[发明专利]用于发射接收天线联合选择的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术领域的方法，特别是一种用于发射接收天线联合选择的方法和装置，适用于使用MIMO(多输入多输出)技术的通信系统中。

背景技术

MIMO(Multi-in Multi-out)技术在越来越多的有线、无线通信领域得到应用，这主要是由于MIMO技术具有许多优势：提供高信道容量、显著降低误码率、有效对抗信道衰落等。目前，MIMO技术已被3GPP组织(3rd GenerationPartnership Project：第三代移动通信伙伴计划)国际组织确定为EUTRA(Evolved Universal mobile telephony system Terrestrial Radio Access)和EUTRAN(Evolved Universal mobile telephony system Terrestrial RadioAccess Network)(或者称为Super 3G：超三代移动通信系统)中上下行链路的首选技术。但是在MIMO系统中，同时在收发两端布置多天线阵列需要相应的多套射频链路设备的支持，这显著增加了实现成本；而移动端手持设备的尺寸也限制了可配置的射频链路数目。MIMO天线选择就是在这一背景中提出的、用来解决系统性能提升和实现成本之间冲突的技术。其思想是仍然在收发两端布置多天线阵列，但只采用少量的射频设备，并通过多路开关、根据一定的准则选择较优的天线进行信号传输。已有的研究成果表明，在一定条件下，使用天线选择的MIMO系统几乎可以达到与使用全部天线的MIMO系统相同的容量。

在一些文献中，基于MIMO系统的天线选择技术主要有以下几种方法：

(1)最大范数方法：即认为信道传输矩阵的F范数间接地决定了信道增益。因此为了使接收端得到最大的信噪比，应选择具有最大F范数的子阵所对应的天线。当此算法用于单独的发射天线选择或接收天线选择时，可简化为计算和比较各矢量的长度，复杂度较低。参见文献：Sanayei S，Nosratinia A.Antennaselection in MIMO systems.IEEE Communication Magazine，2004，42(10)：68-73。(“MIMO系统中的天线选择”，IEEE通信杂志)

(2)基于互信息量的方法：即认为天线对之间的互信息量间接地决定了系统容量。具有较小互信息量的天线对可承载的信息较多，有利于增大系统容量，应予以保留；而具有较大互信息量的天线对所承载的信息相似，对增大系统容量的贡献较小，应删除其中较差的天线。此方法综合考虑了信道增益和天线对之间的相关性，性能较最大范数方法有所提高。参见文献：Molisch A F，WinM Z，Choi Y S，Winters J H.Capacity of MIMO systems with antennaselection.IEEE Transactions on Wireless Communications，2005，4(4)：1759-1772。(“天线选择MIMO系统的容量”，IEEE无线通信学报)

(3)迭代选择方法：此方法直接以优化系统容量为目标，采用递增型迭代或者递减型迭代方法顺次选出一组较优的天线子集。其性能非常接近于穷举选择，且有效地避免了穷举开销。参见文献：Gorokhov A，Gore D A，PaulrajA J.Receive antenna selection for MIMO flat-fading channels：theory andalgorithms[J].IEEE Transactions on Information theory，2003，49(10)：2687-2696。(“平衰落信道中的MIMO接收天线选择：理论与算法”，IEEE信息论学报)

方法(1)具有实现简单的优点，但在信道矩阵高度相关的情况下性能会急剧恶化。方法(2)性能优于方法(1)，但由于只考虑了两两天线对之间的相关性，性能仍然较差。方法(3)性能可逼近穷举选择，且采用迭代实现后有效地降低了算法的时间复杂度。但方法(3)在迭代过程中需进行大量的向量投影和矩阵乘法计算，在特定情况下计算量较大，不利于减小算法的计算复杂度。

发明内容