[发明专利]大规模多输入输出场景基于亚模函数的天线选择方法

权利要求书

1.一种大规模多输入输出场景基于亚模函数的天线选择方法，其特征在于，包括有如下步骤：

(1)定义天线选择中相关参数：

(1a)定义选择索引S：假设基站端总天线数目为M，选择索引S定义为被选择出来的目标天线的索引，其个数为L个，即|S|＝L，其中L为被选择天线的总数目；

(1b)定义选择向量s：由索引S可得到一个M维{0,1}的选择向量s，在索引S位置处向量元素值为1，其余为0，且满足条件1^Ts＝L，1表示M维全1向量；

(1c)定义选择矩阵S：定义L×M维选择矩阵根据索引S生成，由索引S从原始信道矩阵G的M行中选择出L行，组成新的选择信道矩阵G^S；

(2)建立亚模函数框架下的天线选择模型：建立关于集合选择问题的亚模函数最优化的天线选择数学模型；

(3)确定贪心选择算法的标准：具体是使得信道容量增量最大化，即通过选择，在信道矩阵G中，找出对信道容量增量贡献最大的行；将最大行对应的天线作为选择的天线；

(4)用贪心选择算法近似求解所建的天线选择数学模型：设计贪心选择近似算法，用该算法近似求解所建的亚模函数天线选择模型，得到所选择的天线；

(5)完成天线选择：所选天线达到的性能使得系统性能得以保证。

2.根据权利要求1所述的大规模多输入输出场景基于亚模函数的天线选择方法，其特征在于，步骤(2)中所述的建立亚模函数框架下的天线选择模型，具体包括：

(2a)用信道容量公式表述原始信道矩阵G的全部信道容量C_full：

其中，表示维度为N_R的单位矩阵，N_R＝128、N_T＝12分别代表上行系统中接收天线(基站)数目和发送天线(单天线用户)数目，ρ为信噪比，det(·)表示行列式，(·)^H表示矩阵的共轭转置；

(2b)建立部分信道容量表达式：

在原始信道矩阵G的全部信道容量C_full表达式的基础上，假设选择矩阵为S，经过选择完成之后部分天线组成的信道矩阵为G^S，G^S＝SG，此时，G^S对应的部分信道容量可进一步表示为：

其中，(G^S)^HG^S＝G^Hdiag(s)G；

(2c)得到亚模函数最优化的天线选择数学模型：

通过部分信道容量表达式，增加约束条件1^Ts≤L，得到该方法建立的亚模函数最优化的天线选择数学模型

s.t.1^Ts≤L

实际上，该模型满足亚模性质，即随着加入系统天线数目的增多，系统信道容量的增量表现出先增后减的性质。

3.根据权利要求1所述的大规模多输入输出场景基于亚模函数的天线选择方法，其特征在于，步骤(3)所述的确定贪心选择方法的标准是以信道容量增量最大化为标准进行天线选择，具体是包括有：

遍历原始信道矩阵中的每一行c_t，并进行贪心选择，找到对信道容量增量贡献最大的行c_tar(tar表示矩阵中的第tar行)，即满足下式：

这里定义为元素i在集合A上的集合函数C(·)函数值增量，其中A+i表示集合A和元素i的并集A∪{i}(同时定义A-i表示集合A和元素i的差集A\{i})。