[发明专利]一种利用天线选择增强TD-LTE下行链路性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及增强TD-LTE下行链路系统性 能的一种方法。

背景技术

随着计算机技术、网络通信技术的飞速发展，宽带高速数据通信服务 的需要正在不断增长。由于可用无线频谱资源的有限性，高数据速率 只能通过高效的信号处理来实现。根据信息论结果，无线多入多出(M IMO)系统能在不增加带宽的情况下显著地提高通信系统的容量和频谱 利用率。由于MIMO系统的巨大容量潜力，成为解决无线高速数据传输 的重要技术。目前，MIMO研究中一般假设信道是系数为独立同分布的 复高斯变量，以简化所研究的系统模型，而没有考虑多天线系统中天 线单元之间的相关性（简称为天线相关性）对系统性能的影响。新一 代移动通信系统LTE(Long Term Evolution)的下行链路（基站到移 动台）已采用MIMO技术，但天线相关性会导致MIMO系统的性能明显下 降；另外，LTE下行链路还利用预编码降低接收机（移动台）的复杂性 ，而预编码也受天线相关性影响严重。因此，解决LTE下行链路的天线 相关性问题非常重要。

天线选择技术从发射/接收端的天线阵中选出部分天线（天线子集）， 使选出的天线子集所发挥的性能与使用全部天线进行通信的效果相当 或者接近。关于天线选择的算法已有很多，如最大比发射／选择接收 技术，基于最大容量的选择算法，基于最小误码率的选择算法等等。 但是应用于存在天线相关性的LTE系统的天线选择的研究还比较少，还 没有较好的算法应用在具有MIMO和预编 码的LTE系统中。本发明针对十分双工的LTE系统（TD-LTE系统），提 出一种应用于存在天线相关性的TD-LTE下行链路的天线选择算法，在 满足用户传输质量或系统容量的前提下，找到较少的发射天线数来用 于传输，该方案能较好改善系统性能和降低系统成本。

发明内容

本发明针对新一代移动通信系统TD-LTE下行链路（具有MIMO和预编码 ）中发射端天线相关性对系统性能的影响以及从节约系统成本方面， 对存在天线相关性的TD-LTE下行链路中采用天线选择来增强系统性能 的可行性进行了探索。提出了一种天线选择算法，在发送端天线单元 存在相关性时进行天线选择来增强TD-LTE系统下行链路的性能（容量 、误码率等）。

实现本发明所采用的技术方案是，在发送端天线单元存在相关性时提 出了一种天线选择方法,（1）基站获取实施天线选择的信道信息：利 用TD-LTE系统中上下行信道的互惠性，根据上行链路得到的信道信息 ，估计出下行链路的信道矩阵；（2）基于最大化容量准则确定需要 选取的天线数：根据已经估计出的信道信息，利用最大化容量准则计 算合适的发射天线数t；（3）天线子集选择：从Mt个发射天线中选出 t个天线组成一个天线子集St；（4）利用奇异值分解计算最小奇异值 ：基站计算天线子集St对应的信道矩阵H_t，并进行奇异值分解，然后 根据奇异值分解结果计算最小奇异值；（5）基于ZF准则求预编码矩阵 和信噪比：根据迫零（ZF）准则导出最优预编码矩阵Mt，进一步估计 接收信噪比SNR；（6）基于最小误码率准则选择传输天线：基于最小 误码率准则计算出最小奇异值最大的天线子集，该子集对应的天线用 于传送，这些天线即为选择的传输天线，基站完成下行信息发送。

该方法通过基于最大化容量准则确定需要选取的天线数和基于最小误 码 率准则选择传输天线，在发送端天线单元存在相关性时进行天线选择 后，可以消除或减弱天线相关性对MIMO和预编码的不利影响，从而增 加TD-LTE系统下行链路的容量和降低系统误码率；另外，还可以减少 TD-LTE系统发射端射频器件（如功放、变频等）数目和成本；同时， 也可以使MIMO处理中参与计算的矩阵维数更小，降低实现复杂性。

附图说明

图1 本发明所述的主要实施步骤

图2 采用本发明方法后TD-LTE下行链路的容量仿真结果

图3 采用本发明方法后TD-LTE下行链路的误码率仿真结果

具体实施方式

如图1所示为增强TD-LTE下行链路系统性能方法的主要实施步骤示意图 。具体实施方式如下：

第一步：获取下行链路信道信息H