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 x y 1 线数，％为队X队的单位阵，H为N'队的信道矩阵，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= [Hnhs]，其中，1C%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L"+1=L"+1。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's' = max</(/)。
[0031] 步骤2 :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；
[0032] 步骤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。
[0033] 首先设定可选发送天线集合，即基站侧的所有发送天线，以及所需选择的发送天 线数目Lt;依据最大范数准则选出第一根发送天线，即某发送天线所对应的信道向量h濟 数最大，即为选中的第一根发送天线，从可选天线集合中删去已选的第一根天线；根据步骤 1中的发送天线选择关键表达式进行计算，从可选天线集合中选择出第2根发送天线，同时 从可选天线集合中删去已选的第2根天线，重复此过程，进行第3根以及后续天线的选择， 直至选择了Lt根发送天线，选择过程结束。
[0034] 本发明的大规模MIM0系统的快速发送天线选择方法，适用于各类调制系统。移动 用户可采用单根或多根天线，实现下行链路中基站侧发送天线的最佳选择过程。为实现本 发明，首先要建立关于发送天线更新选择的依据，即相应的数学表达式，然后以此递推表达 式逐次进行发送天线的选择，直到所选择的发送天线数目达到系统设定的数目。
[0035] 本发明采用的大规模MM0系统的快速发送天线选择方法，依据等功率分配时的 信道容量公式，分析推导了下一根天线选择与已选择天线之间的关系，充分利用已有的信 道信息，以递推公式为准则，依次进行发送天线的选择，简化了选择算法，获得了较好的系 统容量性能。
[0036] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该 了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的 技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 大规模ΜΙΜΟ系统的快速发送天线选择方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一：基于MMO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； 步骤二：发送端获取发送天线与接收天线之间的信道信息； 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。2. 根据权利要求1所述的大规模MMO系统的快速发送天线选择方法，其特 征在于，步骤一包括如下内容：基于MMO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，N ^为接收天 线数，I为队ΧΝ』勺单位阵，H为~'队的信道矩阵，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= L n+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Iii，即为 所选的最佳发送天线所对应的信道向量，即3. 根据权利要求1所述的大规模M頂0系统的快速发送天线选择方法，其特征在于，上 述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。4. 根据权利要求2所述的大规模M頂0系统的快速发送天线选择方法，其特征在于，上 述步骤三包括如下内容： A，将所有发送天线放入可选天线集合； 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； 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； 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； E，确定最优的发送天线选择结果。5. 根据权利要求4所述的大规模M頂0系统的快速发送天线选择方法，其特征在于，上 述步骤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。6.根据权利要求4所述的大规模M頂O系统的快速发送天线选择方法，其特征在于，上 述步骤D中终止条件为达到所需的发送天线数目。
【专利摘要】本发明公开了一种大规模MIMO系统的快速发送天线选择方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：基于MIMO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；步骤二：发送端获取发送天线与接收天线之间的信道信息；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。本发明提供一种适用于大规模MIMO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。
【IPC分类】H04B7/06
【公开号】CN105187104
【申请号】CN201510442674
【发明人】居美艳, 李岳衡, 李黎, 黄平
【申请人】河海大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月24日