[发明专利]基于电磁矢量传感器的MIMO-Y型天线阵列形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及基于电磁矢量传感器的MIMO-Y型天线阵列。

背景技术

近年来由于移动通信入网用户迅速增加，使得无线电频谱日益拥挤。过去我们常常通过分裂蜂窝宏区或微小区的方法来提高系统容量以缓解蜂窝系统中的拥堵情况。但分裂蜂窝小区成本高且需要重新配置蜂窝系统，自适应性天线能有效解决这个问题。由自适应性天线组成的MIMO系统可以通过多径信号复用明显提高数据传输速率，以及可以通过分集来提高接收性能。理论上能成倍的提高MIMO多径信道容量，并且不需要额外占用系统频谱资源，因此MIMO多天线收发技术拥有广泛的发展前景。且目前多输入多输出技术已经实现了在固定宽带无线接入中的应用。

在MIMO无线收发技术中，通常可以通过增加天线阵元间的距离来减小空间衰落相关性，从而提高MIMO系统容量。理论上，为获得较大的分集增益，基站天线间距离要大于十个波长和移动终端天线间距离大于一个波长。然而由于空间的有限性，特别是移动终端的体积有限，在实际应用中，终端天线的部署存在很大限制。在过去的研究中，提出很多方法来优化MIMO多天线系统性能，如UCA(圆形天线阵列，Uniform Circular array)。Zhou推导出波达信号功率谱分别为均匀分布、高斯分布及双变量高斯分布时圆形天线和ULA(线形天线，Uniform Linear Array)的SFC(空间衰落相关，Spatial Fading Correlation)的闭合表达式并对误码率进行了研究。Tsai等说明在孔径尺寸与线形天线相同时，在角度扩展较小或中等时，圆形天线阵列较线形天线阵列误码率性能更优。Ioannides博士等在波束成形中应用了圆形天线阵列。Takada提出定向天线阵列可有效减小阵元间空间相关性。然而定向天线只对固定方向的信号有较好的接收性能，而在其他方向的方向增益可能很小，因此定向天线常常被用于基站端。在天线阵列中引入电磁矢量传感器可以明显减小阵元间空间衰落相关性从而提高MIMO系统容量。Yong分析了EVS(电磁矢量传感器，Electromagnetic Vector Sensor)的三维空间衰落相关性并在三维空间中的线形阵列、圆形阵列及URA(矩形阵列，Uniform Rectangle Array)中引入电磁矢量传感器，研究了空间衰落相关性，误码率，MIMO系统容量等。仿真实验表明，电磁矢量传感器的引入可以提高系统性能。

发明内容

鉴于现有技术中的上述不足，本发明提供一种Y型天线阵列形状，通过引入电磁矢量传感器EVS的算法，扩展了对MIMO的系统建模，优化了MIMO多天线系统终端天线设计。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案：基于电磁矢量传感器的MIMO-Y型天线阵列形成方法，包括以下步骤：

步骤一、计算接收端多天线为Y型阵列时的入射信号空间导向矢量，

所述Y型阵列由Y₁、Y₂、Y₃三个子线形阵列组成，相邻子线形阵列夹角为120°，相邻阵元间距为d，假设第k个天线阵元的坐标为(x_k，y_k)(k＝1，2，...，3M)，则