[发明专利]大规模MIMO系统的导频设计方法

权利要求书

1.大规模MIMO系统的导频设计方法，其特征在于：包括：

S1：采用实值编码随机生成第一导频序列群体X，将第一导频序列群体X中的个体作为导频序列，第一导频序列群体中个体数量为M_size，个体长度为导频个数N_p；

S2：设置第一循环参数S，令S＝0；

S3：设置第二循环参数N，令N＝1，选择第一导频序列群体X中适应度值最大的两个个体作为第一父代和第二父代；

S4：生成两个随机数a,b∈(0,1)；

S5：判定随机数a是否小于交叉概率p_c，如果是则对第一父代和第二父代执行交叉操作，根据第一父代和第二父代得到第一子代和第二子代；

S6：判断随机数b是否小于变异概率p_m，如果小于，则对第一子代和第二子代执行变异操作，将变异操作的结果视为第三子代和第四子代，否则直接将第一子代和第二子代视作第三子代和第四子代，将第三子代和第四子代存入第二导频序列群体X₁；

S7：计算第二导频序列群体X₁的适应度值，判断第二循环参数N是否等于M_size，若不等于则令N＝N+1并返回步骤S4；若等于则从第二导频序列群体X₁中选取适应度最强的M_size个个体作为第三导频序列群体X₂；

S8：从第三导频序列群体X₂中选出最优个体x_best及适应度值F_best最大的个体，判断第三导频序列X₂中最优个体的适应度值是否等于第一导频序列X中最优个体的适应度值，若是，则令S＝S+1，继续判断第一循环参数S是否大于等于0.4×T，如果是，得到的适应度值最大的个体x_best，即最佳导频位置序列，结束循环，否则返回步骤S2；若第三导频序列X₂种群中最优个体的适应度值不等于第二导频序列的最优个体的适应度值则返回步骤S3，其中T表示遗传代数；

其中选择第一导频序列群体中适应度值最大的两个个体作为第一父代和第二父代包括：

定义一个观测矩阵ψ_m，m＝1,2,...,M，以最小化观测矩阵的互相关为设计准则，对个体适应度F(x_i),i＝1,…,M_size进行计算，定义观测矩阵ψ_m的互相关为：

采用轮盘赌选择，个体被选为中间导频序列群体并作为双亲繁殖下一代的概率，即选择个体作为第一父代和第二父代的概率，该概率表现为：

其中，F(x_i)表示第i个个体的适应度值，第一导频序列群体的数量为M_size，N_CIR表示时域CIR向量的长度，(ψ_m)_i表示ψ_m的第i列，上标H表示矩阵的共轭转置矩阵。

2.根据权利要求1所述的大规模MIMO系统的导频设计方法，其特征在于，所述交叉操作包括：

首先生成一个长度为N_p的0-1随机序列，将随机序列中的0-1与第一父代和第二父代中相应位置的基因进行比较，随机序列中1对应的基因，第一父代与第二父代执行基因互换操作，随机序列中10对应的基因不变，从而产生第一子代和第二子代；

其次，若第一子代基因间出现重复，则用第二父代与相应位置对应的基因替换，若第二子代基因间出现重复，则用第一父代与相应位置对应的基因替换，直至无重复；

最后对个体中基因从小到大排序。

3.根据权利要求1所述的大规模MIMO系统的导频设计方法，其特征在于，变异操作包括：

首先随机选择一个基因变异位置；

随机产生一个在1～N_FFT范围内的除自身以外的基因，用它代替变异位置处的值，生成第三子代和第四子代；

若第三子代和第四子代的基因间出现重复，则再从1～N_FFT范围中随机选择一个元素替换，直至没有重复；

其中，N_FFT表示每个导频的OFDM符号的子载波数。