專利名稱：一種自適應(yīng)天線選擇的mimo系統(tǒng)及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，涉及一種MIM0系統(tǒng)及其應(yīng)用方法，尤其是一種基于隨機優(yōu) 化的自適應(yīng)天線選擇方法及其信號處理方法。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出(MIM0)系統(tǒng)的發(fā)射端或接收端或兩者通常具有多個天線以構(gòu)成天 線陣列。利用空間復(fù)用或者發(fā)射分集，MIM0系統(tǒng)可以獲得信道容量的增益，提高系統(tǒng)的傳輸 性能。因此，MIM0系統(tǒng)(或多天線系統(tǒng))成為未來高速通信系統(tǒng)的首選物理層結(jié)構(gòu)。60GHz 通信系統(tǒng)，這一被認為是能夠提供高達數(shù)Gbps傳輸速率的系統(tǒng)采用多天線陣列作為收發(fā) 前端并不足為奇。致力于60GHz標準化的802. 15工作組的一份提案中也將應(yīng)用較大規(guī)模 的天線陣列(收發(fā)天線陣列各有32個單元天線)和波束賦形(beamforming)作為物理層 的關(guān)鍵技術(shù)。雖然大規(guī)模的天線陣列正在逐步的被應(yīng)用，但是通信系統(tǒng)收發(fā)端所需要的獨立射 頻鏈路數(shù)目卻因為成本和功耗等因素的限制不能任意的隨之增加。天線子陣列選擇技術(shù) 從所有天線組合中選擇出一組最優(yōu)的天線子陣列，并將其與現(xiàn)有的射頻鏈路相連接。由于 這種技術(shù)以較少數(shù)目的獨立射頻鏈路充分利用了規(guī)模較大的天線陣列，以較低的功耗和成 本可以選擇關(guān)閉某些射頻鏈路或僅使用較少數(shù)目的天線進行收發(fā)并且能夠獲得滿陣列增 益而備受關(guān)注，因而成為降低系統(tǒng)復(fù)雜度和功耗的多天線系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)。無疑，這在 60GHz大規(guī)模天線陣列系統(tǒng)中的意義更為突出?，F(xiàn)有的MIM0系統(tǒng)中，所實現(xiàn)的天線選擇算 法均假設(shè)收發(fā)射機之間的無線信道是已知的或者可以通過信道估計獲得，并在此基礎(chǔ)之上 通過最優(yōu)化天線子陣列對應(yīng)的目標函數(shù)(容量或者誤比特率性能)最終得到最優(yōu)的天線子 陣列。然而，在應(yīng)用大規(guī)模天線陣列的60GHz通信系統(tǒng)中，考慮到信道矩陣是未知的，而且 維數(shù)較大，準確的得到龐大的信道矩陣的估計值是困難的。除此之外，現(xiàn)有的一些迭代算法 在天線數(shù)目較小時可以使用，但是當天線數(shù)目進一步增大時，由于搜索空間巨大，實現(xiàn)的算 法收斂性能很差，天線選擇的效率較為低下，使得MIM0系統(tǒng)天線陣列自適應(yīng)優(yōu)化的效率較 低。

發(fā)明內(nèi)容
針對鑒于上述現(xiàn)有天線子陣列選擇方法MIM0系統(tǒng)在60GHz、高速、大規(guī)模多天線 應(yīng)用背景下系統(tǒng)中的不足，特別是天線子陣列的優(yōu)化算法依賴精確的信道估計結(jié)果否則難 于獲得較好的性能，本發(fā)明旨在公開一種自適應(yīng)天線選擇的MIM0系統(tǒng)及其應(yīng)用方法，該 MIM0系統(tǒng)所采用的了迭代反饋的結(jié)構(gòu)，利用60GHz信道的特點，根據(jù)接收端包含噪聲的標 量輸出而不是在無需精確的信道估計的條件下，利用60GHz信道的特點，從數(shù)目較大的天 線集合中快速的選取一個最優(yōu)的天線子集，將其與射頻鏈路連接后采用波束成型的方法進 行高速的數(shù)據(jù)傳輸，使得所選天線子陣列對應(yīng)的子信道在所定義的目標函數(shù)意義下是最優(yōu) 的。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工作在60GHz信道條件下的大規(guī)模MIM0天 線陣列系統(tǒng)及其天線子陣列的快速自適應(yīng)優(yōu)化方法和信號處理方法，解決現(xiàn)有MIM0系統(tǒng) 在上述應(yīng)用背景下天線優(yōu)化選擇效率較低的問題，從而有效降低MIM0系統(tǒng)的功耗和成本， 提高系統(tǒng)的魯棒性的快速天線選擇問題。本發(fā)明包括發(fā)射機、接收機和無線信道模型。所述發(fā)射機(按信號流向)包含信源模塊、發(fā)端基帶處理模塊(包含編碼、交織、 加擾、調(diào)制等)、發(fā)端波束成型器(乘法器)、多個并行的發(fā)端射頻鏈路(包含上變頻器、低 噪放大器、線性濾波器等)、發(fā)端天線陣列及其轉(zhuǎn)接器、天線子陣列選擇發(fā)端子模塊。所述天 線子陣列發(fā)端子模塊包含天線索引管理器以及開關(guān)控制器。所述接收機(按信號流向)包含接收天線陣列及其轉(zhuǎn)接器、收端射頻鏈路(包含 變頻器、濾波器等)、收端波束成型器(乘法器)、收端基帶處理模塊(包含解調(diào)、解擾、解交 織、解碼等)、收端合路器(加法器)、信宿以及天線子陣列選擇收端子模塊。所述天線子陣 列收端子模塊包含天線索引管理器和開關(guān)控制器模塊、目標函數(shù)估算邏輯以及迭代更新控 制模塊等。所述無線信道為60GHz無線信道，其特征為一般具有較強的視距(line of sight, LOS)分量，通常數(shù)學模型用行列數(shù)等于收發(fā)天線的隨機矩陣H表示，其元素均為服從Rice 分布的隨機變量。除此之外，在收發(fā)射機之間存在一條低速率、可靠的反饋鏈路，用于指導(dǎo) 發(fā)端更新選擇結(jié)果。所述發(fā)(收)端波束成型器利用多副天線將信號投影到由波束成型權(quán)值所構(gòu)成的 子空間中進行傳輸，減小了多路信號間的干擾，獲得了陣列(波束成型)增益。在所述發(fā)(收)信機處，至少具有一個射頻鏈路模塊(包含混頻器、低噪放大器、 濾波器等)。所述收端合路器將各個接收天線所接收的信號按照收端波束成型權(quán)值加權(quán)求和 后輸出。所述MIM0系統(tǒng)具有Nt個發(fā)射天線和Nr個接收天線，這里Nt和Nr均較大。在發(fā)射 機和接收機中分別有nt和~個可用的射頻鏈路，且nt彡Nt, nr ( Nt。所述MIM0系統(tǒng)交替的工作在兩個不同的過程，即過程一，收發(fā)天線子陣列選擇過 程，具有Nt個發(fā)射天線和凡個接收天線，這里Nt和凡均較大，如32個。除此之外，在發(fā)射 機和接收機中分別有nt和~個可用的射頻鏈路(nt彡Nt, nr彡Nr)。所述天線子陣列選擇 子模塊完成的功能是從個可能的天線組合中選擇出一種組合，使得這個天線子陣列所 對應(yīng)的無線子信道在所定義的目標函數(shù)的意義下是最優(yōu)的。過程二，數(shù)據(jù)傳輸過程，數(shù)據(jù)信 息通過基帶處理模塊后經(jīng)波束成型器處理，再經(jīng)過射頻鏈路和過程一中所選擇的天線陣元 發(fā)射出去并被接收機接收，完成一次數(shù)據(jù)傳輸。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了所述MIM0系統(tǒng)中的自適應(yīng)天線子陣列 選擇的信號處理方法，所述方法包括以下步驟(1)系統(tǒng)進入天線子陣列選擇過程(即過程一)，天線索引管理器隨機生成一組不 重復(fù)的天線索引序列子集；將這一天線子集作為初始的當前天線子陣列《 = CO 和 已選天線子陣列Sz^y ，并初始化迭代更新控制器中的概率估計向量7T = (成If ；(2)采樣、估算和迭代過程將每個迭代過程分解為nt+r^個子迭代過程；在第k個 子迭代中，天線索引管理器將當前天線子集中的第k個元素用一個新的隨機的天線索引替代，獲得一個僅有第k個元素與當前天線子集不同的新的天線子集對n)；發(fā)射訓練序列(如 全1序列)并由目標函數(shù)估算邏輯模塊中估算兩個天線子集《 (n)和趙"〕所對應(yīng)的目標函數(shù) (H (n))和賦")); (3)自適應(yīng)濾波過程。首先比較小(《(n))和樹對"〕)的大小，并將較大者定為下一 次迭代的當前天線子陣列，即 其次，檢查其在概率估計向量Ji中是否已有記錄，如果沒有記錄則需要為其追加 一條記錄n = [Ji ( (n+1)，0)T]；接著對當前的概率估計矢量中的記錄做自適應(yīng)濾波處理ji (n+1) = [1-u (n+l)] Ji (n) ji (n+1) (o) = ji (n+1) (co) + u (n+l)式中，ji (n+1)表示JI (n)更新一次之后的概率矢量；Ji (n) ( )表示天線子集《在概 率矢量中的記錄；P (n) = 1/n是自適應(yīng)過程的遺忘因子，隨迭代次數(shù)增加而變小，反映一 次更新的強度；(4)選擇和迭代更新過程在每次迭代過程的最后，根據(jù)更新過后的概率估 計矢量，從中選擇一個概率估計值最大的天線子集作為本次迭代的已選天線子集，即 WWzargmaxhb^)};這一結(jié)果將由迭代更新控制器通過反饋鏈路通知發(fā)端天線索引管 理器更新當前與射頻鏈路連接的天線索引信息。按照同樣的方式，收端天線索引管理器通 過內(nèi)部通道獲得該信息執(zhí)行索弓I更新。(5)子迭代繼續(xù)，直到k > nt+nr ；(6)如果收斂條件滿足則迭代過程結(jié)束，否則將轉(zhuǎn)入下一個迭代過程。假設(shè)信道矩陣為H，某個天線子集的優(yōu)化目標函數(shù)定義為HhH的主特征值，即 入iOfQ)，它等價于信道矩陣的主奇異值，( )H為共軛轉(zhuǎn)置。所述步驟(2)是指(a)為天線子集《估算目標函數(shù)信源輸入訓練序列并通過天線子集《中的天 線陣元發(fā)射，經(jīng)過對應(yīng)的無線信道，后經(jīng)收端波束成型權(quán)系數(shù)加權(quán)合并后可以得到對應(yīng)
于第k個發(fā)射天線的輸出信號
其中hk為第k個發(fā)射天線
到接收天線陣列的無線信道；v(k)為加性高斯白噪聲；(b)為了消除噪聲的影響，獨立的重復(fù)執(zhí)行M次步驟a)，得到y(tǒng)(m) (k)，1彡k彡nt, 1 ^m^M ；并進一步做如下平滑處理 按下式得到天線子集《的目標函數(shù)估算值 如上所述的目標函數(shù)估算邏輯的實現(xiàn)無需精確的信道估計，很大程度上降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和實現(xiàn)成本。所述系統(tǒng)的天線選擇過程結(jié)束時得到一組最優(yōu)的天線子陣列，將其與射頻鏈路相 連接進行構(gòu)成一優(yōu)化的MIM0系統(tǒng)。在準靜態(tài)信道的假設(shè)下，系統(tǒng)可進入過程二，即利用波 束成型技術(shù)技術(shù)進行高速數(shù)據(jù)傳輸。若信道發(fā)生變化，系統(tǒng)可再次進入過程二為數(shù)據(jù)傳輸 選擇最優(yōu)的天線子陣列。


圖1為本發(fā)明的基于波束成型方法的MIM0系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明基于序貫隨機逼近優(yōu)化算法的流程圖；圖3為本發(fā)明的目標函數(shù)估算邏輯所執(zhí)行的程序流程圖；圖4為本發(fā)明的平均性能曲線圖。其中分別是1為信源；2為發(fā)射端基帶處理；3為發(fā)射端乘法器；4為發(fā)射端波 束成型器；5為發(fā)射端并行射頻鏈路；6為發(fā)射端射頻鏈路與天線陣子轉(zhuǎn)接器；7為發(fā)射端 天線陣列；8為發(fā)射端天線選擇模塊；8. 1為發(fā)射端天線索引管理器；8. 2為發(fā)射端開關(guān)控 制器；9為接收端天線選擇模塊；9. 1為接收端天線索引管理器；9. 2為接收端開關(guān)控制器 9. 3為目標函數(shù)估算邏輯；9. 4為迭代控制器；10為接收端天線陣列；11為接收端射頻鏈路 與天線陣列轉(zhuǎn)接器；12為接收端并行射頻鏈路；13為接收端波束成型器；14為接收端乘法 器；15為加法器；16為接收端基帶處理模塊；17為信宿。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述參見圖1、2、3、4，本發(fā)明所公開的MIM0天線選擇模塊采用序貫?zāi)Ｊ降碾S機逼近優(yōu) 化算法對60GHz大規(guī)模天線陣列系統(tǒng)的收發(fā)端天線子陣列進行快速的優(yōu)化選擇進而有效 的降低系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜度和成本。為了最大化MIM0系統(tǒng)的波束成型增益，所述方法中所涉 及的優(yōu)化目標函數(shù)定義為天線陣列對應(yīng)的子信道矩陣主奇異值。所涉及天線選擇的目標 函數(shù)并不是通過信道估計的結(jié)果推算得到，而是利用60GHz信道具有較強視距分量這一特 點，通過接收到的標量輸出信號估算信道矩陣的蓋爾圓盤右邊界的下界來有效得到目標函 數(shù)的估計。下面結(jié)合圖示對本發(fā)明所述的自適應(yīng)MIM0天線子陣列選擇模塊的實現(xiàn)方法進行 詳細說明。圖1為本發(fā)明所述基于波束成型技術(shù)的MIM0系統(tǒng)和天線子陣列自適應(yīng)選擇的結(jié) 構(gòu)示意圖。以單用戶為例，收發(fā)兩端分別具有N, = 10和Nt = 32個陣元的天線陣列。n,和nt 分別是收發(fā)兩端可用的射頻鏈路個數(shù)，且nt < Nt, nr ^凡。天線子陣列選擇模塊就是要從 32個發(fā)射天線選出nt個并且從10個接收天線中選出n,個組成天線子陣列用于數(shù)據(jù)傳輸， 使得該組合在所有的組合中具有最優(yōu)的目標函數(shù)值。為了表述的方便，僅以發(fā)射天線的自 適應(yīng)選擇為例說明，即nt = 10 ;nr =10 = N,。應(yīng)該理解到，若僅考慮接收天線或同時考慮 收發(fā)天線的自適應(yīng)選擇為所述方法的自然延伸，亦在該發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。總體來說，位于發(fā)射機和接收機的天線選擇子模塊按照選擇算法的指令，由天線
7索引管理器和開關(guān)控制器將信源輸入的訓練序列連接至所選擇的發(fā)射天線陣元發(fā)射，并通 過無線信道后由接收天線接收合并后輸出標量信號后再次通入天線選擇子模塊進行估算 和判斷后輸出迭代更新控制信息，接下來根據(jù)這一信息，收發(fā)兩端的天線索引管理器作出 相應(yīng)的更新動作。直到天線子陣列選擇過程結(jié)束(程序流程如圖2圖3所示)。具體來說， 如下所述1)系統(tǒng)進入天線子陣列選擇過程，設(shè)置發(fā)端波束成型權(quán)系數(shù)為單位矩陣氣
(即，除對角線元素非零以外其他元素均為零)，設(shè)置收端波束成型權(quán)系數(shù)為(其
中1 為元素全1的方陣)；天線索引管理器隨機生成一組不重復(fù)的天線索引序列子集， ={a1,a2,---,anJ,a1 G {1,2, ... , Nt}且屮乒…，i乒j。將這一天線子集作為初始的已 選天線子陣列6 二乂⑴，并初始化迭代更新控制器中的概率估計向量n = ( (°)，1)T。2)進入迭代過程。將每個迭代過程分解為1^個子迭代過程。在第k個子迭代中， 將當前已選天線子集中的第k個元素用一個新的隨機的天線索引替代，即獲得一個僅有第 k個元素與已選天線子集不同的新的天線子集對"〕。發(fā)射全1的訓練序列并利用如下步驟計 算每個天線子集和對n))對應(yīng)的目標函數(shù)c) 一般的，假設(shè)此刻正在為天線子集《估算目標函數(shù)。信源輸入全1的訓練序列 信號并通過天線子集《中的天線陣元發(fā)射，經(jīng)過無線信道Hu，后經(jīng)收端波束成型權(quán)系數(shù)加
權(quán)合并后可以得到對應(yīng)于第k個發(fā)射天線的輸出信號
1≤k≤nt，其
中hk為第k個發(fā)射天線到接收天線陣列的無線信道；v(k)為加性高斯白噪聲。d)為了消除噪聲的影響，獨立的重復(fù)執(zhí)行M次步驟a)，得到y(tǒng)(m) (k)，1≤k≤nt, 1≤m≤M。并進一步的，得到 和目標函數(shù)的估計量 可以證明，在信道的直視路徑較強且M —⑴時估計量B是天線子陣列對應(yīng)目標函 數(shù)的估計量。值得注意的是，由于在每個子迭代中估算目標函數(shù)的兩個天線子集只有一個 天線元素不同，因此在估算過程中，只需在相同天線元素上發(fā)射一次訓練序列即可。3)在步驟2的每個子迭代中得到了兩個天線子集的目標函數(shù)樹^0)和樹趙"〕)，接 著要做兩方面的工作。一方面檢查目標函數(shù)較大的那個天線子集在概率估計向量中是否已 有記錄，如果沒有記錄則需要為其追加一條記錄；另一方面，對當前的概率估計矢量中的每 條記錄做自適應(yīng)濾波操作 式中，ji (n)表示第n次迭代的概率矢量；Ji (n) ( )表示天線子集《在概率矢量中的記錄；y (n) = 1/n是自適應(yīng)過程的遺忘因子，表示一次更新的強度。選擇和迭代更新過程。在每次迭代過程的最后，根據(jù)更新過后的概率估計矢量，從 中選擇一個概率估計值最大的天線子集作為本次迭代的天線選擇結(jié)果。如果收斂條件滿足 則結(jié)束，否則將轉(zhuǎn)入下一個迭代過程。仿真結(jié)果在上述實例的實現(xiàn)中，使用如下參數(shù)設(shè)置■發(fā)射天線個數(shù)Nt = 32 ；發(fā)射端射頻鏈路個數(shù)nt = 10■接收天線個數(shù)凡=10 ；接收端射頻鏈路個數(shù)叫=10■無線信道模型Rician K因子K = 10dB ；■接收端平均信噪比10dB■目標函數(shù)估算平滑次數(shù)M = 10按照上述系統(tǒng)參數(shù)進行100次獨立的計算機仿真，并得到如圖4所示的系統(tǒng)工作 的平均性能曲線。為了比較，也給出了傳統(tǒng)迭代算法的性能。由于實例系統(tǒng)的天線數(shù)目較 多，無法使用窮舉法獲得理論的性能，因此在所有的搜索空間內(nèi)，隨機的選擇1000個天線 選擇，并找出其中擁有最好和最差性能的結(jié)果作為理論性能，并與所提出的方法進行比較。可以看出，本發(fā)明所采用的序貫隨機優(yōu)化算法的估計了蓋爾圓盤的右邊界的下 屆，其值略大于真實的目標函數(shù)，但總體的趨勢是一致的?？梢宰C明，隨著M和K的增大，這 一差距將會縮小。提出的算法收斂性能較傳統(tǒng)的迭代算法好，只是由于后者在搜索空間巨 大的情況下算法效率不高造成，而本發(fā)明所采用的序貫算法將每次的隨機搜索限定在上一 次的“附近”，有利于優(yōu)良結(jié)果的保持。另外，本發(fā)明所采用的方法只需要少數(shù)的迭代，性能 已經(jīng)好于1000次隨機選擇中最好的，這也體現(xiàn)了所采用的方法具有較高的效率和漸進最 優(yōu)性。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發(fā)明的具體實施方式
僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明由所 提交的權(quán)利要求書確定專利保護范圍。
權(quán)利要求
一種基于自適應(yīng)天線選擇的MIMO系統(tǒng)，其特征在于包括發(fā)射機、接收機和無線信道；所述發(fā)射機包含信源模塊、發(fā)端基帶處理模塊、發(fā)端波束成型器、多個并行的發(fā)端射頻鏈路、發(fā)端天線陣列、發(fā)端天線陣列轉(zhuǎn)接器、天線子陣列選擇發(fā)端子模塊；所述接收機包含接收天線陣列、接收天線陣列轉(zhuǎn)接器、收端射頻鏈路、收端波束成型器、收端基帶處理模塊、收端合路器、信宿、天線子陣列選擇收端子模塊；所述天線子陣列發(fā)端子模塊包含天線索引管理器以及開關(guān)控制器；所述天線子陣列收端子模塊包含天線索引管理器、開關(guān)控制器模塊、目標函數(shù)估算邏輯模塊以及迭代更新控制模塊；所述無線信道為60GHz無線信道。
2.如權(quán)利要求1所述一種基于自適應(yīng)天線選擇的MIM0系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其特征在于(1)所述系統(tǒng)交替工作在天線子陣列選擇過程和數(shù)據(jù)傳輸過程；所述天線子陣列選擇 過程是指天線子陣列選擇模塊在天線陣列中選擇一個最優(yōu)的子陣列用于數(shù)據(jù)傳輸；所述數(shù) 據(jù)傳輸過程是指利用所選擇的最優(yōu)天線子陣列結(jié)合波束成型技術(shù)進行高速數(shù)據(jù)傳輸；(2)系統(tǒng)進入天線子陣列選擇過程，天線索引管理器隨機生成一組不重復(fù)的天線索引 序列子集；將這一天線子集作為初始的當前天線子陣列《 = 和已選天線子陣列 A=CO(0'>，并初始化迭代更新控制器中的概率估計向量7T = (成If ；(3)采樣、估算和迭代過程將每個迭代過程分解為nt+r^個子迭代過程；在第k個子迭 代中，天線索引管理器將當前天線子集中的第k個元素用一個新的隨機的天線索引替代， 獲得一個僅有第k個元素與已選天線子集不同的新的天線子集趙n)；發(fā)射訓練序列并由目標 函數(shù)估算邏輯模塊中估算兩個天線子集《 (n)和動n)所對應(yīng)的目標函數(shù)小(《 (n))和樹趙n))；(4)自適應(yīng)濾波過程首先比較 ( (n))和樹趙n))的大小，并將較大者定為下一次迭代 的當前天線子陣列，即其次，檢查其在概率估計向量n中是否已有記錄，如果沒有記錄則需要為其追加一條 記錄 接著對當前的概率估計矢量中的記錄做自適應(yīng)濾波處理 式中，JI(n+1)表示n(n)更新一次之后的概率矢量；( )表示天線子集《在概率矢 量中的記錄；y (n) = 1/n是自適應(yīng)過程的遺忘因子，反映一次更新的強度；(5)選擇和迭代更新過程在每次迭代過程的最后，根據(jù)更新過后的概率估計 矢量，從中選擇一個概率估計值最大的天線子集作為本次迭代的已選天線子集，即 W—zargmaxhM"1)};這一結(jié)果將由迭代更新控制器通過反饋鏈路通知發(fā)端天線索引管 理器更新當前與射頻鏈路連接的天線索引信息；按照同樣的方式，收端天線索引管理器通 過內(nèi)部通道獲得該信息執(zhí)行索引更新；(6)子迭代繼續(xù)，直到k>nt+nr;(7)迭代過程繼續(xù)直到收斂條件滿足或超過最大迭代次數(shù)；若天線選擇算法收斂則進 入數(shù)據(jù)傳輸過程。
3.如權(quán)利要求2所述一種基于波束成型方法的MIM0系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其特征在于，所 述步驟⑶是指a)為天線子集《估算目標函數(shù)信源輸入全1訓練序列并通過天線子集《中的天線 陣元發(fā)射，經(jīng)過對應(yīng)的無線信道，后經(jīng)收端波束成型權(quán)系數(shù)加權(quán)合并后可以得到對應(yīng)于第k個發(fā)射天線的輸出信號><幻=J-lrhk+v(k), 1彡k彡nt，其中hk為第k個發(fā)射天線到接收天線陣列的無線信道；V(k)為加性高斯白噪聲；b)為了消除噪聲的影響，獨立的重復(fù)執(zhí)行M次步驟a)，得到y(tǒng)(m) ；并進一步做如下平滑處理 按下式得到天線子集《的目標函數(shù)估算值 B 二 全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)天線選擇的MIMO系統(tǒng)及其應(yīng)用方法，包括發(fā)射機、接收機和無線信道；該MIMO系統(tǒng)中實現(xiàn)的天線選擇過程采用了迭代反饋的結(jié)構(gòu)，在無需精確的信道估計的條件下，利用60GHz信道的特點，從數(shù)目較大的天線集合中快速的選取一個子集，使得所選天線子陣列對應(yīng)的子信道在所定義的目標函數(shù)意義下是最優(yōu)的，并利用所選出的最優(yōu)天線子陣列進行高速數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明提供了一種低成本且快速有效的MIMO系統(tǒng)應(yīng)用方法，解決了傳統(tǒng)天線選擇方法在較大規(guī)模的MIMO系統(tǒng)中復(fù)雜度高而效率較低這一技術(shù)問題。實驗證明，本發(fā)明所采用的方法只需要少數(shù)的迭代和較低的運算復(fù)雜度，即能獲得較好的性能。這進一步說明本發(fā)明能較好支持大規(guī)模天線陣列的應(yīng)用。
文檔編號H04B7/08GK101867402SQ20101016200
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者任品毅, 廖學文, 朱世華, 董可 申請人:西安交通大學