專利名稱：確定天線選擇方案、檢測信號、信號噪聲干擾比計算方法
技術領域：
本發明涉及多入多出(MIMO)無線通信技術，特別是指一種在多天線數字無線通信系統中確定天線選擇方案的方法，檢測信號的方法，以及計算接收信號與噪聲干擾比的方法。
背景技術：
根據信息論，在通信系統的發射端和接收端，或者這兩端同時使用多天線陣列可以極大的提高傳輸比特率。
在發射端和接收端同時使用多天線陣列的具有空-時架構的無線通信系統如圖1所示。該系統工作在瑞利散射環境，信道矩陣的各個元素可以近似看作是統計獨立的。在圖1所示的系統中，一個數據序列分成M個不相關的碼元子序列，每個子序列由M個發射天線中的一個發射。M個子序列在經過一個信道矩陣為H的信道的影響后，在接收端由N個接收天線接收。發射信號s1，...，sM分別通過M個不同的天線單元a-1，...，a-M發射，相應的接收信號x1，...，xN分別從N個不同的天線單元b-1，...，b-N接收。該系統中，發射天線單元數M最少是2，而接收天線單元數N最少是M。信道矩陣H是一個N×M的矩陣，矩陣中第i行j列的元素表示第i個接收天線和第j個發射天線通過傳輸信道的耦合。接收信號x1，...，xN在數字信號處理器中被處理以產生恢復的發射信號 此圖中也顯示了求和成分c-1，c-2，...，c-N，它們代表包含的無法避免的噪聲信號w1，w2，...，wN，這些噪聲信號分別加入到接收天線單元b-1，b-2，...，b-N接收到的信號中。
在圖1所示的MIMO系統中，可以使用具有天線選擇的通信方案。在有天線選擇的MIMO系統中，需要在所有的發射天線中選擇若干個發射天線用于發射信號。在發射天線的選擇過程中，需要比較各種發射天線選擇方案下所選擇的各發射天線的接收信號與干擾噪聲比(SINR，Signal toInterference-Noise Ratio)，并根據比較結果，按照一定準則確定天線選擇方案；在某些情況下，比如發射端采用自適應調制的情況下，還需要計算所確定采用的發射天線選擇方案下被選擇的各發射天線的接收SINR，以確定被選擇的各發射天線采用的調制方式。所述SINR是用信號功率除以噪聲功率與其它信號干擾功率的和，所得到的比值。
目前，具有天線選擇的MIMO系統中，信號處理包括以下幾個步驟步驟201接收端利用接收信號進行信道估計，得到由發射天線和接收天線之間的信道系數組成的信道矩陣H。
步驟202根據當前時刻的信道情況，即利用信道矩陣H，從所有可能的發射天線選擇方案中，依照一個通信方案的準則，選擇一個最優的發射天線選擇方案。
所述從所有可能的發射天線選擇方案中選擇一個最優的方案是指，考慮所有可能的發射天線選擇方案，或考慮所有可能的發射天線選擇方案的一個子集，而不考慮對于那些在大多數情況下不可能最優的發射天線選擇方案以減少需要考慮的天線選擇方案的個數，通過有效比較所述的被考慮的全部或部分可能的天線選擇方案所選擇的發射天線的接收SINR。所述通過有效比較被考慮的天線選擇方案所選擇的發射天線的接收SINR選擇一個最優的天線選擇方案，可以在發射端進行，也可以在接收端進行，也可以由發射端和接收端共同完成。
如果在發射端進行最優天線選擇方案的選擇，則接收端反饋關于各個方案的接收SINR的信息；如果在接收端進行最優天線選擇方案的選擇，則接收端向發射端反饋選定的最優天線選擇方案的信息；如果由發射端和接收端共同完成最優天線選擇方案的選擇，則接收端向發射端反饋接收端選中的幾個天線選擇方案以及相關接收SINR的信息，發射端再選擇一個最好的天線選擇方案。
針對有天線選擇的MIMO系統，目前有多種通信提案，分別提供不同的有天線選擇的通信方案，例如，針對有自適應調制的通信方案，考慮從所有發射天線中取任意個的組合，或其子集；針對沒有自適應調制的通信方案，需要考慮從所有發射天線中取任意個的排列，或其子集；針對有虛擬天線技術的通信方案中，需要考慮從所有虛擬發射天線中選擇任意組合。
步驟203發射端確定最優發射天線選擇方案以后，按照所確定的發射天線選擇方案，向接收端發射信號。
步驟204接收端獲取發射端所采用的發射天線選擇方案，檢測步驟203所述的發射信號。
在有天線選擇的通信系統中，一個關鍵技術是，通過比較各種天線選擇方案下的各發射天線的接收SINR，確定天線選擇方案。在現有的通信提案所提出的通信方案中，都是根據各種天線選擇方案下的接收SINR確定具體選擇哪種天線選擇方案。
而在現有技術中計算接收SINR的方法是，通過對信道矩陣H求逆的方法計算接收SINR。
例如，在2001年的IEEE Vehicular Technology Conference的文獻《Comparison of ordered successive receivers for space-time transmission》和2004年的IEEE Intelligent Signal Processing and Communication Systems，Proceedings of 2004 International Symposium的文獻《Transmit antennaselection for MIMO systems with V-BLAST type detection》中分別提出了用信道矩陣H求逆的方法計算接收SINR的公式。
文獻3GPP TR 25.876 V1.7.1的提案3(Proposal 3Double Space TimeTransmit Diversity with Sub-Group Rate Control(DSTTD-SGRC)for 2 or morereceive antennas)也給出了計算接收SINR的公式，為SINR1=g1′(g3g3′+g4g4′+1ρI)-1g1,]]>SINR2＝ρg3′g3，其中gi(i＝1，2，3，4)是信道矩陣H中的項組成的向量，而ρ是與發射信號的SINR相關的常數。可以看出這種方法也需要對相應的信道矩陣H求逆。
從以上計算接收SINR的公式中看到，通過對相應的信道矩陣H求逆的方法計算接收SINR的計算復雜度都很高。當發射天線數目多而信道矩陣H比較大時，矩陣求逆算法更復雜，計算接收SINR的復雜度也會更高。因此，現有技術中通過比較接收SINR的方法確定天線選擇方案時，所需要的計算復雜度都太高。
特別的，有天線選擇的MIMO系統通常需要比較多種天線選擇方案以確定最優的天線選擇方案。通常的通信提案中需要考慮多種天線選擇的組合方案，這些需要考慮的方案與發射天線的數目成正比。如果仍然采用上述的對相應的信道矩陣H求逆計算接收SINR的方法，需要對多種天線選擇方案的每一種對應的信道矩陣H求逆，以計算接收SINR，因此，實現有天線選擇的通信方案的計算復雜度將會非常高。
在有天線選擇的通信系統中，另一個關鍵技術是，信號的檢測。
利用現有技術實現以上有天線選擇的通信方案，檢測信號時一般不能利用計算接收SINR過程中的中間結果，而是利用信道矩陣H另計算對發射信號的估計值。
綜上所述，針對有天線選擇的通信方案，還沒有高效率的實現方法。
發明內容
有鑒于此，本發明的第一個主要目的在于提供一種在多天線通信系統中確定天線選擇方案的方法，減少確定天線選擇方案的計算復雜度。
本發明的第二個主要目的在于提供一種在多天線通信系統中檢測信號的方法，減少檢測信號的計算復雜度。
本發明的第三個主要目的在于提供一種在多天線通信系統中計算接收SINR的方法，減少計算SINR的計算復雜度。
為了達到上述第一個目的，本發明提供一種在多天線通信系統中確定天線選擇方案的方法，發射信號由發射端各個不同的發射天線分別發射并經過一個信道到達接收端的接收天線，該方法包括以下步驟a.獲取由發射天線和接收天線之間的信道系數組成的信道矩陣H；b.計算當前采用的通信方案所需要考慮的各個天線選擇方案所選擇的發射天線的均方誤差相關變量，利用所計算出的均方誤差相關變量比較所述通信方案所需要考慮的各個天線選擇方案所選擇的各發射天線的接收信號與干擾噪聲比SINR，根據接收SINR的比較結果，確定天線選擇方案；所述均方誤差相關變量的計算步驟包括利用信道矩陣H計算所述均方誤差相關變量；或者，利用信道矩陣H計算出天線選擇方案所選擇的所有發射天線中的部分發射天線的估計誤差協方差矩陣，然后利用信道矩陣H和所計算出的部分發射天線的估計誤差協方差矩陣，遞推求得包括所述部分發射天線且個數多于所述部分發射天線個數的發射天線的均方誤差相關變量。
步驟b所述比較通信方案所需要考慮的天線選擇方案所選擇的各發射天線的接收SINR的步驟包括b11.利用信道矩陣H計算在所有發射天線中選擇第一數目個發射天線的天線選擇方案所能選擇的發射天線的均方誤差相關變量，利用所計算出的均方誤差相關變量，比較所述選擇第一數目個發射天線的天線選擇方案所能選擇的各發射天線的接收SINR，確定選擇第一數目個發射天線的天線選擇方案；計算所確定的選擇第一數目個發射天線的天線選擇方案所選擇的發射天線的估計誤差協方差矩陣；b12.利用步驟b11或上一次遞推中的步驟b12得到的估計誤差協方差矩陣，遞推計算選擇包括所述第一數目個發射天線且個數大于第一數目的第二數目個發射天線的天線選擇方案所能選擇的發射天線的均方誤差相關變量，利用所計算出的均方誤差相關變量，比較所述選擇第二數目個發射天線的天線選擇方案所能選擇的各發射天線的接收SINR，確定選擇第二數目個發射天線的天線選擇方案；計算所確定的選擇第二數目個發射天線的天線選擇方案所選擇的發射天線的估計誤差協方差矩陣；如果已比較所有天線選擇方案所選擇的發射天線的接收SINR，則結束本流程；否則，令第一數目的值等于第二數目的值后，第二數目的值加1或大于1的整數值，返回步驟b12。
步驟b所述比較通信方案所需要考慮的天線選擇方案所選擇的各發射天線的接收SINR的步驟包括b21.在比較選擇1個發射天線的天線選擇方案Mode-1方案所選擇的各發射天線的接收SINR時，接收端利用信道矩陣H計算Mode-1方案所能選擇的1個發射天線p1的均方誤差相關變量，利用所得到的均方誤差相關變量比較所述Mode-1方案所選擇的發射天線的接收SINR，確定Mode-1方案中選擇發射天線t1；計算所述發射天線t1的估計誤差協方差矩陣；b22.在比較選擇m個發射天線的天線選擇方案Mode-m方案所選擇的各發射天線的接收SINR時，利用Mode-m方案所選擇的m個發射天線中的m-1個發射天線的估計誤差協方差矩陣，遞推計算Mode-m方案所能選擇的m個發射天線p1，...，pm的均方誤差相關變量，利用所述均方誤差相關變量比較Mode-m方案所能選擇的各發射天線的接收SINR，確定Mode-m方案中選擇發射天線t1，...，tm；計算該m個發射天線t1，...，tm的估計誤差協方差矩陣；如果已比較所有天線選擇方案下的各發射天線的接收SINR，則結束本流程；否則，m的值加1，返回步驟b22；其中，m的初始值設為2。
步驟b21所述Mode-1方案所能選擇的1個發射天線p1為所有發射天線中任何一個發射天線；步驟b21所述確定Mode-1方案中選擇發射天線t1為比較各個Mode-1方案所能選擇的發射天線p1的接收SINR，將接收SINR最好的Mode-1方案所選擇的發射天線確定為所述Mode-1方案中選擇的發射天線t1；步驟b22所述Mode-m方案所能選擇的m個發射天線p1，...，pm為t1，...，tm-1，pm，其中，發射天線t1，...，tm-1為步驟b21或上一次遞推的步驟b22所確定選擇的接收SINR最好的Mode-(m-1)方案所選擇的m-1個發射天線；pm為第m個發射天線，是從所有發射天線中去掉所述m-1個發射天線t1，...，tm-1后得到的發射天線集合中的任何一個發射天線；步驟b22所述Mode-m方案中所確定選擇的m個發射天線t1，...，tm滿足所述m個發射天線t1，...，tm中的m-1個發射天線為步驟b21或上一次遞推的步驟b22所確定選擇的接收SINR最好的Mode-(m-1)方案所選擇的發射天線t1，...，tm-1；存在m-1個發射天線t1，...，tm-1的干擾的情況下，比較各個Mode-m方案所能選擇的發射天線pm的接收SINR，確定所選擇的發射天線pm的接收SINR最好的Mode-m方案，所選擇的發射天線pm的接收SINR最好的Mode-m方案所選擇的發射天線為所述m個發射天線t1，...，tm中的第m個發射天線tm。
所述步驟b之前進一步包括利用信道矩陣H得到所有發射天線的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣R；步驟b21所述計算發射天線p1的均方誤差相關變量的步驟包括在R矩陣中得到發射天線p1的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣R1(p1)，利用所得到的R1(p1)計算發射天線p1的均方誤差相關變量；步驟b22所述計算發射天線pm的均方誤差相關變量的步驟包括在R矩陣中得到發射天線t1，...，tm-1，pm的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣Rm(pm)中的一個向量vm-1(pm)和一個標量β1(pm)，利用所得到的一個向量vm-1(pm)、一個標量β1(pm)和Mode-(m-1)方案所確定選擇的發射天線t1，...，tm-1的估計誤差協方差矩陣計算發射天線pm的均方誤差相關變量。
所述發射天線的均方誤差相關變量為包括該發射天線的估計誤差協方差矩陣中，與該發射天線對應的對角線元素。
步驟b21所述利用R1(p1)計算得到的發射天線p1的均方誤差相關變量為R1(p1)的倒數為發射天線p1的均方誤差相關變量(Q1(p1))(1)(1)；步驟b22所述在R矩陣中得到的矩陣Rm(pm)中的一個向量vm-1(pm)和一個標量β1(pm)為在Mode-(m-1)方案所確定選擇的發射天線t1，...，tm-1的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣Rm-1(tm-1)的基礎上，矩陣Rm(pm)所增加的一個與發射天線t1，...，tm-1，pm相關的向量vm-1(pm)和一個與發射天線pm相關的標量β1(pm)；步驟b22所述利用Rm(pm)中的一個向量vm-1(pm)、一個標量β1(pm)和Mode-(m-1)方案所確定選擇的發射天線t1，...，tm-1的估計誤差協方差矩陣Qm-1(tm-1)計算得到發射天線pm的均方誤差相關變量為首先計算Qm-1(tm-1)的Sherman-Morrison結果(Tm-1(pm))-1，然后由(Tm-1(pm))-1、vm-1(pm)，以及β1(pm)計算得到發射天線pm的均方誤差相關變量(Qm(pm))(m)(m)，其中，(Qm(pm))(m)(m)=1β1(pm)+(vm-1(pm))H(Tm-1(pm))-1vm-1(pm)(β1(pm))2.]]>當所述通信方案需要計算接收SINR時，步驟b21所述利用發射天線p1均方誤差相關變量(Q1(p1))(1)(1)計算發射天線p1的接收SINR為1α·(Q1(p1))(1)(1)-1]]>或||1α·(Q1(p1))(1)(1)||-1;]]>步驟b22所述利用發射天線pm的均方誤差相關變量(Qm(pm))(m)(m)計算選擇m個發射天線的各天線選擇方案所選擇的發射天線p1，...，pm中發射天線pm的接收SINR為1α·(Qm(pm))(m)(m)-1]]>或||1α·(Qm(pm))(m)(m)||-1;]]>其中，‖‖表示復數的模，α為每個接收天線上的平均接收信噪比相關的常數。
步驟b22所述計算發射天線t1，...，tm的估計誤差協方差矩陣為在(Tm-1(tm))-1的基礎上，增加由矩陣(Tm-1(tm))-1、向量vm-1(tm)以及標量βm-1(tm)組成的一列和一行，得到m個發射天線t1，...，tm的估計誤差協方差矩陣Qm(tm)，一列和一行相交的項是發射天線tm的均方誤差相關變量(Qm(tm))(m)(m)=1β1(tm)+(vm-1(tm))H(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)(β1(tm))2,]]>一列的其它項為-(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)β1(tm),]]>一行的其它項為-((Tm-1(tm))-1vm-1(tm)β1(tm))H.]]>
所述發射天線的均方誤差相關變量為包括該發射天線的估計誤差協方差矩陣中，與該發射天線對應的對角線元素具有函數關系的值。
為了達到上述第二個目的，本發明提供一種在多天線通信系統中檢測信號的方法，發射信號由發射端各個不同的發射天線分別發射并經過一個信道到達接收端，該方法包括以下步驟x.獲取由發射天線和接收天線之間的信道系數組成的信道矩陣H；y.計算當前采用的通信方案所需要考慮的各個天線選擇方案所選擇的發射天線的均方誤差相關變量，利用所計算出的均方誤差相關變量比較所述通信方案所需要考慮的各個天線選擇方案所選擇的各發射天線的接收信號與干擾噪聲比SINR，根據接收SINR的比較結果，確定天線選擇方案；所述均方誤差相關變量的計算步驟包括利用信道矩陣H計算所述均方誤差相關變量；或者，利用信道矩陣H計算出天線選擇方案所選擇的所有發射天線中的部分發射天線的估計誤差協方差矩陣，然后利用信道矩陣H和所計算出的部分發射天線的估計誤差協方差矩陣，遞推求得包括所述部分發射天線且個數多于所述部分發射天線個數的發射天線的均方誤差相關變量；z.利用步驟y的確定天線選擇方案過程中所得到的天線選擇方案所選擇的發射天線的估計誤差協方差矩陣，檢測所確定的天線選擇方案所選擇的發射天線發射的信號。
步驟y所述比較通信方案所需要考慮的天線選擇方案所選擇的各發射天線的接收SINR的步驟包括y1.在比較選擇1個發射天線的天線選擇方案Mode-1方案所選擇的各發射天線的接收SINR時，接收端利用信道矩陣H計算Mode-1方案所能選擇的1個發射天線p1的均方誤差相關變量，利用所得到的均方誤差相關變量比較所述Mode-1方案所選擇的發射天線的接收SINR，確定Mode-1方案中選擇發射天線t1；計算所述發射天線t1的估計誤差協方差矩陣；
y2.在比較選擇m個發射天線的天線選擇方案Mode-m方案所選擇的各發射天線的接收SINR時，利用Mode-m方案所選擇的m個發射天線中的m-1個發射天線的估計誤差協方差矩陣，遞推計算Mode-m方案所能選擇的m個發射天線p1，...，pm的均方誤差相關變量，利用所述均方誤差相關變量比較Mode-m方案所能選擇的各發射天線的接收SINR，確定Mode-m方案中選擇發射天線t1，...，tm；計算該m個發射天線t1，...，tm的估計誤差協方差矩陣；如果已比較所有天線選擇方案下的各發射天線的接收SINR，則結束本流程；否則，m的值加1，返回步驟b22；其中，m的初始值設為2。
所述步驟z之前進一步包括利用所確定的天線選擇方案所選擇的發射天線對應的信道矩陣H對接收信號進行預匹配濾波變換；計算信道矩陣H的互相關信道矩陣Φ，Φ＝HH·H；所述步驟z包括z1.從步驟y的確定天線選擇方案過程中所得到的各天線選擇方案所選擇的發射天線的估計誤差協方差矩陣中直接得到待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣，利用所得到的待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣和所述接收信號的預匹配濾波結果得到所述當前被檢測的一個發射信號的估計值；z2.利用所述當前被檢測的一個發射信號的估計值和信道矩陣H的互相關信道矩陣Φ計算已檢測的發射信號對檢測后續發射信號的干擾值，并從所述接收信號的預匹配濾波結果中消除已檢測的發射信號的干擾，得到修正的接收信號的預匹配濾波結果；z3.重復步驟z1、z2，直到檢測到所述所確定的天線選擇方案中所選擇的發射天線發射的信號。
為了達到上述第三個目的，本發明提供一種在多天線通信系統中計算接收SINR的方法，用于計算對發射端的一個特定發射天線的接收SINR，所述特定發射天線存在其它的一個或一個以上發射天線的干擾，其特征在于，該方分利用了在確定天線選擇方案過程中所得到的估計誤差協方差矩陣檢測信號，能夠直接得到對發射信號的估計值，從而減少了計算檢測信號的復雜度。本發明提供的計算接收SINR的方法避免使用了對信道矩陣求逆的方法，而是利用估計誤差協方差矩陣中與發射信號對應的項計算接收SINR，該方法不需要矩陣求逆，從而減少了計算接收SINR的計算復雜度。
圖1所示為現有技術中多天線數字無線通信系統框圖；圖2所示為現有技術中有天線選擇的MIMO系統中信號處理流程圖；圖3所示為本發明中天線選擇方案中選擇第一個發射天線的初始化流程圖；圖4所示為本發明中天線選擇方案遞推流程圖；圖5所示為本發明中接收端檢測信號的流程圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面舉具體實施例，對本發明作進一步詳細的說明。
本發明使用圖1所示的多天線數字無線通信系統，發射信號s1，...，sM分別通過M個不同的發射天線單元a-1，...，a-M發射；相應的接收信號x1，...，xN分別從N個不同的接收天線單元b-1，...，b-N接收。
IEEE期刊IEEE Transactions on Signal Processing的論文“A FastRecursive Algorithm for Optimum Sequential Signal Detection in a BLASTSystem”中提到信道矩陣H是一個N×M的矩陣，表示為 信道矩陣H是一個N×M復數矩陣，假定該信道矩陣在K個符號的時法包括計算該特定發射天線和所述一個或一個以上作為干擾的發射天線組成的發射天線集合的估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項，并利用該項計算特定發射天線的接收SINR。
所述計算特定發射天線的接收SINR為利用估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項和每個接收天線上的平均接收信噪比相關的常數，計算接收SINR。
所述計算特定發射天線的接收SINR為計算所述估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項與每個接收天線上的平均接收信噪比相關的常數之積，所得到的乘積取倒數后再減1，得到該特定發射天線的接收SINR；或者，計算所述估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項與每個接收天線上的平均接收信噪比相關的常數之積，所得到的乘積取倒數后取模后再減1，得到該特定發射天線的接收SINR。
所述計算特定發射天線的接收SINR為計算該估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項和接收天線上的噪聲方差的乘積，得到所述特定發射天線所發射信號在接收端估計值的均方誤差，然后計算該發射天線所發射信號的方差與所述特定發射天線所發射信號在接收端估計值的均方誤差之商，所得到的商減1，得到該特定發射天線的接收SINR；或者，計算該估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項和接收天線上的噪聲方差的乘積，得到所述特定發射天線所發射信號在接收端估計值的均方誤差，然后計算該發射天線所發射信號的方差與所述特定發射天線所發射信號在接收端估計值的均方誤差之商，所得到的商取模后再減1，得到該特定發射天線的接收SINR。
根據本發明提供的確定天線選擇方案，在確定天線選擇方案時，計算各天線選擇方案所能選擇的發射天線的均方誤差相關變量，利用均方誤差相關變量比較各發射天線的SINR從而確定天線選擇方案，其中均方誤差相關變量是通過一種從少的發射天線到多的發射天線的估計誤差協方差矩陣的遞推方法計算得到，由此減少很多計算量。而本發明提供的檢測信號方法是充期內是常數。向量hn(n＝1，2，...，N)和hm(m＝1，2，...，M)的長度分別是M和N。其中，信道矩陣H包含的信道向量h1至hM分別表示信道對M個傳輸信號中每個傳輸信號的影響。更明確的，信道向量hm(m＝1，2，...，M)包括信道矩陣項h1m至hNm，分別表示在接收天線單元b-1至b-N中每個接收天線上，信道對發射信號sm的影響。
在圖1所示的系統中，發射信號的向量與接收信號的向量之間滿足關系式x(k)=Σm=1Mh:msm(k)+w(k)=Hs(k)+w,]]>其中k表示采樣時刻，k＝1，2，…，K。
用向量形式表示上述關系為x→=Σm=1Mh:msm+w→=Hs→+w→.]]>再把上式寫為x→=s1·h:1+s2·h:2+...+sm·h:m+···+sM·h:M+w→]]>的形式，可以清楚的看到各個發射信號對接收信號向量 的影響。
其中，x→=[x1,x2,···,xN]T]]>是N維接收信號向量，s→=[s1,s2,···,sN]T]]>是M維發射信號向量，w→=[w1,w2,···,wN]T]]>是一個零均值復數的加性高斯白噪聲(AWGN)向量，它的方差Rww=E{w→·w→H}=σw2IN×N.]]>其中，T和H分別的表示矩陣或者向量的轉置和共軛轉置，IN×N表示N×N單位矩陣。其中，假設加性噪聲 在時間域和空間域都統計獨立。假設發射信號s1，s2，...，sM是不相關的，這意味著發射信號向量 的互相關矩陣是對角的，即Rss=E{s→·s→H}=σs2IM×M.]]>發射信號的最小均方誤差(MMSE)估計為s→^=(HH·H+αIM×M)-1HHx→.]]>其中，符號-1表示求矩陣的逆矩陣，H表示求矩陣的共軛轉置，α為與每個接收天線上的平均接收信噪比相關的常數，α=σw2σs2.]]>其中，σw2為接收天線上的噪聲方差，是零均值復數的加性高斯白噪聲向量 中的各項的方差；σs2為各發射天線所發射信號的方差。
估計誤差e=s→-s→^]]>的協方差矩陣為E{(s→-s→^)(s→-s→^)H}=σw2(HH·H+αIM×M)-1.]]>如果把噪聲方差σw2歸一化為1，則估計誤差e=s→-s→^]]>的協方差矩陣為
E{(s→-s→^)(s→-s→^)H}=(HH·H+αIM×M)-1.]]>本發明所述的估計誤差協方差矩陣為把加性高斯白噪聲的方差歸一化為1的情況下的估計誤差協方差矩陣。以下，將本發明所述的估計誤差協方差矩陣記為P，P＝(HH·H+αIM×M)-1，并定義R＝(HH·H+αIM×M)，則R為估計誤差協方差矩陣的逆矩陣，P＝R-1。
本文用“Mode-m”表示從發射端的所有發射天線中選擇m個發射天線的天線選擇方案，其中m＝1，2，...，M。
文獻3GPP TR 25.876 V1.7.1的提案7(Proposal 7，“Selective Per AntennaRate Control(S-PARC)”)中提供一種包括天線選擇的MIMO通信方案。提案7中，只考慮具有“子集屬性(subset property)”的天線選擇方案。接收端在所有的Mode-m天線選擇方案中，選擇一個接收端認為較優的并把其接收SINR反饋給發送端，而在Mode-m天線選擇方案中，其中的m-1個發射天線，就是已經被接收端認為較優并選擇的Mode-(m-1)的一個天線選擇方案所選擇的m-1個發射天線，選擇第m個發射天線時，考慮從所有的M個發射天線中去掉所述被選定的Mode-(m-1)的一個天線選擇方案所選擇的m-1個發射天線后得到的發射天線集合中的任何一個發射天線，共有M-m+1種天線選擇方案，計算選擇第m個發射天線的M-m+1種天線選擇方案下的第m個發射天線的接收SINR，由此決定選擇哪一個發射天線，確定Mode-m天線選擇方案，其中m取1，2，...，M中的任意值。
下面在圖1所示的系統中，以提案7的有天線選擇的通信方案為例，詳細說明在有天線選擇的MIMO系統中高效率實現確定天線選擇方案和信號檢測的方法。圖3和圖4為本發明針對提案7的天線選擇通信方案的高效率實現方法。
圖3所示為天線選擇方案中選擇第一個發射天線的初始化流程圖，包括以下幾個步驟步驟301接收端根據接收信號進行信道估計，得到由M個發射天線和N個接收天線之間的多個信道系數組成的信道矩陣H。
選擇發射天線的個數用變量m表示。首先，將m初始化為1。
步驟302利用信道矩陣H先求得H的互相關信道矩陣Φ＝(H)H·H，再由Φ與發射信號的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣R之間的關系求得R＝HH·H+αIM×M＝Φ+αIM×M。在本步驟中，可以利用信道矩陣H直接求R。 其中，*表示對1個復數取共軛。
步驟303考慮Mode-1下的天線選擇方案，在Mode-1下有M種天線選擇方案，分別從M個發射天線中任意選擇一個天線，被選擇天線用p1表示。從步驟302中計算的R中直接得到每一個被選天線p1發射信號的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣R1(p1)=rp1p1.]]>步驟304計算每一個被選天線p1的均方誤差相關變量，由于一個天線的估計誤差協方差矩陣為只有一個元素的矩陣，則所述被選天線p1的均方誤差相關變量(Q1(p1))(1)(1)就是天線p1的估計誤差協方差矩陣Q1(p1)，Q1(p1)=(R1(p1))-1,]]>然后從所有的天線p1中選擇使均方誤差相關變量(Q1(p1))(1)(1)最小的天線，記為t1,t1=argminp1(Q1(p1))(1)(1).]]>其中，發射天線的均方誤差相關變量的完整的表述方法是，發射天線所發射信號在接收端估計值的均方誤差相關的變量，在本發明中，簡稱為發射天線的均方誤差相關變量。在本實施例中，特定發射天線的均方誤差相關變量是指估計誤差協方差矩陣中，該特定發射天線對應的對角線元素。
實際上，發射天線的均方誤差相關變量還可以是與該發射天線對應的對角線元素具有函數關系的任何一個值，例如，與該發射天線對應的對角線元素的倒數，或者該發射天線對應的對角線元素的模等等。對于這種情況，由于本技術領域人員能夠按照本發明提供的方法具體實現，在此省略對這種情況下的具體處理過程。
另外，再需要說明的是，由于本發明中所述的估計誤差協方差矩陣中將噪聲方差σw2歸一化為1，因此，發射天線所發射信號在接收端估計值的均方誤差是估計誤差協方差矩陣中對應發射天線的對角線元素與噪聲方差σw2的乘積。
計算被選天線t1的接收SINR為，SINR(t1)=||1α·(Q1(t1))(1)(1)||-1,]]>或者是SINR(t1)=1α·(Q1(t1))(1)(1)-1.]]>其中，‖‖表示復數的模。
由于α=σw2σs2,]]>因此，接收SINR的計算公式還可以為SINR(t1)=||σs2σw2·(Q1(t1))(1)(1)||-1,]]>或者是SINR(t1)=σs2σw2·(Q1(t1))(1)(1)-1.]]>其中，σw2·(Q1(t1))(1)(1)就是天線t1的均方誤差。在具體應用過程中，可以先得到天線的均方誤差，然后根據公式SINR(t1)=||σs2σw2·(Q1(t1))(1)(1)||-1]]>或SINR(t1)=σs2σw2·(Q1(t1))(1)(1)-1]]>計算接收SINR。
步驟305將m設為2。m、Q1(p1)用于下一次遞推。
圖3所示初始化完成后，轉到圖4的A中。圖4為天線選擇方案遞推流程圖，圖4從A開始，完成天線選擇的遞推，包括以下幾個步驟步驟401判斷是否已考慮完Mode-M天線選擇方案，即判斷m是否大于M，如果是，結束本流程；否則，進入遞推的流程，執行步驟402。
步驟402考慮Mode-m下的天線選擇方案，按照本流程，在Mode-m下已選定m-1個發射天線，已選定的發射天線為t1，…，tm-1。
步驟403在Mode-m下，選擇第m個天線的方案有M-m+1種天線選擇方案，分別從除發射天線t1，…，tm-1之外的M-m+1個發射天線中任意選擇一個天線，被選擇的天線用pm表示。本次遞推流程需要β1(pm)=rpmpm,]]>
vm-1(pm)=rt1pmrt2pm···rtm-1pm,]]>β1(pm)和vm-1(pm)可從圖3的302步驟求得的R矩陣中直接得到。利用β1(pm)、vm-1(pm)，以及上一次遞推得到的Rm-1(tm-1)，得到本次遞推中包括被選天線pm的m個發射天線t1，…，tm-1，pm的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣Rm(pm)，Rm(pm)=Rm-1(tm-1)vm-1(pm)(vm-1(pm-1))Hβ1(pm).]]>步驟404計算存在m-1個發射天線t1，…，tm-1的干擾的情況下，每一個被選天線pm的均方誤差相關變量，所述被選天線pm的均方誤差相關變量為發射天線t1，…，tm-1，pm的估計誤差協方差矩陣中天線pm對應的對角線元素。
所述被選天線pm的均方誤差相關變量是利用m-1個發射天線t1，…，tm-1的估計誤差協方差矩陣Qm-1(tm-1)遞推計算，計算步驟為首先計算Qm-1(tm-1)的Sherman-Morrison結果，即使用Sherman-Morrison公式得到(Tm-1(Pm))-1，(Tm-1(pm))-1=Qm-1(tm-1)+Qm-1(tm-1)vm-1(pm)(vm-1(pm))HQm-1(tm-1)β1(pm)-(vm-1(pm))HQm-1(tm-1)vm-1(pm);]]>然后由(Tm-1(pm))-1、vm-1(pm)，以及β1(pm)得到天線t1，…，tm-1，pm的估計誤差協方差矩陣Qm(pm)，Qm(pm)=(Tm-1(pm))-1××1β1(pm)+(vm-1(pm))H(Tm-1(pm))-1vm-1(pm)(β1(pm))2.]]>其中，×表示不需要計算的非對角線元素。Qm(pm)的最后一行最后一列的元素(Qm(pm))(m)(m)=1β1(pm)+(vm-1(pm))H(Tm-1(pm))-1vm-1(pm)(β1(pm))2]]>就是存在m-1個發射天線t1，…，tm-1的干擾的情況下的被選天線pm的均方誤差相關變量。
然后，從所有的天線pm中選擇使被選天線pm的均方誤差相關變量(Qm(pm))(m)(m)最小的天線，記為tm，tm=argminpm(Qm(pm))(m)(m).]]>計算存在m-1個發射天線t1，…，tm-1的干擾的情況下，被選天線tm的接收SINR為，SINR(tm)=||1α·(Qm(tm))(m)(m)||-1,]]>或者是SINR(tm)=1α·(Qm(tm))(m)(m)-1.]]>步驟405確定天線tm后，計算Mode-m下所選擇的發射天線t1，…，tm的估計誤差協方差矩陣Qm(tm)。在步驟404中已計算出的Qm(tm)的對角線元素的基礎上，再計算非對角線元素得到Qm(tm)為Qm(tm)=(Tm-1(tm))-1-(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)β1(tm)-((Tm-1(tm))-1vm-1(tm)β1(tm))H1β1(tm)+(vm-1(tm))H(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)(β1(tm))2.]]>Qm(tm)用于下一次的遞推。
當m＝M時，不需要計算QM(tM)用于下一次的遞推。只有在天線選擇方案確定為使用M個發射天線以后，才需要計算QM(tM)用于信號檢測。
步驟406在Mode-m下確定唯一的一個天線選擇方案，該方案為使用天線t1，…，tm-1，tm，m＝1，2，...，M，且接收端將按照發射天線tm，tm-1，…，t1的先后順序逐個解碼發射天線發射的信號。
步驟407m的值增加1，返回執行步驟401，進入下一次的遞推流程。
通過圖3、圖4所述的天線選擇的步驟，得到以下幾個結果，分別為結果1得到Mode-M下所選擇的M個發射天線的順序，即接收端檢測發射天線的先后順序，是tM，tM-1，...，tm，...，t2，t1；由此，還可以確定在任意的Mode-m下所選擇的m個發射天線為tm，tm-1，...，t2，t1，而接收端檢測這m個發射天線的先后順序為tm，tm-1，...，t2，t1，其中，m＝1，2，...，M。
結果2得到每一個發射天線tm的接收SINR即SINR(tm)，表示存在m-1個發射天線t1，…，tm-1的干擾的情況下，天線tm的接收SINR，其中，m＝1，2，...，M。
結果3得到在任意的Mode-m下所選擇的m個發射信號tm，tm-1，…，t2，t1的估計誤差協方差矩陣Qm(tm)，用于接收端檢測信號過程中，其中，m＝1，2，...，M-1。
上述結果中，接收端把所述結果1中的可以表示多個天線選擇方案的序列tM，...，t1和所述結果2中的SINR(tM)，…，SINR(t1)反饋給發射端，由發射端決定采用哪一種天線選擇方案。
接收端把所述結果2中的SINR(tM)，…，SINR(t1)反饋給發射端的過程中，一般需要變換SINR(tM)，…，SINR(t1)的值，以減少反饋的比特數。更具體的，一般情況下發射端有一個調制和信道編碼方案(MCS，The modulation and channelcoding scheme)表格，記錄各種接收SINR的情況下合適的MCS，在更復雜的系統中，上述表格記錄的內容可能更多。從而，接收端根據所述結果2中的SINR(tM)，…，SINR(t1)，在上述的MCS表格中選擇出一個合適的值，把這個值在MCS表格中的索引序號反饋給發射端就可以了，這樣可以降低需要反饋的信息的比特數。
在有天線選擇的通信方案中，并不一定需要將接收SINR計算出來后再比較接收SINR，而是可以通過比較與接收SINR有函數關系的變量得到接收SINR的比較結果。在本發明中，就是利用與估計誤差協方差矩陣中被選天線pm的均方誤差相關變量就能夠比較接收SINR；當需要接收SINR的值時，利用所述被選天線pm的均方誤差相關變量就能夠計算出接收SINR。
根據上述方法，在所述提案7中，如果發射端決定采用Mode-L，即在M個發射天線中選擇L個發射天線使用，則L個發射天線必然是tL，...，t1，L＝1，2，…，M。在發射端采用Mode-L天線選擇方案時，接收端檢測信號的流程如圖5所示，包括以下幾個步驟步驟501接收端檢測信號時，按照發射天線tL，...，t1的先后順序依次檢測各發射天線發射的信號，在信道矩陣H中分別取出與發射天線tL，…，t1對應的L列，并按列重新排序，得到HL(tL)=[h:t1h:t2···h:tL-1h:tL].]]>從信道矩陣H的互相關矩陣Φ中取出與發射天線tL，...，t1對應的行和列，重新排序，得到信道矩陣HL(tL)的互相關信道矩陣ΦL(tL)=(HL(tL))H·HL(tL).]]>其中，矩陣Φ在步驟302已計算得到，或者如果步驟302中只得到R矩陣，則利用矩陣Φ與R之間的關系得到Φ。
步驟502如果L=1，2，...，M-1，在所述結果3中所得到的發射信號的估計誤差協方差矩陣中，找到對應于L個發射天線tL，...，t1發射信號的估計誤差協方差矩陣QL(tL)，它是信號檢測所需的Q的初始值；如果L＝M，則需要遞推計算QL(tL)，它是信號檢測所需的Q的初始值；從所述結果3中所得到的發射信號的估計誤差協方差矩陣中，還可以進一步找到對應于l個發射天線tl，...，t1的估計誤差協方差矩陣Ql(tl)，l＝1，...，L-1，這些也是信號檢測所需的Q。
用HL(tL)對接收到的信號x1，...，xN進行預匹配濾波變換，得到接收信號向量 的預匹配濾波結果zL=(HL(tL))H·x→,]]>其中，(HL(tL))H為匹配濾波器。
定義檢測信號的遞推變量j，讓j＝L，進入下面的檢測信號的流程，即步驟503。
步驟503判斷是否只有一個待檢測發射信號，即判斷j是否小于2，如果是，則轉到步驟508；否則，執行步驟504。
步驟504利用待檢測發射信號tj，...，t1的估計誤差協方差矩陣Qj(tj)計算當前被檢測的發射信號tj的估計值ytj為，ytj=qjH·zj.]]>其中，qj表示Qj(tj)的第j列。
步驟505根據給定的符號星座對估計值ytj進行量化(slicing)，得到 步驟506從接收信號向量的預匹配濾波結果中消除當前檢測到的發射信號的影響，通過干擾消除技術將下一次信號檢測問題變為j-1個發射信號tj-1，...，t1的檢測，具體方法是刪除有j項的列向量zj的最后一項得到有j-1項的列向量(zj)min us；從(zj)min us中消除當前被檢測到的發射信號tj的干擾，得到 其中j，是矩陣Φj(tj)的最后一列即第j列的頭j-1行。
步驟507刪除矩陣Φj(tj)的最后1行和最后1列，即刪除Φj(tj)的第j行和第j列得到用于下一次迭代的Φj-1(tj-1)。
然后，讓j的值減1，即j＝j-1，轉到步驟703，進入下一次迭代。
步驟508得到最后一個被檢測發射信號t1的估計值yt1為，yt1=q1H·z1.]]>其中，q1表示Q1(t1)的第1列，即q1就是Q1(t1)。
步驟509根據給定的符號星座對估計值yt1進行量化(slicing)，得到 結束本流程。
最后檢測發射信號的結果為發射信號的估計值，依照被檢測的先后順序，是 其中 向量中發射信號估計值的下標只表示這個發射信號被檢測的先后順序，把向量 中發射信號的估計值 j＝L、L-1、...、1的下標j改為tj，得到的向量 中發射信號估計值的下標表示原來的信號索引。
以上所述的確定天線選擇方案的方法和檢測信號的方法，同樣適用于有天線選擇的其它通信方案。下面簡單介紹具有天線選擇的通信方案，提案1和提案11。
文獻3GPP TR 25.876V 1.7.1的提案1(Proposal 1“Per-antenna ratecontrol(PARC)”)中提供一種包括天線選擇的MIMO通信方案。提案1中，有M個發射天線的情況下，考慮2M-1種天線選擇的組合方案，最終在M個發射天線中選擇具有最高總數據率的一個子集的發射天線。在Mode-m天線選擇方案中，考慮所有CMm個天線選擇方案，計算Mode-m下的所有CMm個天線選擇方案的m個發射天線的接收SINR，m取1，2，...，M，對每一個m值都進行所述的接收SINR計算，由此決定選擇哪一種具有最高總數據率的天線選擇方案，其中CMm表示從M個不同的對象中取m個對象的所有組合的個數。
針對文獻3GPP TR 25.876 V1.7.1的提案11(Proposal 11Single &Multiple Code Word MIMO with Virtual Antenna mapping(SCW/MCW-VA))介紹的SCW/MCW-VA通信方案中也提供一種包括天線選擇的MIMO通信方案。提案11的方案中，使用虛擬天線(VA)的概念，相應的接收端處理的對象由信道矩陣H變成等效信道矩陣 所述SCW/MCW-VA通信方案有SCW模式和MCW模式，分別描述如下在所述SCW/MCW-VA通信方案的SCW模式中，推薦使用的方法是，被選擇的最優發射天線選擇方案，只是確定用所有虛擬發射天線中的幾個虛擬發射天線，但是不確定用具體的哪幾個虛擬發射天線，發射信號的時候交替使用所有的虛擬發射天線。在所述SCW模式的方案中，比如發射端有4個發射天線1、2、3、4，如果在信號發射時確定用其中2個發射天線，則每一個時刻都使用2個發射天線，但是使用哪2個發射天線，是隨時間變化的，幾個符號用發射天線1、2，幾個符號用發射天線3、4，幾個符號用發射天線2、3...，這樣依次交替變化所使用的虛擬發射天線。
而在所述SCW/MCW-VA通信方案的MCW模式中，被選擇的最優發射天線選擇方案，確定用所有虛擬發射天線中的幾個虛擬發射天線，也確定使用具體的哪幾個虛擬發射天線，但是各個發射信號與所使用的各個虛擬發射天線的對應關系是隨時間變化的。在所述MCW模式中，比如發射端有4個發射天線1、2、3、4，如果在信號發射時確定用其中2個發射天線1和4，則每一個時刻都使用2個發射天線1和4，但是假設2路發射信號是a和b，則幾個符號a用發射天線1發射，b用發射天線4發射，而接下來的幾個符號a用發射天線4發射，b用發射天線1發射，這樣依次交替變化發射信號的虛擬發射天線的對應關系。提案11的MCW模式中，因為各路發射信號和各個虛擬天線之間不再是確定的一一對應的關系，接收端需要估計各路發射信號的接收SINR，而不再是各個虛擬天線的接收SINR，其中，各路發射信號的接收SINR是通過各個虛擬天線的接收SINR取平均得到的。
以上所述提案1和提案11中，確定天線選擇的過程和檢測信號的過程同樣可以利用提案7所述實施例中的思想執行。
本發明中，在有天線選擇的MIMO通信系統中，確定天線選擇方案的主要思想是獲取信道矩陣H后，計算當前采用的通信方案所需要考慮的各個天線選擇方案所選擇的發射天線的均方誤差相關變量，利用所述均方誤差相關變量比較各發射天線的接收SINR，根據接收SINR的比較結果，確定天線選擇方案。其中，所述各個天線選擇方案所選擇的發射天線的均方誤差相關變量的計算步驟包括利用信道矩陣H計算所述均方誤差相關變量；或者，利用信道矩陣H計算出天線選擇方案所選擇的所有發射天線中的部分發射天線的估計誤差協方差矩陣，然后利用信道矩陣H和所計算出的部分發射天線的估計誤差協方差矩陣，遞推求得天線選擇方案所選擇的所有發射天線的估計誤差協方差矩陣，其中估計誤差協方差矩陣的對角線元素為均方誤差相關變量。
本發明中，在有天線選擇的MIMO通信系統中，當通過上述的確定天線選擇方案的方法確定一種天線選擇方案后，接收端檢測發射端按照所確定的天線選擇方案發射的信號時，檢測信號的主要思想是利用天線選擇過程中所得到的待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣，計算對發射信號的估計值。
本發明中，當發射端的特定發射天線存在其它的一個或一個以上發射天線的干擾時，計算所述特定發射天線的接收SINR的總體思路是計算該特定發射天線和所述一個或一個以上作為干擾的發射天線組成的發射天線集合的估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項，并利用該項計算該特定發射天線的接收SINR。其中，對特定發射天線產生干擾的發射天線，可以是發射端的所有發射天線中除了特定發射天線的其它發射天線；如果通過干擾消除技術將對該特定發射天線的某些發射天線的干擾已消除，則對該特定發射天線產生干擾的發射天線中，不包括已通過干擾消除技術消除干擾的發射天線。
在實際應用中，估計誤差協方差矩陣中噪聲方差σw2并非歸一化為1。如果在本發明所述的估計誤差協方差矩陣上再乘以任何一個非零常數，也可以按照本發明提供的思想實現發明目的。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種在多天線通信系統中確定天線選擇方案的方法，發射信號由發射端各個不同的發射天線分別發射并經過一個信道到達接收端的接收天線，其特征在于，該方法包括以下步驟a)獲取由發射天線和接收天線之間的信道系數組成的信道矩陣H；b)計算當前采用的通信方案所需要考慮的各個天線選擇方案所選擇的發射天線的均方誤差相關變量，利用所得到的均方誤差相關變量比較所述通信方案所需要考慮的各個天線選擇方案所選擇的各發射天線的接收信號與干擾噪聲比SINR，根據接收SINR的比較結果，確定天線選擇方案；所述均方誤差相關變量的計算步驟包括利用信道矩陣H計算所述均方誤差相關變量；或者，利用信道矩陣H計算出天線選擇方案所選擇的所有發射天線中的部分發射天線的估計誤差協方差矩陣，然后利用信道矩陣H和所計算出的部分發射天線的估計誤差協方差矩陣，遞推求得包括所述部分發射天線且個數多于所述部分發射天線個數的發射天線的均方誤差相關變量。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b所述比較通信方案所需要考慮的天線選擇方案所選擇的各發射天線的接收SINR的步驟包括b11.利用信道矩陣H計算在所有發射天線中選擇第一數目個發射天線的天線選擇方案所能選擇的發射天線的均方誤差相關變量，利用所計算出的均方誤差相關變量，比較所述選擇第一數目個發射天線的天線選擇方案所能選擇的各發射天線的接收SINR，確定選擇第一數目個發射天線的天線選擇方案；計算所確定的選擇第一數目個發射天線的天線選擇方案所選擇的發射天線的估計誤差協方差矩陣；b12.利用步驟b11或上一次遞推中的步驟b12得到的估計誤差協方差矩陣，遞推計算選擇包括所述第一數目個發射天線且個數大于第一數目的第二數目個發射天線的天線選擇方案所能選擇的發射天線的均方誤差相關變量，利用所計算出的均方誤差相關變量，比較所述選擇第二數目個發射天線的天線選擇方案所能選擇的各發射天線的接收SINR，確定選擇第二數目個發射天線的天線選擇方案；計算所確定的選擇第二數目個發射天線的天線選擇方案所選擇的發射天線的估計誤差協方差矩陣；如果已比較所有天線選擇方案所選擇的發射天線的接收SINR，則結束本流程；否則，令第一數目的值等于第二數目的值后，第二數目的值加1或大于1的整數值，返回步驟b12。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b所述比較通信方案所需要考慮的天線選擇方案所選擇的各發射天線的接收SINR的步驟包括b21.在比較選擇1個發射天線的天線選擇方案Mode-1方案所選擇的各發射天線的接收SINR時，接收端利用信道矩陣H計算Mode-1方案所能選擇的1個發射天線p1的均方誤差相關變量，利用所得到的均方誤差相關變量比較所述Mode-1方案所選擇的發射天線的接收SINR，確定Mode-1方案中選擇發射天線t1；計算所述發射天線t1的估計誤差協方差矩陣；b22.在比較選擇m個發射天線的天線選擇方案Mode-m方案所選擇的各發射天線的接收SINR時，利用Mode-m方案所選擇的m個發射天線中的m-1個發射天線的估計誤差協方差矩陣，遞推計算Mode-m方案所能選擇的m個發射天線p1，...，pm的均方誤差相關變量，利用所述均方誤差相關變量比較Mode-m方案所能選擇的各發射天線的接收SINR，確定Mode-m方案中選擇發射天線t1，...，tm；計算該m個發射天線t1，...，tm的估計誤差協方差矩陣；如果已比較所有天線選擇方案下的各發射天線的接收SINR，則結束本流程；否則，m的值加1，返回步驟b22；其中，m的初始值設為2。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟b21所述Mode-1方案所能選擇的1個發射天線p1為所有發射天線中任何一個發射天線；步驟b21所述確定Mode-1方案中選擇發射天線t1為比較各個Mode-1方案所能選擇的發射天線p1的接收SINR，將接收SINR最好的Mode-1方案所選擇的發射天線確定為所述Mode-1方案中選擇的發射天線t1；步驟b22所述Mode-m方案所能選擇的m個發射天線p1，...，pm為t1，...，tm-1，pm，其中，發射天線t1，...，tm-1為步驟b21或上一次遞推的步驟b22所確定選擇的接收SINR最好的Mode-(m-1)方案所選擇的m-1個發射天線；pm為第m個發射天線，是從所有發射天線中去掉所述m-1個發射天線t1，...，tm-1后得到的發射天線集合中的任何一個發射天線；步驟b22所述Mode-m方案中所確定選擇的m個發射天線t1，...，tm滿足所述m個發射天線t1，...，tm中的m-1個發射天線為步驟b21或上一次遞推的步驟b22所確定選擇的接收SINR最好的Mode-(m-1)方案所選擇的發射天線t1，...，tm-1；存在m-1個發射天線t1，...，tm-1的干擾的情況下，比較各個Mode-m方案所能選擇的發射天線pm的接收SINR，確定所選擇的發射天線pm的接收SINR最好的Mode-m方案，所選擇的發射天線pm的接收SINR最好的Mode-m方案所選擇的發射天線為所述m個發射天線t1，...，tm中的第m個發射天線tm。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟b之前進一步包括利用信道矩陣H得到所有發射天線的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣R；步驟b21所述計算發射天線p1的均方誤差相關變量的步驟包括在R矩陣中得到發射天線p1的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣R1(p1)，利用所得到的R1(p1)計算發射天線p1的均方誤差相關變量；步驟b22所述計算發射天線pm的均方誤差相關變量的步驟包括在R矩陣中得到發射天線t1，...，tm-1，pm的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣Rm(pm)中的一個向量vm-1(pm)和一個標量β1(pm)，利用所得到的一個向量vm-1(pm)、一個標量β1(pm)和Mode-(m-1)方案所確定選擇的發射天線t1，...，tm-1的估計誤差協方差矩陣計算發射天線pm的均方誤差相關變量。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述發射天線的均方誤差相關變量為包括該發射天線的估計誤差協方差矩陣中，與該發射天線對應的對角線元素。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟b21所述利用R1(p1)計算得到的發射天線p1的均方誤差相關變量為R1(p1)的倒數為發射天線p1的均方誤差相關變量(Q1(p1))(1)(1)；步驟b22所述在R矩陣中得到的矩陣Rm(pm)中的一個向量vm-1(pm)和一個標量β1(pm)為在Mode-(m-1)方案所確定選擇的發射天線t1，...，tm-1的估計誤差協方差矩陣的逆矩陣Rm-1(tm-1)的基礎上，矩陣Rm(pm)所增加的一個與發射天線t1，...，tm-1，pm相關的向量vm-1(pm)和一個與發射天線pm相關的標量β1(pm)；步驟b22所述利用Rm(pm)中的一個向量vm-1(pm)、一個標量β1(pm)和Mode-(m-1)方案所確定選擇的發射天線t1，...，tm-1的估計誤差協方差矩陣Qm-1(tm-1)計算得到發射天線pm的均方誤差相關變量為首先計算Qm-1(tm-1)的Sherman-Morrison結果(Tm-1(pm))-1，然后由(Tm-1(pm))-1、vm-1(pm)，以及β1(pm)計算得到發射天線pm的均方誤差相關變量(Qm(pm))(m)(m)，其中，(Qm(pm))(m)(m)=1β1(pm)+(vm-1(pm))H(Tm-1(pm))-1vm-1(pm)(β1(pm))2.]]>
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，當所述通信方案需要計算接收SINR時，步驟b21所述利用發射天線p1均方誤差相關變量(Q1(p1))(1)(1)計算發射天線p1的接收SINR為 或 步驟b22所述利用發射天線pm的均方誤差相關變量(Qm(pm))(m)(m)計算選擇m個發射天線的各天線選擇方案所選擇的發射天線p1，...，pm中發射天線pm的接收SINR為 或 其中，‖‖表示復數的模，α為每個接收天線上的平均接收信噪比相關的常數。
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟b22所述計算發射天線t1，...，tm的估計誤差協方差矩陣為在(Tm-1(tm))-1的基礎上，增加由矩陣(Tm-1(tm))-1、向量vm-1(tm)以及標量βm-1(tm)組成的一列和一行，得到m個發射天線t1，...，tm的估計誤差協方差矩陣Qm(tm)，一列和一行相交的項是發射天線tm的均方誤差相關變量(Qm(tm))(m)(m)=1β1(tm)+(vm-1(tm))H(Tm-1(tm))-1vm-1(tm)(β1(tm))2,]]>一列的其它項為 一行的其它項為
10.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述發射天線的均方誤差相關變量為包括該發射天線的估計誤差協方差矩陣中，與該發射天線對應的對角線元素具有函數關系的值。
11.一種在多天線通信系統中檢測信號的方法，發射信號由發射端各個不同的發射天線分別發射并經過一個信道到達接收端，其特征在于，該方法包括以下步驟x.獲取由發射天線和接收天線之間的信道系數組成的信道矩陣H；y.計算當前采用的通信方案所需要考慮的各個天線選擇方案所選擇的發射天線的均方誤差相關變量，利用所得到的均方誤差相關變量比較所述通信方案所需要考慮的各個天線選擇方案所選擇的各發射天線的接收信號與干擾噪聲比SINR，根據接收SINR的比較結果，確定天線選擇方案；所述均方誤差相關變量的計算步驟包括利用信道矩陣H計算所述均方誤差相關變量；或者，利用信道矩陣H計算出天線選擇方案所選擇的所有發射天線中的部分發射天線的估計誤差協方差矩陣，然后利用信道矩陣H和所計算出的部分發射天線的估計誤差協方差矩陣，遞推求得包括所述部分發射天線且個數多于所述部分發射天線個數的發射天線的均方誤差相關變量；z.利用步驟y的確定天線選擇方案過程中所得到的天線選擇方案所選擇的發射天線的估計誤差協方差矩陣，檢測所確定的天線選擇方案所選擇的發射天線發射的信號。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，步驟y所述比較通信方案所需要考慮的天線選擇方案所選擇的各發射天線的接收SINR的步驟包括y1.在比較選擇1個發射天線的天線選擇方案Mode-1方案所選擇的各發射天線的接收SINR時，接收端利用信道矩陣H計算Mode-1方案所能選擇的1個發射天線p1的均方誤差相關變量，利用所得到的均方誤差相關變量比較所述Mode-1方案所選擇的發射天線的接收SINR，確定Mode-1方案中選擇發射天線t1；計算所述發射天線t1的估計誤差協方差矩陣；y2.在比較選擇m個發射天線的天線選擇方案Mode-m方案所選擇的各發射天線的接收SINR時，利用Mode-m方案所選擇的m個發射天線中的m-1個發射天線的估計誤差協方差矩陣，遞推計算Mode-m方案所能選擇的m個發射天線p1，...，pm的均方誤差相關變量，利用所述均方誤差相關變量比較Mode-m方案所能選擇的各發射天線的接收SINR，確定Mode-m方案中選擇發射天線t1，...，tm；計算該m個發射天線t1，...，tm的估計誤差協方差矩陣；如果已比較所有天線選擇方案下的各發射天線的接收SINR，則結束本流程；否則，m的值加1，返回步驟b22；其中，m的初始值設為2。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述步驟z之前進一步包括利用所確定的天線選擇方案所選擇的發射天線對應的信道矩陣H對接收信號進行預匹配濾波變換；計算信道矩陣H的互相關信道矩陣Φ，Φ＝HH·H；所述步驟z包括z1.從步驟y的確定天線選擇方案過程中所得到的各天線選擇方案所選擇的發射天線的估計誤差協方差矩陣中直接得到待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣，利用所得到的待檢測發射信號的估計誤差協方差矩陣和所述接收信號的預匹配濾波結果得到所述當前被檢測的一個發射信號的估計值；z2.利用所述當前被檢測的一個發射信號的估計值和信道矩陣H的互相關信道矩陣Φ計算已檢測的發射信號對檢測后續發射信號的干擾值，并從所述接收信號的預匹配濾波結果中消除已檢測的發射信號的干擾，得到修正的接收信號的預匹配濾波結果；z3.重復步驟z1、z2，直到檢測到所述所確定的天線選擇方案中所選擇的發射天線發射的信號。
14.一種在多天線通信系統中計算接收信號與干擾噪聲比SINR的方法，用于計算對發射端的一個特定發射天線的接收SINR，所述特定發射天線存在其它的一個或一個以上發射天線的干擾，其特征在于，該方法包括計算該特定發射天線和所述一個或一個以上作為干擾的發射天線組成的發射天線集合的估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項，并利用該項計算特定發射天線的接收SINR。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，所述計算特定發射天線的接收SINR為利用估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項和每個接收天線上的平均接收信噪比相關的常數，計算接收SINR。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述計算特定發射天線的接收SINR為計算所述估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項與每個接收天線上的平均接收信噪比相關的常數之積，所得到的乘積取倒數后再減1，得到該特定發射天線的接收SINR；或者，計算所述估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項與每個接收天線上的平均接收信噪比相關的常數之積，所得到的乘積取倒數后取模后再減1，得到該特定發射天線的接收SINR。
17.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，所述計算特定發射天線的接收SINR為計算該估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項和接收天線上的噪聲方差的乘積，得到所述特定發射天線所發射信號在接收端估計值的均方誤差，然后計算該發射天線所發射信號的方差與所述特定發射天線所發射信號在接收端估計值的均方誤差之商，所得到的商減1，得到該特定發射天線的接收SINR；或者，計算該估計誤差協方差矩陣中與所述特定發射天線對應的項和接收天線上的噪聲方差的乘積，得到所述特定發射天線所發射信號在接收端估計值的均方誤差，然后計算該發射天線所發射信號的方差與所述特定發射天線所發射信號在接收端估計值的均方誤差之商，所得到的商取模后再減1，得到該特定發射天線的接收SINR。
全文摘要
本發明公開了在多天線通信系統中確定天線選擇方案的方法，該方法包括利用較少發射天線的估計誤差協方差矩陣遞推得到較多發射天線的均方誤差相關變量，利用所述均方誤差相關變量比較所有天線選擇方案所選擇的發射天線的接收信號與干擾噪聲比SINR，并根據比較SINR的結果確定天線選擇方案。本發明還公開了在多天線通信系統中檢測信號的方法，該方法包括利用比較SINR過程中得到的發射天線的估計誤差協方差矩陣，計算每一個被檢測發射信號的估計值。本發明還公開了在多天線通信系統中計算接收SINR的方法。根據本發明公開的方法，減少了確定天線選擇方案，檢測信號以及計算接收SINR的計算復雜度。
文檔編號H04B7/06GK1889382SQ200610104049
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月31日 優先權日2006年7月31日
發明者朱胡飛 申請人:華為技術有限公司