[發(fā)明專利]一種可實(shí)現(xiàn)綠色通信的終端多天線子集選擇方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610038349.3
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105721031B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛團(tuán)結(jié);李岳衡;汪成;施雪;付高原;賈林虎;居美艷;黃平
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 姚蘭蘭;董建林

本發(fā)明公開了一種可實(shí)現(xiàn)綠色通信的終端多天線子集選擇方法，包括以下幾個步驟：(1)初始化系統(tǒng)參數(shù)；(2)通過逐個增加天線的個數(shù)進(jìn)行天線選擇的過程；(3)基于步驟(2)中通過求取行最大范數(shù)所得到的一根天線工作時的信道系數(shù)矩陣的奇異值分解，最終得到目標(biāo)天線個數(shù)的信道矩陣，以及得到該信道矩陣通信下的系統(tǒng)信道容量。本發(fā)明充分考慮了天線之間的互耦合效應(yīng)以及空域相關(guān)性，得到真實(shí)通信中的信道系數(shù)數(shù)據(jù)，繼而以此信道為出發(fā)，在著重考慮算法復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，依據(jù)在每一步的天線選擇中令系統(tǒng)信道容量增加最大為天線選擇準(zhǔn)則。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可實(shí)現(xiàn)綠色通信的緊湊型MIMO系統(tǒng)終端天線的天線子集選擇方法，屬于MIMO無線通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著移動通信技術(shù)的快速發(fā)展和可利用的頻譜資源的日漸短缺這一矛盾日益突出，如何在不增加系統(tǒng)頻帶資源的基礎(chǔ)上獲得更高的系統(tǒng)傳輸速率或者信道容量，以及增加系統(tǒng)的可靠性必然成為無線移動通信領(lǐng)域急需解決的問題。基于此，MIMO(多入多出)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。所謂MIMO傳輸技術(shù)就是在無線通信系統(tǒng)的基站和移動臺兩端均采用多根天線來同時收發(fā)信號的一種方法，與傳統(tǒng)的單輸入單輸出(SISO)技術(shù)相比，采用多根天線同時發(fā)送和接收信號的MIMO技術(shù)，能充分利用空間資源，可以在不增加帶寬和發(fā)射功率的前提下，大大提高系統(tǒng)的頻譜利用率并顯著提高系統(tǒng)的傳輸速率和通信鏈路穩(wěn)定性。因此，該技術(shù)一經(jīng)提出就得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注，業(yè)已成為第四代和下一代(5G)移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，如果MIMO系統(tǒng)中配備的數(shù)量眾多的天線個數(shù)與射頻鏈路數(shù)相同，則勢必將使得系統(tǒng)硬件的成本和復(fù)雜度都大幅增加，特別是當(dāng)基站用戶很多時，將給系統(tǒng)配置和維護(hù)帶來較大困難。

因此，基于天線子集選擇方法的天線選擇技術(shù)就提供了一種有效解決MIMO系統(tǒng)性能和復(fù)雜度的折中方案。針對單用戶系統(tǒng)，比如單用戶手機(jī)終端，目前國內(nèi)外學(xué)者主要研究的核心問題是尋找降低復(fù)雜度的次優(yōu)算法以及聯(lián)合算法。與單用戶系統(tǒng)相比，多用戶情形下的移動終端的天線選擇相對更為復(fù)雜，而且在多用戶條件下，由于不同用戶經(jīng)歷不同的衰落以及用戶之間的相互干擾，使得多用戶的終端天線選擇問題相比于基站顯得更加突出。

移動終端天線選擇的基本出發(fā)點(diǎn)是在所有的天線中選擇出一部分“優(yōu)秀的”天線來使用，既發(fā)揮MIMO系統(tǒng)的空間分集或復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)，又降低其硬件復(fù)雜度。當(dāng)信道狀態(tài)信息(CSI)在發(fā)射端未知時，發(fā)射功率在發(fā)射天線之間通常以平均分配的方式來獲得信道容量最大。當(dāng)不同的發(fā)射—接收天線之間的衰落信道是平坦衰落時，假設(shè)在接收端需要選擇L_r根天線，則可通過窮舉搜索L_r根不同天線組合的方式以獲得系統(tǒng)的最大容量，這種可以獲得最大系統(tǒng)容量的算法也就是通常所說的最優(yōu)天線子集算法。顯然這種最優(yōu)方法有極高的計(jì)算復(fù)雜度，不利于實(shí)現(xiàn)，尤其是在信道變化很快、最優(yōu)容量收發(fā)天線子集需頻繁切換時，該方法的缺點(diǎn)將更加突出。

此外，天線選擇可用相對較少的發(fā)射鏈路支持較多的天線陣元，從而使MIMO系統(tǒng)不再受射頻鏈路成本的制約；再者，經(jīng)過系統(tǒng)的天線選擇后，發(fā)送和接收的算法復(fù)雜度亦大幅度降低，同時也可以有效地保證MIMO系統(tǒng)的通信質(zhì)量。近年來，如何在大規(guī)模終端天線中選擇與射頻鏈路具有相同數(shù)量的天線已得到了中外學(xué)者的廣泛關(guān)注，這些已有研究雖然在一定程度上解決了天線選擇的問題，但在算法復(fù)雜度上仍需要改進(jìn)。同時隨著大規(guī)模天線的使用，天線之間的電磁影響不可忽略，傳統(tǒng)的獨(dú)立同分布信道必須被修訂以適應(yīng)實(shí)際的信道環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種充分考慮了天線之間的互耦合效應(yīng)以及空域相關(guān)性，得到真實(shí)通信中的信道系數(shù)數(shù)據(jù)，繼而以此信道為出發(fā)，在著重考慮算法復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，依據(jù)在每一步的天線選擇中令系統(tǒng)信道容量增加最大為天線選擇準(zhǔn)則的一種可實(shí)現(xiàn)綠色通信的緊湊型MIMO系統(tǒng)終端天線的天線子集選擇方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的一種可實(shí)現(xiàn)綠色通信的終端多天線子集選擇方法，包括以下幾個步驟：