三维信道模型的空间相关性验证方法及系统与流程

本发明实施例涉及通信技术领域，更具体地，涉及三维信道模型的空间相关性验证方法及系统。

背景技术：

目前，多探头暗室内信道模拟精度会直接影响天线测试结果的准确性，而暗室内信道模拟精度一般取决于目标信道模型，暗室内探头个数和位置，以及多探头辐射信号优化算法等。

在实际的多探头暗室系统中，为验证多探头系统信道模拟效果，即验证暗室内信道环境是否符合预期模型，需要使用参考测量天线实际测量暗室中不同空间位置的信道响应，然后计算各个空间位置上信道间相关因子，并将实际计算得到的各个空间位置上信道间相关因子与空间相关因子理论值进行对比，通常这被称为信道的空间相关性验证测量。

在计算信道模型的空间相关因子理论值时，通常假设接收天线为各向同性天线。在传统二维暗室中，一般使用垂直放置的偶极子天线作为参考测量天线，其辐射方向图在水平面内不同方位角上是各向同性的。因此在二维多探头暗室中，使用偶极子天线进行信道验证测量得到的结果可以直接与信道模型的空间相关因子理论值进行比较，来判断暗室内实际信道环境与理论模型是否一致。然而在三维多探头暗室中，信道来波方向可能来自各个三维方向，而参考测量天线也不可能是三维各向同性天线。当参考测量天线并非三维各向同性天线时，参考测量天线在不同来波方向的多径信号上会叠加不同的天线增益，可能影响信道模型验证结论，导致对多探头暗室系统内三维信道模拟效果的误判。

因此，现急需提供一种三维信道模型的空间相关性验证方法及系统，避免在计算信道模型的空间相关因子理论值时，直接采用三维各向同性天线作为参考测量天线影响信道模型验证结论。

技术实现要素：

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种三维信道模型的空间相关性验证方法及系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种三维信道模型的空间相关性验证方法，包括：

获取多探头暗室内参考测量天线的三维辐射方向图；

对于所述多探头暗室内的任一空间位置对，基于所述三维辐射方向图，确定接收天线为所述参考测量天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子。

第二方面，本发明实施例提供了一种三维信道模型的空间相关性验证系统，包括：三维辐射方向图获取模块和空间相关因子确定模块。

其中，三维辐射方向图获取模块用于获取多探头暗室内参考测量天线的三维辐射方向图；空间相关因子确定模块用于对于所述多探头暗室内的任一空间位置对，基于所述三维辐射方向图，确定接收天线为所述参考测量天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，

所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行第一方面提供的三维信道模型的空间相关性验证方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行第一方面提供的三维信道模型的空间相关性验证方法。

本发明实施例提供了一种三维信道模型的空间相关性验证方法及系统，通过获取得到的多探头暗室内参考测量天线的三维辐射方向图，确定接收天线为所述参考测量天线时任一空间位置对之间的空间相关因子。本发明实施例中提供的三维信道模型的空间相关性验证方法及系统，考虑了参考测量天线的三维辐射方向图对信道验证测试结果的影响，避免了出现对系统信道模拟结果误判的情况发生，使三维信道模型验证结论更准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种三维信道模型的空间相关性验证方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种三维信道模型的空间相关性验证系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

如图1所示，本发明一实施例提供了一种三维信道模型的空间相关性验证方法，包括：

s1，获取多探头暗室内参考测量天线的三维辐射方向图；

s2，对于所述多探头暗室内的任一空间位置对，基于所述三维辐射方向图，确定接收天线为所述参考测量天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子。

具体地，本发明实施例中提供了一种三维信道模型的空间相关性验证方法，在计算多探头暗室内任一空间位置对之间的空间相关因子的过程中，考虑参考测量天线对信道验证测试结果的影响，首先获取多探头暗室内参考测量天线的三维辐射方向图。然后对于多探头暗室内的任一空间位置对，基于三维辐射方向图，确定接收天线为参考测量天线时任一空间位置对之间的空间相关因子。

本发明实施例中的参考测量天线可以是三维各向同性天线，也可以是非三维各向同性天线，非三维各向同性天线具体可以为在多探头暗室内竖直放置的偶极子天线。在获取参考测量天线的三维辐射方向图后，对于多探头暗室内的任一空间位置对，可以直接根据参考测量天线的三维辐射方向图直接确定出接收天线为参考测量天线、且参考测量天线具体为三维各向同性天线时任一空间位置对之间的空间相关因子。还可以根据确定出的接收天线为参考测量天线、且参考测量天线具体为三维各向同性天线时任一空间位置对之间的空间相关因子，确定出接收天线为参考测量天线、且参考测量天线具体为偶极子天线时任一空间位置对之间的空间相关因子。

本发明实施例中提供了一种三维信道模型的空间相关性验证方法，通过获取得到的多探头暗室内参考测量天线的三维辐射方向图，确定接收天线为所述参考测量天线时任一空间位置对之间的空间相关因子。本发明实施例中提供的三维信道模型的空间相关性验证方法，考虑了参考测量天线的三维辐射方向图对信道验证测试结果的影响，避免了出现对系统信道模拟结果误判的情况发生，使三维信道模型验证结论更准确。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的三维信道模型的空间相关性验证方法，所述参考测量天线为垂直放置在所述多探头暗室内的偶极子天线；

相应地，所述偶极子天线的三维辐射方向图可通过如下公式表示：

|g(θ，φ)|²＝cos²θ，-π≤θ≤π，0≤φ＜2π，(1)

其中，为所述偶极子天线在垂直俯仰角为θ、水平方位角为的方向上的天线增益，为所述多探头暗室内的空间来波方向。

具体地，本发明实施例中，在三维多探头暗室中，信道来波方向可能来自各个三维方向，而参考测量天线却不可能是三维各向同性天线。竖直放置的偶极子天线的三维辐射方向图在各个方位角上各向同性，但是在不同俯仰角度上天线增益不同。本发明实施例中竖直放置的偶极子天线的三维辐射方向图具体可以通过公式(1)表示。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的三维信道模型的空间相关性验证方法，所述对于所述多探头暗室内的任一空间位置对，基于所述三维辐射方向图，确定接收天线为所述参考测量天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子，具体包括：

对于所述多探头暗室内的任一空间位置对，确定所述接收天线为三维各向同性天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子的计算公式；

基于所述三维辐射方向图，以及所述接收天线为三维各向同性天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子的计算公式，确定所述接收天线为所述偶极子天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子。

具体地，本发明实施例中，考虑多探头暗室内一个空间位置对，构成空间位置对的两点之间距离为d，两点间连线向量的俯仰角为β，方位角为α，将使用(β，α，d)表示该空间位置对。假设理论信道模型的功率角度谱为则位于空间位置对(β，α，d)的两点上的接收天线之间空间相关因子可以写为：

其中与分别为构成空间位置对(β，α，d)的两点上接收天线响应。一般假设接收天线为全向天线，即且二者接收来波方向为的平面波时相位差为：其中a·b表示向量a与b的内积，λ为接收天线接收空间来波的波长，本发明实施例中有如下定义：

r(β，α,d)表示空间位置对(β，α，d)的连线向量，表示空间来波方向上的单位向量。由此可得任意一个空间位置对(β，α，d)中两点之间的空间相关因子为：

假设多探头暗室内布置有m个探头，角度位置分别为与多探头暗室中心距离均为r，且r远远大于多探头暗室内所选空间位置对(β，α，d)之间的距离，定义向量w＝(w1,…,wm)^t表示各个探头平均辐射功率。当用接收天线模拟探头时，接收天线的数量与探头的数量相同，均为m个。若将暗室内各个方位角度所有探头的辐射功率视为一种离散的功率角度谱，则可以得到多探头暗室内实际信道环境下，接收天线为三维各向同性天线时空间位置对(β,α,d)的两点间空间相关因子为：

其中，为所述接收天线为三维各向同性天线时所述任一空间位置对(β,α,d)之间的空间相关因子，β为所述任一空间位置对的连线向量的俯仰角，α为所述任一空间位置对的连线向量的方位角，d为所述任一空间位置对之间的距离，m为所述接收天线的数量，θi为第i个所述接收天线的垂直俯仰角，为第i个所述接收天线的水平方位角，wi为第i个所述接收天线的平均辐射功率，λ为所述接收天线接收空间来波的波长。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的三维信道模型的空间相关性验证方法，所述基于所述三维辐射方向图，以及所述接收天线为三维各向同性天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子的计算公式，确定所述接收天线为所述偶极子天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子，具体包括：

基于所述三维辐射方向图，以及所述接收天线为三维各向同性天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子的计算公式，通过如下公式确定所述接收天线为所述偶极子天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子：

其中，为所述接收天线为所述偶极子天线时所述任一空间位置对(β,α,d)之间的空间相关因子，为第i个所述偶极子天线的三维辐射方向图。

具体地，本发明实施例中，假设接收天线为竖直放置的偶极子天线，计算各个空间位置对的空间相关因子理论值，将公式(1)代入至公式(2)中，即可得到信道空间相关因子计算公式为：

根据信道模型参数和探头位置，得到各个探头最优辐射功率权值，并基于此计算暗室内实际信道环境在各个空间位置对上的空间相关因子，考虑参考测量天线为偶极子天线，对来自俯仰角为θi的探头的辐射信号会叠加cos²θi的增益，因此空间相关因子的计算公式为公式(6)的形式。

由于参考测量天线为偶极子天线，并非三维各向同性天线，其辐射方向图对信道空间相关因子的确定有一定影响，因此本发明实施例中用公式(6)表征多探头暗室内实际信道环境在各个空间位置对的空间相关因子。

本发明在三维多探头系统中进行信道验证测量时，考虑了测量天线的影响，针对所选取的参考测量天线分别计算相应信道模型空间相关因子的理论值，再去与验证测量结果进行比对，得出对暗室三维信道模拟性能的估计。

如图2所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种三维信道模型的空间相关性验证系统，包括：三维辐射方向图获取模块21和空间相关因子确定模块22。其中，

三维辐射方向图获取模块21用于获取多探头暗室内参考测量天线的三维辐射方向图；

空间相关因子确定模块22用于对于所述多探头暗室内的任一空间位置对，基于所述三维辐射方向图，确定接收天线为所述参考测量天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子。

具体地，本发明实施例中提供的三维信道模型的空间相关性验证系统中各模块的作用与上述方法类实施例中提供的各步骤的处理过程是一一对应的，达到的技术效果也是一致的，本发明实施例中对此不作具体限定。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的三维信道模型的空间相关性验证系统，所述空间相关因子确定模块具体包括：计算公式确定子模块和空间相关因子确定子模块；

所述计算公式确定子模块用于对于所述多探头暗室内的任一空间位置对，确定所述接收天线为三维各向同性天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子的计算公式；

所述空间相关因子确定子模块用于基于所述三维辐射方向图，以及所述接收天线为三维各向同性天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子的计算公式，确定所述接收天线为所述偶极子天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的三维信道模型的空间相关性验证系统，所述空间相关因子确定子模块具体用于：

基于所述三维辐射方向图，以及所述接收天线为三维各向同性天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子的计算公式，通过公式(6)确定所述接收天线为所述偶极子天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子。

如图3所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种电子设备，电子设备包括：处理器(processor)301、存储器(memory)302、通信接口(communicationsinterface)303和总线304；其中，

所述处理器301、存储器302、通信接口303通过总线304完成相互间的通信。所述存储器302存储有可被所述处理器301执行的程序指令，处理器301用于调用存储器302中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：s1，获取多探头暗室内参考测量天线的三维辐射方向图；s2，对于所述多探头暗室内的任一空间位置对，基于所述三维辐射方向图，确定接收天线为所述参考测量天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子。

存储器302中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：s1，获取多探头暗室内参考测量天线的三维辐射方向图；s2，对于所述多探头暗室内的任一空间位置对，基于所述三维辐射方向图，确定接收天线为所述参考测量天线时所述任一空间位置对之间的空间相关因子。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。