用于发射接收天线联合选择的方法和装置的制作方法

专利名称：：用于发射接收天线联合选择的方法和装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种无线通信
技术领域：
的方法，特别是一种用于发射接收天线联合选择的方法和装置，适用于使用M頂0(多输入多输出)技术的通信系统中。
背景技术：
：MMO(Multi-inMulti-out)技术在越来越多的有线、无线通信领域得到应用，这主要是由于MIMO技术具有许多优势提供高信道容量、显著降低误码率、有效对抗信道衰落等。目前，M頂0技术已被3GPP组织(3rdGenerationPartnershipProject:第三代移动通信伙伴计划)国际组织确定为EUTRA(EvolvedUniversalmobiletelephonysystemTerrestrialRadioAccess)禾口EUTRAN(EvolvedUniversalmobiletelephonysystemTerrestrialRadioAccessNetwork)(或者称为Super3G:超三代移动通信系统)中上下行链路的首选技术。但是在M頂O系统中，同时在收发两端布置多天线阵列需要相应的多套射频链路设备的支持，这显著增加了实现成本；而移动端手持设备的尺寸也限制了可配置的射频链路数目。MIMO天线选择就是在这一背景中提出的、用来解决系统性能提升和实现成本之间冲突的技术。其思想是仍然在收发两端布置多天线阵列，但只采用少量的射频设备，并通过多路开关、根据一定的准则选择较优的天线进行信号传输。已有的研究成果表明，在一定条件下，使用天线选择的MIMO系统几乎可以达到与使用全部天线的MIMO系统相同的容量。在一些文献中，基于M頂0系统的天线选择技术主要有以下几种方法(1)最大范数方法即认为信道传输矩阵的F范数间接地决定了信道增益。因此为了使接收端得到最大的信噪比，应选择具有最大F范数的子阵所对应的天线。当此算法用于单独的发射天线选择或接收天线选择时，可简化为计算和比较各矢量的长度，复杂度较低。参见文献SanayeiS，NosratiniaA.AntennaselectioninMIMOsystems.IEEECommunicationMagazine,2004，42(10):68-73。("M頂0系统中的天线选择"，IEEE通信杂志)(2)基于互信息量的方法即认为天线对之间的互信息量间接地决定了系统容量。具有较小互信息量的天线对可承载的信息较多，有利于增大系统容量，应予以保留；而具有较大互信息量的天线对所承载的信息相似，对增大系统容量的贡献较小，应删除其中较差的天线。此方法综合考虑了信道增益和天线对之间的相关性，性能较最大范数方法有所提髙。参见文献MolischAF，WinMZ,ChoiYS,WintersJH.CapacityofMIMOsystemswithantennaselection.IEEETransactionsonWirelessCommunications,2005，4(4):1759-1772。("天线选择MIM0系统的容量"，IEEE无线通信学报)(3)迭代选择方法此方法直接以优化系统容量为目标，采用递增型迭代或者递减型迭代方法顺次选出一组较优的天线子集。其性能非常接近于穷举选择，且有效地避免了穷举开销。参见文献Gorokhov&Gor4DA,PaulrajAJ.ReceiveantennaselectionforMIMOflat-fading'channels:theoryandalgorithms[J].IEEETransactionsonInformationtheory,2003,49(10):2687-2696。("平衰落信道中的MIMO接收天线选择理论与算法"，IEEE信息论学报)方法(1)具有实现简单的优点，但在信道矩阵髙度相关的情况下性能会急剧恶化。方法(2)性能优于方法(1),但由于只考虑了两两天线对之间的相关性，性能仍然较差。方法(3)性能可逼近穷举选择，且采用迭代实现后有效地降低了算法的时间复杂度。但方法(3)在迭代逸程中需进行大量的向量投影和矩阵乘法计算，在特定情况下计算量较大，不利于减小算法的计算复杂度。
发明内容本发明的目的在于针对收发两端同时存在多套可选天线、穷举搜索计算复杂度较高的情况，提供一种用于发射接收天线联合选择的方法和装置。本发明发射接收天线联合选择被分解为独立的发射天线选择和接收天线选择。在天线选择过程中，构造了基于前向更新和反向搜索的两阶段迭代方法，极大地降低了天线选择的计算复杂度，同时性能可很好地逼近天线选择MIMO系统的容量上限。由于单独的发射天线选择或接收天线选择是发射接收天线联合选择的一种特例，因此本发明也适用于单独^发射天线选择或接收天线选择的MIMO系统。本发明通过以下技术方案实现，具体包括如下步骤步骤一发射端发射训练序列，接收端根据接收到的所述训练序列进行信道估计，得到当前MIMO信道的微矩阵步骤二接收端使用前向-反向递归方法，进行发射接收天线联^择；步骤三接收端通过映射反馈或者直接反馈将发射天线序号反馈给发射端。以下对本发明技术方案作进一步说明步骤一MIM0信道估计MIM0系统的信道估计已经是一项非常成熟的技术。在数据传输前，在发端通过发送一已知的训练序列即可在接收端进行极大似然或者最小二乘估计得到信道传输矩阵的估计值。但是当系统中使用天线选择时，发射端和接收端同时可用的射频链路设备有限，每次只能在丄,(A)根发射(接收)天线上传输数据。因此，必须使用时分方式在所有的iV,(乂)根发射(接收)天线上轮流^t(接收)训练序列以获得完整的信道传麟阵H(^为发射端天线总数，丄,为发射端选择天线数，乂为接收端天线总数，^为接收端选择天线数)。步骤二发射接收天线联合选择根据不同的天线配置，接收端将发射接收天线联合选择分解为独立的发射天线选择和接收天线选择，并决定两者的执行次序。当满足iV,-丄,S乂-^(W,为发射端天线总数，i,为发射端选择天线数，乂为接收端天线总数，A为接收端选择夭线数)时，执行下述情况一中的步骤，即先利用前向-反向递归方法进行发射天线选择，然后根据选择的发射天线子集更新信道传输矩阵，最后仍然使用前向-反向递归方法进行接收天线选择。反之当满足W,-A>乂_丄,为发射端天线总数，A为发射端选择天线数，^为接收端天线总数，Z,为接收端选择天线数)时，执行下述情况二中的步骤，即先进行接收天线选择，绵后根据选择的接收天线子集更新信道传输矩阵后再进行发射天线选择。作为特例，如果系统中只有发射(接收)天线选择，则单独执行相应的发射(接收)天线选择方案即可。情况一iV,-丄)iV,-A当满足W,-2v《^-A(iV,为发射端天线总数，丄,为发射端选择天线数，^为接收端天线总数，4为接收端选择天线数)时，先利用前向-反向递归方法进行发射天线选择，然后根据选择的发射天线子集更新信道传输矩阵，最后仍然使用前向-反向递归方法进行接收天线选择.假设已对发射天线进行编号，即大小为乂,的信道传输矩阵H的第z列h(,)对应于发射端的第/根天线。对于不同的选择方案，总共有C》种不同的组合，每一种组合i/二=化,&,...，、}包含了Z,根对应序号的发射天线。所有的发射天线组合可以表示为集合S,,含有C(S,)=《个元素■S,={i^|l^《C(S,),//X(1)为了最大化MIM0系统的容量，可顺次比较集合S,中的々个元素，并选择使信道容量最大的发射天线组。但是，当C力'较大时此方法的复杂度极高，不利于实时应用。本发明通过下述的2阶段迭代方法来完成快速发射天线选择，包括前向更新和反向搜索过程。*前向更新迭代计算反向搜索所需的初始迭代阵A-(V/^,+H"H)_'。具体步骤为首先构造初始矩阵A-p/Z,^，其中p为接收端的信噪比，、为W,xAT,的单位矩阵。令ifc-l,计算<x=Ahf(2)A=A-aaff/(l+hta)(3)式中、表示矩阵H的第it行，(f表示Hermitian转置。令ifc"+L,依次重复式(2)和式(3),经iV,步迭代得到更新后的迭代阵A。*反向搜索根据迭代阵A计算各发射天线的度量，顺次删除具有最大度量的发射天线，并动态更新迭代阵A,直到余下丄,根较优的发射天线。具体步骤为首先构造集合/,={1，2，...，^表示所有的发射天线，在迭代^中/,用来指示当前的待选天线集合。令A-1，计算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>(4)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>(5)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>(6)式中a")表燕阵A的第y列，^表示矩阵A的第y个对角线元素，/,-/,C/)表示从集合/,中消去第J个元素。如果A〈AT,-Z,，则用下式更新A:A-G广g,g/fl^(7)式中G,表示矩阵A中删去第/行第/列后的子阵，g,表示从a(,)中删去第/个元素后得到的向量。令;t-ifc+l，顺次重复式(4)式(7)的步骤直到经过iV,-丄，步迭代。经过前向更新和反向搜索后，集合/,中的元素就是所选出的发射天线所对应的序号。此时，需要根据所选出的发射天线更新信道传输矩阵H,艮PH-(W"h(w),A,",hl,2".",(8)式中h",)表示矩阵H在更新之前的第&列，并进一^S行接收天线选择。假设已对接收天线进行编号，即H的第z'行h,对应于接收端的第f根天线。对于不同的选择方案，总共有C^种不同的组合，每一个组合i^-^，&,...,、)包含了^根对应序号的接收天线。所有的接收天线组合可以表示为集合&，含有C(S,)-C^个元素&={//:|1^0^(:05,(9)为了最大化MIMO系统的容量，可顺次比较集合&中的c《个元素，并选择使信道容量最大的接收天线组。但是，当c^较大时此算法的复杂度极髙，不利于实时应用。类似于发射天线选择，可通过下述的2阶段前向更新和反向搜索迭代方法来完成快速接收天线逸择。*前向更新迭代计算反向搜索所需的初始迭代阵B-(丄,/zI^+HH"—。具体步骤为首先构造初始矩阵B-p/丄,1^，其中p为接收端的信噪比，I"为乂x乂的单位矩阵。令/t-l，计算P=Bhw(10)B=B-pp"(l+hft)p)(11)式中lV)表示矩阵H的第^t列。令A:-it+l，依次重复式(10)和式(11)，经丄,步迭代得到更新后的迭代阵B。*反向搜索根据迭代阵B计算各接收天线的度量，顺次刪除具有最大度量的接收天线，并动态更新迭代阵B，直到余下丄,根较优的接收天线。具体步骤为首先构造集合/,={1，2,...,乂}表示所有的接收天线，在迭代过程中/,用来指示当前的待选天线集合。令"l，计算m^n'c)=|1)(刀|2/6乂力.，y=l,2"..,Wr-A:+l(12)/=argmax附efrz'《(13)/r=/r—/r(j)(14)式中b(力表示矩阵B的第/列，^表示矩阵B的第y个对角线元素，/,-/,0/)表示从集合/,中消去第J个元素。如果A<乂-^,则用下式更新B:B-F广f义"(15)式中F,表示矩阵B中删去第J行第J列后的子阵，f,表示从b(,)中删去第J个元素后得到的向量。令^=&+1,顺次重复式(12)式(15)的步骤直到经过iV,-A步迭代。经过前向更新和反向搜索后，集合/,中的元素就是所选出的接收天线所对应的序号。情况二iV,-丄,〉乂-A当满足W,-丄,>乂-丄,(为发射端天线总数，I,为发射端选择天线数，乂为接收端天线总数，I,为接收端选择天线数)时，先利用前向-反向递归方法进行接收天线选择，然后根据选择的接收天线子集更新信道传输矩阵，最后仍然使用前向-反向递归方法进行发射天线选择。假设已对接收天线进行编号，即大小为乂xW,的H的第f行h,对应于接收端的第,根天线。对于不同的选择方案，总共有C《种不同的组合，每一个组合i/:=^,&，...,、}包含了^根对应序号的接收天线。所有的接收天线组合可以表示为集合&,含有C(SJ-C^个元素Sr=11SSC(Sr)，《#《o"}(16)为了最大化MIMO系统的容量，可顺次比较集合&中的C^个元素，并选择使信道容量最大的接收天线组。但是，当C《较大时此算法的复杂度极高，不利于实时应用。类似于发射天线选择，可通过下述的2阶段前向更新和反向搜索迭代方法来完成快速接收天线选择。*前向更新迭代计算反向搜索所需的初始迭代阵B-(丄,//^+HH")_1。具体步骤为首先构造初始矩阵B-p/丄,^,其中p为接收端的信噪比，、为iV,xJV,的单位矩阵。令)t-l,计算P=Bh(i)(17)B-B-pp"(l+hj;)p)(18)式中h")表示矩阵H的第ifc列。令A-Jfe+1，依次重复式(17)和式(18),经iV,步迭代得到更新后的迭代阵B。*反向搜索根据迭代阵B计算各接收天线的度量，顺次删除具有最大度量的接收天线，并动态更新迭代阵B，直到余下丄,根较优的接收天线。具体步骤为首先构造集合/,={1,2,...，WJ表示所有的接收天线，在迭代过程中/,用来指示当前的待选天线集合。令A-l,计算附e的'《=|b(H.,'y-l，2"."i^-"l(19)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>"W力(21)式中b(力表示矩阵B的第^/列，表示矩阵B的第y个对角线元素，/,一/,C/)表示从集合/,中消去第J个元素。如果/1<乂-^,则用下式更新B:式中F,表示矩阵B中删去第J行第J列后的子阵，f,表示从b(,)中删去第J个元素后得到的向量。令;fe-it+l,顺次重复式(19)式(22)的步骤直到经过乂-^步迭代。经过前向更新和反向搜索后,集合中的元素就是所选出的接收天线所对应的序号。此时，需要根据所选出的发射天线更新信道传输矩阵H,即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>式中、表示矩阵H在更新之前的第A行，并进一步进行air天线选择。假设已对发射天线进行编号，即信道传输矩阵H的第i列h(。对应于发射端的第/根天线。对于不同的选择方案，总共有C力,种不同的组合，每一种组合&="入,...，、}包含了I,根对应序号的发射天线。所有的发射天线组合可以表示为集合S,,含有C(S,)-C》'个元素<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>为了最大化MIM0系统的容量，可顺次比较集合S,中的C》个元素，并选择使信道容量最大的发射天线组。但是，当C》'较大时此方法的复杂度极高，不利于实时应用a本发明通过下述的2阶段迭代方法来完成快速发射天线选择，包括前向更新和反向搜索过程。*前向更新迭代计算反向搜索所需的初始迭代阵A-(V/^,。具体步骤为首先构造初始矩阵A-p/丄,、，其中/为接收端的信噪比，、为W,xW,的单位矩阵。令A-l,计算a=Ahf(25)A=A-aa"/(l+h*tt)(26)式中^表示矩阵H的第Jt行，(f表示Hermitian(赫密特)转置。令*=*+1,依次重复式(25)和式(26),经j;步迭代得到更新后的迭代阵A。*反向搜索根据迭代阵A计算各发射天线的度量，顺次删除具有最大度量的发射天线，并动态更新迭代阵A,直到余下￡,根较优的发射天线。具体步骤为首先构造集合/,={1，2，...,A^表示所有的发射天线，在迭代过程中/,用来指示当前的待选天线集合。令it-l，计算酷/c;=l卜(力『/.，_/=1,2，…，W,-"1(27)</=argmaxme/r/c;(28)y=l,2，...,W,-"l/,=/,_/,(/)(29)式中a(力表示矩阵A的第y列，^」表示矩阵A的第/个对角线元素，/,-/,(力表示从集合/,中消去第J个元素。如果it〈iV,-丄,，则用下式更新A:A-Gu/a人j(30)式中Gy表示矩阵A中删去第J行第/列后的子阵，g,表示从a(,)中删去第/个元素后得到的向量。令it-ik+l，顺次重复式(27)式(30)的步骤直到经过W,-丄,步迭代。经过前向更新和反向搜索后，集合/,中的元素就是所选出的发射天线所对应的序号。步骤三接收端向发射端反馈所选择的发射天线序号当系统中存在发射天线选择时,接收端需要将皿择的发射天线序号/,反馈给发射端。这里反馈的方式有两种—种是映射反馈,即为共C》'种可能的发射天线组合分别分配一个「log2C》,_比特的二进制标识，在收发两端都事先以表格形式存储这种映射关系，当接收端计算出最优的发射天线集合后直接查表反馈回其所对应的二进制序列。另一种方法是直接反饿，即用比特序列来指示所选择的天线集合，在各个位置上，用l表示启用此发射天线，O表示关闭此发射天线。当接收端完成天线选择后，可以将这个W,比特序列中由集合/,中的元素所指示的位置置1后反馈给发射端。上述两种方法相比较，映射反馈方法的反馈比特数较少，但是因为收发两端都必须存储一张表征映射关系的表格，存储开销较大，复杂度为O(C力')而直接反馈方法不需要存储开销，但是需要反馈JV,个比特，反馈的开销较大。一般而言，当C力'较小时可以使用映射反馈，而当C》较大时可以使用直接反馈。当满足关系2^'—、C》,S2^时，两种反馈方式的反馈开销是相同的，此时由于直接反馈不需要额外的存储开销而更有优势。本发明所涉及的使用上述方法的用于发射接收天线联合选择的装置，包括信道估计单元、发射接收天线联合选择单元和反馈单元。其中所述#道估计单元负责接收发射端发射的训练序列，并根据接收到的所述训练序列进行信道估计，得到当前MIMO信道的传输矩阵；所述发射接收天线a选择单元根据从信道估计单元处得到的信道估计值，使用前向-反向递归方法，进行发射接收天线联合选择，得到所选出的发射和接收天线序号；所述反馈单元接收从发射接收天线联合选择单元处得到的发射天线序号，并通过映射反馈或者直接反馈将其反馈给发射端。本发明的优点在于针对使用发射天线选择、接收天线选择或者发射接收天线联合选择的MIM0系统，设计了一种低复杂度的快速迭代方法进行天线子集的选择，使系统获得近似于穷举选择的系统容量。本发明在迭代过程中只有少量的矩阵乘法开销，其计算复杂度为三次多项式阶，而已提出的迭代型天线选择方法的计算复杂度为四次多项式阶。因此，本发明的计算开销较小，具有非常大的实用价值。图1为^ffl发射接收天线SI^选择的MIM0系统示意图；图2为本发明方法的详细流程图；图3为当AT,==4,A=丄,=2时本发明和其他方法的容量比较；图4为当^-5，A=3,X=6,丄,=3时本发明和其他方法的容量比较图5为乂=6，iV,=丄,=^=2,4仅接收天线选择时本发明和其他方法的容量比较；图6为实现本发明的装置框图。具体实施方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。图1为所提出的包含发射接收天线联合选择的MIMO系统示意图。在发射端,输入的数字信号经过空时处理后，由射频设备转化为模拟信号并加载到发射天线上。在接收端，从接收天线上收到的信号经射频设备后重新转化为数字信号,并由信号检测模块对输入数据作估计后输出。在数据块传输之前，发射端通过发射训练序列使接收端得到全部子信道的传输矩阵，并由接收端进行发射/接收天线选择。随后，接收端通过开关切换接收天线，并将选中的发射天线序号反馈至发射端用于发射天线切换。下面给出一个具体的MIMO系统参数配置，来阐述本发明的实现步骤。需要说明的是，下例中的参数并不影响本发明的一般性。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>发射端功率分配方式等功率分配接收端的信噪比p0dB信道平衰落瑞利信道图2是本发明方法的详细流程图，具体的实现步骤阐述如下(1)接收端进行信道估计此步骤可以依赖于现有的技术完成。通过发端发射训练序列，在接收端得到完整的MIMO信道估计值。不失一般性，假设得到的4X4信道传输矩阵H为:<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>(2)鄉接收天线齢选择此例中iV,-Z,=2=乂-^,在发射天线选择和接收天线选择时后向搜索所需的迭代次数相同，不失一般性可以先执行发射天线选择，然后基于更新后的信道传输矩阵进行接收天线选择。A.发射天线选择前向更新计算初始迭代阵A-p/丄^=1/214,并按照式(2)和式(3)进行4次迭代后得到迭代阵A为<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>*反向搜索构造集合/,={1,2,3,4},并令"l。经第一次迭代后得到的度量为<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>由式(5)知J-3，由式(6)更新/,=/,-/,(3)={1,2，4},而由式(7)更新矩阵A得A=G3-g3gf/^，其中G3表示删去迭代阵A中的第3行和第3列元素后得到的子阵，^表示删去迭代阵A中第3列向量的第3个元素后所得到的列向量，即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>令)fc-2进行第二次迭代，由式(4)得序号m23度量0.32900.27340.2670由式(5)知J-1，由式(6)更新/,=/,-/,(1)={2,4}。由于"H2，后向搜索结束，所选出的是第2根和第4根发射天线。此时无需再更新矩阵A,但为了进一步进行接收天线选择需要更新信道传输矩阵H,由式(8)<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>B.接收天线选择前向更新计算初始迭代阵B-p/丄,1=1/214，并按照式(10)和式(11)进行2次迭代后得到迭代阵B为<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>~<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>由式(13)知《/=4，由式(14)更新/,=/广/"3)=仏2,3},而由式(15)更新矩阵B得B=F4-f4ff/644,其中F,表示删去迭代阵B中的第4行和第4列元素后得到的子阵，f,表示删去迭代阵B中第4列向量的第4个元素后所得到的列向量，即F4=0.3945-0.1226-0.0058i-0.0110+0.090li人-0.1226+0.0058i0.25410.0277-0.0082i-0.0110-0.0901i0.0277+0.0082i0.2851f4=(-0.0148+0.0715i，0.0395+0.1156i,0.0021+0.0753i)w故更新后的矩阵B为0.3813-0.1416+0.0054i-0.0243+0扁2i、-0.1416-0.0054i0.21710.00590.0150i-0.0243-0.0932i0.0059+0.0150i0.2710令&=2进行第二次迭代，由式(4)得<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>由式(13)知>/=1,由式(14)更新/,=/广^(1)={2,3}。由于先=W2，后向搜索结束，所选出的是第2根和第3根接收天线。此时无需再更新矩阵B，也无需再更新信道传输矩阵H'(3)接收端向发射端反馈所选择的天线序号在此例中，对于乂=4，丄,=2的情况共有(:42=6种可能的发射天线组合。故若采用映射反馈时需要「Iog:61=3比特的信息，而采用直接反馈时所需的序列长度为乂=4比特，两种方法的反馈开销近似，因此可以^ffl存储开销较小的直接反馈，根据步骤一中得到的/,={2,4}知，应启用第2根和第4根发射天线，所以反馈的二进制比特序列为{0,1，0，1}。另外，通过穷举C，(^-36种可能的发射接收天线组合后，可以i&iiE当选择第2,4根发射天线和第2,3根接收天线时可以得到最大的信道容量。因此，本发明通过一种低复杂度的迭代，渐进收敛到最大信道容量准则下的全局最优解，避免了穷举搜索时巨大的计算开销。同时，由于信道容量是系统性能的直接度量，所以在误码率固定的情况下，使用本发明进行天线选择后的MIMO系统将可以支持更髙的数据传输率，具有非常高的实用价值。图3和图4是当发射天线和接收天线联合选择时本发明和其他方法的1%中断容量比较，系统参数为iV,=乂=4，丄,=A=2以及iV,=5，Z,=3，iV,=6，丄,=3。可以看到，在任何信噪比下，本发明中的迭代方法都可以获得近似于穷举搜索的性能，且其性能远远优于最大范数方法。图5是当系统中仅存在接收天线选择时本发明和其他方法的1%中断容量比较，系统参数为^=6，A^Z,=Z,=2,4。同样的，本发明的天线选择方法可以达到近似最优的系统容量。在10bit/s/Hz的中断容量时，本发明对最大范数方法具有4dB的信噪比优势，而对无天线选择的系统具有8dB的信噪比优势。如图6所示，使用上述方法的接收端装置包括信道估计单元、^接收天线联合选择单元和反馈单元。其中信道估计单元负责接收发射端发射的训练序列，并根据接收到的所述训练序列进行信道估计，得到当前MIMO信道的传输矩阵；发射接收天线联合选择单元根据从信道估计单元处得到的信道估计值，使用前向-反向递归方法，进行MT接收天线联^择，得到所选出的爱射和接收天线序号；反馈单元接收从发射接收天线联合选择单元处得到的发射天线序号，并通过映射反馈或者直接反馈将其反馈给发射端。需要说明的是，本发明的上述具体实施方式只是用于阐述本发明的技术内容的示例。本发明并不限于上述具体实施方式，不应对其进行狭义的解释。在本发明的精神和权利要求的范围内，可进行各种变更来实施之。权利要求1、一种用于发射接收天线联合选择的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一发射端发射训练序列，接收端根据接收到的所述训练序列进行信道估计，得到当前MIMO信道的传输矩阵；步骤二接收端使用前向-反向递归方法，进行发射接收天线联合选择；步骤三接收端通过映射反馈或者直接反馈将发射天线序号反馈给发射端。2、根据权利要求1所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，所述前向-反向递归方法，具体为设^为发射端天线总数，丄,为发射端选择天线数，K为接收端天线总数，^为接收端选择天线数，当满足7V,-￡,2A^-i^时，先进行发射天线选择，根据选择的发射天线子集更新信道传输矩阵后进行接收天线选择，当满足7V,-Z,〉iVf-Z,时，先进行接收天线选择，根据选择的接收天线子集更新信道传输矩阵后再进行发射天线选择；当系统中只须发射天线选择，则单独执行发射天线选择，当系统中只须接收天线选择，则单独执行接收天线选择。3、根据权利要求2所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，当满足iV,-丄,SiVf-A时，所述发射天线选择的方法为，分别运行前向更新和反向搜索，对待选发射天线进行筛选，直到选出丄,根发射天线。4、根据权利要求3所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，所述前向更新为，在第A步迭代过程中，&=1,2,...，乂，利用公式a=AhfA=A_aa"/(l+、a)更新矩阵A，其中、为信道矩阵H的第A:行，所述信道矩阵H大小乂X7V,，iV,为接收端天线总数，iV,为发射端天线总数，()"表示Hermitian转置，A的初始值为A二p/丄,^，其中丄,为发射端选择天线数，p为接收端的信噪比，Iw为^xW,的单位矩阵，最终经过乂步迭代得到用于反向搜索的初始迭代矩阵A。5、根据权利要求3所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，所述后向搜索为，在第A:步迭代过程中，A:=l,2,...,iV,-Z,，用公式/wefr/c;'=|a(j/)I乂，/=1，2，…，iV(—A:+1/=argmaxw掛/c).>l,2,...,W,-i+l/,=/「/,(/)更新矩阵A和集合/,，其中a(力表示迭代矩阵A的第/列，c^表示迭代矩阵A的第j'个对角线元素，/,-/,(乃表示从集合/,中消去第1/个元素，G,表示迭代矩阵A中删去第J行第J列后的子阵，g,表示从a(,)中删去第J个元素后得到的向量，A的初始值为经前向更新所得结果，最终经过A^-A步迭代，选出发射天线集合/,，并用/,更新信道传输矩阵H"^),、),...,、,))，其中A,e/,，z'=1，2,丄,，h⑥表示矩阵H在更新之前的第&列。6、根据权利要求2所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，当满足i^-A《7Vr-^时，所述接收天线选择的方法为，分别运行前向更新和反向搜索，对待选接收天线进行筛选，直到选出^根接收天线。7、根据权利要求6所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，所述前向更新为，在第A步迭代过程中，4=1,2,...,丄(，利用公式P=Bh(t)B=B-pp"(l+h;)p)更新矩阵B，其中h(,)为后向搜索更新后的信道矩阵H的第A:列，所述信道矩阵H大小乂x丄,，乂为接收端天线总数，丄,为发射端选择天线，(f表示Hermitian转置，B的初始值为B=，/9为接收端的信噪比，^为乂x乂的单位矩阵，最终经过A步迭代得到用于反向搜索的初始迭代矩阵B。8、根据权利要求6所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，所述后向搜索为，在第A步迭代过程中，A^l,2，…,iV,-A，用公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>更新矩阵B和集合/,，其中b。)表示矩阵B的第y列，Z^表示矩阵B的第y个对角线元素，/,-//_(/)表示从集合/,中消去第1/个元素，F,表示矩阵B中删去第J行第J列后的子阵，f,表示从lv)中删去第J个元素后得到的向量，B的初始值为经前向更新所得结果，最终经过7V,-^步迭代，选出接收天线集合/,。9、根据权利要求2所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，当满足7V,-Z,〉乂-丄,时，所述接收天线选择的方法为，分别运行前向更新和反向搜索，对待选接收天线进行筛选，直到选出丄,根接收天线。10、根据权利要求9所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，所述前向更新为，在第A:步迭代过程中，A:=l,2，...，iV,,利用公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>更新矩阵B，其中h("为信道矩阵H的第/t列，所述信道矩阵H大小乂x^，乂为接收端天线总数，iV,为发射端天线总数，(f表示Hermitian转置，B的初始值为8=/7/^1&，p为接收端的信噪比，^为A^iVr的单位矩阵，最终经过iV,步迭代得到用于反向搜索的初始迭代矩阵B。11、根据权利要求9所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，所述后向搜索为，在第A步迭代过程中，yt=l，2,...,A^-Z,，用公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>更新矩阵B和集合/"其中b(力表示矩阵B的第y列，Z^表示矩阵B的第/个对角线元素，/,-/,(1/)表示从集合/,中消去第1/个元素，F,表示矩阵B中删去第J行第J列后的子阵，f,表示从b(,)中删去第J个元素后得到的向量，B为所述接收天线选择中的前向更新所得结果，最终经过7V,-A步迭代，选出接收天线集合/,，并利用/,更新信道传输矩阵H+，h:;，…,h^，其中A"，/=1，2,...,￡,，、表示矩阵H在更新之前的第&行。12、根据权利要求2所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，当满足iV,-丄,〉乂-丄,时，所述发射天线选择的方法为，分别运行前向更新和反向搜索，对待选发射天线进行筛选，直到选出A根发射天线。13、根据权利要求12所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，所述前向更新为，在第A:步迭代过程中，^:=1,2,...,^，利用公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>更新矩阵A，其中、为后向搜索更新后的信道矩阵H的第A:行，所述信道矩阵H大小Z^7V,，^为接收端选择天线，iV,为发射端天线总数，(f表示Hermitian转置，A的初始值为A二//丄,1^，其中A为发射端选择天线数，户为接收端的信噪比，^,为iV,xiV,的单位矩阵，最终经过；步迭代得到用于反向搜索的初始迭代矩阵A。14、根据权利要求12所述的用于发射接收天线联合选择的方法，其特征是，步骤二中，所述后向搜索为，在第t步迭代过程中，A:=l,2,...，iV,-i:,，利用公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>更新矩阵A和集合/,，其中a(力表示迭代矩阵A的第/列，a^表示迭代矩阵A的第_/个对角线元素，/,-/,0/)表示从集合/,中消去第</个元素，G,表示迭代矩阵A中删去第J行第J列后的子阵，g,表示从a(^中删去第J个元素后得到的向量，A的初始值为经前向更新所得结果，最终经过7V,-A步迭代，选出发射天线集合/,。15、一种用于发射接收天线联合选择的装置，其特征在于，包括信道估计单元、发射接收天线联合选择单元、反馈单元，其中所述信道估计单元接收发射端发射的训练序列，根据接收到的所述训练序列进行信道估计，得到当前MIMO信道的传输矩阵；所述发射接收天线联合选择单元根据从信道估计单元处得到的信道传输矩阵估计，使用前向-反向递归方法，进行发射接收天线联合选择，得到所选出的发射和接收天线序号；所述反馈单元根据从发射接收天线联合选择单元处得到的发射天线序号，通过映射反馈或者直接反馈将其反馈回发射端。全文摘要本发明涉及一种无线通信
技术领域：
的用于发射接收天线联合选择的方法和装置，所述方法为步骤一发射端发射训练序列，接收端根据接收到的所述训练序列进行信道估计，得到当前MIMO信道的传输矩阵；步骤二接收端使用前向-反向递归方法，进行发射接收天线联合选择；步骤三接收端通过映射反馈或者直接反馈将发射天线序号反馈给发射端。所述装置包括信道估计单元、发射接收天线联合选择单元、反馈单元，分别用来实现相应步骤的处理。本发明性能可以逼近天线选择MIMO系统的容量上限，在显著地降低了计算复杂度之余，同时保证了系统可以获得近似最优的信道容量，在对实时处理要求较高的MIMO系统中具有很高的应用价值。文档编号H04B7/06GK101257337SQ20081003299公开日2008年9月3日申请日期2008年1月24日优先权日2008年1月24日发明者铭丁,韡关,刘仁茂,戴吉祥,罗汉文申请人:上海交通大学;夏普株式会社