[發明專利]適用于大規模MIMO的天線選擇方法及系統

有效

• 申請號: 201410481934.1
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104579439B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 方冰;錢祖平;邵尉;鐘衛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及無線多天線通信領域，尤其是一種能夠適用于大規模MIMO的天線選擇方法和系統

背景技術

大規模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)具有更高的傳輸速率，更強的鏈路可靠性，并能夠顯著地降低功率消耗，因此引起了人們的廣泛關注，并成為下一代移動通信網絡(5G)的候選技術之一。由于它能夠在基站部署成千上百根的天線，一度困擾常規MIMO技術的難題，比如豐富的散射環境，對大規模MIMO來說已經不再是個問題，因為在這么巨大的信道空間中(用戶天線數目的)獨立信道一定會存在。

但是，隨著天線數目的增加，系統的造價以及相應信號處理的負擔也越來越無法承受。為了降低造價，并減少相應的信號處理負擔，同時最大限度地保留巨大數目的天線所帶來的性能增益，使用發射天線選擇技術就顯得必不可少。使用發射天線選擇技術，可以降低所需要的射頻(RF)模塊的數量，從而降低系統的造價，功率損耗，以及龐大的數字信號處理負擔。

雖然最優的發射天線子集可以通過窮舉法來得到，但是，窮舉法的計算復雜度隨著可用天線數目的增加成指數級增長。所以說，在大規模的MIMO系統中，由于可用的天線數目過于龐大，窮舉法是不實用的，有時甚至是無法使用的。

在常規的MIMO系統中，也有很多低復雜度的，以獲取一個次優解為目標的算法。但是，這些算法并不適合在大規模MIMO中實時應用。例如，有文獻提出的算法受制于其“局部搜索”的特點，在一些極端的例子下會遭受可觀的性能損失。

另一些技術在實施的過程中存在很多的矩陣操作，并需要很大的計算空間，這同樣不太適合在大規模MIMO系統中實時應用。算法能夠在系統中實時應用需要相當的可靠性，并且需要在規定的時間和計算空間中完成。

發明內容

發明目的：一個目的是提供一種適用于大規模MIMO的天線選擇方法，以解決現有技術的上述問題，降低復雜度和計算空間。另一個目的是提供一種適用于大規模MIMO的天線選擇系統。

技術方案：一種適用于大規模MIMO的天線選擇方法，包括如下步驟：

步驟1、估計信道參數，建立信道矩陣，并獲得待選信道子矩陣和剩余信道矩陣；

步驟2、基于所述待選信道子矩陣和剩余信道矩陣，計算并獲得符合條件的優選信道矩陣；

步驟3、將所述優選信道矩陣反饋到發射端。

在進一步的實施例中，獲得待選信道子矩陣包括：

采用隨機排列的方式從可用的發射天線中選擇天線并建立選擇矢量π＝randperm(N_t)；根據選擇矢量π建立待選信道子矩陣H_sel＝H(：，π(1：N_r))和剩余信道矩陣H_left＝H(：，(π(N_r+1：N_t)))；

其中，N_t為可用的發射天線數量，H表示信道矩陣；N_r為接收天線數量；H(：，π)對矩陣H的列矢量根據向量π被重新排列后的矩陣，H_sel是矩陣H(：，π)的前Nr列，H_left是其余的部分。

在進一步的實施例中，所述步驟2具體為：計算判決矩陣計算W(i，：)×H_left(：，j)；i＝1，2，…Nr；j＝1,2…N_t-N_r；

如果|對任意的i，j；均有W(i，：)×H_left(：，j)|大于1,則交換π(i)和π(j+Nr)的值,即交換H_sel的i列和H_left的j列，并重新根據選擇矢量π建立待選信道子矩陣和剩余信道矩陣；否則輸出該矩陣，即為優選信道矩陣。

在進一步的實施例中，迭代更新判決矩陣的步驟進一步為：

其中e_i表示第i個單位向量，Wⁿ表示W第n次迭代時得到的矩陣，表示H_left第n次迭代時得到的矩陣。

一種適用于大規模MIMO的天線選擇系統，包括：

第一模塊，用于估計信道參數，建立信道矩陣，并獲得待選信道子矩陣和剩余信道矩陣；

第二模塊，用于基于所述待選信道子矩陣和剩余信道矩陣，計算并獲得符合條件的優選信道矩陣；

第三模塊，用于將所述優選信道矩陣反饋到發射端。