[發明專利]大規模多輸入多輸出系統中發射端發射天線的選擇方法

有效

• 申請號: 201710556193.2
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107171712B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 杜利平;秦運慧;陳月云
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/0413
• 代理公司: 11237 北京市廣友專利事務所有限責任公司
• 代理人: 張仲波

1.一種大規模多輸入多輸出系統中發射端發射天線的選擇方法，其特征在于，包括：

在滿足各發射天線發射功率均等分配的前提下，以最大化系統容量為目標，確定單小區多用戶條件下最大化系統容量的優化模型，其中，所述系統為大規模MIMO系統；

利用秩缺選擇矩陣表示發射天線選擇結果，根據所述秩缺選擇矩陣對確定的優化模型進行更新，得到新的優化模型；

根據得到的新的優化模型，利用遺傳算法選擇最優的發射天線集合；

其中，所述以最大化系統容量為目標，確定單小區多用戶條件下最大化系統容量的優化模型包括：

設大規模MIMO系統的基站配有N_t根發射天線用于服務N_r個單天線用戶，每個單天線用戶的信噪比為σ，信道矩陣為H；

在滿足各發射天線發射功率均等分配的前提下，以最大化系統容量為目標，確定單小區多用戶條件下最大化系統容量的優化模型為：

其中，max表示最大化，C表示系統容量，det(·)表示求行列式，表示N_r×N_r的單位矩陣，(·)^H表示共軛轉置；

其中，所述利用秩缺選擇矩陣表示發射天線選擇結果，根據所述秩缺選擇矩陣對確定的優化模型進行更新，得到新的優化模型包括：

從大規模MIMO系統的基站選出L_t根發射天線，其中，L_t<N_t；

引入大小為N_t×N_t的秩缺選擇矩陣表示發射天線選擇結果，其中，所述秩缺選擇矩陣為對角方陣，主對角線的元素用于表示發射天線是否被選擇；

根據所述秩缺選擇矩陣對確定的優化模型進行更新，得到新的優化模型；

其中，所述秩缺選擇矩陣表示為：

s.t tr(A)＝rank(A)＝L_t

其中，A表示秩缺選擇矩陣，A_ii表示秩缺選擇矩陣第i行第i列的元素，tr(·)表示矩陣的跡，rank(·)表示矩陣的秩；

其中，所述新的優化模型表示為：

s.t N_r≤tr(A)＝rank(A)＝L_t<N_t；

其中，所述根據得到的新的優化模型，利用遺傳算法選擇最優的發射天線集合包括：

S1、確定遺傳算法的參數，其中，所述遺傳算法的參數包括：每代染色體數NIND、最大代數MAXGEN、代溝GGAP，其中，GGAP<1；

S2、生成NIND×N_t的二進制矩陣Chrom作為發射天線選擇的備選池，Chrom中的每一行為一個母代染色體，每一個母代染色體包含N_t個基因，基因值用于表示發射天線是否被選擇；

S3、針對整個備選池，依次選出Chrom中的每一行分別對角化為A并帶入所述新的優化模型計算目標值，根據計算得到的目標值，利用預先確定的適應度公式計算適用度值；根據計算得到的適用度值選擇用于繁殖下一代的母代染色體；

S4、根據選擇的用于繁殖下一代的母代染色體，在母代進行基因交換；

S5、根據基因交換結果，選取染色體中的基因位進行變異，產生新的子代，并計算子代的適應度值；

S6、依次將母代適應度值小的染色體用生成的適應度值大的子代代替，直至備選池染色體數達到NIND，形成新的備選池；

S7、重復步驟S3-S6，直到當前迭代次數達到最大代數MAXGEN，從當前的備選池中獲取適應度值最大的染色體，并將該染色體對角化為A，即得到相應的發射天線的選擇方案。

2.根據權利要求1所述的大規模多輸入多輸出系統中發射端發射天線的選擇方法，其特征在于，所述根據計算得到的目標值，利用預先確定的適應度公式計算適用度值包括：

對計算得到的同一代中的目標值進行排序；

根據排序結果，利用預先確定的適應度公式計算適用度值；其中，

所述預先確定的適應度公式表示為：

其中，sp表示排序方式，Pos表示同一代中目標值排序索引。