[发明专利]一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法

权利要求书

1.一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)发射端根据接收端反馈的角域信息，建立分布式多输入多输出信道的角域模型；

2)根据建立的分布式多输入多输出信道的角域模型，针对不同室内环境重新构造信道信息矩阵；

3)根据信道信息矩阵，在室内分布式天线中选择信道增益较大和到达角差异较大的发射天线用于数据发送；

4)利用奇异值分解方法分解天线选择后的信道信息矩阵，并采用功率注水算法对已选择的发射天线进行功率分配；

5)利用室内分布式多输入多输出系统，发送各用户在各个信道中的待发送信号，从而达到提高信道容量的目的。

2.如权利要求1所述的一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法，其特征在于在步骤1)中，所述角域信息，是接收端通过信道估计得到的，角域信息包括信号到达接收天线入射角归一化天线距离Δ即天线间距与载波波长之比、载波波长λ_c、天线间隔Δλ_c、接收天线与发射天线间距离d和视距路径衰减因子α；接收端将角域信息反馈给发射端，发射端重新构造信道信息矩阵，建立多输入多输出信道的角域模型，明确信道的衰落情况，构造天线分集发送方案。

3.如权利要求1所述的一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法，其特征在于在步骤2)中，所述针对不同室内环境重新构造信道信息矩阵，包括：

若在室内式分布式多输入多输出系统中信道增益较大，存在较强的视距路径，则只在室内分布的每根馈线中选择一个信道状态较好的发射天线发射信号；同时不同信号在多根馈线上进行复用；

若在室内式分布式多输入多输出系统中存在较严重的多径衰落，则在每根馈线中选择多个角域信息较好的天线进行分集发送，提高信噪比，增强信道稳定性；同时不同信号在多根馈线上进行复用。

4.如权利要求3所述的一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法，其特征在于所述在室内分布式多输入多输出系统中，多根发射馈线分别发射不同信息，同一根馈线上不同发射天线发射相同信息，在该室内分布系统中提供多个自由度进行复用，同时也提供多种天线组合的分集发送。

5.如权利要求1所述的一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法，其特征在于在步骤2)中，所述重新构造信道信息矩阵的具体步骤，包括：

若在室内空间只存在视距传播，求出任意发射天线到接收天线间的视距信道增益，构建方法为：

h‾ik=antnrexp(-j2πdik/λc)·et(Ωt)·er(Ωr)]]>

则视距信道增益矩阵为：

为第k根发射天线到第i根接收天线间视距信道增益，a为沿视距路径的衰减，n_t、n_r分别为发射天线和接收天线的个数，d_ik为第k根发射天线到第i根接收天线间的距离，λ_c为载波波长。φ_r与φ_t分别为接收天线和发射天线视距路径的入射角，定义Ω_r＝cosφ_r，Ω_t＝cosφ_t，则接收方向Ω_r  的单位空间特征图为et(Ωt)=1/nt[1,exp(j2πΔtΩt),...,exp(j2π(nt-1)ΔtΩt)]T,]]>其中T为转置符号，Δ_r为接收天线间距与载波波长之比，发射方向Ω_t上的单位空间特征图为et(Ωt)=1/nt[1,exp(j2πΔtΩt),...,exp(j2π(nt-1)ΔtΩt)]T,]]>Δ_t为发射天线间距与载波波长之比；

若在室内空间同时存在视距传播和多径传播，分别求出视距信道增益与非视距信道增益；将所述的视距与非视距信道增益相加，确定信道增益，构建方法为：

H=H‾+H~]]>

信道矩阵H由两部分组成，为视距(LOS)部分，为非视距(NOS)部分；

发射信号经散射后，以多径的形式到达接收端，其到达角θ_m，k即从第m根发射天线发射的信号经过第k条路径后到达接收端的角度，k＝1，…，N_P为一随机变量，其中N_P为多径的数目；根据电磁传播理论，从第m根发射天线到第n根接收天线的信道增益表示为：

h~n,m=Σk=1Npaexp(-j2πdm/λc)exp(-j2π(n-1)Δrcosθm,k)]]>

则非视距信道增益矩阵为：

其中，d_m是第m根天线到第1根接收天线(参考天线)沿着其传播路径的距离，λ_c是载波波长；

接收信号的函数表达式为：

y＝Hx+w

其中，x、y、w分别表示一个码元时刻的发射信号、接收信号和服从高斯分布的噪声，H为经过角域信息重新构建的信道信息矩阵，而且对于发射机和接收机都是已知的，发射天线的信号总功率为P，即j＝1，2，...，N，其中p_j为第j个发射天线的发射功率。