智能天线阵列的仿真方法及装置 技术领域 本发明涉及通信领域， 具体而言， 涉及一种智能天线阵列的仿真方法及 装置。 背景技术 不 同 于传统的单才艮天线 ， 时分同 步码分多 址接入 ( Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access, 简称为 TD-SCDMA )系 统中的智能天线是由 8根或者 6根天线所组成的天线阵列， 并且通过跟踪移 动台的上行信号到达角， 来对下行的发送信号进行赋形。 具体地， 即， 使得 下行信号形成窄波束， 并且波束的方向指向移动台。 从而使得天线与移动台 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 用户的千扰， 从而增加了系统容量。 目前， 相关技术提供了一种基于 SCM模型的仿真技术， 对智能天线的 建模， 其方案是简单地将 SCM模型扩展到 8根或者 6根天线， 即将阵列视 为一个整体， 对每根天线模拟其上行信号的到达角、 散射角和路径衰落的变 化。 发明人发现， 这种方案的缺点是实现的复杂度较高， 运算量较大。 发明内容 本发明的主要目的在于提供一种智能天线阵列 的仿真方法及装置， 以至 少解决上述问题之一。 根据本发明的一个方面， 提供了一种智能天线阵列的仿真方法， 包括： 设置智能天线阵列的各个天线单元的到达角， 使相邻两个天线单元的到达角 之间的差值为固定值； 根据各个天线单元的预设属性参数， 分别仿真各个天 线单元的无线信道的冲击响应， 其中， 预设属性参数包括： 上述到达角； 将 输入的发送信号分别与仿真得到的各个天线单 元的无线信道的冲击响应进行 卷积， 生成各个天线单元的接收信号； 将各个天线单元的接收信号进行叠加， 得到智能天线阵列的接收信号。 根据本发明的另一方面， 提供了一种智能天线阵列的仿真装置， 包括： 与智能天线阵列的各个天线单元分别对应的无 线信道生成模块， 各个无线信 道生成模块分别用于根据其对应的天线单元的 预设属性参数仿真该天线单元 的无线信道的冲击响应， 其中， 该预设属性参数包括： 到达角， 且相邻两个 天线单元对应的两个无线信道生成模块使用的 到达角的差值为固定值； 与智 能天线阵列的各个天线单元分别对应的单天线 仿真器， 各个单天线仿真器分 别用于将与其对应的天线单元对应的无线信道 生成模块输出的冲击响应与输 入的发送信号进行卷积， 生成该天线单元的接收信号； 以及混合器， 用于将 各个单天线仿真器输出的接收信号进行叠加。 通过本发明， 通过将相邻两个天线单元的到达角之间的差值 设置为固定 值， 简化了仿真时各个天线单元的到达角生成方式 ， 从而降低了智能天线阵 列仿真的复杂度， 减少了仿真过程中的运算量， 并且在本发明中， 各个天线 单元的到达角相互关联， 从而保证了仿真的精确性。 附图说明 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步 理解， 构成本申请的一部 分， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发 明， 并不构成对本发明的 不当限定。 在附图中： 图 1是 居本发明实施例的智能天线阵列的仿真装置的 结构示意图； 图 2 是 居本发明优选实施例的智能天线阵列的仿真装 置的结构示意 图； 图 3是 居本发明实施例的无线信道生成模块的结构示 意图； 以及 图 4是 居本发明实施例的智能天线阵列的仿真方法的 流程图。 具体实施方式 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本 发明。 需要说明的是， 在 不冲突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互 组合。 图 1为 居本发明实施例的智能天线阵列的仿真装置的 结构示意图， 包 括： N个无线信道生成模块 10、 N个单天线仿真器 20和混合器 30。 其中， 每个无线信道生成模块 10 分别与智能天线阵列的一个天线单元对应， 各个 无线信道生成模块 10 分别用于根据其对应的天线单元的预设属性参 数仿真 该天线单元的无线信道的冲击响应， 其中， N为仿真的智能天线阵列的天线 单元的总数， 该预设属性参数包括： 到达角， 在本发明实施例中， 智能天线 阵列中相邻的两个天线单元对应的两个无线信 道生成模块 10 使用的到达角 的差值为固定值； 每个单天线仿真器 20 分别与智能天线阵列的一个天线单 元对应， 每个单天线仿真器 20分别与一个无线信道生成模块 10相耦合， 各 个单天线仿真器 20用于将与其对应的天线单元对应的无线信道� ��成模块 10 输出的冲击响应与输入的发送信号进行卷积， 生成该天线单元的接收信号； 混合器 30与各个单天线仿真器 20相耦合， 用于将各个单天线仿真器 20输 出的接收信号进行叠加。 对于 TD-SCDMA系统的智能天线阵列而言， 上述 N=6或 8。 通过本发明实施例的上述智能天线阵列的仿真 装置， 各个无线信道生成 模块 10 仿真无线信道的冲击响应时， 相邻两个天线单元对应的无线信道生 成模块 10 使用的到达角的差值为固定值， 从而使得仿真的各个天线单元之 间具有相互作用， 可以保证仿真的精确度， 同时还可以减少仿真的复杂度和 计算量。 在本发明优选实施例中， 对于各个天线单元对应的单天线仿真器 20 输 入的上述发送信号均相同， 可以根据每次仿真需要而产生并输入， 例如， 发 送信号可以是随机序列， 模拟产生某 TD-SCDMA用户的基带信号等。 在本发明优选实施例中， 如图 2所示， 各个天线单元对应的无线信道生 成模块 10和单天线仿真器 20可以合一设置， 即将无线信道生成模块 10的 功能集成在单天线仿真器 20中实现， 每个单天线仿真器 20包括两个功能模 块： 仿真模块 200和运算模块 202 , 其中， 仿真模块 200相当于图 2中的无 线信道生成模块 10 , 用于仿真天线单元的无线信道的冲击响应， 运算模块 202相当于图 3 中的单天线仿真器 20, 用于通过将发送信号与仿真模块 200 输出的冲击响应作卷积， 产生其对应的天线单元的接收信号， 即：

R _i (t) = S(t) ® ch _i (t) 其中， (0表示天线单元 i上的接收信号， S(t)表示发送信号， ch 示天线单元 i所对应的无线信道的冲击响应。 在实际应用中， 发送信号^ )对于仿真所有的天线单元的单天线仿真器

20都相同， 具体可以根据单次仿真需要而产生并输入， 例如， 发送信号可以 是随机序列， 模拟产生的某 TD用户的基带信号等； 而每个天线单元所对应的无线信道 (t)的冲击响应可以该天线单元的 预设属性参数在该单天线仿真器 20中仿真产生。 各个单天线仿真器 20仿真 得到的各单个天线单元上的接收信号传送至混 合器 30 进行叠加， 例如， 可 以釆用时 i或叠力口： R(t) = R! (t) 由此， 获得智能天线阵列总的接收信号 R(t)。 图 3 为根据本发明优选实施例的各个无线信道生成 模块 10的结构示意 图， 如图 3所示， 在本发明优选实施例中釆用多 tap模型模拟天线单元的无 线信道。 在图 3中， "径" 所指的即 tap, 即在本发明优选实施例中， 天线单 元的无线信道由为 L个径组成， 在实际应用中， L的具体取值可以才艮据每次 具体仿真实现来确定。 优选地， 在本发明优选实施例中， 各个无线信道生成 模块 10所包含的径的数量相同。 可选地， 在本发明优选实施例， 各个无线信道生成模块 10 还可以包含 直达径 ,通过直达径可以仿真天线和接收机之间存在� �直接到达的无线电波。 在图 3所示的无线信道生成模块 10 中， 在仿真天线单元的无线信道的 冲击响应时，各个径根据该天线单元的发射角 参数^ ^ 和预先设定的到达角 参数^ ^生成初始信道序列， 并 居预先设置的该天线单元的功率放大系数 将初始信道序列经功率放大器放大； 然后各个径的时延装置再根据该天线单 元的时延系数进行时延， 最后， 各个初始信道序列根据该天线单元的高斯噪 声的功率谱密度， 叠加高斯噪声， 从而得到该天线单元的无线信道的冲击响 应。 其中， 每个天线单元上各径的发射角参数 。 _β 相同， 但相邻天线单元对 应径之间的到达角参数 θ _ΑΟΑ 相差一个固定值。 同一天线不同径的达角参数 θ _ΑΟΑ 是预先给定的， 其取值可以相同也可以不同。 在本发明优选实施例中， 各个天线单元对应的无线信道生成模块 10 使 用的发射角参数 。 _D 、 功率放大系数、 时延系数和高斯噪声的功率谱密度均 相同， 实际应用中可以才艮据每次仿真生成。 而各个天线单元对应的无线信道 生成模块 10使用的到达角参数 _AOA 满足下面关系：相邻天线单元对应的无线 信道生成模块 10使用的到达角参数 0 _AOA 的差值为固定值。 优选地， 各个无线信道生成模块 10使用的到达角参数^ ^各不相同。 优选地, 上述固定值为常数， 即该仿真装置在每次仿真时该固定值相同； 或者，该固定值也可以是仿真的智能天线阵列 的接收用户信号的个数的函数， 具体地， 可以通过下式确定该固定值 C: 其中， η表示用户个数， A, =A , + G - 1)C iJ _AS 为预定的角度扩 展参数， 在仿真初始时给定的一个常数值， 例如， ^σ Α3 _{=5 ;} 为预定的第 j 径上的信号功率， 在仿真初始化时预先给定， 例如， =1 , A 为智能天线阵 列中中心天线单元对应的无线信道生成模块 10使用的到达角。 图 4为 居本发明实施例的智能天线阵列的仿真方法的 流程图， 包括以 下步骤 (步骤 S402 -步骤 S408 ): 步骤 S402 , 设置智能天线阵列的各个天线单元的到达角， 使相邻两个天 线单元的到达角之间的差值为固定值； 例如， 该固定值可以为常数， 也可以为智能天线阵列接收用户信号的个 数的函数。 步骤 S404 , 根据各个天线单元的预设属性参数， 分别仿真各个天线单元 的无线信道的冲击响应， 其中， 预设属性参数包括： 到达角； 例如， 可以釆用多 tap模型仿真各个天线单元的无线信道的冲击响 应。 步骤 S406 ,将输入的发送信号分别与仿真得到的各个天� �单元的无线信 道的冲击响应进行卷积， 生成各个天线单元的接收信号； 例如， 天线单元 i的接收信号为： R _i (t) = S(t) ® ch _i (t) 其中， (0表示天线单元 i上的接收信号， 表示发送信号， c/¾ (t)表 示天线单元 i所对应的无线信道的冲击响应。 步骤 S408 , 将各个天线单元的接收信号进行叠加， 得到智能天线阵列的 接收信号。 例如， 智能天线阵列的接收信号 R(t)为： R(t) = R! (t)。 通过本发明实施例提供的上述智能天线阵列的 仿真方法， 可以通过设置 各天线单元的到达角间相差固定值的方式设置 仿真时各天线单元的到达角， 既可以保证仿真的精度， 同时还可以减少仿真的复杂度。 在本发明优选实施例中， 设置的各个天线单元的到达角互不相同， 从而 可以进一步保证仿真的精度。 在本发明优选实施例中，可以按照以下步骤设 置各个天线单元的到达角： 步骤 1 , 设置各个天线单元中中心天线单元的到达角为 A; 在实际应用中， 可以每次仿真可以随机生成参数 A。 步骤 2,设置中心天线单元右侧的第 n个天线单元的到达角为 A+nC ,设 置中心天线单元左侧的第 n个天线单元的到达角为 A-nC , 其中， n = N/2或 N/2 - 1 , N为智能天线阵列包含的天线总数， C为上述固定值。 通过上述方式设置各个天线单元的到达角， 可以进一步保证各个天线单 元的到达角的相关性， 并且， 可以将智能天线阵列中各个天线单元的到达角 均匀分布随机生成的某一个值左右， 进一步保证了仿真的精度。 在实际应用中， 仿真各个天线单元的无线信道的冲击响应时使 用的参数 (即上述预设属性参数）还可以包括： 组成无线信道的径的个数 L、 发射角、 功率放大系数 Pi P _L 、 时延参数 Dela _yi Delay _L 以及高斯噪声的功率谱 密度 σ 。 在本发明优选实施例中， 为各个天线单元设置相同的径的数量！^、 相同的发射角 、 相同的功率放大系数 Pi P _L , 相同的时延参数

Delayi Delay _L 以及相同的高斯噪声的功率谱密度 σ , 从而可以进一步减 少仿真计算的复杂度。 在本发明优选实施例中， 上述固定值可以为常数， 即每次仿真时该固定 值相同， 或者， 每次仿真时该固定值也可以不同， 即该固定值可以为智能天 线阵列上接收用户信号的个数的函数。 下面分别对釆用这两种方式设置各天 线单元的到达角进行说明。 方式一、 各天线单元的到达角参数^ ^间釆用常数加减， 例如， 可以按 照以下步 4聚设置： 步骤 1 , 首先设定中心天线单元的到达角参数^。^ = ， 具体的 Α值由每 次仿真实现中随机产生； 步骤 2, 中心天线单元右侧的第一个天线单元到达角参 数^ ^ zA+C, 第 一个左侧的天线单元到达角参数^ 这里的 C值是一个常数， 在仿真 初始时设定， 例 ¾σ , C = 5 ° 。 步骤 3 , 依此类推， 中心天线单元右侧的第二个天线单元到达角参 数 e _AOA = +2C, 第一个左侧的天线单元到达角参数^ ^ = -2 , 右侧的第三个 天线单元到达角参数 ^ =A+3C , 第三个左侧的天线单元到达角参数 e _AOA = --ic, ...... , 直至设置所有的天线单元的到达角参数。 釆用该方式设置天线单元的到达角， 由于相邻两个天线单元的到达角的 差值为常数， 对于每次仿真都相同， 从而可以进一步降低仿真的复杂度。 方式二、 各天线单元的到达角参数^ ^间釆用固定值加减， 但该固定值 是用户数的函数， 例如， 可以按照以下步骤设置： 步骤 1, 首先设定中心天线单元的到达角参数^。^= ， 具体的 A值由每 次仿真实现中随机产生； 步骤 2, 计算各天线单元的到达角之间的固定差值 B, B值是该天线上 接收用户信号的个数的函数， 计算公式为：

其中， n表示用户个数， 例如， 如果 n = 2, 则可以设置 4= ， Ρ _λ =

-10

2=A + B, P ₂ = 10^; ^σΑ3 =5 (度）。 步骤 3, 设置中心天线单元右侧的第一个天线单元的到 达角参数 步骤 4, 依此类推， 中心天线单元右侧的第二个天线单元到达角参 数

0 _AOA =A+2C, 第一个左侧的天线单元到达角参数^ ^= -2 , 右侧的第三个 天线单元到达角参数^ 第三个左侧的天线单元到达角参数

0 _AOA =A-3C, ...... , 直至设置完所有的天线单元的到达角参数。 釆用这种方式设置各个天线单元的到达角， 将相邻两个天线单元的到达 角之差设置为天线接收用户信息个数的函数， 从而可以进一步提高仿真的精 度。 从以上的描述中， 可以看出， 在本发明实施例中， 通过^ ¹ 相邻两个天线 单元的到达角之间的差值设置为固定值， 简化了仿真时各个天线单元的到达 角生成方式， 从而降低了智能天线阵列仿真的复杂度， 减少了仿真过程中的 运算量， 并且在本发明中， 各个天线单元的到达角相互关联， 从而保证了仿 真的精确性。 显然， 本领域的技术人员应该明白， 上述的本发明的各模块或各步骤可 以用通用的计算装置来实现， 它们可以集中在单个的计算装置上， 或者分布 在多个计算装置所组成的网络上， 可选地， 它们可以用计算装置可执行的程 序代码来实现， 从而， 可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执 行， 并 且在某些情况下， 可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的 步 4聚， 或者 将它们分别制作成各个集成电路模块， 或者将它们中的多个模块或步骤制作 成单个集成电路模块来实现。 这样， 本发明不限制于任何特定的硬件和软件 结合。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本 领域的技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的^"神和 原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护 范围之内。