[發明專利]一種基于雙極化MIMO的無線信道測量數據分析方法

有效

• 申請號: 201610080075.4
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105721363B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 李藝偉;湯璇;林邦姜;張士灝
• 申請（專利權）人: 泉州裝備制造研究所
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B17/309
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 盧清華

本發明一種雙極化MIMO的無線信道測量數據分析方法，使用無線信道探測器對特定場景中無線信道進行測量數據，通過MATLAB軟件對測量數據進行動態門限值截取，獲取有效動態區間，去除交叉極化的影響，在獲取測量數據有效動態區間之后，對有效動態區間數據進行極化分離，獲取水平極化、垂直極化和雙極化的MIMO信道矩陣，通過預置算法分別計算各自的信道參數，實現對特定場景的雙極化MIMO信道特性的分析，從而實現快速對不同場景下雙極化MIMO信道特性的研究，對于雙極化MIMO信道建模有重要意義。

技術領域

本發明屬于無線通信領域，涉及一種雙極化MIMO的無線信道測量數據分析方法。

背景技術

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系統在收發兩端同時使用多個天線單元，可以在不增加發射功率前提下大幅提高系統容量，對于緩解緊張的頻譜資源有重要作用。MIMO技術就是利用了多徑的特點，即多個獨立信道的疊加來得到多路互不相關的信號。因此，保持信道的獨立性是MIMO技術的關鍵。一方面這需要大的天線距離，如天線間的距離就要增大到10倍波長左右，這對空間有限的通信終端而言是不現實的。另一方面，在實際信道中，由于直射路徑的存在，信道相關性很大，普通單極化MIMO就不能發揮作用，需要采用多極化MIMO天線陣列。多極化天線，即天線在空間上是正交排列的，這樣，從發射端發射出的信號就是相互正交的。另外，由于多極化天線可以共點放置，可以大大減小天線占用的空間，從而實現以更小的陣列體積以及更多的天線數實現MIMO增益。利用極化天線的正交性，通過在發射端發射多路正交的信號，使等效信道相互獨立，從而在接收端能很好地解調出發射數據。相對并行的單極化天線，極化天線的使用降低了信道的相關性，并大大減小了天線尺寸，因此有利于在移動終端的應用，適應了當今通信設備日益小型化的趨勢。雙極化天線采用相互垂直的水平極化和垂直極化，物理上容易實現，且其信道特性相對多極化更好分析，對于研究多極化MIMO信道特性有重要參考價值。

對于多極化MIMO系統進行的以傳遞函數為基礎的測量結果已經可以在一定程度上證明多極化MIMO系統的有效性，同時也能夠表明多極化MIMO系統比單極化MIMO系統在容量等性能上的優越性以及優化程度。這種測量方式得到的結果實際上是系統中的多極化天線和與之對應的多極化信道的疊加，測量的結論在很大程度上依賴于測量中所使用的多極化天線。同時由于天線性能的限制，這樣的測量方式對于進一步挖掘多徑環境中的極化信道資源也力不從心。更重要的是，這樣的測量只能計算出MIMO系統形成的獨立信道數目，卻無法得到這些獨立信道的空間分布信息，而這些空間信息對于揭示環境中多極化電磁波的傳播原理和多極化信道本身的特征以及利用環境中的多極化信道資源優化設計天線陣列等研究方面都有著十分重要的價值。

通信理論中往往將天線看成是空間信道的一個組成部分，在一般情況下這當然是沒有問題的，但在多極化MIMO系統的研究中，空間信道的物理極化特性就變得非常重要，需要對其進行條分縷析的詳細研究。不把天線與物理信道分開，就不可能充分展示信道的物理特性。因此，只有設法去除天線的影響才能對信道本身的特征進行研究。已有的研究工作中大部分采用了全系統研究的方法來研究多極化MIMO系統的設計問題，采用分離方法的研究還沒有報道。

為了研究不同極化方式的電磁波的傳播特性，需要測量不同極化方式電磁波對應的傳播信道。具體的測量方式是，在發射端分別發射極化方向沿垂直極化方向V和水平極化方向H的單一極化電磁波分別為s_V(f)、s_H(f)，分別測量與之對應的信道沖激響應H_V和H_H。但是H_V和H_H并不是單極化，因為在電磁波傳播過程中經過反射和繞射不可避免發生極化旋轉，由于極化旋轉產生極化數據交叉接收，這種現象常用交叉極化鑒別率XPD來描述，交叉極化鑒別率XPD越高，在交叉極化信道耦合的能量就越少。

V→H極化鑒別率：

H→V極化鑒別率：