[发明专利]大规模MIMO二层用户导向天线选择方法

说明书

本发明提供了一种大规模MIMO二层用户导向天线选择方法，包括如下步骤：步骤一：对大规模MIMO建模，发送端获取发送天线与接收天线之间的信道信息；步骤二：根据信道矩阵得到迫零线性预编码矩阵，利用得到的预编码矩阵对发射信号进行预编码；步骤三：获取不同等级用户集合，建立目标函数；步骤四：对目标函数进行求解，以获得最佳的发送天线选择结果。本发明的有益效果是：本发明基于用户服务质量进行天线选择，弥补了现有的方法中没有考虑不同的用户对服务质量的不同要求的缺陷问题，实现了优先用户比普通用户拥有更高服务质量。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及大规模MIMO二层用户导向选择方法。

背景技术

多输入多输出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)技术是第五代(5G，fifth-generation)移动通信核心技术，具有高容量、高可靠性、以及绿色低功耗等优点，且不需要额外増加发射功率和频谱资源。MIMO系统由多天线发射机和多天线接收机组成。通过添加更多天线，在无线信道中可以提供更大的自由度(除了时间和频率维度)用以适用更多的信息数据。

在通信中，多用户MIMO(Multi-userMIMO,MU-MIMO)指配有多天线的基站，同时为多个用户提供通信服务，其中每个用户配置单根或少量多天线。通过在基站采用多天线,多个用户可以利用空间信道的差异共享同一信道资源,即空分多址。空分多址允许小区内的频率复用,因此能提高系统的频谱利用率,从而在有限的频带内增加系统的数据吞吐量。但是多个用户共享同一时频资源,进一步提高了系统的频谱利用率但同时也导致了用户间的干扰。用户干扰的抑制主要通过基站端的预编码技术来实现。

然而,MMO系统在带来显著优点的同时也伴随着一个主要缺点,就是需要较大数量的射频(RF)模块,而RF模块的成本往往比较高。通常,RF模块包含低噪放大器(LNA)、下变频器和模/数转换器(ADC)。为了降低多RF模块的成本,我们采用天线选择技术,使用比发射天线数少的RF模块。天线选择作为一种强有力的信号处理技术,在保证系统性能的同时降低系统复杂度以及实施成本。

传统天线选择技术主要分为最优天线选择技术和次优天线选择技术,其中最优天线选择以系统容量为目标进行天线选择，通过穷举法来得到，但是，穷举法的计算复杂度随着可用天线数目的增加成指数级增长，不适于实际应用；次优选择主要包括递増/递减天线选择、基于最大范数天线选择、基于相关度天线选择以及随机选择等技术。

随着信息技术的发展，人们更希冀获得如多媒体信息交流及无线因特网等的高速率服务。但是不同的用户对服务质量的要求很可能不同，例如，用户观看高清晰度视频需要高的服务质量，而用户接收文本邮件只需要较低的传输速率。因此我们把用户划分为两个等级：优先用户和普通用户，其中优先用户拥有更高质量服务，而普通用户拥有较低的服务质量。例如中国的国防军队，医疗团队等特殊群体必须成为优先用户，以保证更高的服务质量。

发明内容

本发明提供了一种大规模MIMO二层用户导向选择方法，包括如下步骤：步骤一：对大规模MIMO进行建模，发送端获取发送天线与接收天线之间的信道信息；步骤二：根据信道矩阵得到迫零线性预编码矩阵，利用得到的预编码矩阵对发射信号进行预编码；步骤三：获取不同等级用户集合，基于范数进行用户导向天线选择，建立目标函数；步骤四：对目标函数进行求解，以获得最佳的发送天线选择结。

作为本发明进一步改进，步骤一包括如下内容：

A1:假设在多用户MIMO中，基站只使用N_T个RF链路支持N根天线，服务的单天线用户数为K(K≤N_T)，则用户接收到的信号矢量为：

y＝Hx+v