[發(fā)明專利]大規(guī)模多輸入輸出場(chǎng)景基于對(duì)偶亞模函數(shù)的天線選擇方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911057695.6
• 申請(qǐng)日: 2019-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110943766A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張杰;李富強(qiáng);錢(qián)玥妍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H04B7/0413
• 分類(lèi)號(hào): H04B7/0413;H04B7/08
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

1.一種大規(guī)模多輸入輸出場(chǎng)景基于對(duì)偶亞模函數(shù)的天線選擇方法，其特征在于包括下述步驟：

1)定義天線選擇中相關(guān)參數(shù)：

1a)定義選擇索引S：基站端總天線數(shù)目為M，選擇索引S定義為被選擇出來(lái)的目標(biāo)天線的索引，個(gè)數(shù)為L(zhǎng)個(gè)，即|S|＝L，其中L為被選擇天線的總數(shù)目；

1b)定義選擇向量s：由索引S得到一個(gè)M維{0,1}的選擇向量s，在索引S位置處向量元素值為1，其余為0，且滿足條件1^Ts＝L，1表示M維全1向量；

1c)定義選擇矩陣A：定義L×M維選擇矩陣A，根據(jù)索引S生成，由索引S從原始信道矩陣G的M行中選擇出L行，組成新的選擇信道矩陣G^S；

2)建立亞模函數(shù)框架下的天線選擇模型：建立關(guān)于集合選擇問(wèn)題的亞模函數(shù)最優(yōu)化的天線選擇數(shù)學(xué)模型，通過(guò)該模型得到對(duì)偶亞模函數(shù)最優(yōu)化天線選擇數(shù)學(xué)模型；

3)確定貪心選擇算法的標(biāo)準(zhǔn)：使得信道容量增量最大化，即通過(guò)選擇，在信道矩陣G中，找出信道容量增量最大的行，具體步驟為找出某一行，使得加入該行后的信道矩陣得到的信道容量，減去上一次迭代產(chǎn)生的信道矩陣得到的信道容量之間的差值最大化；將最大行所對(duì)應(yīng)的天線作為選擇的天線；

4)用貪心選擇算法近似求解所建的天線選擇數(shù)學(xué)模型：設(shè)計(jì)貪心選擇近似算法，用該算法近似求解所建的對(duì)偶亞模函數(shù)天線選擇模型，近似比在最差條件下能達(dá)到(1-1/e)，得到所選擇的天線；

5)完成天線選擇：按照上述步驟選擇天線，所選天線達(dá)到的性能使得系統(tǒng)性能得以保證，即所選天線組成的信道矩陣達(dá)到的性能與最優(yōu)解的近似比為(1-1/e)，保證本方法在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大規(guī)模多輸入輸出場(chǎng)景基于對(duì)偶亞模函數(shù)的天線選擇方法，其特征在于：

所述步驟2)中，建立對(duì)偶亞模函數(shù)框架下的天線選擇模型：用信道容量公式表述原始信道矩陣G的全部信道容量其中表示維度為N_R的單位矩陣，N_R代表上行系統(tǒng)中接收天線(基站)數(shù)目，N_T代表上行系統(tǒng)中發(fā)送天線(單天線用戶)數(shù)目，ρ為信噪比；假設(shè)選擇矩陣為A，經(jīng)過(guò)選擇完成之后得到的天線組成的信道矩陣為G^S，G^S＝AG，此時(shí)，G^S對(duì)應(yīng)的部分信道容量表示為增加約束條件1^Ts≤L，并求對(duì)偶模型，得到對(duì)偶亞模函數(shù)最優(yōu)化的天線選擇數(shù)學(xué)模型：其中，s為{0,1}選擇向量，β是一個(gè)常數(shù)，β取值為全部信道容量數(shù)值的90％-95％之間，不大于全部天線時(shí)系統(tǒng)信道容量，表示一個(gè)門(mén)限值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大規(guī)模多輸入輸出場(chǎng)景基于對(duì)偶亞模函數(shù)的天線選擇方法，其特征在于：

所述步驟4)中，用貪心選擇算法近似求解所建的天線選擇數(shù)學(xué)模型：用貪心選擇算法近似求解所建的天線選擇數(shù)學(xué)模型，輸入為系統(tǒng)基站端原有天線總數(shù)M，確定的信道容量性能指標(biāo)β，初始化被選擇天線數(shù)目L＝1，空矩陣表示待更新的選擇信道矩陣，原始待選則信道矩陣M維全零向量s表示待更新的選擇向量，亦即算法結(jié)束后包含選擇天線的索引，向量s中選擇天線索引位置處的元素設(shè)為1，其余為0；用貪心算法對(duì)全部的天線進(jìn)行循環(huán)選擇，使用最大化信道容量增量公式遍歷系統(tǒng)中所有的天線，選出容量增量最大化的天線作為選擇天線，以被選擇天線組成的部分信道容量滿足C_select(s_t)≥β為循環(huán)終止條件。對(duì)信道容量增量進(jìn)行判斷，如果信道容量增量此時(shí)目標(biāo)函數(shù)不滿足亞模函數(shù)的亞模性質(zhì)，結(jié)束算法，將賦值給賦值給停止運(yùn)算，并輸出選擇向量s^S，選擇后的信道矩陣計(jì)算結(jié)果G^S；否則，更新選擇信道矩陣原始待選擇信道矩陣和選擇向量將和根據(jù)最大化信道容量增量公式計(jì)算得到c_tar做集合相與運(yùn)算的結(jié)果賦值給即并將原始信道矩陣中的c_tar行剔除，如果此時(shí)系統(tǒng)性能指標(biāo)已滿足，達(dá)到循環(huán)終止條件，令停止運(yùn)算并輸出：選擇向量s^S，選擇后的信道矩陣計(jì)算結(jié)果G^S，選擇的天線個(gè)數(shù)L；根據(jù)計(jì)算得到的選擇向量s^S，就能得到被選擇出來(lái)的天線；如果更新L加1，t加1，重新進(jìn)入選擇循環(huán)過(guò)程，直至滿足判斷條件C_select(s_t)≥β，得到最終的選擇天線。