[发明专利]一种毫米波大规模MIMO信道模拟系统及方法

权利要求书

1.一种毫米波大规模MIMO信道模拟系统的信道模拟方法，所述毫米波大规模MIMO信道模拟系统包括屏蔽装置(5)，屏蔽装置(5)外设有大规模MIMO系统(1)、MIMO信道模拟器(2)以及信道与设备控制装置(3)，屏蔽装置(5)内设有三维球面探针装置(4)；大规模MIMO系统(1)连接MIMO信道模拟器(2)，MIMO信道模拟器(2)连接三维球面探针装置(4)，信道与设备控制装置(3)分别与三维球面探针装置(4)和MIMO信道模拟器(2)通信；所述信道与设备控制装置(3)包括信道产生模块(15)、空间映射模块(16)和设备控制模块(17)；所述三维球面探针装置(4)包括三维球面探针架(10)和设备支架(12)，三维球面探针架(10)的球面上设有多个探针(14)，设备支架(12)上设有待测设备(11)，所述探针(14)通过开关(13)连接MIMO信道模拟器(2)；所述信道模拟方法包括以下步骤：

S1：在三维球面探针架(10)上按天顶角和方位角方向均匀分布多个探针(14)，用于模拟各个空间方向上的信号；

S2：在MIMO信道模拟器(2)中设置三维信道场景、天线布局以及收发天线参数，结合移动状态，确定传播场景和阴影衰落参数，计算大尺度衰落参数；

S3：根据使用信道产生模块(15)分别产生接收天线模式矩阵H_{rx_ant}、发射天线模式矩阵H_{tx_ant}、接收天线初始相位矩阵H_{rx_theta_phi}、发射天线初始相位矩阵H_{tx_theta_phi}、离开角扩展矩阵H_{tx_aod_ds}和到达角扩展矩阵H_{rx_aoa_ds}；

S4：计算小尺寸衰落参数：根据发射天线模式矩阵H_{tx_ant}和发射天线初始相位矩阵H_{tx_theta_phi}，计算空间离开角矩阵H_aod；结合离开角度扩展与角度功率谱分布，产生随机射线，计算各个簇和射线多径离开时延τ和功率Pwr，生成发射信道空间映射，将个发射机信道转换为P个离开角信号，发射信号矩阵维度由M×1转化为P×1；其中，M为大规模MIMO系统(1)中天线单元的数量，1为发射信号经过最大时延扩展后序列的长度；

S5：针对待测设备(11)的每个天线单元，据接收天线模式矩阵H_{rx_ant}和接收天线初始相位矩阵H_{rx_theta_phi}，计算空间到达角矩阵H_aoa；结合到达角度扩展与角度功率谱分布，产生随机射线，计算各个簇和射线多径达到时延τ和功率Pwr，合并相同时延与到达方向射线，将P个离开角信号转换为Q个到达角信号，信道矩阵维度由P×1转化为Q×1；

S6：根据MIMO信道模拟器(2)中设置的三维信道场景与移动状态，确定待测设备(11)移动引起的场景变化，重复步骤S4和S5，产生对应的信道数据映射，并计算多普勒频偏；

S7：使用空间映射模块(16)产生Q个空间到达方向的信号，通过设备控制模块(17)控制开关(13)，选择三维球面探针架(10)上的探针(14)，控制各到达波的空间方向；

S8：将步骤S2产生的大尺度衰落参数和步骤S6产生的空间映射下小尺度衰落参数注入MIMO信道模拟器(2)，结合三维球面探针装置(4)的同步控制，实现对大规模MIMO信道的模拟。