[發明專利]一種可實現綠色通信的終端多天線子集選擇方法

有效

• 申請號: 201610038349.3
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105721031B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 薛團結;李岳衡;汪成;施雪;付高原;賈林虎;居美艷;黃平
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 姚蘭蘭;董建林

1.一種可實現綠色通信的終端多天線子集選擇方法，其特征在于：包括以下幾個步驟：

(1)初始化信道參數：設置信噪比，確定發送、接收天線數量，獲取天線耦合系數矩陣以及天線空域相關性矩陣設置用于連接射頻鏈路的天線信道系數矩陣為空集合，n＝{1,2,...,N_r}，則MIMO系統的真實信道矩陣其中，表示MIMO系統中接收端所有天線的信道系數矩陣，是信號傳輸過程中所經過的物理信道；

(2)通過逐個增加天線的個數進行天線選擇的過程：首先在沒有進行天線選擇時，是空集；第一次選擇一根天線時，對信道系數矩陣的每一行進行取范數運算，得到最大信道范數，然后在信道系數矩陣中找出所對應的行并表示為此時的被更新為所得到的信道增益為該是選擇一根接收天線工作時與發射天線間構成的信道傳輸系數，到此第一根天線選擇結束；然后可根據香農公式求得選擇該天線的系統容量；最后將從信道系數矩陣中剔除，更新信道矩陣以及并對信道矩陣進行奇異值分解；然后進入步驟(3)；

(3)基于步驟(2)中通過求取行最大范數所得到的一根天線工作時的信道系數矩陣的奇異值分解，當迭代次數n<N_r時，其中，N_r為接收端射頻鏈路路徑數目，也即是所選擇的天線數目仍然沒有達到終端射頻鏈路數目的時候，更新判斷準則使得增加一根天線所得到的容量增加最大；式中，是第n步更新后的矩陣的第i行，1≤i≤N_T-n，N_T為發射端天線數；和分別是信道矩陣進行奇異值分解后獲得的N_T×N_T維酉矩陣和n×N_T維奇異值矩陣ρ為信噪比；是N_T×N_T維單位陣；矩陣和右上角的上標符號H表示對該矩陣進行共軛轉置操作；最終得到使α_i最大化的已更新信道矩陣的行向量，然后將該次選擇所得到的信道矩陣系數的行從中剔除，并將該剔除的行向量加到中，更新信道矩陣以及就變成了一個n×N_T的矩陣，N_T為MIMO系統中發射端發射天線數目，也就是經過n次選擇之后得到了n根接收天線對信號進行接收，并經過射頻鏈路傳至信號處理模塊；然后對所選擇的信道系數矩陣進行奇異值分解；然后判斷循環次數，如果此時循環次數n小于N_T，那么繼續重復該步驟(3)，直至天線選擇結束，最終得到目標天線個數的信道矩陣被更新為并可以得到該信道矩陣通信下的系統信道容量。

2.根據權利要求1所述的可實現綠色通信的終端多天線子集選擇方法，其特征在于：步驟(1)中，假設接收天線等間距線性排列，那么根據電路以及天線設計理論，可以得到天線空域相關性矩陣為：

上式中d是相鄰天線的間距，θ為來波角，λ為波長，Δ為平均到達角，N_R為接收端配有的接收天線數目，j表示虛數單位，此處假設來波角服從均勻分布。

3.根據權利要求2所述的可實現綠色通信的終端多天線子集選擇方法，其特征在于：所述天線耦合系數矩陣為：

這里，是負載阻抗矩陣，且

上式中的對角元表示天線的自阻抗，其他非對角元表示不同天線之間的互阻抗，體現了天線間的耦合效應；根據電路的互易性定理，為復對稱矩陣；為了使天線接收信號最大程度減少損失，假設系統負載阻抗等于自阻抗的共軛，即表示以的對角元的共軛為元素的對角矩陣；根據天線理論，可以得到天線阻抗的實部與虛部為：

其中，參數λ表示載波波長，且ci(x)，si(x)分別是余弦積分和正弦積分，其表達式為：其中v是被積變量。