第3章
大規模天線無線信道模組化
3.4 坐标系模型
3.5 天線模型
為模組化 3D 垂直次元波束賦形及大規模天線波束賦形傳輸過程中信号經曆 的無線信道，統一規定 3D 信道中天線模型參數如下：
① 天線陣列呈 2D 平面排列，使用 N 表示天線列數，M 表示每一列中同一 極化方向天線的個數；
② 天線可以是交叉極化陣列（CPA，Cross-Polarized Array），如圖 3.9（a） 所示；也可以是均勻線性陣列（ULA，Uniform Linear Array），如圖 3.9（b）所示；
③ 水準方向天線間距相同，使用 dH 表示；垂直方向天線間距相同，使用 dV 表示；
④ 天線輻射方向圖，天線增益等參數規定見表 3.2。
對于高頻段，基站和終端将普遍采用多面闆的天線陣列實作方式。天線陣 列模組化為一個二維的天線面闆陣列，包括 MgNg 個面闆。其中 Mg 是陣列中的 一列包含的天線面闆數量，Ng 是一行包含的面闆數量。水準方向和垂直方向 的相鄰面闆之間的距離分别記為 dg,H和 dg,V,如圖 3.10 所示。每個面闆都可以 看成是一個子陣列，該子陣列是由 MNP 個天線單元組成的，其構成和排列方 式如圖 3.9 所示。
是以，高頻和低頻的天線陣列可以統一通過一個五元組來定義：（Mg，Ng， M，N，P）。低頻的天線陣列可以看成一種特殊的形式，即 Mg = Ng = 1。
表 3.2 中“天線輻射方向圖”分别規定了天線垂直輻射方向圖、天線水準 輻射方向圖和天線 3D 輻射方向圖。其中，天線 3D 輻射方向圖由水準和垂直方 向圖計算得到。
3.5.1 雙極化天線模型
由于表 3.2 中天線增益 ( ) dBA '' '', '' θ φ
是在天線單元所在極化方向的坐标系 中定義的，當天線為雙極化天線時，天線的極化角度 ζ 導緻該天線單元所在 極化方向的坐标系與雙極化天線參考坐标系（對應于 3.4 節中的 LCS）間 存在夾角 ζ ，是以在模組化天線增益 A′( θ′ , φ′ )與場分量 F θ ′( θ′ ， φ′ )時需要考慮 坐标系間的轉換。本節讨論 3D 模型中雙極化天線的天線增益及場分量的 模組化方法，目前主要有兩種雙極化天線模組化方法，模型一使用了 3.4.2 節給 出的兩個坐标系間的轉換公式；模型二隻考慮了天線增益及場分量中由于 天線傾角引入的幾何關系，沒有使用轉換公式。兩種雙極化天線模型介紹 如下。
（1）模型一
（2）模型二
模型二中沒有考慮坐标系間的轉換關系，認為天線的場分量等于天線圖在 相應方向上的映射。假設 ζ 為雙極化天線的傾角，則在雙極化天線參考坐标系 （對應于 3.4 節中的 LCS）中的場分量可由式（3-23）和式（3-24）計算。
3.5.2 UE 方向及天線模型
由于系統中不同使用者的 UE 方向不同，需要定義每個 UE 的初始化角度， 才能進一步地将 UE 局部坐标系 LCS 中的天線增益模型使用 3.4 節的方法轉換 到全局坐标系 GCS 中。UE 的方向可以用 3.4.2 節中定義的 3 個旋轉角度 α 、 β 、 γ 表示。
對于 UE 方向的分布，有兩種備選方案。
在信道模型的應用中，可以使用這兩種方案對 UE 方向進行模組化，并根據 不同的信道場景或不同的評估目标選擇合适的方案。
| 3.6 大尺度信道模組化 |