大規(guī)模mimo系統(tǒng)的快速發(fā)送天線選擇方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信技術領域，尤其涉及大規(guī)模MM0系統(tǒng)的天線選擇方法。
【背景技術】
[0002] 隨著移動通信系統(tǒng)以及Internet的迅猛發(fā)展，未來移動通信系統(tǒng)的設計目標不 僅要求通信速率的提高，還要求實現(xiàn)更大的系統(tǒng)容量和更好的通信質量，而且要能在全球 范圍內更好地實現(xiàn)無縫漫游及為用戶提供包括語音、數(shù)據(jù)和圖像等的多媒體業(yè)務。如何實 現(xiàn)這個目標已成為世界通信和信息科學學術界研究的熱點。為了在有限的頻譜資源上提高 傳輸速率，M頂0技術已成為一種重要的物理層傳輸技術。
[0003] 近年來，智能終端的興起及無線數(shù)據(jù)應用業(yè)務的豐富，對無線通信系統(tǒng)的容量提 出了更高的要求，在能源緊缺及環(huán)境惡化日益嚴重的情況下，一種以面向并滿足第五代移 動通信系統(tǒng)各項性能指標為目標的"升級版"M頂0傳輸技術，亦即大規(guī)模M頂0技術近年來 一經提出，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 了國內外廣大學術界學者和網(wǎng)絡及移動設備制造商的高度關注。
[0004] 所謂大規(guī)模MM0,就是在基站端采用多達上百根乃至數(shù)百根的發(fā)射天線來高速傳 輸數(shù)據(jù)的一種新型傳輸技術。與現(xiàn)有傳統(tǒng)MHTO技術相比，大規(guī)模MM0需要在基站端集中配 置多達數(shù)百根天線。根據(jù)接收端所需信號質量的不同要求，完全可以在基站側選擇信道質 量較好的若干個發(fā)送天線進行發(fā)射，即天線選擇技術，從而節(jié)省無線鏈路資源，同時也降低 了設備復雜度。通常以系統(tǒng)容量為目標進行天線選擇，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)送天線選擇結果， 但此遍歷算法復雜度太大，不適于實際應用?，F(xiàn)有技術還未解決這些問題。
【發(fā)明內容】
[0005] 為解決現(xiàn)有技術的不足，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，此方法簡化了依據(jù)信道容量進行的遍歷天線選擇，采用遞推法進 行天線的最優(yōu)選擇，以低復雜度實現(xiàn)了好的系統(tǒng)性能。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案：
[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)平均功率分配時的信道容量公式，分析推導信道容量公 式，再經過簡化及分析，得到關于新增加的發(fā)送天線至各根接收天線的信道向量的關鍵表 達式；
[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)準則進行第一根天線的選擇；以步驟1中的信道向量的關 鍵表達式為基礎，根據(jù)遞推算法，進行所需天線數(shù)目的選擇，以獲得最佳的發(fā)送天線選擇結 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，步驟一包括如下內容：基于 Mnro系統(tǒng)平均功率分配時的信道容量公式
？其中p為總的 發(fā)送信噪比，隊為發(fā)送天線數(shù)，為接收天線數(shù)，心.為隊X隊的單位陣，H為r^XNt的信道 矩陣，上標H表示共輒轉置，det( ?)表示行列式。假設已選擇了Ln根最優(yōu)的發(fā)送天線，此 時的信道矩陣為Hn，其維數(shù)為隊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，對應的信道容量公式 為：
其中Ln+1=Ln+l。對其進行簡化及分析，得到關于匕的關鍵表達式為
:，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)送天線所對應的信道向量，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，步驟二包括如下內容：發(fā)送端 發(fā)送一定的導頻，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)接收信號估計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，步驟三包括如下內容：
[0014] A，將所有發(fā)送天線放入可選天線集合；
[0015] B，設定第一根發(fā)送天線的選擇依據(jù)，進行選擇，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，搜索使得相應表達式達到最大值的發(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，重復步驟C，進行第3根、以及后續(xù)發(fā)送天線的選擇，達到終止條件時，結束此過 程；
[0018] E，確定最優(yōu)的發(fā)送天線選擇結果。
[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)明針對大規(guī)模MM0系統(tǒng)下行鏈路設計了一種快速 發(fā)送天線選擇算法，此方法簡化了依據(jù)信道容量進行的遍歷天線選擇，采用遞推法進行天 線的最優(yōu)選擇，以低復雜度實現(xiàn)了好的系統(tǒng)性能。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明一種實施例的系統(tǒng)結構圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明一種實施例的流程框圖。
【具體實施方式】
[0024] 以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0025] 系統(tǒng)結構圖參見圖1，發(fā)送端輸入信號經過信號處理以后，依據(jù)發(fā)送天線選擇算法 進行發(fā)送天線的選擇后，完成信號的發(fā)送過程，接收端對信號進行接收處理，最終恢復出原 始信號。
[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現(xiàn)過程參見附圖2， 敘述如下：
[0027] (1)對MM0系統(tǒng)的容量進行數(shù)學分析，得出與天線選擇有關的遞推算法；
[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)送天線選擇結果； 「00301 步驟〗：某干MTM0系統(tǒng)平均功率分配時的