[发明专利]信道仿真仪的输入数据矢量计算方法、装置及信道仿真仪

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种信道仿真仪的输入数据矢量计算方法、装置及信道仿真仪。

背景技术

随着通信技术的发展，用户对无线通信的要求越来越高，为了满足用户的需求，通常会采用大规模MIMO(Multi-input Multi-output，多输入多输出)通信系统，通过增加天线的数量来增加可用信道。

信道仿真仪(又称信道模拟器)位于发射信号和接收信号之间，其上设置有多个射频端口，一部分射频端口作为输入端口，用于连接MIMO通信系统的发射天线，一部分射频端口作为输出端口，用于连接MIMO通信系统的接收天线，信道仿真仪通过输入端口接收发射天线发出的输入数据，来模拟MIMO通信系统的真实信道，实际即为对输入数据的卷积处理。但随着MIMO通信系统中天线数量的增加，在模拟真实信道时，需要用到更多的射频端口，这将会导致信道仿真仪在对输入数据的计算过程中，数据计算量呈倍数增长。

举例而言：假设MIMO通信系统中基站天线的数量为M，用户天线的数量为N，以单路径为例，第i个基站天线与第j个用户天线之间的关系用假设信道系数来表示，则得到M×N个假设信道系数组成M×N阶的假设信道矩阵

其中，表示第n个用户天线和M个基站天线之间的假设信道向量，n＝1，2…，N。

在对信道进行模拟时，每一个基站天线对应一个输入端口，每一个用户天线对应一个输出端口，则信道仿真仪用到的输入端口的数量为M，输出端口的数量为N。

首先，对假设信道矩阵H^*进行复杂计算(该计算为现有技术)得到信道矩阵

其中，h_m＝(h_1n，h_2n，…，h_Mn)^T表示M个输入端口和第n个输出端口之间的信道向量，n＝1，2…，N；

根据假设信道矩阵H^*计算信道矩阵H的公式为：

其中，h_mn为第m个输入端口之间和第n个输出端口的信道系数；t为时间；P为第m个基站天线到第n个用户天线的链路功率；σ_SF为对数阴影衰落系数；c为第m个基站天线到第n个用户天线的链路中散射体簇的索引，C为散射体簇的个数；θ_A0D为发射信号的离开角(AoD，angle of departure)；θ_A0A为发射信号的到达角(AoA，angle of arrival)；G_BS(θ_A0D)为基站天线增益；G_MS(θ_A0A)为用户天线增益；k＝2π/λ，λ为波长；d_BS为基站天线间距，单位是米；d_MS为用户天线间距，用户单天线时令它等于0；Φ为均匀分布的随机相位；||v||为用户移动速度向量的幅度；θ_v为用户移动速度向量的相位。

其次，信道仿真仪实现输入数据矢量的卷积处理的方法为y＝H^Hx+z，其中，H^H为信道矩阵H的共轭转置，x＝(x₁，x₂…，x_M)^T表示输入数据矢量，y＝(y₁，y₂…，y_N)^T为输出数据矢量，z＝(z₁，z₂…，z_N)^T为加性高斯白噪声采样矢量。

第n个输出端口的信号可以表示为如果存在多个路径，则第n个输出端口的信号可以表示为其中，p表示路径，N_p表示路径的数量。

从上述公式可以看出，在多路径的情况下，数据计算量的复杂度至少为M×N_p，如此巨大的计算量严重影响了信道仿真仪的运算速度。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种信道仿真仪的输入数据矢量计算方法、装置及信道仿真仪，以降低信道仿真仪在计算过程中的数据计算量。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种信道仿真仪的输入数据矢量计算方法，所述方法包括：