[发明专利]一种多输入多输出系统中产生多径衰落信号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线移动通信系统中的信号产生技术，尤其涉及多输入多输出(MIMO，Multi-Input Multi-Output)系统中的多径衰落信号产生方法。

背景技术

通常在多输入多输出无线通信系统中，从基站多天线发射的无线信号，由于自然障碍物或人工建筑物等物体的阻挡和反射，到达移动终端的信号已经不是单一的直达径，而是从不同方向来的多条路径。在通信系统设备的研制、调试和生产中，为了确定系统在各种复杂多径传输环境中的通信质量，需要提供一种测试方法来模拟信号在空中的传播，以对多输入多输出无线通信系统性能进行检验。

对于多输入多输出无线通信系统的检验和测试，提供测试信道是必要的。该信道需要模拟信号在空中的传播特性，包括多径特性、衰落特性、噪声特性和多普勒频移特性等，要完整的模拟信号在空中的传播特性是非常困难的，通常采用一种理论或经验公式来模拟信号在空中的传播特性。

在专利申请CN02112500“一种分集衰落产生及应用方法”中给出了一种分集衰落的产生方法。在该专利申请中，分集衰落可以产生任意相关系数的衰落数据，直接应用于检测分集算法仿真，可应用到2G、3G中所有分集信道的仿真中。但是该方法只能适用于单输入单输出系统，无法应用于MIMO系统的信道建模。

也可以采用信道模拟器这样的装置来模拟空中信道，但是这类仪器一般比较大且笨重，移动携带不很方便，不易随时随地与待测系统构成一体进行测试检验。而且信道模拟器价格昂贵，其中的信道模型产生方法已经固化，不能满足特定系统的测试需求。加之目前的信道模拟器多是单入单出的，无法用于MIMO系统的性能测试和验证。

此外，目前的多输入多输出衰落模型多采用3GPP推荐的空间信道模型(SCM，SpatialChannel Model)模型，该模型运算量较大，且所产生信道的相关性不直观，不易考察信道相关性对系统性能的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种多输入多输出系统中产生多径衰落信号的方法，使其能产生用于被测试通信系统所需的多输入多输出多径衰落信道，利用此方法可以给出具有一定相关特征的数据，达到多输入多输出信道的数据相关性以及概率密度分布、功率谱等要求。

本发明具体是这样实现的：

一种多输入多输出系统中产生多径衰落信号的方法，包括如下步骤：

第一步，设置入射角度、角度扩展和功率角度谱及阵列中天线间距等信道初始参数；

第二步，根据设置的信道初始参数，得到基站端的相关矩阵；

第三步，根据设置的信道初始参数，得到移动台端的相关矩阵；

第四步，对基站和移动台两端的相关矩阵做直积，得到整体空间相关矩阵；

第五步，对整体空间相关矩阵进行矩阵分解，得到独立衰落信道响应；

第六步，根据功率角度谱及信道散射模型，估计信道的多普勒功率延迟谱；

第七步，根据得到的多普勒功率延迟谱，估计信道的时间延迟谱；

第八步，根据得到的多普勒功率延迟谱和时间延迟谱，构造FIR滤波器；

第九步，产生多径衰落信号。

所述基站和移动台两端的天线阵列具有相同的极化和发射方式。

所述第四步中：

在上行链路方式时，整体空间相关矩阵是移动台端的相关矩阵与基站端的相关矩阵的直积；

在下行链路方式时，整体空间相关矩阵是基站端的相关矩阵与移动台端的相关矩阵的直积。

所述第五步具体是这样实现的：

先对整体空间相关矩阵进行矩阵分解，得到初始信道响应矩阵，并使矩阵中系数在一定的时间点上进行时域采样，从而得到多维独立衰落信道响应。

所述第八步中FIR滤波器的模型为：