[发明专利]大规模MIMO系统发射天线选择方法

说明书

本发明公开了大规模MIMO系统发射天线选择方法，所述大规模MIMO系统发射天线选择方法，基于最大化用户接收信号总功率准则的发射天线选择算法以提高系统的误码率性能，使用凸优化方法获得最佳解，具体步骤包括：(1)初始化；(2)天线选择；(3)最大化信漏噪比的预编码传输；(4)每个用户接收机的接收，有效地改善了利用凸优化方法求解的可行性，降低了运算量。本发明的大规模MIMO系统发射天线选择方法具有可行性高、运算量低、操作方便等特点。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更为具体地，涉及大规模MIMO系统发射天线选择方法。

背景技术

大规模MIMO系统，也可以称为大规模天线阵列，它比传统的MIMO具有更多数量级的天线，大规模MIMO可以显着提高链路可靠性、数据速率和频谱效率等性能，但是在实际应用中，由于物理尺寸限制和实现的复杂性，基站端使用的天线数量不能无限大，所以基站的天线选择技术成为研究的热点。

天线选择的最佳算法是遍历搜索法，即遍历从M个天线中选出N个的所有组合，计算出满足一定准则的最优解。这种穷搜法在天线数很大时计算量巨大几乎不可行。在天线数较小的传统MIMO系统中，使用迭代算法或穷搜法选择具有最大信道传输矩阵范数的天线组合，但对于收发天线数较多时就这些方法具有太多的运算量而不可行。在massive MIMO系统，有基于最大化信道容量选择天线的方法，其使用松弛方法进行凸优化问题的求解，降低了运算复杂度。也有是基于最大化最小信道矩阵的特征值准则选择天线的方法，用于改善系统误码率性能。这些方法均使用松弛方法，它们得到的解只是具有较好性能的次优解。比如提出的最大化系统和容量的方法中，在极大数目天线中选择较小数目的天线时，由于松弛求解带来的容量损失接近于5％。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于针对本文提出基于最大化用户接收信号总功率准则的发射天线选择算法以提高系统的误码率性能，使用凸优化方法获得最佳解，有效地改善了利用凸优化方法求解的可行性，降低了运算量。

本发明大规模MIMO系统发射天线选择方法，其特征在于，所述大规模MIMO系统发射系统包括包括大规模天线阵列的基站、MIMO信道、单天线用户接收机组成，其中发射端的天线数为100-1000根，接收端为多个单天线的用户，所选天线数可调，MIMO信道为Rayleigh平坦衰落信道，用户数据为单位功率的BPSK信号，基站已知CSI，且每个预编码矢量都是通过其2范数来确保，具体步骤如下：

1.所述大规模MIMO系统发射天线选择方法包括如下步骤：

(1)初始化

(1a)基站发射端对所有发射天线按顺序进行编号；

(1b)按照已知的信道状态信息，构造基站所有发射天线到每个所有用户单接收天线的信道传输矩阵；

(2)天线选择

(2a)按照最大化信道传输矩阵的Frobenius范数的准则求解信道选择矩阵；

(2b)利用信道选择矩阵求解采用的发射天线编号；

(2c)按照所选的信道的信道编号获得其对应的信道传输矩阵；

(3)最大化信漏噪比的预编码传输

(3a)按照所选的信道传输矩阵求解每个用户的预编码矩阵；

(3b)使用预编码矩阵对基站欲发送的信息进行线性预处理，即预编码矩阵左乘信息矢量；

(3c)使用所选的天线将预处理后的信息调制以后发送出去；

(4)每个用户接收机的接收过程

(4a)每个用户匹配滤波的方法求解接收处理矩阵；