专利名称：确定天线选择方案、检测信号、信号噪声干扰比计算方法
技术领域：
本发明涉及多入多出(MIMO)无线通信技术，特别是指一种在多天线数字无线通信系统中确定天线选择方案的方法，检测信号的方法，以及计算接收信号与噪声干扰比的方法。
背景技术：
根据信息论，在通信系统的发射端和接收端，或者这两端同时使用多天线阵列可以极大的提高传输比特率。
在发射端和接收端同时使用多天线阵列的具有空-时架构的无线通信系统如图1所示。该系统工作在瑞利散射环境，信道矩阵的各个元素可以近似看作是统计独立的。在图1所示的系统中，一个数据序列分成M个不相关的码元子序列，每个子序列由M个发射天线中的一个发射。M个子序列在经过一个信道矩阵为H的信道的影响后，在接收端由N个接收天线接收。发射信号s1，...，sM分别通过M个不同的天线单元a-1，...，a-M发射，相应的接收信号x1，...，xN分别从N个不同的天线单元b-1，...，b-N接收。该系统中，发射天线单元数M最少是2，而接收天线单元数N最少是M。信道矩阵H是一个N×M的矩阵，矩阵中第i行j列的元素表示第i个接收天线和第j个发射天线通过传输信道的耦合。接收信号x1，...，xN在数字信号处理器中被处理以产生恢复的发射信号 此图中也显示了求和成分c-1，c-2，...，c-N，它们代表包含的无法避免的噪声信号w1，w2，...，wN，这些噪声信号分别加入到接收天线单元b-1，b-2，...，b-N接收到的信号中。
在图1所示的MIMO系统中，可以使用具有天线选择的通信方案。在有天线选择的MIMO系统中，需要在所有的发射天线中选择若干个发射天线用于发射信号。在发射天线的选择过程中，需要比较各种发射天线选择方案下所选择的各发射天线的接收信号与干扰噪声比(SINR，Signal toInterference-Noise Ratio)，并根据比较结果，按照一定准则确定天线选择方案；在某些情况下，比如发射端采用自适应调制的情况下，还需要计算所确定采用的发射天线选择方案下被选择的各发射天线的接收SINR，以确定被选择的各发射天线采用的调制方式。所述SINR是用信号功率除以噪声功率与其它信号干扰功率的和，所得到的比值。
目前，具有天线选择的MIMO系统中，信号处理包括以下几个步骤步骤201接收端利用接收信号进行信道估计，得到由发射天线和接收天线之间的信道系数组成的信道矩阵H。
步骤202根据当前时刻的信道情况，即利用信道矩阵H，从所有可能的发射天线选择方案中，依照一个通信方案的准则，选择一个最优的发射天线选择方案。
所述从所有可能的发射天线选择方案中选择一个最优的方案是指，考虑所有可能的发射天线选择方案，或考虑所有可能的发射天线选择方案的一个子集，而不考虑对于那些在大多数情况下不可能最优的发射天线选择方案以减少需要考虑的天线选择方案的个数，通过有效比较所述的被考虑的全部或部分可能的天线选择方案所选择的发射天线的接收SINR。所述通过有效比较被考虑的天线选择方案所选择的发射天线的接收SINR选择一个最优的天线选择方案，可以在发射端进行，也可以在接收端进行，也可以由发射端和接收端共同完成。
如果在发射端进行最优天线选择方案的选择，则接收端反馈关于各个方案的接收SINR的信息；如果在接收端进行最优天线选择方案的选择，则接收端向发射端反馈选定的最优天线选择方案的信息；如果由发射端和接收端共同完成最优天线选择方案的选择，则接收端向发射端反馈接收端选中的几个天线选择方案以及相关接收SINR的信息，发射端再选择一个最好的天线选择方案。
针对有天线选择的MIMO系统，目前有多种通信提案，分别提供不同的有天线选择的通信方案，例如，针对有自适应调制的通信方案，考虑从所有发射天线中取任意个的组合，或其子集；针对没有自适应调制的通信方案，需要考虑从所有发射天线中取任意个的排列，或其子集；针对有虚拟天线技术的通信方案中，需要考虑从所有虚拟发射天线中选择任意组合。
步骤203发射端确定最优发射天线选择方案以后，按照所确定的发射天线选择方案，向接收端发射信号。
步骤204接收端获取发射端所采用的发射天线选择方案，检测步骤203所述的发射信号。
在有天线选择的通信系统中，一个关键技术是，通过比较各种天线选择方案下的各发射天线的接收SINR，确定天线选择方案。在现有的通信提案所提出的通信方案中，都是根据各种天线选择方案下的接收SINR确定具体选择哪种天线选择方案。
而在现有技术中计算接收SINR的方法是，通过对信道矩阵H求逆的方法计算接收SINR。
例如，在2001年的IEEE Vehicular Technology Conference的文献《Comparison of ordered successive receivers for space-time transmission》和2004年的IEEE Intelligent Signal Processing and Communication Systems，Proceedings of 2004 International Symposium的文献《Transmit antennaselection for MIMO systems with V-BLAST type detection》中分别提出了用信道矩阵H求逆的方法计算接收SINR的公式。
文献3GPP TR 25.876 V1.7.1的提案3(Proposal 3Double Space TimeTransmit Diversity with Sub-Group Rate Control(DSTTD-SGRC)for 2 or morereceive antennas)也给出了计算接收SINR的公式，为SINR1=g1′(g3g3′+g4g4′+1ρI)-1g1,]]>SINR2＝ρg3′g3，其中gi(i＝1，2，3，4)是信道矩阵H中的项组成的向量，而ρ是与发射信号的SINR相关的常数。可以看出这种方法也需要对相应的信道矩阵H求逆。
从以上计算接收SINR的公式中看到，通过对相应的信道矩阵H求逆的方法计算接收SINR的计算复杂度都很高。当发射天线数目多而信道矩阵H比较大时，矩阵求逆算法更复杂，计算接收SINR的复杂度也会更高。因此，现有技术中通过比较接收SINR的方法确定天线选择方案时，所需要的计算复杂度都太高。
特别的，有天线选择的MIMO系统通常需要比较多种天线选择方案以确定最优的天线选择方案。通常的通信提案中需要考虑多种天线选择的组合方案，这些需要考虑的方案与发射天线的数目成正比。如果仍然采用上述的对相应的信道矩阵H求逆计算接收SINR的方法，需要对多种天线选择方案的每一种对应的信道矩阵H求逆，以计算接收SINR，因此，实现有天线选择的通信方案的计算复杂度将会非常高。
在有天线选择的通信系统中，另一个关键技术是，信号的检测。
利用现有技术实现以上有天线选择的通信方案，检测信号时一般不能利用计算接收SINR过程中的中间结果，而是利用信道矩阵H另计算对发射信号的估计值。
综上所述，针对有天线选择的通信方案，还没有高效率的实现方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个主要目的在于提供一种在多天线通信系统中确定天线选择方案的方法，减少确定天线选择方案的计算复杂度。
本发明的第二个主要目的在于提供一种在多天线通信系统中检测信号的方法，减少检测信号的计算复杂度。
本发明的第三个主要目的在于提供一种在多天线通信系统中计算接收SINR的方法，减少计算SINR的计算复杂度。
为了达到上述第一个目的，本发明提供一种在多天线通信系统中确定天线选择方案的方法，发射信号由发射端各个不同的发射天线分别发射并经过一个信道到达接收端的接收天线，该方法包括以下步骤a.获取由发射天线和接收天线之间的信道系数组成的信道矩阵H；b.计算当前采用的通信方案所需要考虑的各个天线选择方案所选择的发射天线的均方误差相关变量，利用所计算出的均方误差相关变量比较所述通信方案所需要考虑的各个天线选择方案所选择的各发射天线的接收信号与干扰噪声比SINR，根据接收SINR的比较结果，确定天线选择方案；所述均方误差相关变量的计算步骤包括利用信道矩阵H计算所述均方误差相关变量；或者，利用信道矩阵H计算出天线选择方案所选择的所有发射天线中的部分发射天线的估计误差协方差矩阵，然后利用信道矩阵H和所计算出的部分发射天线的估计误差协方差矩阵，递推求得包括所述部分发射天线且个数多于所述部分发射天线个数的发射天线的均方误差相关变量。
步骤b所述比较通信方案所需要考虑的天线选择方案所选择的各发射天线的接收SINR的步骤包括b11.利用信道矩阵H计算在所有发射天线中选择第一数目个发射天线的天线选择方案所能选择的发射天线的均方误差相关变量，利用所计算出的均方误差相关变量，比较所述选择第一数目个发射天线的天线选择方案所能选择的各发射天线的接收SINR，确定选择第一数目个发射天线的天线选择方案；计算所确定的选择第一数目个发射天线的天线选择方案所选择的发射天线的估计误差协方差矩阵；b12.利用步骤b11或上一次递推中的步骤b12得到的估计误差协方差矩阵，递推计算选择包括所述第一数目个发射天线且个数大于第一数目的第二数目个发射天线的天线选择方案所能选择的发射天线的均方误差相关变量，利用所计算出的均方误差相关变量，比较所述选择第二数目个发射天线的天线选择方案所能选择的各发射天线的接收SINR，确定选择第二数目个发射天线的天线选择方案；计算所确定的选择第二数目个发射天线的天线选择方案所选择的发射天线的估计误差协方差矩阵；如果已比较所有天线选择方案所选择的发射天线的接收SINR，则结束本流程；否则，令第一数目的值等于第二数目的值后，第二数目的值加1或大于1的整数值，返回步骤b12。
步骤b所述比较通信方案所需要考虑的天线选择方案所选择的各发射天线的接收SINR的步骤包括b21.在比较选择1个发射天线的天线选择方案Mode-1方案所选择的各发射天线的接收SINR时，接收端利用信道矩阵H计算Mode-1方案所能选择的1个发射天线p1的均方误差相关变量，利用所得到的均方误差相关变量比较所述Mode-1方案所选择的发射天线的接收SINR，确定Mode-1方案中选择发射天线t1；计算所述发射天线t1的估计误差协方差矩阵；b22.在比较选择m个发射天线的天线选择方案Mode-m方案所选择的各发射天线的接收SINR时，利用Mode-m方案所选择的m个发射天线中的m-1个发射天线的估计误差协方差矩阵，递推计算Mode-m方案所能选择的m个发射天线p1，...，pm的均方误差相关变量，利用所述均方误差相关变量比较Mode-m方案所能选择的各发射天线的接收SINR，确定Mode-m方案中选择发射天线t1，...，tm；计算该m个发射天线t1，...，tm的估计误差协方差矩阵；如果已比较所有天线选择方案下的各发射天线的接收SINR，则结束本流程；否则，m的值加1，返回步骤b22；其中，m的初始值设为2。
步骤b21所述Mode-1方案所能选择的1个发射天线p1为所有发射天线中任何一个发射天线；步骤b21所述确定Mode-1方案中选择发射天线t1为比较各个Mode-1方案所能选择的发射天线p1的接收SINR，将接收SINR最好的Mode-1方案所选择的发射天线确定为所述Mode-1方案中选择的发射天线t1；步骤b22所述Mode-m方案所能选择的m个发射天线p1，...，pm为t1，...，tm-1，pm，其中，发射天线t1，...，tm-1为步骤b21或上一次递推的步骤b22所确定选择的接收SINR最好的Mode-(m-1)方案所选择的m-1个发射天线；pm为第m个发射天线，是从所有发射天线中去掉所述m-1个发射天线t1，...，tm-1后得到的发射天线集合中的任何一个发射天线；步骤b22所述Mode-m方案中所确定选择的m个发射天线t1，...，tm满足所述m个发射天线t1，...，tm中的m-1个发射天线为步骤b21或上一次递推的步骤b22所确定选择的接收SINR最好的Mode-(m-1)方案所选择的发射天线t1，...，tm-1；存在m-1个发射天线t1，...，tm-1的干扰的情况下，比较各个Mode-m方案所能选择的发射天线pm的接收SINR，确定所选择的发射天线pm的接收SINR最好的Mode-m方案，所选择的发射天线pm的接收SINR最好的Mode-m方案所选择的发射天线为所述m个发射天线t1，...，tm中的第m个发射天线tm。
所述步骤b之前进一步包括利用信道矩阵H得到所有发射天线的估计误差协方差矩阵的逆矩阵R；步骤b21所述计算发射天线p1的均方误差相关变量的步骤包括在R矩阵中得到发射天线p1的估计误差协方差矩阵的逆矩阵R1(p1)，利用所得到的R1(p1)计算发射天线p1的均方误差相关变量；步骤b22所述计算发射天线pm的均方误差相关变量的步骤包括在R矩阵中得到发射天线t1，...，tm-1，pm的估计误差协方差矩阵的逆矩阵Rm(pm)中的一个向量vm-1(pm)和一个标量β1(pm)，利用所得到的一个向量vm-1(pm)、一个标量β1(pm)和Mode-(m-1)方案所确定选择的发射天线t1，...，tm-1的估计误差协方差矩阵计算发射天线pm的均方误差相关变量。
所述发射天线的均方误差相关变量为包括该发射天线的估计误差协方差矩阵中，与该发射天线对应的对角线元素。
步骤b21所述利用R1(p1)计算得到的发射天线p1的均方误差相关变量为R1(p1)的倒数为发射天线p1的均方误差相关变量(Q1(p1))(1)(1)；步骤b22所述在R矩阵中得到的矩阵Rm(pm)中的一个向量vm-1(pm)和一个标量β1(pm)为在Mode-(m-1)方案所确定选择的发射天线t1，...，tm-1的估计误差协方差矩阵的逆矩阵Rm-1(tm-1)的基础上，矩阵Rm(pm)所增加的一个与发射天线t1，...，tm-1，pm相关的向量vm-1(pm)和一个与发射天线pm相关的标量β1(pm)；步骤b22所述利用Rm(pm)中的一个向量vm-1(pm)、一个标量β1(pm)和Mode-(m-1)方案所确定选择的发射天线t1，...，tm-1的估计误差协方差矩阵Qm-1(tm-1)计算得到发射天线pm的均方误差相关变量为首先计算Qm-1(tm-1)的Sherman-Morrison结果(Tm-1(pm))-1，然后由(Tm-1(pm))-1、vm-1(pm)，以及β1(pm)计算得到发射天线pm的均方误差相关变量(Qm(pm))(m)(m)，其中，(Qm(pm))(m)(m)=1β1(pm)+(vm-1(pm))H(Tm-1(pm))-1vm-1(pm)(β1(pm))2.]]>当所述通信方案需要计算接收SINR时，步骤b21所述利用发射天线p1均方误差相关变量(Q1(p1))(1)(1)计算发射天线p1的接收SINR为1α·(Q1(p1))(1)(1)-1]]>或||1α·(Q1(p1))(1)(1)||-1;]]>步骤b22所述利用发射天线pm的均方误差相关变量(Qm(pm))(m)(m)计算选择m个发射天线的各天线选择方案所选择的发射天线p1，...，pm中发射天线pm的接收SINR为1α·(Qm(pm))(m)(m)-1]]>或||1α·(Qm(pm))(m)(m)||-1;]]>其中，‖‖表示复数的模，α为每个接收天线上的平均接收信噪比相关的常数。
步骤b22所述计算发射天线t1，...，tm的估计误差协方差矩阵为在(Tm-1(tm))-1的基础上，增加由矩阵(Tm-1(tm))-1、向量vm-1(tm)以及标量βm-1(tm)组成的一列和一行，得到m个发射天线t1，...，tm的估计误差协方差矩阵Qm(tm)，一列和一行相交的项是发射天线tm的均方误差相关变量(Qm(tm))(m)(m)=1β1(tm)+(vm-1(tm))H(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)(β1(tm))2,]]>一列的其它项为-(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)β1(tm),]]>一行的其它项为-((Tm-1(tm))-1vm-1(tm)β1(tm))H.]]>
所述发射天线的均方误差相关变量为包括该发射天线的估计误差协方差矩阵中，与该发射天线对应的对角线元素具有函数关系的值。
为了达到上述第二个目的，本发明提供一种在多天线通信系统中检测信号的方法，发射信号由发射端各个不同的发射天线分别发射并经过一个信道到达接收端，该方法包括以下步骤x.获取由发射天线和接收天线之间的信道系数组成的信道矩阵H；y.计算当前采用的通信方案所需要考虑的各个天线选择方案所选择的发射天线的均方误差相关变量，利用所计算出的均方误差相关变量比较所述通信方案所需要考虑的各个天线选择方案所选择的各发射天线的接收信号与干扰噪声比SINR，根据接收SINR的比较结果，确定天线选择方案；所述均方误差相关变量的计算步骤包括利用信道矩阵H计算所述均方误差相关变量；或者，利用信道矩阵H计算出天线选择方案所选择的所有发射天线中的部分发射天线的估计误差协方差矩阵，然后利用信道矩阵H和所计算出的部分发射天线的估计误差协方差矩阵，递推求得包括所述部分发射天线且个数多于所述部分发射天线个数的发射天线的均方误差相关变量；z.利用步骤y的确定天线选择方案过程中所得到的天线选择方案所选择的发射天线的估计误差协方差矩阵，检测所确定的天线选择方案所选择的发射天线发射的信号。
步骤y所述比较通信方案所需要考虑的天线选择方案所选择的各发射天线的接收SINR的步骤包括y1.在比较选择1个发射天线的天线选择方案Mode-1方案所选择的各发射天线的接收SINR时，接收端利用信道矩阵H计算Mode-1方案所能选择的1个发射天线p1的均方误差相关变量，利用所得到的均方误差相关变量比较所述Mode-1方案所选择的发射天线的接收SINR，确定Mode-1方案中选择发射天线t1；计算所述发射天线t1的估计误差协方差矩阵；
y2.在比较选择m个发射天线的天线选择方案Mode-m方案所选择的各发射天线的接收SINR时，利用Mode-m方案所选择的m个发射天线中的m-1个发射天线的估计误差协方差矩阵，递推计算Mode-m方案所能选择的m个发射天线p1，...，pm的均方误差相关变量，利用所述均方误差相关变量比较Mode-m方案所能选择的各发射天线的接收SINR，确定Mode-m方案中选择发射天线t1，...，tm；计算该m个发射天线t1，...，tm的估计误差协方差矩阵；如果已比较所有天线选择方案下的各发射天线的接收SINR，则结束本流程；否则，m的值加1，返回步骤b22；其中，m的初始值设为2。
所述步骤z之前进一步包括利用所确定的天线选择方案所选择的发射天线对应的信道矩阵H对接收信号进行预匹配滤波变换；计算信道矩阵H的互相关信道矩阵Φ，Φ＝HH·H；所述步骤z包括z1.从步骤y的确定天线选择方案过程中所得到的各天线选择方案所选择的发射天线的估计误差协方差矩阵中直接得到待检测发射信号的估计误差协方差矩阵，利用所得到的待检测发射信号的估计误差协方差矩阵和所述接收信号的预匹配滤波结果得到所述当前被检测的一个发射信号的估计值；z2.利用所述当前被检测的一个发射信号的估计值和信道矩阵H的互相关信道矩阵Φ计算已检测的发射信号对检测后续发射信号的干扰值，并从所述接收信号的预匹配滤波结果中消除已检测的发射信号的干扰，得到修正的接收信号的预匹配滤波结果；z3.重复步骤z1、z2，直到检测到所述所确定的天线选择方案中所选择的发射天线发射的信号。
为了达到上述第三个目的，本发明提供一种在多天线通信系统中计算接收SINR的方法，用于计算对发射端的一个特定发射天线的接收SINR，所述特定发射天线存在其它的一个或一个以上发射天线的干扰，其特征在于，该方分利用了在确定天线选择方案过程中所得到的估计误差协方差矩阵检测信号，能够直接得到对发射信号的估计值，从而减少了计算检测信号的复杂度。本发明提供的计算接收SINR的方法避免使用了对信道矩阵求逆的方法，而是利用估计误差协方差矩阵中与发射信号对应的项计算接收SINR，该方法不需要矩阵求逆，从而减少了计算接收SINR的计算复杂度。
图1所示为现有技术中多天线数字无线通信系统框图；图2所示为现有技术中有天线选择的MIMO系统中信号处理流程图；图3所示为本发明中天线选择方案中选择第一个发射天线的初始化流程图；图4所示为本发明中天线选择方案递推流程图；图5所示为本发明中接收端检测信号的流程图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面举具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
本发明使用图1所示的多天线数字无线通信系统，发射信号s1，...，sM分别通过M个不同的发射天线单元a-1，...，a-M发射；相应的接收信号x1，...，xN分别从N个不同的接收天线单元b-1，...，b-N接收。
IEEE期刊IEEE Transactions on Signal Processing的论文“A FastRecursive Algorithm for Optimum Sequential Signal Detection in a BLASTSystem”中提到信道矩阵H是一个N×M的矩阵，表示为 信道矩阵H是一个N×M复数矩阵，假定该信道矩阵在K个符号的时法包括计算该特定发射天线和所述一个或一个以上作为干扰的发射天线组成的发射天线集合的估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项，并利用该项计算特定发射天线的接收SINR。
所述计算特定发射天线的接收SINR为利用估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项和每个接收天线上的平均接收信噪比相关的常数，计算接收SINR。
所述计算特定发射天线的接收SINR为计算所述估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项与每个接收天线上的平均接收信噪比相关的常数之积，所得到的乘积取倒数后再减1，得到该特定发射天线的接收SINR；或者，计算所述估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项与每个接收天线上的平均接收信噪比相关的常数之积，所得到的乘积取倒数后取模后再减1，得到该特定发射天线的接收SINR。
所述计算特定发射天线的接收SINR为计算该估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项和接收天线上的噪声方差的乘积，得到所述特定发射天线所发射信号在接收端估计值的均方误差，然后计算该发射天线所发射信号的方差与所述特定发射天线所发射信号在接收端估计值的均方误差之商，所得到的商减1，得到该特定发射天线的接收SINR；或者，计算该估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项和接收天线上的噪声方差的乘积，得到所述特定发射天线所发射信号在接收端估计值的均方误差，然后计算该发射天线所发射信号的方差与所述特定发射天线所发射信号在接收端估计值的均方误差之商，所得到的商取模后再减1，得到该特定发射天线的接收SINR。
根据本发明提供的确定天线选择方案，在确定天线选择方案时，计算各天线选择方案所能选择的发射天线的均方误差相关变量，利用均方误差相关变量比较各发射天线的SINR从而确定天线选择方案，其中均方误差相关变量是通过一种从少的发射天线到多的发射天线的估计误差协方差矩阵的递推方法计算得到，由此减少很多计算量。而本发明提供的检测信号方法是充期内是常数。向量hn(n＝1，2，...，N)和hm(m＝1，2，...，M)的长度分别是M和N。其中，信道矩阵H包含的信道向量h1至hM分别表示信道对M个传输信号中每个传输信号的影响。更明确的，信道向量hm(m＝1，2，...，M)包括信道矩阵项h1m至hNm，分别表示在接收天线单元b-1至b-N中每个接收天线上，信道对发射信号sm的影响。
在图1所示的系统中，发射信号的向量与接收信号的向量之间满足关系式x(k)=Σm=1Mh:msm(k)+w(k)=Hs(k)+w,]]>其中k表示采样时刻，k＝1，2，…，K。
用向量形式表示上述关系为x→=Σm=1Mh:msm+w→=Hs→+w→.]]>再把上式写为x→=s1·h:1+s2·h:2+...+sm·h:m+···+sM·h:M+w→]]>的形式，可以清楚的看到各个发射信号对接收信号向量 的影响。
其中，x→=[x1,x2,···,xN]T]]>是N维接收信号向量，s→=[s1,s2,···,sN]T]]>是M维发射信号向量，w→=[w1,w2,···,wN]T]]>是一个零均值复数的加性高斯白噪声(AWGN)向量，它的方差Rww=E{w→·w→H}=σw2IN×N.]]>其中，T和H分别的表示矩阵或者向量的转置和共轭转置，IN×N表示N×N单位矩阵。其中，假设加性噪声 在时间域和空间域都统计独立。假设发射信号s1，s2，...，sM是不相关的，这意味着发射信号向量 的互相关矩阵是对角的，即Rss=E{s→·s→H}=σs2IM×M.]]>发射信号的最小均方误差(MMSE)估计为s→^=(HH·H+αIM×M)-1HHx→.]]>其中，符号-1表示求矩阵的逆矩阵，H表示求矩阵的共轭转置，α为与每个接收天线上的平均接收信噪比相关的常数，α=σw2σs2.]]>其中，σw2为接收天线上的噪声方差，是零均值复数的加性高斯白噪声向量 中的各项的方差；σs2为各发射天线所发射信号的方差。
估计误差e=s→-s→^]]>的协方差矩阵为E{(s→-s→^)(s→-s→^)H}=σw2(HH·H+αIM×M)-1.]]>如果把噪声方差σw2归一化为1，则估计误差e=s→-s→^]]>的协方差矩阵为
E{(s→-s→^)(s→-s→^)H}=(HH·H+αIM×M)-1.]]>本发明所述的估计误差协方差矩阵为把加性高斯白噪声的方差归一化为1的情况下的估计误差协方差矩阵。以下，将本发明所述的估计误差协方差矩阵记为P，P＝(HH·H+αIM×M)-1，并定义R＝(HH·H+αIM×M)，则R为估计误差协方差矩阵的逆矩阵，P＝R-1。
本文用“Mode-m”表示从发射端的所有发射天线中选择m个发射天线的天线选择方案，其中m＝1，2，...，M。
文献3GPP TR 25.876 V1.7.1的提案7(Proposal 7，“Selective Per AntennaRate Control(S-PARC)”)中提供一种包括天线选择的MIMO通信方案。提案7中，只考虑具有“子集属性(subset property)”的天线选择方案。接收端在所有的Mode-m天线选择方案中，选择一个接收端认为较优的并把其接收SINR反馈给发送端，而在Mode-m天线选择方案中，其中的m-1个发射天线，就是已经被接收端认为较优并选择的Mode-(m-1)的一个天线选择方案所选择的m-1个发射天线，选择第m个发射天线时，考虑从所有的M个发射天线中去掉所述被选定的Mode-(m-1)的一个天线选择方案所选择的m-1个发射天线后得到的发射天线集合中的任何一个发射天线，共有M-m+1种天线选择方案，计算选择第m个发射天线的M-m+1种天线选择方案下的第m个发射天线的接收SINR，由此决定选择哪一个发射天线，确定Mode-m天线选择方案，其中m取1，2，...，M中的任意值。
下面在图1所示的系统中，以提案7的有天线选择的通信方案为例，详细说明在有天线选择的MIMO系统中高效率实现确定天线选择方案和信号检测的方法。图3和图4为本发明针对提案7的天线选择通信方案的高效率实现方法。
图3所示为天线选择方案中选择第一个发射天线的初始化流程图，包括以下几个步骤步骤301接收端根据接收信号进行信道估计，得到由M个发射天线和N个接收天线之间的多个信道系数组成的信道矩阵H。
选择发射天线的个数用变量m表示。首先，将m初始化为1。
步骤302利用信道矩阵H先求得H的互相关信道矩阵Φ＝(H)H·H，再由Φ与发射信号的估计误差协方差矩阵的逆矩阵R之间的关系求得R＝HH·H+αIM×M＝Φ+αIM×M。在本步骤中，可以利用信道矩阵H直接求R。 其中，*表示对1个复数取共轭。
步骤303考虑Mode-1下的天线选择方案，在Mode-1下有M种天线选择方案，分别从M个发射天线中任意选择一个天线，被选择天线用p1表示。从步骤302中计算的R中直接得到每一个被选天线p1发射信号的估计误差协方差矩阵的逆矩阵R1(p1)=rp1p1.]]>步骤304计算每一个被选天线p1的均方误差相关变量，由于一个天线的估计误差协方差矩阵为只有一个元素的矩阵，则所述被选天线p1的均方误差相关变量(Q1(p1))(1)(1)就是天线p1的估计误差协方差矩阵Q1(p1)，Q1(p1)=(R1(p1))-1,]]>然后从所有的天线p1中选择使均方误差相关变量(Q1(p1))(1)(1)最小的天线，记为t1,t1=argminp1(Q1(p1))(1)(1).]]>其中，发射天线的均方误差相关变量的完整的表述方法是，发射天线所发射信号在接收端估计值的均方误差相关的变量，在本发明中，简称为发射天线的均方误差相关变量。在本实施例中，特定发射天线的均方误差相关变量是指估计误差协方差矩阵中，该特定发射天线对应的对角线元素。
实际上，发射天线的均方误差相关变量还可以是与该发射天线对应的对角线元素具有函数关系的任何一个值，例如，与该发射天线对应的对角线元素的倒数，或者该发射天线对应的对角线元素的模等等。对于这种情况，由于本技术领域人员能够按照本发明提供的方法具体实现，在此省略对这种情况下的具体处理过程。
另外，再需要说明的是，由于本发明中所述的估计误差协方差矩阵中将噪声方差σw2归一化为1，因此，发射天线所发射信号在接收端估计值的均方误差是估计误差协方差矩阵中对应发射天线的对角线元素与噪声方差σw2的乘积。
计算被选天线t1的接收SINR为，SINR(t1)=||1α·(Q1(t1))(1)(1)||-1,]]>或者是SINR(t1)=1α·(Q1(t1))(1)(1)-1.]]>其中，‖‖表示复数的模。
由于α=σw2σs2,]]>因此，接收SINR的计算公式还可以为SINR(t1)=||σs2σw2·(Q1(t1))(1)(1)||-1,]]>或者是SINR(t1)=σs2σw2·(Q1(t1))(1)(1)-1.]]>其中，σw2·(Q1(t1))(1)(1)就是天线t1的均方误差。在具体应用过程中，可以先得到天线的均方误差，然后根据公式SINR(t1)=||σs2σw2·(Q1(t1))(1)(1)||-1]]>或SINR(t1)=σs2σw2·(Q1(t1))(1)(1)-1]]>计算接收SINR。
步骤305将m设为2。m、Q1(p1)用于下一次递推。
图3所示初始化完成后，转到图4的A中。图4为天线选择方案递推流程图，图4从A开始，完成天线选择的递推，包括以下几个步骤步骤401判断是否已考虑完Mode-M天线选择方案，即判断m是否大于M，如果是，结束本流程；否则，进入递推的流程，执行步骤402。
步骤402考虑Mode-m下的天线选择方案，按照本流程，在Mode-m下已选定m-1个发射天线，已选定的发射天线为t1，…，tm-1。
步骤403在Mode-m下，选择第m个天线的方案有M-m+1种天线选择方案，分别从除发射天线t1，…，tm-1之外的M-m+1个发射天线中任意选择一个天线，被选择的天线用pm表示。本次递推流程需要β1(pm)=rpmpm,]]>
vm-1(pm)=rt1pmrt2pm···rtm-1pm,]]>β1(pm)和vm-1(pm)可从图3的302步骤求得的R矩阵中直接得到。利用β1(pm)、vm-1(pm)，以及上一次递推得到的Rm-1(tm-1)，得到本次递推中包括被选天线pm的m个发射天线t1，…，tm-1，pm的估计误差协方差矩阵的逆矩阵Rm(pm)，Rm(pm)=Rm-1(tm-1)vm-1(pm)(vm-1(pm-1))Hβ1(pm).]]>步骤404计算存在m-1个发射天线t1，…，tm-1的干扰的情况下，每一个被选天线pm的均方误差相关变量，所述被选天线pm的均方误差相关变量为发射天线t1，…，tm-1，pm的估计误差协方差矩阵中天线pm对应的对角线元素。
所述被选天线pm的均方误差相关变量是利用m-1个发射天线t1，…，tm-1的估计误差协方差矩阵Qm-1(tm-1)递推计算，计算步骤为首先计算Qm-1(tm-1)的Sherman-Morrison结果，即使用Sherman-Morrison公式得到(Tm-1(Pm))-1，(Tm-1(pm))-1=Qm-1(tm-1)+Qm-1(tm-1)vm-1(pm)(vm-1(pm))HQm-1(tm-1)β1(pm)-(vm-1(pm))HQm-1(tm-1)vm-1(pm);]]>然后由(Tm-1(pm))-1、vm-1(pm)，以及β1(pm)得到天线t1，…，tm-1，pm的估计误差协方差矩阵Qm(pm)，Qm(pm)=(Tm-1(pm))-1××1β1(pm)+(vm-1(pm))H(Tm-1(pm))-1vm-1(pm)(β1(pm))2.]]>其中，×表示不需要计算的非对角线元素。Qm(pm)的最后一行最后一列的元素(Qm(pm))(m)(m)=1β1(pm)+(vm-1(pm))H(Tm-1(pm))-1vm-1(pm)(β1(pm))2]]>就是存在m-1个发射天线t1，…，tm-1的干扰的情况下的被选天线pm的均方误差相关变量。
然后，从所有的天线pm中选择使被选天线pm的均方误差相关变量(Qm(pm))(m)(m)最小的天线，记为tm，tm=argminpm(Qm(pm))(m)(m).]]>计算存在m-1个发射天线t1，…，tm-1的干扰的情况下，被选天线tm的接收SINR为，SINR(tm)=||1α·(Qm(tm))(m)(m)||-1,]]>或者是SINR(tm)=1α·(Qm(tm))(m)(m)-1.]]>步骤405确定天线tm后，计算Mode-m下所选择的发射天线t1，…，tm的估计误差协方差矩阵Qm(tm)。在步骤404中已计算出的Qm(tm)的对角线元素的基础上，再计算非对角线元素得到Qm(tm)为Qm(tm)=(Tm-1(tm))-1-(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)β1(tm)-((Tm-1(tm))-1vm-1(tm)β1(tm))H1β1(tm)+(vm-1(tm))H(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)(β1(tm))2.]]>Qm(tm)用于下一次的递推。
当m＝M时，不需要计算QM(tM)用于下一次的递推。只有在天线选择方案确定为使用M个发射天线以后，才需要计算QM(tM)用于信号检测。
步骤406在Mode-m下确定唯一的一个天线选择方案，该方案为使用天线t1，…，tm-1，tm，m＝1，2，...，M，且接收端将按照发射天线tm，tm-1，…，t1的先后顺序逐个解码发射天线发射的信号。
步骤407m的值增加1，返回执行步骤401，进入下一次的递推流程。
通过图3、图4所述的天线选择的步骤，得到以下几个结果，分别为结果1得到Mode-M下所选择的M个发射天线的顺序，即接收端检测发射天线的先后顺序，是tM，tM-1，...，tm，...，t2，t1；由此，还可以确定在任意的Mode-m下所选择的m个发射天线为tm，tm-1，...，t2，t1，而接收端检测这m个发射天线的先后顺序为tm，tm-1，...，t2，t1，其中，m＝1，2，...，M。
结果2得到每一个发射天线tm的接收SINR即SINR(tm)，表示存在m-1个发射天线t1，…，tm-1的干扰的情况下，天线tm的接收SINR，其中，m＝1，2，...，M。
结果3得到在任意的Mode-m下所选择的m个发射信号tm，tm-1，…，t2，t1的估计误差协方差矩阵Qm(tm)，用于接收端检测信号过程中，其中，m＝1，2，...，M-1。
上述结果中，接收端把所述结果1中的可以表示多个天线选择方案的序列tM，...，t1和所述结果2中的SINR(tM)，…，SINR(t1)反馈给发射端，由发射端决定采用哪一种天线选择方案。
接收端把所述结果2中的SINR(tM)，…，SINR(t1)反馈给发射端的过程中，一般需要变换SINR(tM)，…，SINR(t1)的值，以减少反馈的比特数。更具体的，一般情况下发射端有一个调制和信道编码方案(MCS，The modulation and channelcoding scheme)表格，记录各种接收SINR的情况下合适的MCS，在更复杂的系统中，上述表格记录的内容可能更多。从而，接收端根据所述结果2中的SINR(tM)，…，SINR(t1)，在上述的MCS表格中选择出一个合适的值，把这个值在MCS表格中的索引序号反馈给发射端就可以了，这样可以降低需要反馈的信息的比特数。
在有天线选择的通信方案中，并不一定需要将接收SINR计算出来后再比较接收SINR，而是可以通过比较与接收SINR有函数关系的变量得到接收SINR的比较结果。在本发明中，就是利用与估计误差协方差矩阵中被选天线pm的均方误差相关变量就能够比较接收SINR；当需要接收SINR的值时，利用所述被选天线pm的均方误差相关变量就能够计算出接收SINR。
根据上述方法，在所述提案7中，如果发射端决定采用Mode-L，即在M个发射天线中选择L个发射天线使用，则L个发射天线必然是tL，...，t1，L＝1，2，…，M。在发射端采用Mode-L天线选择方案时，接收端检测信号的流程如图5所示，包括以下几个步骤步骤501接收端检测信号时，按照发射天线tL，...，t1的先后顺序依次检测各发射天线发射的信号，在信道矩阵H中分别取出与发射天线tL，…，t1对应的L列，并按列重新排序，得到HL(tL)=[h:t1h:t2···h:tL-1h:tL].]]>从信道矩阵H的互相关矩阵Φ中取出与发射天线tL，...，t1对应的行和列，重新排序，得到信道矩阵HL(tL)的互相关信道矩阵ΦL(tL)=(HL(tL))H·HL(tL).]]>其中，矩阵Φ在步骤302已计算得到，或者如果步骤302中只得到R矩阵，则利用矩阵Φ与R之间的关系得到Φ。
步骤502如果L=1，2，...，M-1，在所述结果3中所得到的发射信号的估计误差协方差矩阵中，找到对应于L个发射天线tL，...，t1发射信号的估计误差协方差矩阵QL(tL)，它是信号检测所需的Q的初始值；如果L＝M，则需要递推计算QL(tL)，它是信号检测所需的Q的初始值；从所述结果3中所得到的发射信号的估计误差协方差矩阵中，还可以进一步找到对应于l个发射天线tl，...，t1的估计误差协方差矩阵Ql(tl)，l＝1，...，L-1，这些也是信号检测所需的Q。
用HL(tL)对接收到的信号x1，...，xN进行预匹配滤波变换，得到接收信号向量 的预匹配滤波结果zL=(HL(tL))H·x→,]]>其中，(HL(tL))H为匹配滤波器。
定义检测信号的递推变量j，让j＝L，进入下面的检测信号的流程，即步骤503。
步骤503判断是否只有一个待检测发射信号，即判断j是否小于2，如果是，则转到步骤508；否则，执行步骤504。
步骤504利用待检测发射信号tj，...，t1的估计误差协方差矩阵Qj(tj)计算当前被检测的发射信号tj的估计值ytj为，ytj=qjH·zj.]]>其中，qj表示Qj(tj)的第j列。
步骤505根据给定的符号星座对估计值ytj进行量化(slicing)，得到 步骤506从接收信号向量的预匹配滤波结果中消除当前检测到的发射信号的影响，通过干扰消除技术将下一次信号检测问题变为j-1个发射信号tj-1，...，t1的检测，具体方法是删除有j项的列向量zj的最后一项得到有j-1项的列向量(zj)min us；从(zj)min us中消除当前被检测到的发射信号tj的干扰，得到 其中j，是矩阵Φj(tj)的最后一列即第j列的头j-1行。
步骤507删除矩阵Φj(tj)的最后1行和最后1列，即删除Φj(tj)的第j行和第j列得到用于下一次迭代的Φj-1(tj-1)。
然后，让j的值减1，即j＝j-1，转到步骤703，进入下一次迭代。
步骤508得到最后一个被检测发射信号t1的估计值yt1为，yt1=q1H·z1.]]>其中，q1表示Q1(t1)的第1列，即q1就是Q1(t1)。
步骤509根据给定的符号星座对估计值yt1进行量化(slicing)，得到 结束本流程。
最后检测发射信号的结果为发射信号的估计值，依照被检测的先后顺序，是 其中 向量中发射信号估计值的下标只表示这个发射信号被检测的先后顺序，把向量 中发射信号的估计值 j＝L、L-1、...、1的下标j改为tj，得到的向量 中发射信号估计值的下标表示原来的信号索引。
以上所述的确定天线选择方案的方法和检测信号的方法，同样适用于有天线选择的其它通信方案。下面简单介绍具有天线选择的通信方案，提案1和提案11。
文献3GPP TR 25.876V 1.7.1的提案1(Proposal 1“Per-antenna ratecontrol(PARC)”)中提供一种包括天线选择的MIMO通信方案。提案1中，有M个发射天线的情况下，考虑2M-1种天线选择的组合方案，最终在M个发射天线中选择具有最高总数据率的一个子集的发射天线。在Mode-m天线选择方案中，考虑所有CMm个天线选择方案，计算Mode-m下的所有CMm个天线选择方案的m个发射天线的接收SINR，m取1，2，...，M，对每一个m值都进行所述的接收SINR计算，由此决定选择哪一种具有最高总数据率的天线选择方案，其中CMm表示从M个不同的对象中取m个对象的所有组合的个数。
针对文献3GPP TR 25.876 V1.7.1的提案11(Proposal 11Single &Multiple Code Word MIMO with Virtual Antenna mapping(SCW/MCW-VA))介绍的SCW/MCW-VA通信方案中也提供一种包括天线选择的MIMO通信方案。提案11的方案中，使用虚拟天线(VA)的概念，相应的接收端处理的对象由信道矩阵H变成等效信道矩阵 所述SCW/MCW-VA通信方案有SCW模式和MCW模式，分别描述如下在所述SCW/MCW-VA通信方案的SCW模式中，推荐使用的方法是，被选择的最优发射天线选择方案，只是确定用所有虚拟发射天线中的几个虚拟发射天线，但是不确定用具体的哪几个虚拟发射天线，发射信号的时候交替使用所有的虚拟发射天线。在所述SCW模式的方案中，比如发射端有4个发射天线1、2、3、4，如果在信号发射时确定用其中2个发射天线，则每一个时刻都使用2个发射天线，但是使用哪2个发射天线，是随时间变化的，几个符号用发射天线1、2，几个符号用发射天线3、4，几个符号用发射天线2、3...，这样依次交替变化所使用的虚拟发射天线。
而在所述SCW/MCW-VA通信方案的MCW模式中，被选择的最优发射天线选择方案，确定用所有虚拟发射天线中的几个虚拟发射天线，也确定使用具体的哪几个虚拟发射天线，但是各个发射信号与所使用的各个虚拟发射天线的对应关系是随时间变化的。在所述MCW模式中，比如发射端有4个发射天线1、2、3、4，如果在信号发射时确定用其中2个发射天线1和4，则每一个时刻都使用2个发射天线1和4，但是假设2路发射信号是a和b，则几个符号a用发射天线1发射，b用发射天线4发射，而接下来的几个符号a用发射天线4发射，b用发射天线1发射，这样依次交替变化发射信号的虚拟发射天线的对应关系。提案11的MCW模式中，因为各路发射信号和各个虚拟天线之间不再是确定的一一对应的关系，接收端需要估计各路发射信号的接收SINR，而不再是各个虚拟天线的接收SINR，其中，各路发射信号的接收SINR是通过各个虚拟天线的接收SINR取平均得到的。
以上所述提案1和提案11中，确定天线选择的过程和检测信号的过程同样可以利用提案7所述实施例中的思想执行。
本发明中，在有天线选择的MIMO通信系统中，确定天线选择方案的主要思想是获取信道矩阵H后，计算当前采用的通信方案所需要考虑的各个天线选择方案所选择的发射天线的均方误差相关变量，利用所述均方误差相关变量比较各发射天线的接收SINR，根据接收SINR的比较结果，确定天线选择方案。其中，所述各个天线选择方案所选择的发射天线的均方误差相关变量的计算步骤包括利用信道矩阵H计算所述均方误差相关变量；或者，利用信道矩阵H计算出天线选择方案所选择的所有发射天线中的部分发射天线的估计误差协方差矩阵，然后利用信道矩阵H和所计算出的部分发射天线的估计误差协方差矩阵，递推求得天线选择方案所选择的所有发射天线的估计误差协方差矩阵，其中估计误差协方差矩阵的对角线元素为均方误差相关变量。
本发明中，在有天线选择的MIMO通信系统中，当通过上述的确定天线选择方案的方法确定一种天线选择方案后，接收端检测发射端按照所确定的天线选择方案发射的信号时，检测信号的主要思想是利用天线选择过程中所得到的待检测发射信号的估计误差协方差矩阵，计算对发射信号的估计值。
本发明中，当发射端的特定发射天线存在其它的一个或一个以上发射天线的干扰时，计算所述特定发射天线的接收SINR的总体思路是计算该特定发射天线和所述一个或一个以上作为干扰的发射天线组成的发射天线集合的估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项，并利用该项计算该特定发射天线的接收SINR。其中，对特定发射天线产生干扰的发射天线，可以是发射端的所有发射天线中除了特定发射天线的其它发射天线；如果通过干扰消除技术将对该特定发射天线的某些发射天线的干扰已消除，则对该特定发射天线产生干扰的发射天线中，不包括已通过干扰消除技术消除干扰的发射天线。
在实际应用中，估计误差协方差矩阵中噪声方差σw2并非归一化为1。如果在本发明所述的估计误差协方差矩阵上再乘以任何一个非零常数，也可以按照本发明提供的思想实现发明目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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。
权利要求
1.一种在多天线通信系统中确定天线选择方案的方法，发射信号由发射端各个不同的发射天线分别发射并经过一个信道到达接收端的接收天线，其特征在于，该方法包括以下步骤a)获取由发射天线和接收天线之间的信道系数组成的信道矩阵H；b)计算当前采用的通信方案所需要考虑的各个天线选择方案所选择的发射天线的均方误差相关变量，利用所得到的均方误差相关变量比较所述通信方案所需要考虑的各个天线选择方案所选择的各发射天线的接收信号与干扰噪声比SINR，根据接收SINR的比较结果，确定天线选择方案；所述均方误差相关变量的计算步骤包括利用信道矩阵H计算所述均方误差相关变量；或者，利用信道矩阵H计算出天线选择方案所选择的所有发射天线中的部分发射天线的估计误差协方差矩阵，然后利用信道矩阵H和所计算出的部分发射天线的估计误差协方差矩阵，递推求得包括所述部分发射天线且个数多于所述部分发射天线个数的发射天线的均方误差相关变量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b所述比较通信方案所需要考虑的天线选择方案所选择的各发射天线的接收SINR的步骤包括b11.利用信道矩阵H计算在所有发射天线中选择第一数目个发射天线的天线选择方案所能选择的发射天线的均方误差相关变量，利用所计算出的均方误差相关变量，比较所述选择第一数目个发射天线的天线选择方案所能选择的各发射天线的接收SINR，确定选择第一数目个发射天线的天线选择方案；计算所确定的选择第一数目个发射天线的天线选择方案所选择的发射天线的估计误差协方差矩阵；b12.利用步骤b11或上一次递推中的步骤b12得到的估计误差协方差矩阵，递推计算选择包括所述第一数目个发射天线且个数大于第一数目的第二数目个发射天线的天线选择方案所能选择的发射天线的均方误差相关变量，利用所计算出的均方误差相关变量，比较所述选择第二数目个发射天线的天线选择方案所能选择的各发射天线的接收SINR，确定选择第二数目个发射天线的天线选择方案；计算所确定的选择第二数目个发射天线的天线选择方案所选择的发射天线的估计误差协方差矩阵；如果已比较所有天线选择方案所选择的发射天线的接收SINR，则结束本流程；否则，令第一数目的值等于第二数目的值后，第二数目的值加1或大于1的整数值，返回步骤b12。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b所述比较通信方案所需要考虑的天线选择方案所选择的各发射天线的接收SINR的步骤包括b21.在比较选择1个发射天线的天线选择方案Mode-1方案所选择的各发射天线的接收SINR时，接收端利用信道矩阵H计算Mode-1方案所能选择的1个发射天线p1的均方误差相关变量，利用所得到的均方误差相关变量比较所述Mode-1方案所选择的发射天线的接收SINR，确定Mode-1方案中选择发射天线t1；计算所述发射天线t1的估计误差协方差矩阵；b22.在比较选择m个发射天线的天线选择方案Mode-m方案所选择的各发射天线的接收SINR时，利用Mode-m方案所选择的m个发射天线中的m-1个发射天线的估计误差协方差矩阵，递推计算Mode-m方案所能选择的m个发射天线p1，...，pm的均方误差相关变量，利用所述均方误差相关变量比较Mode-m方案所能选择的各发射天线的接收SINR，确定Mode-m方案中选择发射天线t1，...，tm；计算该m个发射天线t1，...，tm的估计误差协方差矩阵；如果已比较所有天线选择方案下的各发射天线的接收SINR，则结束本流程；否则，m的值加1，返回步骤b22；其中，m的初始值设为2。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤b21所述Mode-1方案所能选择的1个发射天线p1为所有发射天线中任何一个发射天线；步骤b21所述确定Mode-1方案中选择发射天线t1为比较各个Mode-1方案所能选择的发射天线p1的接收SINR，将接收SINR最好的Mode-1方案所选择的发射天线确定为所述Mode-1方案中选择的发射天线t1；步骤b22所述Mode-m方案所能选择的m个发射天线p1，...，pm为t1，...，tm-1，pm，其中，发射天线t1，...，tm-1为步骤b21或上一次递推的步骤b22所确定选择的接收SINR最好的Mode-(m-1)方案所选择的m-1个发射天线；pm为第m个发射天线，是从所有发射天线中去掉所述m-1个发射天线t1，...，tm-1后得到的发射天线集合中的任何一个发射天线；步骤b22所述Mode-m方案中所确定选择的m个发射天线t1，...，tm满足所述m个发射天线t1，...，tm中的m-1个发射天线为步骤b21或上一次递推的步骤b22所确定选择的接收SINR最好的Mode-(m-1)方案所选择的发射天线t1，...，tm-1；存在m-1个发射天线t1，...，tm-1的干扰的情况下，比较各个Mode-m方案所能选择的发射天线pm的接收SINR，确定所选择的发射天线pm的接收SINR最好的Mode-m方案，所选择的发射天线pm的接收SINR最好的Mode-m方案所选择的发射天线为所述m个发射天线t1，...，tm中的第m个发射天线tm。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤b之前进一步包括利用信道矩阵H得到所有发射天线的估计误差协方差矩阵的逆矩阵R；步骤b21所述计算发射天线p1的均方误差相关变量的步骤包括在R矩阵中得到发射天线p1的估计误差协方差矩阵的逆矩阵R1(p1)，利用所得到的R1(p1)计算发射天线p1的均方误差相关变量；步骤b22所述计算发射天线pm的均方误差相关变量的步骤包括在R矩阵中得到发射天线t1，...，tm-1，pm的估计误差协方差矩阵的逆矩阵Rm(pm)中的一个向量vm-1(pm)和一个标量β1(pm)，利用所得到的一个向量vm-1(pm)、一个标量β1(pm)和Mode-(m-1)方案所确定选择的发射天线t1，...，tm-1的估计误差协方差矩阵计算发射天线pm的均方误差相关变量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发射天线的均方误差相关变量为包括该发射天线的估计误差协方差矩阵中，与该发射天线对应的对角线元素。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤b21所述利用R1(p1)计算得到的发射天线p1的均方误差相关变量为R1(p1)的倒数为发射天线p1的均方误差相关变量(Q1(p1))(1)(1)；步骤b22所述在R矩阵中得到的矩阵Rm(pm)中的一个向量vm-1(pm)和一个标量β1(pm)为在Mode-(m-1)方案所确定选择的发射天线t1，...，tm-1的估计误差协方差矩阵的逆矩阵Rm-1(tm-1)的基础上，矩阵Rm(pm)所增加的一个与发射天线t1，...，tm-1，pm相关的向量vm-1(pm)和一个与发射天线pm相关的标量β1(pm)；步骤b22所述利用Rm(pm)中的一个向量vm-1(pm)、一个标量β1(pm)和Mode-(m-1)方案所确定选择的发射天线t1，...，tm-1的估计误差协方差矩阵Qm-1(tm-1)计算得到发射天线pm的均方误差相关变量为首先计算Qm-1(tm-1)的Sherman-Morrison结果(Tm-1(pm))-1，然后由(Tm-1(pm))-1、vm-1(pm)，以及β1(pm)计算得到发射天线pm的均方误差相关变量(Qm(pm))(m)(m)，其中，(Qm(pm))(m)(m)=1β1(pm)+(vm-1(pm))H(Tm-1(pm))-1vm-1(pm)(β1(pm))2.]]>
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述通信方案需要计算接收SINR时，步骤b21所述利用发射天线p1均方误差相关变量(Q1(p1))(1)(1)计算发射天线p1的接收SINR为 或 步骤b22所述利用发射天线pm的均方误差相关变量(Qm(pm))(m)(m)计算选择m个发射天线的各天线选择方案所选择的发射天线p1，...，pm中发射天线pm的接收SINR为 或 其中，‖‖表示复数的模，α为每个接收天线上的平均接收信噪比相关的常数。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤b22所述计算发射天线t1，...，tm的估计误差协方差矩阵为在(Tm-1(tm))-1的基础上，增加由矩阵(Tm-1(tm))-1、向量vm-1(tm)以及标量βm-1(tm)组成的一列和一行，得到m个发射天线t1，...，tm的估计误差协方差矩阵Qm(tm)，一列和一行相交的项是发射天线tm的均方误差相关变量(Qm(tm))(m)(m)=1β1(tm)+(vm-1(tm))H(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)(β1(tm))2,]]>一列的其它项为 一行的其它项为
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发射天线的均方误差相关变量为包括该发射天线的估计误差协方差矩阵中，与该发射天线对应的对角线元素具有函数关系的值。
11.一种在多天线通信系统中检测信号的方法，发射信号由发射端各个不同的发射天线分别发射并经过一个信道到达接收端，其特征在于，该方法包括以下步骤x.获取由发射天线和接收天线之间的信道系数组成的信道矩阵H；y.计算当前采用的通信方案所需要考虑的各个天线选择方案所选择的发射天线的均方误差相关变量，利用所得到的均方误差相关变量比较所述通信方案所需要考虑的各个天线选择方案所选择的各发射天线的接收信号与干扰噪声比SINR，根据接收SINR的比较结果，确定天线选择方案；所述均方误差相关变量的计算步骤包括利用信道矩阵H计算所述均方误差相关变量；或者，利用信道矩阵H计算出天线选择方案所选择的所有发射天线中的部分发射天线的估计误差协方差矩阵，然后利用信道矩阵H和所计算出的部分发射天线的估计误差协方差矩阵，递推求得包括所述部分发射天线且个数多于所述部分发射天线个数的发射天线的均方误差相关变量；z.利用步骤y的确定天线选择方案过程中所得到的天线选择方案所选择的发射天线的估计误差协方差矩阵，检测所确定的天线选择方案所选择的发射天线发射的信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤y所述比较通信方案所需要考虑的天线选择方案所选择的各发射天线的接收SINR的步骤包括y1.在比较选择1个发射天线的天线选择方案Mode-1方案所选择的各发射天线的接收SINR时，接收端利用信道矩阵H计算Mode-1方案所能选择的1个发射天线p1的均方误差相关变量，利用所得到的均方误差相关变量比较所述Mode-1方案所选择的发射天线的接收SINR，确定Mode-1方案中选择发射天线t1；计算所述发射天线t1的估计误差协方差矩阵；y2.在比较选择m个发射天线的天线选择方案Mode-m方案所选择的各发射天线的接收SINR时，利用Mode-m方案所选择的m个发射天线中的m-1个发射天线的估计误差协方差矩阵，递推计算Mode-m方案所能选择的m个发射天线p1，...，pm的均方误差相关变量，利用所述均方误差相关变量比较Mode-m方案所能选择的各发射天线的接收SINR，确定Mode-m方案中选择发射天线t1，...，tm；计算该m个发射天线t1，...，tm的估计误差协方差矩阵；如果已比较所有天线选择方案下的各发射天线的接收SINR，则结束本流程；否则，m的值加1，返回步骤b22；其中，m的初始值设为2。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤z之前进一步包括利用所确定的天线选择方案所选择的发射天线对应的信道矩阵H对接收信号进行预匹配滤波变换；计算信道矩阵H的互相关信道矩阵Φ，Φ＝HH·H；所述步骤z包括z1.从步骤y的确定天线选择方案过程中所得到的各天线选择方案所选择的发射天线的估计误差协方差矩阵中直接得到待检测发射信号的估计误差协方差矩阵，利用所得到的待检测发射信号的估计误差协方差矩阵和所述接收信号的预匹配滤波结果得到所述当前被检测的一个发射信号的估计值；z2.利用所述当前被检测的一个发射信号的估计值和信道矩阵H的互相关信道矩阵Φ计算已检测的发射信号对检测后续发射信号的干扰值，并从所述接收信号的预匹配滤波结果中消除已检测的发射信号的干扰，得到修正的接收信号的预匹配滤波结果；z3.重复步骤z1、z2，直到检测到所述所确定的天线选择方案中所选择的发射天线发射的信号。
14.一种在多天线通信系统中计算接收信号与干扰噪声比SINR的方法，用于计算对发射端的一个特定发射天线的接收SINR，所述特定发射天线存在其它的一个或一个以上发射天线的干扰，其特征在于，该方法包括计算该特定发射天线和所述一个或一个以上作为干扰的发射天线组成的发射天线集合的估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项，并利用该项计算特定发射天线的接收SINR。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述计算特定发射天线的接收SINR为利用估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项和每个接收天线上的平均接收信噪比相关的常数，计算接收SINR。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述计算特定发射天线的接收SINR为计算所述估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项与每个接收天线上的平均接收信噪比相关的常数之积，所得到的乘积取倒数后再减1，得到该特定发射天线的接收SINR；或者，计算所述估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项与每个接收天线上的平均接收信噪比相关的常数之积，所得到的乘积取倒数后取模后再减1，得到该特定发射天线的接收SINR。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述计算特定发射天线的接收SINR为计算该估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项和接收天线上的噪声方差的乘积，得到所述特定发射天线所发射信号在接收端估计值的均方误差，然后计算该发射天线所发射信号的方差与所述特定发射天线所发射信号在接收端估计值的均方误差之商，所得到的商减1，得到该特定发射天线的接收SINR；或者，计算该估计误差协方差矩阵中与所述特定发射天线对应的项和接收天线上的噪声方差的乘积，得到所述特定发射天线所发射信号在接收端估计值的均方误差，然后计算该发射天线所发射信号的方差与所述特定发射天线所发射信号在接收端估计值的均方误差之商，所得到的商取模后再减1，得到该特定发射天线的接收SINR。
全文摘要
本发明公开了在多天线通信系统中确定天线选择方案的方法，该方法包括利用较少发射天线的估计误差协方差矩阵递推得到较多发射天线的均方误差相关变量，利用所述均方误差相关变量比较所有天线选择方案所选择的发射天线的接收信号与干扰噪声比SINR，并根据比较SINR的结果确定天线选择方案。本发明还公开了在多天线通信系统中检测信号的方法，该方法包括利用比较SINR过程中得到的发射天线的估计误差协方差矩阵，计算每一个被检测发射信号的估计值。本发明还公开了在多天线通信系统中计算接收SINR的方法。根据本发明公开的方法，减少了确定天线选择方案，检测信号以及计算接收SINR的计算复杂度。
文档编号H04B7/06GK1889382SQ200610104049
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月31日 优先权日2006年7月31日
发明者朱胡飞 申请人:华为技术有限公司