大规模mimo系统的快速发送天线选择方法

文档序号:9435050
大规模mimo系统的快速发送天线选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域,尤其涉及大规模MM0系统的天线选择方法。
【背景技术】
[0002] 随着移动通信系统以及Internet的迅猛发展,未来移动通信系统的设计目标不 仅要求通信速率的提高,还要求实现更大的系统容量和更好的通信质量,而且要能在全球 范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括语音、数据和图像等的多媒体业务。如何实 现这个目标已成为世界通信和信息科学学术界研究的热点。为了在有限的频谱资源上提高 传输速率,M頂0技术已成为一种重要的物理层传输技术。
[0003] 近年来,智能终端的兴起及无线数据应用业务的丰富,对无线通信系统的容量提 出了更高的要求,在能源紧缺及环境恶化日益严重的情况下,一种以面向并满足第五代移 动通信系统各项性能指标为目标的"升级版"M頂0传输技术,亦即大规模M頂0技术近年来 一经提出,就以其所具有的突出高容量、高可靠性、以及绿色低功耗等理论特性而迅速引起 了国内外广大学术界学者和网络及移动设备制造商的高度关注。
[0004] 所谓大规模MM0,就是在基站端采用多达上百根乃至数百根的发射天线来高速传 输数据的一种新型传输技术。与现有传统MHTO技术相比,大规模MM0需要在基站端集中配 置多达数百根天线。根据接收端所需信号质量的不同要求,完全可以在基站侧选择信道质 量较好的若干个发送天线进行发射,即天线选择技术,从而节省无线链路资源,同时也降低 了设备复杂度。通常以系统容量为目标进行天线选择,最容易想到的选择方法是根据所需 天线数在所有天线中进行遍历选择,搜索到获得最大系统容量的最佳发送天线选择结果, 但此遍历算法复杂度太大,不适于实际应用。现有技术还未解决这些问题。

【发明内容】

[0005] 为解决现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种适用于大规模MM0系统的 快速发送天线选择方法,此方法简化了依据信道容量进行的遍历天线选择,采用递推法进 行天线的最优选择,以低复杂度实现了好的系统性能。
[0006] 为了实现上述目标,本发明采用如下的技术方案:
[0007] 大规模MM0系统的快速发送天线选择方法,其特征在于,包括如下步骤:
[0008] 步骤一:基于MM0系统平均功率分配时的信道容量公式,分析推导信道容量公 式,再经过简化及分析,得到关于新增加的发送天线至各根接收天线的信道向量的关键表 达式;
[0009] 步骤二:发送端获取发送天线与接收天线之间的信道信息;
[0010] 步骤三:根据最大范数准则进行第一根天线的选择;以步骤1中的信道向量的关 键表达式为基础,根据递推算法,进行所需天线数目的选择,以获得最佳的发送天线选择结 果。
[0011] 前述的大规模MIM0系统的快速发送天线选择方法,步骤一包括如下内容:基于 Mnro系统平均功率分配时的信道容量公式
?其中p为总的 发送信噪比,队为发送天线数,为接收天线数,心.为队X队的单位阵,H为r^XNt的信道 矩阵,上标H表示共辄转置,det( ?)表示行列式。假设已选择了Ln根最优的发送天线,此 时的信道矩阵为Hn,其维数为队XLn,则再增加一根天线后,可得新的信道矩阵为Hn+1=[Hn hs],其中,hs为新增加的发送天线至各根接收天线的信道向量,此时,对应的信道容量公式 为:
其中Ln+1=Ln+l。对其进行简化及分析,得到关于匕的关键表达式为
:,从可选天线集合中选择使其最大的h,即为所 选的最佳发送天线所对应的信道向量,即=at:gniax、/(/:)。 .1
[0012] 前述的大规模MIM0系统的快速发送天线选择方法,步骤二包括如下内容:发送端 发送一定的导频,接收端获得各发送天线与接收天线之间的信道信息并反馈至发送端;或 者,根据信道互易性,发送端根据接收信号估计信道信息作为其信道矩阵。
[0013] 前述的大规模M頂0系统的快速发送天线选择方法,步骤三包括如下内容:
[0014] A,将所有发送天线放入可选天线集合;
[0015] B,设定第一根发送天线的选择依据,进行选择,并从可选天线集合中删去已选的 第一根发送天线;
[0016] C,基于步骤一所得的递推公式,搜索使得相应表达式达到最大值的发送天线信道 向量,该发送天线即为所选的第2根天线,并从可选天线集合中删去已选的天线;
[0017] D,重复步骤C,进行第3根、以及后续发送天线的选择,达到终止条件时,结束此过 程;
[0018] E,确定最优的发送天线选择结果。
[0019] 前述的大规模MM0系统的快速发送天线选择方法,步骤B中第一根发送天线的选 择依据是选择信道向量范数最大的发送天线。
[0020] 前述的大规模MM0系统的快速发送天线选择方法,步骤D中终止条件为达到所需 的发送天线数目。
[0021] 本发明的有益之处在于:本发明针对大规模MM0系统下行链路设计了一种快速 发送天线选择算法,此方法简化了依据信道容量进行的遍历天线选择,采用递推法进行天 线的最优选择,以低复杂度实现了好的系统性能。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明一种实施例的系统结构图;
[0023] 图2是本发明一种实施例的流程框图。
【具体实施方式】
[0024] 以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0025] 系统结构图参见图1,发送端输入信号经过信号处理以后,依据发送天线选择算法 进行发送天线的选择后,完成信号的发送过程,接收端对信号进行接收处理,最终恢复出原 始信号。
[0026] 本发明的大规模MM0系统的快速发送天线选择方法的具体实现过程参见附图2, 叙述如下:
[0027] (1)对MM0系统的容量进行数学分析,得出与天线选择有关的递推算法;
[0028] (2)发送端获取发送天线与接收天线之间的信道信息;
[0029] (3)根据递推算法,进行所需天线数目的选择,以获得最佳的发送天线选择结果; 「00301 步骤〗:某干MTM0系统平均功率分配时的
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