CN102457323A - 智能天线阵列仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能天线阵列仿真方法，包括：为智能天线阵列设置相关矩阵；其中，第i行、第j列的元素标识了第i根天线相对于第j根天线的相关程度；将智能天线阵列的相关矩阵与UE的天线相关矩阵进行Kronecker积运算，获得总相关矩阵；对总相关矩阵进行Cholesky分解，获取上三角矩阵；根据上三角矩阵以及所述智能天线阵列的多径衰落系数获取所述智能天线阵列中每根天线上的多径衰落系数，对每根天线上的多径衰落系数乘以功率系数后，得到天线之间的信道的冲击响应序列；将每根天线的信道冲击响应与待发送信号进行卷积后作为所接收信号。本发明同时公开了一种实现上述方法的系统。本发明达到了复杂度和仿真逼近程度的完美结合。

Description

智能天线阵列仿真方法及系统

技术领域

本发明涉及智能天线阵列仿真技术，尤其涉及一种具有强相关性的智能天线阵列仿真方法及系统。

背景技术

智能天线阵列技术是在第三代(3G，3rd Generation)、B3G(Beyond 3G)移动通信系统中所应用的关键技术，如时分同步码分多址(TD-SCDMA，TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access)系统以及长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统中。采用智能天线阵列技术可以大幅度地提高信号传输效率

以时分同步码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access)系统为例，其智能天线是由8根或者6根天线所组成的天线阵列，并且通过上行跟踪移动台的信号到达角，来对下行的发送信号进行波束赋形。这样使得天线与移动台之间的无线链路能量集中，能够有效地抵抗多径衰落，减小下行信号对其它用户的干扰，从而增加了系统容量。

由于智能天线是复杂的多天线单元阵列，对其进行建模或仿真不能简单地采用将多单根天线信道重复叠加的方法，否则就忽略了多个天线阵列间的相互作用影响而不符合实际的信道条件。现有技术中，可以通过基于选定的通信模式(SCM，Selected Communication Mode)扩展模型来设置每根天线模拟器上的信号到达角、散射角和路径衰落的变化，逼近现实无线环境，但其缺点是实现复杂度太高，只适用于小数据量的仿真；对于大数据量的系统级仿真，采用该方法是现有的计算硬件设备所不能支持的。目前，现有技术中还出现了对智能天线阵列中的每根天线单元设置相同的统计参数，并且，每根天线的到达角θ_AOA以一个常数差值递增的方法来简化模型的方法，该方法虽然能简化对智能天线阵列仿真的运算，但与实际场景中的智能天线性能还有一定的差距。

目前，虽然智能天线在TD-SCDMA系统以及长期演进(LTE，Long TermEvolution)系统等3G通信系统中有着大量的应用，但在系统建模、分析时还缺少较好的仿真技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种智能天线阵列仿真方法及系统，能减少运算复杂度的前提下大大提高对智能天线阵列的仿真程度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种时分同步码分多址系统中智能天线仿真方法，包括：

为智能天线阵列设置相关矩阵；其中，所述相关矩阵中的第i行、第j列的元素标识了第i根天线相对于第j根天线的相关程度；

将所述智能天线阵列的相关矩阵与UE的天线相关矩阵进行Kronecker积运算，获得总相关矩阵；

对所述总相关矩阵进行Cholesky分解，获取上三角矩阵；

根据所述上三角矩阵以及独立产生的多径衰落系数获取所述智能天线阵列中每根天线上的多径衰落系数，对所述每根天线上的多径衰落系数乘以功率系数后，得到所述智能天线阵列中每根天线与所述UE天线之间的信道的冲击响应序列；

将每根天线的信道冲击响应与待发送信号进行卷积后作为所接收信号。

优选地，所述相关矩阵中的第i行、第i列的元素为1，所述相关矩阵中的元素按照元素为1的对角线为对称轴共轭对称；

天线i+1及j+1之间的相关性与天线i及j之间的相关性相同。

优选地，所述智能天线阵列为2根、4根、6根或8根天线组成的阵列，其中，

2天线阵列的相关矩阵为：

4天线阵列的相关矩阵为：

6天线阵列的相关矩阵为：

8天线阵列的相关矩阵为：

其中r表示相关系数值，*表示共轭。

优选地，所述智能天线阵列为线性天线阵列或圆阵天线阵列时，所述智能天线阵列中天线之间的信号强度以平方率非线性衰减，则每相邻两天线间的相关性用同一个相关系数α的二次方幂函数来表示；假设相邻天线间的距离为δ，第i根天线与第j根天线间的距离为|j-i|×δ，则

其中，|j-i|表示取绝对值运算；Δ表示所有相邻天线间的累积距离。

优选地，

对于2天线阵列，Δ＝δ；2天线阵列的相关矩阵为：

$R_{2\×2}=\left(\begin{array}{cc}1& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& 1\end{array}\right);$

对于4天线阵列，Δ＝3δ；4天线阵列的相关矩阵为：

$R_{4\×4}=\left(\begin{array}{cccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/9}& {\mathrm{\α}}^{4/9}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/9}& {\mathrm{\α}}^{4/9}\\ {\mathrm{\α}}^{4/9*}& {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/9}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{4/9*}& {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1\end{array}\right);$

对于6天线阵列，Δ＝5×δ；6天线阵列的相关矩阵为：

$R_{6\×6}=\left(\begin{array}{cccccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}& {\mathrm{\α}}^{16/25}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}& {\mathrm{\α}}^{16/25}\\ {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}\\ {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}\\ {\mathrm{\α}}^{16/25*}& {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{16/25*}& {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1\end{array}\right);$

对于8天线阵列，Δ＝7×δ；8天线阵列的相关矩阵为：

$R_{8\×8}=\left(\begin{array}{cccccccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}& {\mathrm{\α}}^{36/49}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}& {\mathrm{\α}}^{36/49}\\ {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}\\ {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}\\ {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}\\ {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}\\ {\mathrm{\α}}^{36/49*}& {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{36/49*}& {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1\end{array}\right).$

优选地，所述δ小于发射信号的一个波长时，0.5＜|α|＜1，其中，|α|表示取模运算。

一种智能天线阵列仿真系统，包括设置单元、总相关矩阵运算单元、上三角矩阵运算单元、冲击响应序列运算单元和仿真单元；其中，

设置单元，用于智能天线阵列设置相关矩阵；其中，所述相关矩阵中的第i行、第j列的元素标识了第i根天线相对于第j根天线的相关程度；

总相关矩阵运算单元，用于将所述智能天线阵列的相关矩阵与UE的天线相关矩阵进行Kronecker积运算，获得总相关矩阵；

上三角矩阵运算单元，用于对所述总相关矩阵进行Cholesky分解，获取上三角矩阵；

冲击响应序列运算单元，用于根据所述上三角矩阵以及独立产生的多径衰落系数获取所述智能天线阵列中每根天线上的多径衰落系数，对所述每根天线上的多径衰落系数乘以功率系数后，得到所述智能天线阵列中每根天线与所述UE天线之间的信道的冲击响应序列；

仿真单元，用于将每根天线的信道冲击响应与待发送信号进行卷积后作为所接收信号。

优选地，所述相关矩阵中的第i行、第i列的元素为1，所述相关矩阵中的元素按照元素为1的对角线为对称轴共轭对称；

天线i+1及j+1之间的相关性与天线i及j之间的相关性相同。

优选地，所述智能天线阵列为2根、4根、6根或8根天线组成的阵列，其中，

2天线阵列的相关矩阵为：

4天线阵列的相关矩阵为：

6天线阵列的相关矩阵为：

8天线阵列的相关矩阵为：

其中r表示相关系数值，*表示共轭。

优选地，所述智能天线阵列为线性天线阵列或圆阵天线阵列时，所述智能天线阵列中天线之间的信号强度以平方率非线性衰减，则每相邻两天线间的相关性用同一个相关系数α的二次方幂函数来表示；假设相邻天线间的距离为δ，第i根天线与第j根天线间的距离为|j-i|×δ，则

其中，|j-i|表示取绝对值运算，Δ表示所有相邻天线间的累积距离。

优选地，

对于2天线阵列，Δ＝δ；2天线阵列的相关矩阵为：

$R_{2\×2}=\left(\begin{array}{cc}1& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& 1\end{array}\right);$

对于4天线阵列，Δ＝3δ；4天线阵列的相关矩阵为：

$R_{4\×4}=\left(\begin{array}{cccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/9}& {\mathrm{\α}}^{4/9}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/9}& {\mathrm{\α}}^{4/9}\\ {\mathrm{\α}}^{4/9*}& {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/9}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{4/9*}& {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1\end{array}\right);$

对于6天线阵列，Δ＝5×δ；6天线阵列的相关矩阵为：

$R_{6\×6}=\left(\begin{array}{cccccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}& {\mathrm{\α}}^{16/25}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}& {\mathrm{\α}}^{16/25}\\ {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}\\ {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}\\ {\mathrm{\α}}^{16/25*}& {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{16/25*}& {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1\end{array}\right);$

对于8天线阵列，Δ＝7×δ；8天线阵列的相关矩阵为：

$R_{8\×8}=\left(\begin{array}{cccccccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}& {\mathrm{\α}}^{36/49}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}& {\mathrm{\α}}^{36/49}\\ {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}\\ {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}\\ {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}\\ {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}\\ {\mathrm{\α}}^{36/49*}& {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{36/49*}& {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1\end{array}\right).$

优选地，所述δ小于发射信号的一个波长时，0.5＜|α|＜1，其中，|α|表示取模运算。

本发明中，通过设置更能体现智能天线阵列中天线之间的相关矩阵来描述天线间的相关性，并进一步根据该相关矩阵来仿真每根天线上的信道，因此，本发明与扩展的SCM模型方法相比，大大简化了系统仿真的运算量，并与扩展的SCM模型方法的仿真效果相当；与简单地叠加每根天线的模型相比，更符合多天线阵列系统的工程实际，达到了复杂度和仿真逼近程度的完美结合。

附图说明

图1为本发明智能天线阵列仿真方法的流程图；

图2为本发明利用天线信道间相关矩阵生成信道冲击响应的示意图；

图3为本发明将发送信号与天线信道卷积而生成接收信号的示意图；

图4为本发明智能天线阵列仿真系统的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

真实无线多天线通信系统中，天线间无线信道冲激响应是一个复杂的时变函数，它受到天线类型，天线角度，天线周围环境，散射体分布等多种因素的影响。本发明以TD-SCDMA系统为例进行说明，需要说明的是，本发明技术方案适用于任何具有强相关性的智能天线阵列的通信系统。TD-SCDMA系统所使用的是智能天线，其部署时是将一组自适应天线阵列安装在同一机架上，其特点就是天线间具有强相关性，采用相关矩阵建模的方法可以较好地对其性能进行逼近。本发明正是针对TD-SCDMA系统的智能天线阵列这一特点，首先设置智能天线阵列中各天线之间的相关矩阵，通过天线之间的相关性进一步实现对TD-SCDMA系统中天线的收发无线信号的模拟。

图1为本发明时分同步码分多址系统中智能天线仿真方法的流程图，如图1所示，本发明时分同步码分多址系统中智能天线仿真方法包括以下步骤：

步骤101，为TD-SCDMA系统的智能天线阵列设置相关矩阵。其中，相关矩阵中的第i行、第j列的元素r_ij标识了第i根天线相对于第j根天线的相关程度。本发明中的相关矩阵具有如下的特性：

TD-SCDMA系统的智能天线阵列一般是由6或8根天线组成的阵列，因此所述的相关矩阵是一个6×6，或者8×8的方阵；

由于元素r_ij标识了第i根天线相对于第j根天线的相关程度，因此，第i根天线相对于第i根天线的相关程度必然是“1”。本发明中的相关矩阵中的元素是按照元素全是“1”的对角线为对称轴而共轭对称的。

本发明中，近似地假设智能天线阵列中各天线间的排布是均匀的，因此，天线i+1和j+1之间的相关性等同于天线i和j之间的相关性，相关矩阵中下一行中的元素可以从上一行中的元素来推出。具体的，与前述元素全是“1”的对角线平行的线上，元素都相同。

根据以上的TD-SCDMA系统的智能天线阵列的特点，TD-SCDMA系统的智能天线的相关矩阵具有以下几种形式：

对于2天线阵列，Δ＝δ；2天线阵列的相关矩阵为：

$R_{2\×2}=\left(\begin{array}{cc}1& r_1\\ r_1^{*}& 1\end{array}\right);$

对于4天线阵列，Δ＝3δ；4天线阵列的相关矩阵为：

$R_{4\×4}=\left(\begin{array}{cccc}1& r_1& r_2& r_3\\ r_1^{*}& 1& r_1& r_2\\ r_2^{*}& r_1^{*}& 1& r_1\\ r_3^{*}& r_2^{*}& r_1^{*}& 1\end{array}\right);$

对于6天线阵列的相关矩阵：

$R_{6\×6}=\left(\begin{array}{cccccc}1& r_1& r_2& r_3& r_4& r_5\\ r_1^{*}& 1& r_1& r_2& r_3& r_4\\ r_2^{*}& r_1^{*}& 1& r_1& r_2& r_3\\ r_3^{*}& r_2^{*}& r_1^{*}& 1& r_1& r_2\\ r_4^{*}& r_3^{*}& r_2^{*}& r_1^{*}& 1& r_1\\ r_5^{*}& r_4^{*}& r_3^{*}& r_2^{*}& r_1^{*}& 1\end{array}\right)$

对于8天线阵列的相关矩阵：

$R_{8\×8}=\left(\begin{array}{cccccccc}1& r_1& r_2& r_3& r_4& r_5& r_6& r_7\\ r_1^{*}& 1& r_1& r_2& r_3& r_4& r_5& r_6\\ r_2^{*}& r_1^{*}& 1& r_1& r_2& r_3& r_4& r_5\\ r_3^{*}& r_2^{*}& r_1^{*}& 1& r_1& r_2& r_3& r_4\\ r_4^{*}& r_3^{*}& r_2^{*}& r_1^{*}& 1& r_1& r_2& r_3\\ r_5^{*}& r_4^{*}& r_3^{*}& r_2^{*}& r_1^{*}& 1& r_1& r_2\\ r_6^{*}& r_5^{*}& r_4^{*}& r_3^{*}& r_2^{*}& r_1^{*}& 1& r_1\\ r_7^{*}& r_6^{*}& r_5^{*}& r_4^{*}& r_3^{*}& r_2^{*}& r_1^{*}& 1\end{array}\right)$

上述相关矩阵中，*表示共轭，r是表示相关程度的量(相关系数值)；

本发明中，针对TD-SCDMA的智能天线的线性天线阵列以及圆阵天线阵列的特点，进一步对上述的相关矩阵进行优化，以下具体描述之。

天线阵列中各天线之间的信号强度以平方率非线性衰减，因此每相邻两天线之间的相关性可以用同一个相关系数的二次方幂函数来表示，定义这个相关系数用α表示。

TD-SCDMA的智能天线阵列中各天线之间是等距排列的，也就是说相邻天线间的间隔是相等的，定义相邻天线间的距离为δ，那么第i根天线与第j根天线间的距离为|j-i|*δ；其中，||表示取绝对值运算。

根据TD-SCDMA的智能天线阵列上述的两点假设，相关矩阵中的元素可以简化表示为：

$r_{\mathrm{ij}}={\mathrm{\α}}^{{(d_{\mathrm{ij}}/\mathrm{\Δ})}^2}={\mathrm{\α}}^{{\left(\right|j-i|*\mathrm{\δ}/\mathrm{\Δ})}^2}$

其中，Δ表示所有相邻天线间的累积距离，因此，对于6天线阵列：Δ＝5×δ；对于8天线阵列：Δ＝7×δ。

根据上面的假设，可以将TD-SCDMA系统智能天线阵列的相关矩阵进一步地简化，

其中，对于2天线阵列的相关矩阵，简化为：

对于4天线阵列的相关矩阵，简化为：

对于6天线阵列的相关矩阵，简化为：

$R_{6\×6}=\left(\begin{array}{cccccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}& {\mathrm{\α}}^{16/25}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}& {\mathrm{\α}}^{16/25}\\ {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}\\ {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}\\ {\mathrm{\α}}^{16/25*}& {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{16/25*}& {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1\end{array}\right)$

对于8天线阵列的相关矩阵，简化为：

$R_{8\×8}=\left(\begin{array}{cccccccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}& {\mathrm{\α}}^{36/49}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}& {\mathrm{\α}}^{36/49}\\ {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}\\ {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}\\ {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}\\ {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}\\ {\mathrm{\α}}^{36/49*}& {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{36/49*}& {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1\end{array}\right)$

本发明中，更进一步地，考虑到智能天线阵列中的各天线之间距离相对比较紧密，相邻天线之间的间距一般都会小于一个波长，具有强相关性，因此相关系数α的模大于0.5而小于1，即0.5＜|α|＜1；这里，|α|表示取模运算。

步骤102，利用步骤101中获得的TD-SCDMA系统网络侧智能天线阵列的相关矩阵和UE侧天线的相关矩阵进行Kronecker积运算，获得总的相关矩阵R；

$R=R_{\mathrm{BS}}\⊗R_{\mathrm{MS}}$

其中，R_BS表示网络侧的天线阵列的相关矩阵，而R_MS表示UE侧的天线阵列的相关矩阵，

表示Kronecker积运算。本发明中，UE侧天线的相关矩阵如何设置不是本发明的重点，这里不再赘述其实现细节。

在目前的实际工程应用中，UE的天线只有一根，因此UE天线的相关矩阵为1，也即R_MS＝1；则上式中总的相关矩阵R＝R_BS。本领域技术人员应当理解，由于本发明技术方案的重点在于对网络侧天线阵列中的相关矩阵，与UE侧的天线数目没有太大的关系，因此，当UE侧的天线有2根以上时，实现方式与下述UE侧只有一根天线相比没有实质性差别，只是实现复杂度比较高而已。本发明中仅以UE侧有一根天线的示例进行技术方案实质性的说明。

上述的Kronecker积运算是矩阵的数学运算，属于公知技术，此处不再赘述其实现细节。

步骤103，对总的相关矩阵R进行Cholesky分解，并取出分解后的上三角矩阵

具体的，

其中，Cholesky分解是数学上的矩阵运算，属于公知技术，本发明不再详述其实现细节。需要说明的是，由于按照步骤101获得的TD-SCDMA智能天线阵列的相关矩阵必定是正定的，因此，这里对

进行Cholesky分解必定可行。

步骤104，生成智能天线与终端天线间两两天线对间的信道冲击响应。

本发明中，通过下述文献中记载的方法进行信道冲击响应的运算：《(Aspace-time correlation model for multielement antenna systems in mobile fadingchannels》A.Abdi and M.Kaveh，IEEE Journal on Selected Areas inCommunications，vol.20，no.3，pp.550-560，2002.。本发明中，对如何利用上述文件中记载的方法进行天线对间的信道冲击响应的运算进行简单介绍。图2为本发明利用天线信道间相关矩阵生成信道冲击响应的示意图，如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤a，独立地对每个天线信道生成一个平坦衰落(flat fading)序列，每个flat fading序列的统计特性(即径数、径间的时间间隔、衰落功率等)均相同。然后将每个flat fading序列经过Doppler滤波器进行滤波，其中，各Doppler滤波器的参数(即Doppler频偏)也相同；

生成后的多径信道系数按每根天线为一排组成独立天线矩阵H’。其中，H’是独立产生的6(或8)根天线的多径衰落系数，所述衰落系统可以通过瑞利衰落或莱斯衰落产生。

步骤b，将步骤a生成的独立天线矩阵中的衰落系数和

矩阵中的对应元素进行点乘；即进行

运算；

步骤c，将步骤b生成的每个天线上的衰落系数按照排进行输出，并对每根天线的序列乘以功率系数

具体的，功率系数是由仿真系统根据自身的天线系统的发射功率而确定的，一旦仿真系统确定，该功率系数即是已知的。由此生成的每排序列即是对应天线对间信道的冲击响应序列。

如前述步骤102中所述，在现实工程中，UE侧的天线通常只有一根，因此对应天线对间的信道即是指智能天线中每根天线与终端天线间的信道。

步骤105，将每根天线的信道冲击响应与发送信号进行卷积，即得到UE侧的接收信号。图3为本发明将发送信号与天线信道卷积而生成接收信号的示意图，如图3所示，由于计算得到了网络侧每根天线与UE侧天线之间的信道冲击响应，因此，将每根天线的信道冲击响应与网络侧的待发送信号进行卷积，即得到UE侧所接收信号的仿真信号。本发明中，分成上行及下行两种情况，其中，对于上行，发送信号即是指终端所发射出的信号；下行，发送信号即是指智能天线的一个(或多个)天线阵列所发射出的信号。然后将所有的卷积结果按照时间进行叠加，为接收信号，即完成了整个智能天线信道建模的过程。本发明中，由于针对的是TD-SCDMA系统，其上行信道及下行信道具有完全相同的信道冲击响应。

本领域技术人员应当理解，本发明所披露的技术方案适用于任何具有强相关性的智能天线阵列。

图4为本发明时分同步码分多址系统中智能天线仿真系统的组成结构示意图，如图4所示，本发明时分同步码分多址系统中智能天线仿真系统包括设置单元40、总相关矩阵运算单元41、上三角矩阵运算单元42、冲击响应序列运算单元43和仿真单元44；其中，

设置单元40，用于为智能天线阵列设置相关矩阵；其中，所述相关矩阵中的第i行、第j列的元素标识了第i根天线相对于第j根天线的相关程度；

总相关矩阵运算单元41，用于将所述智能天线阵列的相关矩阵与UE的天线相关矩阵进行Kronecker积运算，获得总相关矩阵；

上三角矩阵运算单元42，用于对所述总相关矩阵进行Cholesky分解，获取上三角矩阵

冲击响应序列运算单元43，用于根据所述上三角矩阵

以及所述智能天线阵列的多径衰落系数获取所述智能天线阵列中每根天线上的多径衰落系数，对所述每根天线上的多径衰落系数乘以功率系数后，得到所述智能天线阵列中每根天线与所述UE天线之间的信道的冲击响应序列；

仿真单元44，用于将每根天线的信道冲击响应与待发送信号进行卷积后作为所接收信号。

上述相关矩阵中的第i行、第i列的元素为1，所述相关矩阵中的元素按照元素为1的对角线为对称轴共轭对称；

天线i+1及j+1之间的相关性与天线i及j之间的相关性相同。

上述智能天线阵列为2根、4根、6根或8根天线组成的阵列，其中，

对于2天线阵列，Δ＝δ；2天线阵列的相关矩阵为：

$R_{2\×2}=\left(\begin{array}{cc}1& r_1\\ r_1^{*}& 1\end{array}\right);$

对于4天线阵列，Δ＝3δ；4天线阵列的相关矩阵为：

$R_{4\×4}=\left(\begin{array}{cccc}1& r_1& r_2& r_3\\ r_1^{*}& 1& r_1& r_2\\ r_2^{*}& r_1^{*}& 1& r_1\\ r_3^{*}& r_2^{*}& r_1^{*}& 1\end{array}\right);$

6天线阵列的相关矩阵为：

8天线阵列的相关矩阵为：

其中r表示相关系数值，*表示共轭。

上述智能天线阵列为线性天线阵列或圆阵天线阵列时，所述智能天线阵列中天线之间的信号强度以平方率非线性衰减，则每相邻两天线间的相关性用同一个相关系数α的二次方幂函数来表示；假设相邻天线间的距离为δ，第i根天线与第j根天线间的距离为|j-i|×δ，则

其中，|j-i|表示取绝对值运算，Δ表示所有相邻天线间的累积距离；

对于2天线阵列，Δ＝δ；2天线阵列的相关矩阵为：

$R_{2\×2}=\left(\begin{array}{cc}1& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& 1\end{array}\right);$

对于4天线阵列，Δ＝3δ；4天线阵列的相关矩阵为：

$R_{4\×4}=\left(\begin{array}{cccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/9}& {\mathrm{\α}}^{4/9}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/9}& {\mathrm{\α}}^{4/9}\\ {\mathrm{\α}}^{4/9*}& {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/9}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{4/9*}& {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1\end{array}\right);$

对于6天线阵列，Δ＝5×δ；6天线阵列的相关矩阵为：

$R_{6\×6}=\left(\begin{array}{cccccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}& {\mathrm{\α}}^{16/25}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}& {\mathrm{\α}}^{16/25}\\ {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}\\ {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}\\ {\mathrm{\α}}^{16/25*}& {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{16/25*}& {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1\end{array}\right);$

对于8天线阵列，Δ＝7×δ；8天线阵列的相关距阵为：

$R_{8\×8}=\left(\begin{array}{cccccccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}& {\mathrm{\α}}^{36/49}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}& {\mathrm{\α}}^{36/49}\\ {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}\\ {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}\\ {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}\\ {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}\\ {\mathrm{\α}}^{36/49*}& {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{36/49*}& {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1\end{array}\right).$

上述δ小于发射信号的一个波长时，0.5＜|α|＜1，其中，|α|表示取模运算。

本领域技术人员应当理解，本发明智能天线阵列仿真系统是为实现前述的本发明智能天线阵列仿真方法而设计的，上述各处理单元以及子处理单元的实现功能可参照前述方法的相关描述而理解。上述各处理单元以及子处理单元的功能，可通过相应的集成电路来实现，也可通过相应的计算机程序在具有程序执行功能的处理器上而实现。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种智能天线阵列仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

为智能天线阵列设置相关矩阵；其中，所述相关矩阵中的第i行、第j列的元素标识了第i根天线相对于第j根天线的相关程度；

将所述智能天线阵列的相关矩阵与用户设备(UE)的天线相关矩阵进行克罗内克(Kronecker)积运算，获得总相关矩阵；

对所述总相关矩阵进行平方根法(Cholesky)分解，获取上三角矩阵；

根据所述上三角矩阵以及独立产生的多径衰落系数获取所述智能天线阵列中每根天线上的多径衰落系数，对所述每根天线上的多径衰落系数乘以功率系数后，得到所述智能天线阵列中每根天线与所述UE天线之间的信道的冲击响应序列；

将每根天线的信道冲击响应与待发送信号进行卷积后作为所接收信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相关矩阵中的第i行、第i列的元素为1，所述相关矩阵中的元素按照元素为1的对角线为对称轴共轭对称；

天线i+1及j+1之间的相关性与天线i及j之间的相关性相同。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述智能天线阵列为2根、4根、6根或8根天线组成的阵列，其中，

2天线阵列的相关矩阵为：

4天线阵列的相关矩阵为：

6天线阵列的相关矩阵为：

8天线阵列的相关矩阵为：

其中r表示相关系数值，*表示共轭。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述智能天线阵列为线性天线阵列或圆阵天线阵列时，所述智能天线阵列中天线之间的信号强度以平方率非线性衰减，则每相邻两天线间的相关性用同一个相关系数α的二次方幂函数来表示；假设相邻天线间的距离为δ，第i根天线与第j根天线间的距离为|j-i|×δ，则

其中，|j-i|表示取绝对值运算；Δ表示所有相邻天线间的累积距离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

对于2天线阵列，Δ＝δ；2天线阵列的相关矩阵为：

$R_{2\×2}=\left(\begin{array}{cc}1& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& 1\end{array}\right);$

对于4天线阵列，Δ＝3δ；4天线阵列的相关矩阵为：

$R_{4\×4}=\left(\begin{array}{cccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/9}& {\mathrm{\α}}^{4/9}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/9}& {\mathrm{\α}}^{4/9}\\ {\mathrm{\α}}^{4/9*}& {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/9}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{4/9*}& {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1\end{array}\right);$

对于6天线阵列，Δ＝5×δ；6天线阵列的相关矩阵为：

$R_{6\×6}=\left(\begin{array}{cccccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}& {\mathrm{\α}}^{16/25}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}& {\mathrm{\α}}^{16/25}\\ {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}\\ {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}\\ {\mathrm{\α}}^{16/25*}& {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{16/25*}& {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1\end{array}\right);$

对于8天线阵列，Δ＝7×δ；8天线阵列的相关矩阵为：

$R_{8\×8}=\left(\begin{array}{cccccccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}& {\mathrm{\α}}^{36/49}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}& {\mathrm{\α}}^{36/49}\\ {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}\\ {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}\\ {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}\\ {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}\\ {\mathrm{\α}}^{36/49*}& {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{36/49*}& {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1\end{array}\right).$

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述δ小于发射信号的一个波长时，0.5＜|α|＜1，其中，|α|表示取模运算。

7.一种智能天线阵列仿真系统，其特征在于，所述系统包括设置单元、总相关矩阵运算单元、上三角矩阵运算单元、冲击响应序列运算单元和仿真单元；其中，

设置单元，用于智能天线阵列设置相关矩阵；其中，所述相关矩阵中的第i行、第j列的元素标识了第i根天线相对于第j根天线的相关程度；

总相关矩阵运算单元，用于将所述智能天线阵列的相关矩阵与UE的天线相关矩阵进行Kronecker积运算，获得总相关矩阵；

上三角矩阵运算单元，用于对所述总相关矩阵进行Cholesky分解，获取上三角矩阵；

冲击响应序列运算单元，用于根据所述上三角矩阵以及独立产生的多径衰落系数获取所述智能天线阵列中每根天线上的多径衰落系数，对所述每根天线上的多径衰落系数乘以功率系数后，得到所述智能天线阵列中每根天线与所述UE天线之间的信道的冲击响应序列；

仿真单元，用于将每根天线的信道冲击响应与待发送信号进行卷积后作为所接收信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述相关矩阵中的第i行、第i列的元素为1，所述相关矩阵中的元素按照元素为1的对角线为对称轴共轭对称；

天线i+1及j+1之间的相关性与天线i及j之间的相关性相同。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述智能天线阵列为2根、4根、6根或8根天线组成的阵列，其中，

2天线阵列的相关矩阵为：

4天线阵列的相关矩阵为：

6天线阵列的相关矩阵为：

8天线阵列的相关矩阵为：

其中r表示相关系数值，*表示共轭。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述智能天线阵列为线性天线阵列或圆阵天线阵列时，所述智能天线阵列中天线之间的信号强度以平方率非线性衰减，则每相邻两天线间的相关性用同一个相关系数α的二次方幂函数来表示；假设相邻天线间的距离为δ，第i根天线与第j根天线间的距离为|j-i|×δ，则

其中，|j-i|表示取绝对值运算，Δ表示所有相邻天线间的累积距离。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，

对于2天线阵列，Δ＝δ；2天线阵列的相关矩阵为：

$R_{2\×2}=\left(\begin{array}{cc}1& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& 1\end{array}\right);$

对于4天线阵列，Δ＝3δ；4天线阵列的相关矩阵为：

$R_{4\×4}=\left(\begin{array}{cccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/9}& {\mathrm{\α}}^{4/9}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/9}& {\mathrm{\α}}^{4/9}\\ {\mathrm{\α}}^{4/9*}& {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/9}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{4/9*}& {\mathrm{\α}}^{1/9*}& 1\end{array}\right);$

对于6天线阵列，Δ＝5×δ；6天线阵列的相关矩阵为：

$R_{6\×6}=\left(\begin{array}{cccccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}& {\mathrm{\α}}^{16/25}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}& {\mathrm{\α}}^{16/25}\\ {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}& {\mathrm{\α}}^{9/25}\\ {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}& {\mathrm{\α}}^{4/25}\\ {\mathrm{\α}}^{16/25*}& {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/25}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{16/25*}& {\mathrm{\α}}^{9/25*}& {\mathrm{\α}}^{4/25*}& {\mathrm{\α}}^{1/25*}& 1\end{array}\right);$

对于8天线阵列，Δ＝7×δ；8天线阵列的相关矩阵为：

$R_{8\×8}=\left(\begin{array}{cccccccc}1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}& {\mathrm{\α}}^{36/49}& \mathrm{\α}\\ {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}& {\mathrm{\α}}^{36/49}\\ {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}& {\mathrm{\α}}^{25/49}\\ {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}& {\mathrm{\α}}^{16/49}\\ {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}& {\mathrm{\α}}^{9/49}\\ {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}& {\mathrm{\α}}^{4/49}\\ {\mathrm{\α}}^{36/49*}& {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1& {\mathrm{\α}}^{1/49}\\ {\mathrm{\α}}^{*}& {\mathrm{\α}}^{36/49*}& {\mathrm{\α}}^{25/49*}& {\mathrm{\α}}^{16/49*}& {\mathrm{\α}}^{9/49*}& {\mathrm{\α}}^{4/49*}& {\mathrm{\α}}^{1/49*}& 1\end{array}\right).$

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述δ小于发射信号的一个波长时，0.5＜|α|＜1，其中，|α|表示取模运算。

Images