
背景技术：
随着现代科技的发展，社会对信息传递的要求也越来越高。与此同时，这也给频谱的利用带来了严重的负荷，为了提高频谱的使用效率，并增加信道的容量，多输入多输出(MMO)系统中的多极化天线受到了广泛的关注和应用，多极化天线通过极化分集在相互正交极化的信道上使用同一工作频率，从而实现频率的高效利用，同时使信道的容量为单极化天线的两到三倍。多输入多输出(Mult1-1nput Mult1-output简称ΜΙΜΟ)是一种用来描述多天线无线通信系统的数学模型，能利用发射端的多根天线各自独立发送信号，同时在接收端用多根天线接收并恢复原信息。该技术最早是由马可尼于1908年提出的，他利用多天线来抑制信道衰落(fading)。根据收发两端天线数量，相对于普通的单输入单输出系统(Single-1nput Single-Output, SISO), MIMO此类多天线技术尚包含早期所谓的“智能天线”，亦即单输入多输出系统(Single-1nput Mult1-Output, SM0)和多输入单输出系统(Multiple-1nput Single-Output, MIS0)。由于MIMO可以在不需要增加带宽或总发送功率耗损(transmitpowerexpenditure)的情况下大幅地增加系统的资料吞吐量(throughput)及传送距离，使得此技术于近几年受到许多瞩目。MIMO的核心概念为利用多根发射天线与多根接收天线所提供之空间自由度来有效提升无线通信系统之频谱效率，以提升传输速率并改善通信品质。但是在实际的应用中，由于无线通信信道的传播环境以及发射天线和接收天线的耦合影响，会使电波信号在传播过程中发生散射，从而导致极化旋转，在接收天线处原来发射的正交极化信号不再正交，除了原极化信号外还另外产生了交叉极化信号即去极化效应，以致引起两条信道的电波信号相互干扰，最终影响通信系统的通信质量。而衡量去极化的重要参数就是交叉极化鉴别率(XPD,即cross-polarizationdiscrimination),交叉极化鉴别率定义为接收天线所收到的同极化有用信号相对于交叉极化干扰信号的分贝数。在所有关于极化信道的研究和分析中都需要首先导出这一参数，才能进行理论分析和仿真。在现有的一些研究或者模型中，都是根据测量数据或者辅助近似值得来的，增加了 MIMO极化系统研究和分析的难度，在没有测量数据的情况下就不能准确得到所需要的XPD参数，这给MMO极化信道的建模和仿真带来了诸多的障碍。虽然已经有关于单输入单输出(SISO)的去极化几何模型，在无需测量数据的情况下导出了 XPD，并通过仿真证明同测量数据得到的XPD近似相同，大大降低了 SISO极化系统研究的复杂度。但是对于多极化的MMO系统，现在并没有很好的方法由理论直接得到XPD。由此，现有技术还有待改进和发展。
发明内容
本发明的目的是 提供一种构建三维环境下多极化MMO系统的去极化几何模型之方法和系统，可以在没有测量数据的情况下由理论导出MMO系统极化信道中的重要参数XPD，并且实现该参数与实际测量值接近，从而弥补了上述问题的不足，用于MMO极化信道的建模和仿真，降低了 MIMO极化系统研究的复杂度。本发明的技术方案如下:一种MMO极化信道去极化模型处理方法，其包括以下步骤:A、定义发射天线-散射体-接收天线所组成的面为极化面，以垂直极化矢量为一条边的三角形与电波的传播方向垂直，且垂直极化矢量与极化面的夹角定义为极化角；B、在电波经由散射体散射之后，垂直极化矢量的极化角发生偏转，据此由极化角的偏转量来确定信道的极化函数；C、通过极化函数以及信道分布，确定垂直极化在接收天线处的垂直分量和水平分量的能量，从而导出垂直极化在MIMO信道的交叉极化鉴别率。所述的去极化模型处理方法，其中，所述MMO极化系统为两发两收系统。所述的去极化模型处理方法，其中，所述步骤A还包括:定义发射天线的高度为Dt，接收天线的高度为Dk，发射天线与接收天线之间的距离为D，两个发射天线阵元之间的距离为,入射方位角定义为α，入射仰角定义为β，接收天线散射体所在的圆柱面的圆截面上环的半径为r ;以及以下步骤:Al、选取一个散射体并构建去极化的几何模型，丨.'DK'D.丨'确定几何模型的每一条边的长度；A2、根据各个边长度的表达式，运用余弦定理，推导出发射天线处的两个垂直极化角94和Θ 8，以及在接收天线处对应的两个极化角θη，θ12；A3、极化矢量分量的表达式矩阵为:
权利要求
1.一种MIMO极化信道的去极化模型处理方法，其包括以下步骤: Α、定义发射天线-散射体-接收天线所组成的面为极化面，以垂直极化矢量为一条边的三角形与电波的传播方向垂直，且垂直极化矢量与极化面的夹角定义为极化角； B、在电波经由散射体散射之后，垂直极化矢量的极化角发生偏转，据此由极化角的偏转量来确定信道的极化函数； C、通过极化函数以及信道分布，确定垂直极化在接收天线处的垂直分量和水平分量的能量，从而导出垂直极化在MIMO信道的交叉极化鉴别率。
2.根据权利要求1所述的去极化模型处理方法，其特征在于，所述MMO极化系统为两发两收系统。
3.根据权利要求1所述的去极化模型处理方法，其特征在于，所述步骤A还包括: 定义发射天线的高度为Dt，接收天线的高度为DK，发射天线与接收天线之间的距离为D，两个发射天线阵元之间的距离力”〃，入射方位角定义为α，入射仰角定义为β，接收天线散射体所在的圆柱面的圆截面上环的半径为r ;以及 以下步骤: Al、选取一个散射体并构建去极化的几何模型，由
4.一种MIMO极化信道的去极化模型处理方法，其特征在于，其包括以下步骤: A、定义发射天线-散射体-接收天线所组成的面为极化面，以水平极化矢量为一条边的三角形与电波的传播方向垂直，且水平极化矢量与极化面的夹角定义为极化角； B、在电波经由散射体散射之后水平极化矢量的极化角发生偏转，据此由极化角的偏转量来确定信道的极化函数； C、通过极化函数以及信道分布，确定水平极化在接收天线处的垂直分量和水平分量的能量，从而导出水平极化在MIMO信道的交叉极化鉴别率。
5.一种如权利要求1所述方法的MIMO极化信道的去极化系统，其包括以下模块: 几何模型建立模块，用来确定极化面和极化角，通过定义发射天线-散射体-接收天线所组成的面为极化面，以垂直极化矢量为一条边的三角形与电波的传播方向垂直，且垂直极化矢量与极化面的夹角定义为极化角，以确定极化面以及极化角等参数； 极化函数确定模块，用来在电波经由散射体散射之后垂直极化矢量的极化角发生偏转，据此由极化角的偏转量来确定信道的极化函数； xro计算模块，通过极化函数以及信道分布，确定垂直极化在接收天线处的垂直分量和水平分量的能量，从而导出垂直极化在MIMO信道的交叉极化鉴别率。
6.一种如权利要求4所述方法的MIMO极化信道的去极化系统，其包括以下模块: 几何模型建立模块，用来确定极化面和极化角，通过定义发射天线-散射体-接收天线所组成的面为极 化面，以水平极化矢量为一条边的三角形与电波的传播方向垂直，且水平极化矢量与极化面的夹角定义为极化角，以确定极化面以及极化角等参数； 极化函数确定模块，用来在电波经由散射体散射之后水平极化矢量的极化角发生偏转，据此由极化角的偏转量来确定信道的极化函数； xro计算模块，通过极化函数以及信道分布，确定水平极化在接收天线处的垂直分量和水平分量的能量，从而导出水平极化在MMO信道的交叉极化鉴别率。
全文摘要
本发明公开了一种MIMO极化信道的去极化模型处理方法及其系统，其方法包括以下步骤在电波经过散射体散射之后，垂直极化矢量的极化角发生偏转，据此由极化角的偏转量来确定信道的极化函数；通过极化函数以及信道分布，确定垂直极化在接收天线处的垂直分量和水平分量的能量，从而导出垂直极化在MIMO信道的交叉极化鉴别率。本发明MIMO极化信道的去极化模型处理方法及其系统由于通过对交叉极化鉴别率的数据计算，可获得交叉极化鉴别率这个重要的参数，而无须经过大量的实际数据测量即可获得MIMO极化信道的质量判断，提升了对MIMO极化信道设计的进程。
文档编号H04B7/06GK103138818SQ20131004125
公开日2013年6月5日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者何业军, 刘航, 贺卫 申请人:深圳大学