本發(fā)明屬于移動通信技術領域，具體涉及分布式MIMO系統(tǒng)的端口和天線選擇方法。

背景技術：

分布式MIMO系統(tǒng)把MIMO技術與分布式天線系統(tǒng)有機地結合在一起，從而能夠提供更大的系統(tǒng)容量、更好的小區(qū)覆蓋以及更強的抗衰落能力，此類系統(tǒng)的天線選擇問題仍存在不足之處。目前最優(yōu)的天線選擇算法是窮舉搜索法，該算法從所有可能的天線組合中，選擇使系統(tǒng)容量最大的天線子集，計算復雜度非常高，無法實時使用。次優(yōu)方法包括遞減和遞增天線選擇算法，這兩種算法在容量損失很小的情況下降低了運算的復雜度。而基于最大范數(shù)的天線選擇算法，運算復雜度低，但其所能達到的容量性能有限，并且沒有考慮天線之間的相關性。在分布式MIMO系統(tǒng)中，可能存在部分端口浪費一部分能量，同一個端口里的天線之間可能存在相關性，天線間的相關性會導致較大的容量損失，端口選擇的有效性將對系統(tǒng)性能產生很大的影響。

技術實現(xiàn)要素：

基于以上背景，本發(fā)明提供一種分布式MIMO系統(tǒng)的端口和天線選擇方法。本發(fā)明根據(jù)分布式MIMO系統(tǒng)架構的特點，不直接進行天線選擇，而是先選擇端口，然后再從所選端口中進行天線選擇，縮小了天線選擇的范圍，并且對矩陣采用塊對角化變換,減小了計算復雜度；在所選端口中進行天線選擇時，充分考慮同一端口內天線間的相關性，降低信道相關性對系統(tǒng)容量的影響，在保證容量性能的同時有效縮小天線選擇的范圍，達到簡化天線選擇算法的目的，能更好地應用于實際系統(tǒng)。

本發(fā)明中分布式MIMO系統(tǒng)包括N個具有一定距離分布的天線端口,每個端口配置L根天線,移動臺配置M根天線。定義M×1維接收信號向量為R(t)＝[r₁(t),r₂(t),...,r_M(t)]^T；NL×1維發(fā)射信號向量為S(t)＝[s₁(t),s₂(t),...,s_NL(t)]^T；M×1維零均值加性高斯白噪聲向量為Z(t)＝[z₁(t),z₂(t),...,z_M(t)]^T；[·]^T表示矩陣的轉置運算。H為M×NL維的信道矩陣，即包含N個獨立的M×L維子信道矩陣，H＝[H₁H₂...H_N]；R(t)＝HS(t)+Z(t)；為移動臺的第y根天線與端口x的第v根天線之間的信道系數(shù)；x＝1、2、…、N；y＝1、2、…、M；v＝1、2、…、L。

分布式MIMO系統(tǒng)的端口和天線選擇方法包括如下步驟：

步驟一：需要選擇的端口數(shù)為Ψ，1≤Ψ≤min(M,N)，初始化整數(shù)n＝0，所選端口集合N_p初始化為空集。選擇端口把端口z1選入所選端口集合N_p中；N_r＝{1,2,...,N}，把端口z1從候選端口集合N_r中刪去；令矩陣H_a＝H_z1；令n＝n+1，若n等于Ψ，轉步驟四。其中：P_t為總發(fā)射功率，為噪聲方差，I_M為M×M維的單位矩陣；H_k表示第k個端口對應的子信道矩陣；(·)^H表示矩陣的共軛轉置運算，(·)^-1表示矩陣的逆運算，det(·)表示對矩陣求行列式的運算。

步驟二：選擇端口H_s表示第s個未被選擇的端口對應的子信道矩陣；把端口z2選入所選端口集合N_p中，把端口z2從候選端口集合N_r中刪去，令矩陣H_a＝[H_a H_z2]；令n＝n+1，若n等于Ψ，轉步驟四。

步驟三：重復步驟二，直到n等于Ψ。

步驟四：從所選端口的天線中進行天線選擇，一共選取Q根天線，1＜Q＜ΨL。從所選端口集合N_p的第1個、第2個、…、第Ψ個端口中分別選擇N₁、N₂、…、N_Ψ根天線，其中：N₁+N₂+...+N_Ψ＝Q。所選端口集合N_p的第1個、第2個、…、第Ψ個端口的所選天線集合分別為L₁、L₂、…、L_Ψ，均初始化為空集，令Θ₁＝0。對于N₁、N₂、…、N_Ψ的每一種取值組合，針對取值不為0的任一端口w，執(zhí)行以下過程：

(1)選擇端口w的天線將天線g1選入端口w的所選天線集合L_w中，令Θ₁＝Θ₁+1，若Θ₁等于N_w，轉步驟五。其中：表示端口w的信道矩陣H_w的第j(1≤j≤L)列向量；||·||表示歐幾里得矢量范數(shù)。

(2)記天線g1對應端口w的子信道矩陣H_w的列向量為計算子信道矩陣H_w的第g1列向量和第j(j≠g1)列向量的非相關系數(shù)選擇天線將天線g2選入端口w的所選天線集合L_w中；令Θ₁＝Θ₁+1，若Θ₁等于N_w，轉步驟五；其中|·|表示復數(shù)的模運算。

(3)記天線g2對應端口w的子信道矩陣H_w的列向量為計算子信道矩陣H_w的第g2列向量和第j(j≠g1、g2)列向量的非相關系數(shù)選擇天線將天線g3選入端口w的所選天線集合L_w中；令Θ₁＝Θ₁+1，若Θ₁等于N_w，轉步驟五。

(4)依次類推，直到Θ₁等于N_w。

步驟五：對于N₁、N₂、…、N_Ψ的每一種取值組合，利用取值不為0的所選端口及其所選天線，計算系統(tǒng)獲得的容量；選取最大容量對應的N₁、N₂、…、N_Ψ取值組合中取值不為0的所選端口及其所選天線為最終選取的端口和天線。

具體實施方式

下面以實施例再次做一詳細說明，便于更好地理解本發(fā)明。

步驟一：假設需要選擇的端口數(shù)為Ψ，1≤Ψ≤min(M,N)，初始化整數(shù)n＝0。令候選端口集合為N_r＝{1,2,...,N}，所選端口集合為N_p且初始化為空集，H_k表示第k個端口對應的子信道矩陣。選擇端口把端口z1選入所選端口集合N_p中，再把端口z1從候選端口集合N_r中刪去，令矩陣H_a＝H_z1。其中P_t為總發(fā)射功率，為噪聲方差，I_M為M×M維的單位矩陣，(·)^H為矩陣的共軛轉置運算，(·)^-1為矩陣的逆運算，det(·)為對矩陣求行列式的運算。令n＝n+1，若n等于Ψ，轉步驟四。

步驟二：選擇端口H_s表示第s個未被選擇的端口對應的子信道矩陣；把端口z2選入所選端口集合N_p中，把端口z2從候選端口集合N_r中刪去，令H_a＝[H_a H_z]。令n＝n+1，若n等于Ψ，轉步驟四。

步驟三：重復第二步直到n等于Ψ。

步驟四：從所選端口的天線中進行天線選擇，一共選取Q(1＜Q＜ΨL)根天線，從所選端口集合N_p的第1個、第2個、…、第Ψ個端口中分別選擇N₁、N₂、…、N_Ψ根天線。N₁、N₂、…、N_Ψ為大于或等于0的整數(shù)且滿足N₁+N₂+...+N_Ψ＝Q，于是N₁、N₂、…、N_Ψ的取值存在多種組合。所選端口集合N_p的第1個、第2個、…、第Ψ個端口的所選天線集合分別為L₁、L₂、…、L_Ψ，均初始化為空集；自然數(shù)Θ₁＝0。對于N₁、N₂、…、N_Ψ的每一種取值組合，針對取值不為0的任一端口w，執(zhí)行以下過程：

(1)選擇端口w的天線將天線g1選入端口w的所選天線集合L_w中，Θ₁＝Θ₁+1；其中表示端口w的子信道矩陣H_w的第j(1≤j≤L)列向量，||·||表示歐幾里得矢量范數(shù)。若Θ₁等于N_w，轉步驟五。

(2)記天線g1對應端口w的子信道矩陣H_w的列向量為計算子信道矩陣H_w的第g1列向量和第j(j≠g1)列向量的非相關系數(shù)選擇天線將天線g2選入端口w的所選天線集合L_w中，|·|表示復數(shù)的模運算；Θ₁＝Θ₁+1，若Θ₁等于N_w，轉步驟五。

(3)記天線g2對應端口w的子信道矩陣H_w的列向量為計算子信道矩陣H_w的第g2列向量和第j(j≠g1、g2)列向量的非相關系數(shù)選擇天線將天線g3選入端口w的所選天線集合L_w中；Θ₁＝Θ₁+1，若Θ₁等于N_w，轉步驟五。

(4)依次類推，直到Θ₁等于N_w。

步驟五：對于N₁、N₂、…、N_Ψ的每一種取值組合，利用取值不為0的所選端口及其所選天線，計算系統(tǒng)獲得的容量，選取最大容量對應的N₁、N₂、…、N_Ψ取值組合中取值不為0的所選端口及其所選天線為最終選取的端口和天線。