CN112187388B - 一种对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法、装置及计算设备，方法易于实现，状态转移简单，能很好地体现散射体簇的动态特性，更接近信道测量的结果，方法包括：获取平面天线的维度信息、阵元间距信息，以及，获取可观测的散射体簇的第一更新率和不可观测的散射体簇的第二更新率；获取平面天线的第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；根据阵元间距信息和第一更新率，计算可观测的散射体簇和不可观测的散射体簇的交换概率；根据阵元间距信息和第二更新率，计算不可观测的散射体簇的替换概率；计算维度内任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。

Description

一种对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法、装置及计算设备。
背景技术
由于大规模天线阵列中，收发端配备的天线阵元数目较多，导致瑞利距离增大，不同的收发端天线阵元所经历的传输环境有差异，散射体簇在天线阵列轴维度上具有非平稳特性，即大规模天线阵列的空间非平稳特性。主要表现在：发射端不同的天线阵元发出的无线电波经过不同的散射体簇集合到达接收端，如图1所示，
Figure BDA0002702084370000011
经过散射体簇1和散射体簇3到达
Figure BDA0002702084370000012
经过散射体簇2和散射体簇3到达
Figure BDA0002702084370000013
其中
Figure BDA0002702084370000014
表示发射端第i个天线阵元，
Figure BDA0002702084370000015
表示接收端第j个天线阵元。
针对这一现象，文献[1]利用生灭过程的思想对阵列轴上的散射体簇的非平稳特性进行建模。其主要现实依据是，两个距离越近的天线，其分别对应的可见散射体簇集合的相似程度越高，且与天线的起始位置无关，只与天线间的绝对距离有关。由于这与数学上平稳过程的特性很相似，因此采用生灭过程的思想对信道非平稳特性进行建模具有一定的理论依据。这一建模方法最早在文献[1]中提出，后续在许多信道模型中得到应用。文献[2]基于文献[1]中提出的在线性天线上使用的生灭过程扩展为在平面天线上使用的生灭过程。
文献[1]基于生灭过程的技术方案如图2所示。假设发射端第i个天线阵元的可观测的散射体簇集合为
Figure BDA0002702084370000016
接收端第j根天线阵元的可观测的散射体簇集合为
Figure BDA0002702084370000017
初始状态下
Figure BDA0002702084370000018
和
Figure BDA0002702084370000019
这两个集合中的元素个数均为N。不失一般性，不妨设发射端第一个天线阵元的可观测的散射体簇的集合为
Figure BDA00027020843700000110
其余的发射端天线阵元的散射体簇集合由其前一个天线阵元的散射体簇集合演进而来。
对于任意集合
Figure BDA0002702084370000021
每次演化时，其中每个散射体簇存活概率为
Figure BDA0002702084370000022
并按照期望为
Figure BDA0002702084370000023
的泊松过程生成了新的散射体簇，参考相关信道标准确定新的散射体簇的时延、功率等参数，得到新的集合
Figure BDA0002702084370000024
值得注意的是，在阵列轴上演化时消失的散射体簇不会再出现。
因此给定了集合
Figure BDA0002702084370000025
后续的所有发射端天线阵元散射体簇集合可按照生灭过程的思想在此基础上进行演化得到。对接收端的天线阵元采用同样的方法和流程生成各个天线阵元的散射体簇集合。再利用随机配对的方式，将收发两端的散射体簇联系起来，确定收发端天线链路散射体簇的可见性。如图3所示，收发端的散射体簇集合内元素个数可能不同，对其进行随机配对，多余的散射体簇将被舍弃。两个配对的散射体簇对应着现实世界中的实际存在的散射体簇。也就是说图3中，所有发射端能“看见”6号散射体簇的天线阵元与所有接收端能“看见”5号散射体簇的天线阵元之间存在非视距(Non Line of Sight,NLoS)路径。以此类推，发射端的3号与接收端1号，发射端的5号与接收端8号，等等。
文献[2]将文献[1]中的生灭过程扩展到平面天线上，先生成一定数量的散射体簇，对于某个与天线距离小于瑞利距离的散射体簇，当且仅当天线阵元位于某个圆内才能观测到该散射体，该圆的圆心为天线阵列中随机一个天线阵元，圆的半径按照文献[1]所提及的生灭过程生成。
一方面，文献[1]中所使用的生灭过程在严格意义上说，不符合数学上生灭过程的定义。文献[1]假设在大规模天线阵列内，阵列轴演化时散射体簇消失后不会再次出现，即大规模天线阵列范围内散射体消失后再出现的概率接近于无穷小。因此，生灭过程的最终实现会受到偶然极端情况的影响，导致信道模型偏向极端，使得不同的天线阵元经历的散射体簇的情况差异过大，如文献[1]最终的仿真结果中天线1和天线32之间存在9个差异的散射体簇，使得天线阵元间的空间互相关在经过数个波长后即趋近于零，这与信道测量结果不能很好对应。
另一方面，该方法与线性阵列的契合度较高，无法很好地对二维的平面天线进行建模，如图2所示。根据文献[1]所述的生灭过程的技术，无法兼顾x轴和y轴的演进。文献[2]中虽然使用随机圆心、按照生灭过程生成半径的方法将文献[1]中的生灭过程推广至平面天线，但仍基于散射体簇消失后不会再次出现的假设，因而与文献[1]有着类似的缺陷。此外，位于平面天线阵列边缘的天线阵元，由于附近的天线阵元较位于中间的天线阵元少，因此“看见”的散射体簇数量会显著减少。
文献说明：
[1]S.Wu,C.Wang,e.M.Aggoune,M.M.Alwakeel and Y.He,"A Non-Stationary 3-D Wideband Twin-Cluster Model for 5G Massive MIMO Channels,"in IEEE Journalon Selected Areas in Communications,vol.32,no.6,pp.1207-1218,June 2014.
[2]L.Bai,C.Wang,S.Wu,J.Sun and W.Zhang,"A 3-D Wideband Multi-ConfocalEllipsoid Model for Wireless Massive MIMO Communication Channels with UniformPlanar Antenna Array,"2017IEEE 85th Vehicular Technology Conference(VTCSpring),Sydney,NSW,2017,pp.1-6.
发明内容
为此，本发明提供了一种对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法、装置、可读存储介质及计算设备，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法，包括：
获取平面天线的维度信息、阵元间距信息，以及，获取预设的可观测的散射体簇的第一更新率和不可观测的散射体簇的第二更新率；
获取所述平面天线的第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
根据所述阵元间距信息和所述第一更新率，计算同一天线阵元的可观测的散射体簇和不可观测的散射体簇的交换概率；以及，根据所述阵元间距信息和所述第二更新率，计算任一天线阵元的不可观测的散射体簇的替换概率；
根据所述第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算所述维度内任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
可选地，根据所述第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算出所述维度内任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
对于位于第一行的任一列的天线阵元，根据同一行上一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
对于位于第一列的任一行的天线阵元，根据同一列上一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
对于位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元，根据同一行上一列的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，同一列上一行的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
可选地，根据同一行上一列的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，同一列上一行的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
根据所述交换概率，从同一行上一列的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一行上一列的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第一中间变量；
根据所述替换概率，从所述同一行上一列交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第二中间变量；
根据所述交换概率，从同一列上一行的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一列上一行的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第三中间变量；
根据所述替换概率，从所述同一列上一行交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第四中间变量；
根据所述第一中间变量、所述第二中间变量、所述第三中间变量和所述第四中间变量，计算位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
可选地，根据同一行上一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
根据所述交换概率，从同一行上一列的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一行上一列的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第一中间变量；
根据所述替换概率，从所述同一行上一列交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第二中间变量；
根据所述交换概率，再次从同一行上一列原始的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一行上一列原始的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第三中间变量；
根据所述替换概率，从所述同一行上一列再次交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第四中间变量；
根据所述第一中间变量、所述第二中间变量、所述第三中间变量和所述第四中间变量，计算位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
根据同一列上一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
根据所述交换概率，从同一列上一行的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一列上一行的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第一中间变量；
根据所述替换概率，从所述同一列上一行交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第二中间变量；
根据所述交换概率，再次从同一列上一行原始的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一列上一行原始的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第三中间变量；
根据所述替换概率，从所述同一列上一行再次交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第四中间变量；
根据所述第一中间变量、所述第二中间变量、所述第三中间变量和所述第四中间变量，计算位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
可选地，根据所述第一中间变量、所述第二中间变量、所述第三中间变量和所述第四中间变量，计算可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
确定所述第一中间变量和所述第三中间变量的第一交集，以及将所述第一中间变量和所述第三中间变量中的未处于所述第一交集内的元素放入待处理集合；
按照相同概率从所述待处理集合中选取元素加入所述第一交集，直至所述第一交集的元素个数达到预设值，将所述第一交集作为可观测的散射体簇集合；
确定所述第二中间变量和所述第四中间变量的第二交集，以及将所述第二中间变量和所述第四中间变量中的未处于所述第二交集内的元素放入所述待处理集合；
按照相同概率从所述待处理集合中选取元素加入所述第二交集，直至所述第二交集的元素个数达到预设值，将所述第二交集作为不可观测的散射体簇集合。
可选地，方法还包括：
当所述第二交集包含与所述第一交集相同的元素时，从所述第二交集中删除相同的元素，重新从所述待处理集合中选取元素加入所述第二交集，直至所述第二交集的元素个数达到预设值。
可选地，所述平面天线包括发射端的平面天线和接收端的平面天线；
所述方法还包括：
将发射端的平面天线的天线阵元的可观测的散射体簇集合和接收端的平面天线的天线阵元的可观测的散射体簇集合配对；
根据配对结果建立信道模型并计算信道参数。
可选地，每个天线阵元的可观测的散射体簇集合的数目相同。
根据本发明的又一方面，提供一种对大规模天线阵列非平稳特性的建模装置，包括：
信息获取单元，用于获取平面天线的维度信息、阵元间距信息，以及，获取预设的可观测的散射体簇的第一更新率和不可观测的散射体簇的第二更新率；
初始条件获取单元，用于获取所述平面天线的第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
概率计算单元，用于根据所述阵元间距信息和所述第一更新率，计算同一天线阵元的可观测的散射体簇和不可观测的散射体簇的交换概率；根据所述阵元间距信息和所述第二更新率，计算任一天线阵元的不可观测的散射体簇的替换概率；
散射体簇集合计算单元，用于根据所述第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算所述维度内任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
根据本发明的又一方面，提供一种可读存储介质，其上具有可执行指令，当可执行指令被执行时，使得计算机执行上述的一种对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法。
根据本发明的又一方面，提供一种计算设备，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行上述的一种对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法。
本发明提供的技术方案，获取平面天线的维度信息、阵元间距信息，以及，获取预设的可观测的散射体簇的第一更新率和不可观测的散射体簇的第二更新率，获取所述平面天线的第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，根据所述阵元间距信息和所述第一更新率，计算同一天线阵元的可观测的散射体簇和不可观测的散射体簇的交换概率，以及，根据所述阵元间距信息和所述第二更新率，计算任一天线阵元的不可观测的散射体簇的替换概率，根据所述第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算所述维度内任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；本方法新增了各天线阵元不可观测的散射体簇集合作为缓冲区域，使用不可观测的散射体簇集合的元素交换可观测的散射体簇集合的元素，以及，替换不可观测的散射体簇集合的元素，因此，无需假设阵列轴演化时散射体簇消失后不会再次出现，适用于平面天线，更易于实现，状态转移更简单，能很好地体现散射体簇的动态特性，更接近信道测量的结果。
附图说明
附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是本发明提供的大规模天线阵列空间非平稳特性示意图；
图2是本发明提供的散射体簇在阵列维度上的生灭过程的流程图；
图3是本发明提供的收发端散射体簇随机配对示意图；
图4是示例性的计算设备的结构框图；
图5是根据本发明实施例的对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的发射端平面天线阵列的演化示意图；
图7是本发明实施例提供的仿真示意图；
图8是根据本发明实施例的对大规模天线阵列非平稳特性的建模装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图4是布置为实现根据本发明的对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法的示例计算设备100的框图。在基本的配置102中，计算设备100典型地包括系统存储器106和一个或者多个处理器104。存储器总线108可以用于在处理器104和系统存储器106之间的通信。
取决于期望的配置，处理器104可以是任何类型的处理，包括但不限于：微处理器(μP)、微控制器(μC)、数字信息处理器(DSP)或者它们的任何组合。处理器104可以包括诸如一级高速缓存110和二级高速缓存112之类的一个或者多个级别的高速缓存、处理器核心114和寄存器116。示例的处理器核心114可以包括运算逻辑单元(ALU)、浮点数单元(FPU)、数字信号处理核心(DSP核心)或者它们的任何组合。示例的存储器控制器118可以与处理器104一起使用，或者在一些实现中，存储器控制器118可以是处理器104的一个内部部分。
取决于期望的配置，系统存储器106可以是任意类型的存储器，包括但不限于：易失性存储器(诸如RAM)、非易失性存储器(诸如ROM、闪存等)或者它们的任何组合。系统存储器106可以包括操作系统120、一个或者多个程序122以及程序数据124。在一些实施方式中，程序122可以被配置为在操作系统上由一个或者多个处理器104利用程序数据124执行指令。
计算设备100还可以包括有助于从各种接口设备(例如，输出设备142、外设接口144和通信设备146)到基本配置102经由总线/接口控制器130的通信的接口总线140。示例的输出设备142包括图形处理单元148和音频处理单元150。它们可以被配置为有助于经由一个或者多个A/V端口152与诸如显示终端或者扬声器之类的各种外部设备进行通信。示例外设接口144可以包括串行接口控制器154和并行接口控制器156，它们可以被配置为有助于经由一个或者多个I/O端口158和诸如输入设备(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备)或者其他外设(例如打印机、扫描仪等)之类的外部设备进行通信。示例的通信设备146可以包括网络控制器160，其可以被布置为便于经由一个或者多个通信端口164与一个或者多个其他计算设备162通过网络通信链路的通信。
网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信介质通常可以体现为在诸如载波或者其他传输机制之类的调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块，并且可以包括任何信息递送介质。“调制数据信号”可以是这样的信号，它的数据集中的一个或者多个或者它的改变可以在信号中编码信息的方式进行。作为非限制性的示例，通信介质可以包括诸如有线网络或者专线网络之类的有线介质，以及诸如声音、射频(RF)、微波、红外(IR)或者其它无线介质在内的各种无线介质。这里使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质二者。
计算设备100可以实现为小尺寸便携(或者移动)电子设备的一部分，这些电子设备可以是诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、个人媒体播放器设备、无线网络浏览设备、个人头戴设备、应用专用设备、或者可以包括上面任何功能的混合设备。计算设备100还可以实现为包括桌面计算机和笔记本计算机配置的个人计算机、服务器、由多台计算机组成的集群。
其中，计算设备100的一个或多个程序122包括用于执行根据本发明的对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法的指令。
图5示例性示出根据本发明一个实施例的对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法的流程图，方法始于步骤S210。
在步骤S210中，获取平面天线的维度信息、阵元间距信息，以及，获取预设的可观测的散射体簇的第一更新率和不可观测的散射体簇的第二更新率。
例如，平面天线的维度信息可以是m*n，表示有m行、n列天线阵元。
具体地，阵元间距信息包括同一行天线阵元之间的间距信息和同一列天线阵元之间的间距信息。
随后，在步骤S220中，获取平面天线的第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
随后，在步骤S230中，根据阵元间距信息和第一更新率，计算同一天线阵元的可观测的散射体簇和不可观测的散射体簇的交换概率；以及，根据阵元间距信息和第二更新率，计算任一天线阵元的不可观测的散射体簇的替换概率。
其中，交换概率表示为：
交换概率＝1–exp(-第一更新率*相应两个天线阵元间距)，其中第一更新率(单位/m)大于零，表示可观测的散射体簇的更新率。
替换概率表示为：
替换概率＝1–exp(-第二更新率*相应两个天线阵元间距)，其中第二更新率(单位/m)大于零，表示暂不可观测的散射体簇的更新率。
随后，在步骤S240中，根据第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算维度内任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
本发明实施例中，假设每个天线阵元的可观测的散射体簇集合的数目相同。
根据本发明提供的算法，从第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，可以逐个演化出任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，具体包括如下步骤：
对于位于第一行的任一列的天线阵元，根据同一行上一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
对于位于第一列的任一行的天线阵元，根据同一列上一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
对于位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元，根据同一行上一列的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，同一列上一行的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
本发明实施例中，平面天线的任意一个顶角的天线阵元均可以作为第一行第一列的天线阵元，所选择的第一行第一列的天线阵元不同，则天线阵元的演化方向不同，“上一列”与“上一行”表示的含义不同。例如，假设图6中的任一平面天线的左下方的天线阵元为第一行第一列的天线阵元，则“上一列”表示位于当前列左侧的列。
可选地，根据同一行上一列的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，同一列上一行的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
根据交换概率，从同一行上一列的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与同一行上一列的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第一中间变量；
根据替换概率，从同一行上一列交换后的不可观测的散射体簇集合中随机选取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第二中间变量；
根据交换概率，从同一列上一行的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一列上一行的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第三中间变量；
根据替换概率，从同一列上一行交换后的不可观测的散射体簇集合中随机选取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第四中间变量；
根据第一中间变量、第二中间变量、第三中间变量和第四中间变量，计算位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
根据同一行上一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
根据交换概率，从同一行上一列的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与同一行上一列的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第一中间变量；
根据替换概率，从同一行上一列交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第二中间变量；
根据交换概率，再次从同一行上一列原始的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与同一行上一列原始的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第三中间变量；
根据替换概率，从同一行上一列再次交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第四中间变量；
根据第一中间变量、第二中间变量、第三中间变量和第四中间变量，计算位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
根据同一列上一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
根据交换概率，从同一列上一行的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与同一列上一行的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第一中间变量；
根据替换概率，从同一列上一行交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第二中间变量；
根据交换概率，再次从同一列上一行原始的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与同一列上一行原始的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第三中间变量；
根据替换概率，从同一列上一行再次交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第四中间变量；
根据第一中间变量、第二中间变量、第三中间变量和第四中间变量，计算位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
进一步地，根据第一中间变量、第二中间变量、第三中间变量和第四中间变量，计算可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
确定第一中间变量和第三中间变量的第一交集，以及将第一中间变量和第三中间变量中的未处于第一交集内的元素放入待处理集合；
按照相同概率从待处理集合中选取元素加入第一交集，直至第一交集的元素个数达到预设值，将第一交集作为可观测的散射体簇集合；
确定第二中间变量和第四中间变量的第二交集，以及将第二中间变量和第四中间变量中的未处于第二交集内的元素放入待处理集合；
按照相同概率从待处理集合中选取元素加入第二交集，直至第二交集的元素个数达到预设值，将第二交集作为不可观测的散射体簇集合。
通过上述方法，即可计算出位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，以及，位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
其中，当第二交集包含与第一交集相同的元素时，从第二交集中删除相同的元素，重新从待处理集合中选取元素加入第二交集，直至第二交集的元素个数达到预设值。
本发明实施例中，待处理集合中的元素被抽取的概率是相同的。例如，第一中间变量和第三中间变量均有5个元素，第一交集有3个元素，于是待处理集合就有(5-3)+(5-3)＝4个元素。要使第一交集也有5个元素，就需要加入2个元素，于是需要从待处理集合的4个元素中抽取2个加入到第一交集中，抽取过程中各元素被抽中的概率相等。
下面给出本发明的具体实施例。
如图6所示，圆点表示天线，δT表示发射端相邻两个天线阵元之间的距离。以
Figure BDA0002702084370000161
表示第i行第j列的发射端天线阵元，
Figure BDA0002702084370000162
表示第i行第j列的接收端天线阵元，其对应的可观测的散射体簇集合分别为
Figure BDA0002702084370000163
和
Figure BDA0002702084370000164
其对应的暂不可观测的散射体簇集合分别为
Figure BDA0002702084370000165
和
Figure BDA0002702084370000166
假设
Figure BDA0002702084370000167
和
Figure BDA0002702084370000168
具有相同数量的散射体簇，记为N。对于
Figure BDA0002702084370000169
和
Figure BDA00027020843700001610
是由
Figure BDA00027020843700001611
和
Figure BDA00027020843700001612
演进而来，也就是由上一个和前一个天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合演化得出；对于
Figure BDA00027020843700001613
或
Figure BDA00027020843700001614
Figure BDA00027020843700001615
可观测的散射体簇和暂不可观测的散射体簇，分别由
Figure BDA00027020843700001616
Figure BDA00027020843700001617
或
Figure BDA00027020843700001618
也就是只由上一个或前一个天线阵元可观测的散射体簇和暂不可观测的散射体簇集合演化得出。同理可得
Figure BDA0002702084370000171
和
Figure BDA0002702084370000172
以发射端为例，假设发射天线为m·n维的，图6中的箭头表示天线散射体簇集合演化方向。给出
Figure BDA0002702084370000173
与
Figure BDA0002702084370000174
则算法步骤为：
for k＝3to m+n
for i＝1to k-1
j＝k-i；
if i>m||j>n
continue；
else if i＝＝1//第一行天线阵元
Figure BDA0002702084370000175
else if j＝＝1//第一列天线阵元
Figure BDA0002702084370000176
else//非边界天线
Figure BDA0002702084370000177
end for
end for
演化时使用TwoTransfer函数。TwoTransfer函数共有四个输入变量，其中针对边界的天线阵元可观测的散射体簇集合和暂不可观测的散射体簇集合，第1、2个输入变量同为上一个天线阵元或前一个天线阵元可观测的散射体簇，第3、4个输入变量同为上一个天线或前一个天线阵元暂不可观测的散射体簇集合；针对非边界的天线阵元可观测的散射体簇集合和暂不可观测的散射体簇集合，第1、2个输入变量分别为上一个天线和前一个天线阵元可观测的散射体簇，第3、4个输入变量分别为上一个天线阵元和前一个天线暂不可观测的散射体簇。
TwoTransfer函数先分别使用第1、3个输入变量和第2、4个输入变量，调用两次OneTransfer函数得出中间结果，然后在中间结果的基础上进行散射体簇集合合并，得出当前天线阵元可观测的散射体簇集合和暂不可观测的散射体簇集合作为函数的两个输出变量。
OneTransfer函数的输入变量为上一个或前一个天线阵元可观测的散射体簇集合
Figure BDA0002702084370000181
或
Figure BDA0002702084370000182
和暂不可观测的散射体簇集合
Figure BDA0002702084370000183
或
Figure BDA0002702084370000184
输出变量为处理后的中间结果C_Top_Visible或C_Left_Visible和C_Top_Invisible或C_Left_Invisible。其过程如下：
Figure BDA0002702084370000185
或
Figure BDA0002702084370000186
各散射体簇的交换概率满足以下表达式：
Pexchange(d)＝1-e-αd,α>0
α(单位/m)表示可观测的散射体簇的更新率，d为相应两个天线阵元间距，即对应为δT。各散射体簇有以下两种状态转移的可能：一种是该散射体簇继续存活，另一种是该散射体簇被交换。统计被交换散射体数目，从
Figure BDA0002702084370000187
或
Figure BDA0002702084370000188
中随机抽取相同数目的散射体簇与
Figure BDA0002702084370000189
或
Figure BDA00027020843700001810
中被替换的散射体簇交换，构成C_Top_Visible或C_Left_Visible。交换散射体簇后，不在C_Top_Visible或C_Left_Visi ble内的其余散射体簇替换概率满足以下表达式：
preplace(d)＝1-e-βd,β>0
β(单位/m)表示暂不可观测的散射体簇的更新率。统计被替换散射体数目，将其替换成新的散射体簇，新的散射体簇的时延、功率等参数依据通信标准产生，得到C_Top_Invisible或C_Left_Invisible。至此，C_Top_Visible或C_Left_Visible和C_Top_Invisible或C_Left_Invisible都具有N个元素，作为OneTransfer函数的输出变量返回到TwoTransfer函数中。
TwoTransfer函数使用第1、3个输入变量和第2、4个输入变量，调用两次OneTransfer函数得出中间结果，然后在中间结果的基础上进行散射体簇集合合并，输出当前天线阵元可观测的散射体簇集合
Figure BDA0002702084370000191
和暂不可观测的散射体簇集合
Figure BDA0002702084370000192
散射体簇集合合并方法具体步骤如下：
通过(C_Top_Visible,C_Top_Invisible)＝OneTransfer(第1个输入参数,第3个输入参数)，(C_Left_Visible,C_Left_Invisible)＝OneTransfer(第2个输入参数,第4个输入参数)得到四个新的集合C_Top_Visible，C_Top_Invisible，C_Left_Visible和C_Left_Invisible作为中间结果。先取C_Top_Visible和C_Left_Visible的交集，记为C_Visible。C_Top_Visible+C_Left_Visible-C_Visible中的元素放到C_Remaining中。
C_Left_Visible＝{1，2，3，4，5}，
C_Top_Visible＝{2，3，4，6，7}，
则取交集C_Visible＝{2，3，4}，
C_Remaining＝{1,5,6,7}。
等概率选取C_Remaining中的元素加入到集合C_Visible中，同时删去C_Remaining中的对应元素，直至C_Visible中元素个数为N，即为集合
Figure BDA0002702084370000193
然后，取C_Top_Invisible和C_Left_Invisible的交集，记为C_Invisible；同理，集合C_Top_Invisible+C_Left_Invisible－C_Invisible中的元素被加入C_Remaining中。如C_Invisible的元素个数少于N，则再等概率选取C_Remaining中的元素加入到集合C_Invisible中直到元素个数为N。值得注意的是，如遇到C_Invisible中包含了
Figure BDA0002702084370000194
的某些元素，把C_Invisible中的对应元素删掉，继续从C_Remaining中等概率选取元素加入。最后C_Invisible即为集合
Figure BDA0002702084370000195
至此，
Figure BDA0002702084370000201
和
Figure BDA0002702084370000202
都具有N个元素，为TwoTransfer函数的输出变量。对于接收端的天线阵元，同理可得
Figure BDA0002702084370000203
和
Figure BDA0002702084370000204
使用图3所示的收发端散射体簇随机配对方法，对所有
Figure BDA0002702084370000205
和所有
Figure BDA0002702084370000206
的散射体簇配对，两个配对的散射体簇对应着现实世界中的实际存在的散射体簇。
如图7所示，是对发射端平面天线阵列运用散射体簇更新过程进行非平稳特性建模的一个结果快照。对于某个散射体簇，图中横坐标表示发射端天线阵元水平位置，纵坐标表示发射端天线阵元垂直位置，黑色方块代表该天线阵元“看不到”该散射体簇，白色方块代表该天线阵元“看见”该散射体簇。由图可见，天线阵列上只有一部分天线阵元能“看到”某一散射体簇，在演化过程中散射体簇可以消失后重现，且天线阵元距离越相近，“看见”的散射体簇越相似。
本发明具体实施例针对散射体簇在阵列维度上的非平稳特性，提出了用散射体簇更新过程对散射体簇进行建模的方法。该方法设置了暂不可见的散射体簇集合作为缓冲，进行了散射体簇集合合并，同时保持每个天线阵元可见的散射体簇的数目稳定。与以往的生灭过程相比，用散射体簇更新过程对大规模平面天线的空间非平稳特性建模的方法不会因散射体簇在阵列轴上消失后不再出现的假设导致天线阵元间空间互相关函数过快趋于零，更符合信道测量结果，适用于平面天线的同时保持了位于天线阵列边缘和中间处的天线阵元散射体簇数量相同，状态转移更简单，更易于实现，大大降低了计算复杂度。
参见图8，本发明提供的对大规模天线阵列非平稳特性的建模装置包括：
信息获取单元310，用于获取平面天线的维度信息、阵元间距信息，以及，获取预设的可观测的散射体簇的第一更新率和不可观测的散射体簇的第二更新率；
初始条件获取单元320，用于获取平面天线的第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
概率计算单元330，用于根据阵元间距信息和第一更新率，计算同一天线阵元的可观测的散射体簇和不可观测的散射体簇的交换概率；根据阵元间距信息和第二更新率，计算任一天线阵元的不可观测的散射体簇的替换概率；
散射体簇集合计算单元340，用于根据第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算维度内任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
可选地，散射体簇集合计算单元340具体用于：
对于位于第一行的任一列的天线阵元，根据同一行上一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
对于位于第一列的任一行的天线阵元，根据同一列上一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
对于位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元，根据同一行上一列的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，同一列上一行的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
散射体簇集合计算单元340用于根据同一行上一列的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，同一列上一行的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合时，具体用于：
根据交换概率，从同一行上一列的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与同一行上一列的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第一中间变量；
根据替换概率，从同一行上一列交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第二中间变量；
根据交换概率，从同一列上一行的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与同一列上一行的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第三中间变量；
根据替换概率，从同一列上一行交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第四中间变量；
根据第一中间变量、第二中间变量、第三中间变量和第四中间变量，计算位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
可选地，散射体簇集合计算单元340用于根据同一行上一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合时，具体用于：
根据交换概率，从同一行上一列的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与同一行上一列的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第一中间变量；
根据替换概率，从同一行上一列交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第二中间变量；
根据交换概率，再次从同一行上一列原始的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与同一行上一列原始的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第三中间变量；
根据替换概率，从同一行上一列再次交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第四中间变量；
根据第一中间变量、第二中间变量、第三中间变量和第四中间变量，计算位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
可选地，散射体簇集合计算单元340用于根据同一列上一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，交换概率和替换概率，计算位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合时，具体用于：
根据交换概率，从同一列上一行的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与同一列上一行的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第一中间变量；
根据替换概率，从同一列上一行交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第二中间变量；
根据交换概率，再次从同一列上一行原始的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与同一列上一行原始的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第三中间变量；
根据替换概率，从同一列上一行再次交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第四中间变量；
根据第一中间变量、第二中间变量、第三中间变量和第四中间变量，计算位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
可选地，散射体簇集合计算单元340用于根据第一中间变量、第二中间变量、第三中间变量和第四中间变量，计算可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合时，具体用于：
确定第一中间变量和第三中间变量的第一交集，以及将第一中间变量和第三中间变量中的未处于第一交集内的元素放入待处理集合；
按照相同概率从待处理集合中选取元素加入第一交集，直至第一交集的元素个数达到预设值，将第一交集作为可观测的散射体簇集合；
确定第二中间变量和第四中间变量的第二交集，以及将第二中间变量和第四中间变量中的未处于第二交集内的元素放入待处理集合；
按照相同概率从待处理集合中选取元素加入第二交集，直至第二交集的元素个数达到预设值，将第二交集作为不可观测的散射体簇集合。
可选地，散射体簇集合计算单元340还用于：
当第二交集包含与第一交集相同的元素时，从第二交集中删除相同的元素，重新从待处理集合中选取元素加入第二交集，直至第二交集的元素个数达到预设值。
可选地，装置还包括信道建模单元，用于将发射端的平面天线的天线阵元的可观测的散射体簇集合和接收端的平面天线的天线阵元的可观测的散射体簇集合配对；根据配对结果建立信道模型并计算信道参数。
可选地，每个天线阵元的可观测的散射体簇集合的数目相同。
应当理解，这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被该机器执行时，该机器变成实践本发明的设备。
在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的该程序代码中的指令，执行本发明的各种方法。
以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。
应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员应当理解在本文所发明的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中发明的所有特征以及如此发明的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中发明的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的发明是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种对大规模天线阵列非平稳特性的建模方法，其特征在于，包括：
获取平面天线的维度信息、阵元间距信息，以及，获取预设的可观测的散射体簇的第一更新率和不可观测的散射体簇的第二更新率；
获取所述平面天线的第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
根据所述阵元间距信息和所述第一更新率，计算同一天线阵元的可观测的散射体簇和不可观测的散射体簇的交换概率；以及，根据所述阵元间距信息和所述第二更新率，计算任一天线阵元的不可观测的散射体簇的替换概率；
根据所述第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算所述维度内所述第一行第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算出所述维度内所述第一行第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
对于位于第一行的任一列的天线阵元，根据同一行上一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
对于位于第一列的任一行的天线阵元，根据同一列上一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
对于位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元，根据同一行上一列的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，同一列上一行的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据同一行上一列的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，同一列上一行的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
根据所述交换概率，从同一行上一列的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一行上一列的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第一中间变量；
根据所述替换概率，从所述同一行上一列交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第二中间变量；
根据所述交换概率，从同一列上一行的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一列上一行的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第三中间变量；
根据所述替换概率，从所述同一列上一行交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第四中间变量；
根据所述第一中间变量、所述第二中间变量、所述第三中间变量和所述第四中间变量，计算位于第一行和第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
根据同一行上一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
根据所述交换概率，从同一行上一列的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一行上一列的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第一中间变量；
根据所述替换概率，从所述同一行上一列交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第二中间变量；
根据所述交换概率，再次从同一行上一列原始的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一行上一列原始的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第三中间变量；
根据所述替换概率，从所述同一行上一列再次交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第四中间变量；
根据所述第一中间变量、所述第二中间变量、所述第三中间变量和所述第四中间变量，计算位于第一行的任一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
根据同一列上一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
根据所述交换概率，从同一列上一行的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一列上一行的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第一中间变量；
根据所述替换概率，从所述同一列上一行交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第二中间变量；
根据所述交换概率，再次从同一列上一行原始的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇与所述同一列上一行原始的可观测的散射体簇集合交换，得到交换后的可观测的散射体簇集合，记为第三中间变量；
根据所述替换概率，从所述同一列上一行再次交换后的不可观测的散射体簇集合中随机抽取散射体簇替换为新的散射体簇，得到替换后的不可观测的散射体簇集合，记为第四中间变量；
根据所述第一中间变量、所述第二中间变量、所述第三中间变量和所述第四中间变量，计算位于第一列的任一行的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，根据所述第一中间变量、所述第二中间变量、所述第三中间变量和所述第四中间变量，计算可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，包括：
确定所述第一中间变量和所述第三中间变量的第一交集，以及将所述第一中间变量和所述第三中间变量中的未处于所述第一交集内的元素放入待处理集合；
按照相同概率从所述待处理集合中选取元素加入所述第一交集，直至所述第一交集的元素个数达到预设值，将所述第一交集作为可观测的散射体簇集合；
确定所述第二中间变量和所述第四中间变量的第二交集，以及将所述第二中间变量和所述第四中间变量中的未处于所述第二交集内的元素放入所述待处理集合；
按照相同概率从所述待处理集合中选取元素加入所述第二交集，直至所述第二交集的元素个数达到预设值，将所述第二交集作为不可观测的散射体簇集合。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述第二交集包含与所述第一交集相同的元素时，从所述第二交集中删除相同的元素，重新从所述待处理集合中选取元素加入所述第二交集，直至所述第二交集的元素个数达到预设值。
7.如权利要求1-4的任一项所述的方法，其特征在于，每个天线阵元的可观测的散射体簇集合的数目相同。
8.一种对大规模天线阵列非平稳特性的建模装置，其特征在于，包括：
信息获取单元，用于获取平面天线的维度信息、阵元间距信息，以及，获取预设的可观测的散射体簇的第一更新率和不可观测的散射体簇的第二更新率；
初始条件获取单元，用于获取所述平面天线的第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合；
概率计算单元，用于根据所述阵元间距信息和所述第一更新率，计算同一天线阵元的可观测的散射体簇和不可观测的散射体簇的交换概率；根据所述阵元间距信息和所述第二更新率，计算任一天线阵元的不可观测的散射体簇的替换概率；
散射体簇集合计算单元，用于根据所述第一行第一列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合，所述交换概率和所述替换概率，计算所述维度内所述第一行第一列以外的任意行任意列的天线阵元的可观测的散射体簇集合和不可观测的散射体簇集合。
9.一种可读存储介质，其特征在于，其上具有可执行指令，当可执行指令被执行时，使得计算机执行如权利要求1-7中的任一项所述的方法。
10.一种计算设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行如权利要求1-7中的任一项所述的方法。
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