一种可实现绿色通信的终端多天线子集选择方法技术

本发明专利技术公开了一种可实现绿色通信的终端多天线子集选择方法，包括以下几个步骤：(1)初始化系统参数；(2)通过逐个增加天线的个数进行天线选择的过程；(3)基于步骤(2)中通过求取行最大范数所得到的一根天线工作时的信道系数矩阵的奇异值分解，最终得到目标天线个数的信道矩阵

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可实现绿色通信的紧凑型MIMO系统终端天线的天线子集选择算法，属于MIMO无线通信

技术介绍
随着移动通信技术的快速发展和可利用的频谱资源的日渐短缺这一矛盾日益突出，如何在不增加系统频带资源的基础上获得更高的系统传输速率或者信道容量，以及增加系统的可靠性必然成为无线移动通信领域急需解决的问题。基于此，MIMO(多入多出)技术应运而生。所谓MIMO传输技术就是在无线通信系统的基站和移动台两端均采用多根天线来同时收发信号的一种方法，与传统的单输入单输出(SISO)技术相比，采用多根天线同时发送和接收信号的MIMO技术，能充分利用空间资源，可以在不增加带宽和发射功率的前提下，大大提高系统的频谱利用率并显著提高系统的传输速率和通信链路稳定性。因此，该技术一经提出就得到了业界的广泛关注，业已成为第四代和下一代(5G)移动通信系统的关键技术之一。然而，如果MIMO系统中配备的数量众多的天线个数与射频链路数相同，则势必将使得系统硬件的成本和复杂度都大幅增加，特别是当基站用户很多时，将给系统配置和维护带来较大困难。因此，基于天线子集选择算法的天线选择技术就提供了一种有效解决MIMO系统性能和复杂度的折中方案。针对单用户系统，比如单用户手机终端，目前国内外学者主要研究的核心问题是寻找降低复杂度的次优算法以及联合算法。与单用户系统相比，多用户情形下的移动终端的天线选择相对更为复杂，而且在多用户条件下，由于不同用户经历不同的衰落以及用户之间的相互干扰，使得多用户的终端天线选择问题相比于基站显得更加突出。移动终端天线选择的基本出发点是在所有的天线中选择出一部分“优秀的”天线来使用，既发挥MIMO系统的空间分集或复用的优点，又降低其硬件复杂度。当信道状态信息(CSI)在发射端未知时，发射功率在发射天线之间通常以平均分配的方式来获得信道容量最大。当不同的发射—接收天线之间的衰落信道是平坦衰落时，假设在接收端需要选择Lr根天线，则可通过穷举搜索Lr根不同天线组合的方式以获得系统的最大容量，这种可以获得最大系统容量的算法也就是通常所说的最优天线子集算法。显然这种最优方法有极高的计算复杂度，不利于实现，尤其是在信道变化很快、最优容量收发天线子集需频繁切换时，该方法的缺点将更加突出。此外，天线选择可用相对较少的发射链路支持较多的天线阵元，从而使MIMO系统不再受射频链路成本的制约；再者，经过系统的天线选择后，发送和接收的算法复杂度亦大幅度降低，同时也可以有效地保证MIMO系统的通信质量。近年来，如何在大规模终端天线中选择与射频链路具有相同数量的天线已得到了中外学者的广泛关注，这些已有研究虽然在一定程度上解决了天线选择的问题，但在算法复杂度上仍需要改进。同时随着大规模天线的使用，天线之间的电磁影响不可忽略，传统的独立同分布信道必须被修订以适应实际的信道环境。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种充分考虑了天线之间的互耦合效应以及空域相关性，得到真实通信中的信道系数数据，继而以此信道为出发，在着重考虑算法复杂度的基础上，依据在每一步的天线选择中令系统信道容量增加最大为天线选择准则的一种可实现绿色通信的紧凑型MIMO系统终端天线的天线子集选择算法。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：本专利技术的一种可实现绿色通信的终端多天线子集选择算法，包括以下几个步骤：(1)初始化系统参数：设置信噪比，确定发送、接收天线数量，获取天线耦合系数矩阵以及天线空域相关性矩阵设置用于连接射频链路的天线信道系数矩阵为空集合，n＝{1,2,...,Nr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可实现绿色通信的终端多天线子集选择算法，其特征在于：包括以下几个步骤：(1)初始化信道参数：设置信噪比，确定发送、接收天线数量，获取天线耦合系数矩阵以及天线空域相关性矩阵设置用于连接射频链路的天线信道系数矩阵为空集合，n＝{1,2,...,Nr}，则MIMO系统的真实信道矩阵其中，表示MIMO系统中接收端所有天线的信道系数矩阵，是信号传输过程中所经过的物理信道；(2)通过逐个增加天线的个数进行天线选择的过程：首先在没有进行天线选择时，是空集；第一次选择一根天线时，对信道系数矩阵的每一行进行取范数运算，得到最大信道范数，然后在信道系数矩阵中找出所对应的行并表示为此时的被更新为所得到的信道增益为该是选择一根接收天线工作时与发射天线间构成的信道传输系数，到此第一根天线选择结束；然后可根据香农公式求得选择该天线的系统容量；最后将从信道系数矩阵中剔除，更新信道矩阵以及并对信道矩阵进行奇异值分解；然后进入步骤(3)；(3)基于步骤(2)中通过求取行最大范数所得到的一根天线工作时的信道系数矩阵的奇异值分解，当迭代次数n＜Nr时，其中，Nr为接收端射频链路路径数目，也即是所选择的天线数目仍然没有达到终端射频链路数目的时候，更新判断准则使得增加一根天线所得到的容量增加最大，最终得到使αi最大化的已更新信道矩阵的行向量，然后将该次选择所得到的信道矩阵系数的行从中剔除，并将该剔除的行向量加到中，更新信道矩阵以及就变成了一个n×NT的矩阵，NT为MIMO系统中发射端发射天线数目，也就是经过n次选择之后得到了n根接收天线对信号进行接收，并经过射频链路传至信号处理模块；然后对所选择的信道系数矩阵进行奇异值分解；然后判断循环次数，如果此时循环次数n小于NT，那么继续重复该步骤(3)，直至天线选择结束，最终得到目标天线个数的信道矩阵被更新为并可以得到该信道矩阵通信下的系统信道容量。...

【技术特征摘要】
1.一种可实现绿色通信的终端多天线子集选择算法，其特征在于：包括以下几个步骤：
(1)初始化信道参数：设置信噪比，确定发送、接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛团结，李岳衡，汪成，施雪，付高原，贾林虎，居美艳，黄平，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32