[发明专利]一种基于全交叉权重遗传算法的天线选择方法

摘要

本发明涉及一种用于LTE-A的基于全交叉权重遗传算法的天线选择方法，属于无线移动通信领域。采用基于实数权值的遗传算法对LTE-A中的MIMO系统天线进行选择，将一条染色体表示所有天线的优先权，并且每根天线对应一个带有权值的基因，通过遗传算法中的交叉、变异、优胜劣汰等操作，对可能的天线选择方式进行搜索。相对于原有简单遗传算法，本发明解决了在交叉操作后出现多根天线拥有相同优先级数值的问题，且在复杂度基本相同的情况下，有更接近最优天线选择结果的表现，能提供更高的信道容量；取消了交叉字罩生成步骤，减少了系统的硬件复杂度；拥有良好的收敛性，能够更快的找到更好的解。

主权项

1.一种基于全交叉权重遗传算法的天线选择方法，其特征在于其具体步骤为：1)LTE-A中的MIMO系统生成Q根染色体，Q为每一代的种群数量，每一根染色体均包含(N_R+N_T)个基因，其中N_R、N_T分别为LTE-A中的MIMO系统的接收天线和发送天线的数量；每个基因都有一个零均值标准正态分布的变量p做优先级，每个基因的优先级用下式给出；p＝N(0，σ²)其中σ²是p的方差；2)对每根染色体用下面下式计算适应度值，即计算出每根染色体对应天线矩阵的信道容量表示为其中，acga代表本发明提出的全交叉权重遗传算法，是从总信道矩阵H中选出的L_R行、L_T列的子块矩阵，的优先权向量P=[p1,p2,...,pNR,pNR+1,...,pNR+NT],]]>表示与N_R根接收天线和N_T根发送天线相匹配的优先级数值向量，P中前N_R个元素中，优先级按从大到小顺序排列的前L_R个元素对应的接收天线被选出作为矩阵的行，P中后N_T个元素中，优先级按从大到小顺序排列的前L_T个元素对应的发送天线被选出作为矩阵的列；R为实数域，I为单位矩阵，N₀为单边噪声功率谱密度，Es为每比特内的发送信号功率，L_T为发送端预期选出的天线数，表示的Hermit矩阵；3)将这Q根染色体中适应度值最高的T根染色体放入交配池等待进行下一步交配繁衍，T为交配池的规模；4)为适应度值越高的染色体分配越高的被选出概率，然后从交配池里随机抽取染色体进行两两交配；要进行交配的两个染色体所有基因的权重都以随机变量r为比例交换，r服从[0，1.5]的正态分布，具体为：设定p₁和p₂是随机抽取的两个父代染色体，而α_i和β_i分别为p₁和p₂上对应位置的基因，则子代染色体第i个基因分别变为r·α_i+(1-r)·β_i和r·β_i+(1-r)·α_i；5)构建一个1×(N_R+N_T)的序列作为变异字罩，由以r_m概率生成的“1”和以(1-r_m)概率生成的“0”组成，r_m为每个基因的变异概率；变异字罩中的元素为“1”时，染色体中相应位置的基因会改变，相应的变异字罩中的元素为“0”时，染色体中相应位置的基因保持不变；当优先权向量P中的第i个元素p_i被选出发生变异时，产生新的p_i为利用式p_i＝1.3×N(0，σ²)；6)重复步骤2)到步骤5)，直至繁衍了G代，G为设置的算法繁衍代数，最终拥有最高适应度值的染色体将被选取作为结果；然后，染色体前N_R个基因中数值最高的L_R个天线以及后N_T个基因中数值最高的L_T个天线将被选取出来作为所求的天线子块矩阵。