一种基于特征值的室内分布式系统的天线选择方法

摘要

一种基于特征值的室内分布式系统的天线选择方法，涉及移动通信系统的天线。基站端依照移动终端通过信道估计反馈的角域信息，建立分布式天线系统的信道的角域模型；根据建立的分布式天线系统信道的角域模型，针对室内非视距传播环境重新构造瑞利信道的信息矩阵；根据信息矩阵，结合分布式系统的特点，利用相关矩阵产生特征值，并用特征值进行最优天线选择；对天线选择后的信息矩阵进行奇异值分解，对天线的发射功率进行优化分配；利用室内分布式系统天线发送信号。结合分布式系统的特点，利用相关矩阵产生特征值，并用特征值进行最优天线选择，不仅大大降低了天线选择的计算复杂度，而且容量的计算更加真实可靠。

主权项

一种基于特征值的室内分布式系统的天线选择方法，其特征在于包括以下步骤：1）基站端依照移动终端通过信道估计反馈的角域信息，建立分布式天线系统的信道的角域模型；2）根据建立的分布式天线系统信道的角域模型，针对室内非视距传播环境重新构造瑞利信道的信息矩阵；所述重新构造瑞利信道的信息矩阵的方法为：设定信号在室内环境下进行非视距传播，令基站端第m根发射天线到第n根接收天线的信道增益h_n,m，在室内丰富的散射环境中，由于传播的路径数足够多，将h_n,m建模为一个零均值的复高斯随机变量，信道矩阵H就是一个零均值的复高斯随机矩阵，其相关矩阵Σ可表示为：Σ＝E[vec(H)vec(H)^*]其中，vec()为列向量化算子，是将矩阵按列堆叠成一个列向量，上标*为共轭转置；信道矩阵H此时表示为：其中，M_R、M_T分别是指收发天线的数目；3）根据信息矩阵，结合分布式系统的特点，利用相关矩阵产生特征值，并用特征值进行最优天线选择；所述分布式系统中，由于分布式系统中基站端各天线距离较远，不予考虑各天线之间相关性的特征，分布式系统的相关矩阵为对角矩阵，表示为：其中，Σ^(m)均为M_R×M_R阶子相关矩阵,m取1至M_T间的整数；若平均到达角、角度扩展分别表示为和σ_m，归一化天线间隔表示为Δ_r，则Σ^(m)的第(l,n)个元素可表示为：$\begin{array}{c}{\Sigma }_{l,n}^{\left(m\right)}=E\left[h_{l,m}{h}_{n,m}^{*}\right]\\ ={\zeta }_m^2\int \exp \left(-j2\pi \left|l-n\right|{\Delta }_r\cos \left(\overline{{\theta }_m}+x\right)\right)\frac{1}{\sqrt{2{\mathrm{\pi \sigma }}_m^2}}\exp \left(-\frac{x^2}{2{\sigma }_m^2}\right)dx\\ \approx {\zeta }_m^2\exp (-j2\pi \left|l-n\right|{\Delta }_r\cos \left(\overline{{\theta }_m}\right)\exp \left(-\frac{\exp \left(-j2\pi \left|l-n\right|\right){\Delta }_r\sin \left(\overline{{\theta }_m}\right){\sigma }_m{)}^2}{2}\right)\\ \times \int \frac{1}{\sqrt{2{\mathrm{\pi \sigma }}_m^2}}\exp \left(-\frac{\left(x-j2\pi \left|l-n\right|\right){\Delta }_r\sin \left(\overline{{\theta }_m}\right){\sigma }_m^2{)}^2}{2{\sigma }_m}\right)dx\\ ={\zeta }_m^2\exp \left(-j2\pi \left|l-n\right|{\Delta }_r\cos \left(\overline{{\theta }_m}\right)\right)\exp \left(-\frac{\left(2\pi \left|l-n\right|\right){\Delta }_r\sin \left(\overline{{\theta }_m}\right){\sigma }_m{)}^2}{2}\right)\\ ={\zeta }_m^2{R}_{l,n}^{\left(m\right)}\end{array}$其中，为接收端的相关系数：$R_{l,n}^{\left(m\right)}=\exp \left(-j2\pi \left|l-n\right|\right){\Delta }_r\cos \left(\overline{{\theta }_m}\right)\left)\exp \right(-\frac{\left(2\pi \left|l-n\right|\right){\Delta }_r\sin \left(\overline{{\theta }_m}\right){\sigma }_m{)}^2}{2}),$${\zeta }_m^2=d_m^{-4}$是基于信号路径传播的路径损耗，其中，d_m表示第m根基站天线沿着其传播路径到第一根接收天线的距离；4）对天线选择后的信息矩阵进行奇异值分解，对天线的发射功率进行优化分配；5）利用室内分布式系统天线发送信号。