大規(guī)模mimo系統(tǒng)的快速發(fā)送天線選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及大規(guī)模MM0系統(tǒng)的天線選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)以及Internet的迅猛發(fā)展，未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)不 僅要求通信速率的提高，還要求實(shí)現(xiàn)更大的系統(tǒng)容量和更好的通信質(zhì)量，而且要能在全球 范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游及為用戶提供包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像等的多媒體業(yè)務(wù)。如何實(shí) 現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)已成為世界通信和信息科學(xué)學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。為了在有限的頻譜資源上提高 傳輸速率，M頂0技術(shù)已成為一種重要的物理層傳輸技術(shù)。
[0003] 近年來(lái)，智能終端的興起及無(wú)線數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)的豐富，對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)的容量提 出了更高的要求，在能源緊缺及環(huán)境惡化日益嚴(yán)重的情況下，一種以面向并滿足第五代移 動(dòng)通信系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)為目標(biāo)的"升級(jí)版"M頂0傳輸技術(shù)，亦即大規(guī)模M頂0技術(shù)近年來(lái) 一經(jīng)提出，就以其所具有的突出高容量、高可靠性、以及綠色低功耗等理論特性而迅速引起 了國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)術(shù)界學(xué)者和網(wǎng)絡(luò)及移動(dòng)設(shè)備制造商的高度關(guān)注。
[0004] 所謂大規(guī)模MM0,就是在基站端采用多達(dá)上百根乃至數(shù)百根的發(fā)射天線來(lái)高速傳 輸數(shù)據(jù)的一種新型傳輸技術(shù)。與現(xiàn)有傳統(tǒng)MHTO技術(shù)相比，大規(guī)模MM0需要在基站端集中配 置多達(dá)數(shù)百根天線。根據(jù)接收端所需信號(hào)質(zhì)量的不同要求，完全可以在基站側(cè)選擇信道質(zhì) 量較好的若干個(gè)發(fā)送天線進(jìn)行發(fā)射，即天線選擇技術(shù)，從而節(jié)省無(wú)線鏈路資源，同時(shí)也降低 了設(shè)備復(fù)雜度。通常以系統(tǒng)容量為目標(biāo)進(jìn)行天線選擇，最容易想到的選擇方法是根據(jù)所需 天線數(shù)在所有天線中進(jìn)行遍歷選擇，搜索到獲得最大系統(tǒng)容量的最佳發(fā)送天線選擇結(jié)果， 但此遍歷算法復(fù)雜度太大，不適于實(shí)際應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)還未解決這些問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于大規(guī)模MM0系統(tǒng)的 快速發(fā)送天線選擇方法，此方法簡(jiǎn)化了依據(jù)信道容量進(jìn)行的遍歷天線選擇，采用遞推法進(jìn) 行天線的最優(yōu)選擇，以低復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)了好的系統(tǒng)性能。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0007] 大規(guī)模MM0系統(tǒng)的快速發(fā)送天線選擇方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0008] 步驟一：基于MM0系統(tǒng)平均功率分配時(shí)的信道容量公式，分析推導(dǎo)信道容量公 式，再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化及分析，得到關(guān)于新增加的發(fā)送天線至各根接收天線的信道向量的關(guān)鍵表 達(dá)式；
[0009] 步驟二：發(fā)送端獲取發(fā)送天線與接收天線之間的信道信息；
[0010] 步驟三：根據(jù)最大范數(shù)準(zhǔn)則進(jìn)行第一根天線的選擇；以步驟1中的信道向量的關(guān) 鍵表達(dá)式為基礎(chǔ)，根據(jù)遞推算法，進(jìn)行所需天線數(shù)目的選擇，以獲得最佳的發(fā)送天線選擇結(jié) 果。
[0011] 前述的大規(guī)模MIM0系統(tǒng)的快速發(fā)送天線選擇方法，步驟一包括如下內(nèi)容：基于 Mnro系統(tǒng)平均功率分配時(shí)的信道容量公式
？其中p為總的 發(fā)送信噪比，隊(duì)為發(fā)送天線數(shù)，為接收天線數(shù)，心.為隊(duì)X隊(duì)的單位陣，H為r^XNt的信道 矩陣，上標(biāo)H表示共輒轉(zhuǎn)置，det( ?)表示行列式。假設(shè)已選擇了Ln根最優(yōu)的發(fā)送天線，此 時(shí)的信道矩陣為Hn，其維數(shù)為隊(duì)XLn，則再增加一根天線后，可得新的信道矩陣為Hn+1=[Hn hs]，其中，hs為新增加的發(fā)送天線至各根接收天線的信道向量，此時(shí)，對(duì)應(yīng)的信道容量公式 為：
其中Ln+1=Ln+l。對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化及分析，得到關(guān)于匕的關(guān)鍵表達(dá)式為
:，從可選天線集合中選擇使其最大的h，即為所 選的最佳發(fā)送天線所對(duì)應(yīng)的信道向量，即=at:gniax、/(/：)。 .1
[0012] 前述的大規(guī)模MIM0系統(tǒng)的快速發(fā)送天線選擇方法，步驟二包括如下內(nèi)容：發(fā)送端 發(fā)送一定的導(dǎo)頻，接收端獲得各發(fā)送天線與接收天線之間的信道信息并反饋至發(fā)送端；或 者，根據(jù)信道互易性，發(fā)送端根據(jù)接收信號(hào)估計(jì)信道信息作為其信道矩陣。
[0013] 前述的大規(guī)模M頂0系統(tǒng)的快速發(fā)送天線選擇方法，步驟三包括如下內(nèi)容：
[0014] A，將所有發(fā)送天線放入可選天線集合；
[0015] B，設(shè)定第一根發(fā)送天線的選擇依據(jù)，進(jìn)行選擇，并從可選天線集合中刪去已選的 第一根發(fā)送天線；
[0016] C，基于步驟一所得的遞推公式，搜索使得相應(yīng)表達(dá)式達(dá)到最大值的發(fā)送天線信道 向量，該發(fā)送天線即為所選的第2根天線，并從可選天線集合中刪去已選的天線；
[0017] D，重復(fù)步驟C，進(jìn)行第3根、以及后續(xù)發(fā)送天線的選擇，達(dá)到終止條件時(shí)，結(jié)束此過(guò) 程；
[0018] E，確定最優(yōu)的發(fā)送天線選擇結(jié)果。
[0019] 前述的大規(guī)模MM0系統(tǒng)的快速發(fā)送天線選擇方法，步驟B中第一根發(fā)送天線的選 擇依據(jù)是選擇信道向量范數(shù)最大的發(fā)送天線。
[0020] 前述的大規(guī)模MM0系統(tǒng)的快速發(fā)送天線選擇方法，步驟D中終止條件為達(dá)到所需 的發(fā)送天線數(shù)目。
[0021] 本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明針對(duì)大規(guī)模MM0系統(tǒng)下行鏈路設(shè)計(jì)了一種快速 發(fā)送天線選擇算法，此方法簡(jiǎn)化了依據(jù)信道容量進(jìn)行的遍歷天線選擇，采用遞推法進(jìn)行天 線的最優(yōu)選擇，以低復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)了好的系統(tǒng)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0025] 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖參見(jiàn)圖1，發(fā)送端輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理以后，依據(jù)發(fā)送天線選擇算法 進(jìn)行發(fā)送天線的選擇后，完成信號(hào)的發(fā)送過(guò)程，接收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收處理，最終恢復(fù)出原 始信號(hào)。
[0026] 本發(fā)明的大規(guī)模MM0系統(tǒng)的快速發(fā)送天線選擇方法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程參見(jiàn)附圖2， 敘述如下：
[0027] (1)對(duì)MM0系統(tǒng)的容量進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，得出與天線選擇有關(guān)的遞推算法；
[0028] (2)發(fā)送端獲取發(fā)送天線與接收天線之間的信道信息；
[0029] (3)根據(jù)遞推算法，進(jìn)行所需天線數(shù)目的選擇，以獲得最佳的發(fā)送天線選擇結(jié)果； 「00301 步驟〗：某干MTM0系統(tǒng)平均功率分配時(shí)的