CN101394257B - 多用户多输入多输出预编码的天线选择方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种基于BD算法的多用户MIMO预编码的天线选择方法，对多用户系统L种可能的天线选择方式的每一种方式l进行以下运算：a)基于方式l下的信道矩阵，计算每一用户k的等效信道矩阵的能量E_k ^(l)，k为用户序号，k＝1，2，...，K；K为用户总数；b)将K个用户的等效信道能量相加，得到等效信道能量之和；得到L种天线选择方式下的所有用户的等效信道能量之和后，以其中最大值对应的天线选择方式作为最终选定的天线选择方式。相应的天线选择装置包括依次相连的选择方式生成单元、等效信道能量计算单元、加法单元和比较单元。本发明在提高系统和容量的同时能兼顾运算的复杂度。

Description

多用户多输入多输出预编码的天线选择方法及其装置

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO)无线移动通信系统，具体涉及一种应用于多用户(Multi-user)MIMO的预编码的天线选择方法及装置。

背景技术

多输入多输出(MIMO：Multiple Input and Multiple Output)系统由于其有效提高信道容量而成为LTE的研究中一项倍受人们关注的技术。使用预编码技术进行多数据流与天线之间的复用能够更加有效的利用现有信道资源，通过对数据流的功率分配能够提高系统容量，并能够减小数据流之间的干扰，提高系统的整体性能。因此预编码技术也成为新的研究热点。

针对多用户使用的预编码方法的基本思想是发射端发射机已知所有用户的信道信息，根据所有用户的信道信息，通过多用户信号分离算法对于多用户间的信号进行分离，消除用户之间的干扰，达到同时同频传输多用户信号的目的。

在多用户MIMO模式中，可以通过设计合适的发射天线和接收天线的权值矢量来分开多用户的信号，去除干扰。对于多用户MIMO使用块对角(BD：Block Diagonalize)算法可以有效分离多用户信号，消除或压制干扰。

BD算法描述如下：

定义 ${\tilde{H}}_j\text{=}{\left[\begin{array}{cc}{H}_1^T\·\·\·H_{j-1}^T& H_{j+1}^T\·\·\·H_K^T\end{array}\right]}^T;$ 其中H₁…H_k分别为K个用户的信道矩阵。

对于

进行SVD分解得到 ${\tilde{H}}_j={\tilde{U}}_j{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_j{\left[\begin{array}{cc}{\tilde{V}}_j^{\left(1\right)}& {\tilde{V}}_j^{\left(0\right)}\end{array}\right]}^{*},$ 其中，对于

进行SVD分解得到三个矩阵分别是

和

是酉矩阵，

是奇异值矩阵，

是

分解得到的V矩阵的第一个列向量，

是

分解得到的其余的列向量，[]^*表示共轭转秩。

对于第j个用户，对

进行第二次SVD分解：

$H_j{\tilde{V}}_j^{\left(0\right)}=U_j\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_j& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{V}_j^{\left(1\right)}& V_j^{\left(0\right)}\end{array}\right]}^{*}$

对于第j个用户，在发射端所使用的权值矢量为

，在接收端使用的权值为U_j。

在单用户MIMO系统中，减少接收天线数会降低系统的容量。但在采用块对角化预编码的MIMO多用户下行链路中，根据系统配置适当减少用户的接收天线数可能反而会增加系统的空间自由度，提高系统的和容量。但是，如何进行天线选择来提高系统的和容量同时兼顾运算的复杂度，是急需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于块对角算法的多用户多输入多输出预编码的天线选择方法及其装置，在提高系统和容量的同时能兼顾运算的复杂度。

假定基站采用块对角化预编码同时给K个用户发送数据，为了增加系统的空间自由度或降低用户接收机的硬件复杂度，设第k个用户需要从N_k根天线中选择R_k根天线使用。首先考虑最大化系统和容量的最优的用户天线选择。

对于块对角化预编码，每个用户的预编码矩阵均位于其它所有用户的信道矩阵的零空间中，因此若某一个用户改变所使用的天线，则其它所有用户的预编码矩阵都要发生改变。这就意味着，最优的用户天线选择不能分解为各用户独立地选择天线，而需要对所有用户联合进行天线选择，即搜索所有可能的 $L=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Π}}}\left(\begin{array}{c}{N}_k\\ R_k\end{array}\right)$ 种选择方法。

多用户MIMO信道矩阵的块对角化要求每个用户的预编码矩阵位于其它所有用户的信道矩阵的零空间中。我们知道矩阵

的列向量构成了

的零空间的一组标准正交基，因此矩阵

是到的零空间的正交投影矩阵，H_j到

的零空间的投影为 ${\tilde{H}}_j=H_j{\tilde{V}}_j^{\left(0\right)}{\tilde{V}}_j^{{\left(0\right)}^H},$ 显然 ${\left|\right|{\hat{H}}_j\left|\right|}^2={\left|\right|H_j{\tilde{V}}_j^{\left(0\right)}\left|\right|}^2$ (由于第二次SVD分解的对象是，所以对其命名为

)。我们将

称为用户j的等效信道矩阵，

称为此等效信道矩阵的能量。‖*‖²表示Frobenius范数运算。

块对角化预编码实现的系统和容量实际上由K个用户的等效信道矩阵决定。从统计意义上看，对于两个统计特性相同的信道，能量大的信道在大多数情况下能提供更大的容量。基于这一考虑，本发明提出一种次优的用户天线选择算法，将各用户的等效信道能量之和作为天线选择的目标函数。尽管不是直接将系统的和容量作为目标函数，但这种方法的优点是对每种可能的天线选择方法不再需要计算K个矩阵的奇异值分解，从而大大降低计算复杂度。

基于以上分析，本发明提供的第一种基于块对角算法的多用户多输入多输出预编码的天线选择方法，包括以下步骤：

对多用户系统L种可能的天线选择方式的每一种方式l进行以下运算：

a)基于方式l下的信道矩阵，计算每一用户k的等效信道矩阵的能量E_k ^(l)，k为用户序号，k＝1，2，…，K；K为用户总数；

b)将K个用户的等效信道能量相加，得到等效信道能量之和；

得到L种天线选择方式下的所有用户的等效信道能量之和后，以其中最大值对应的天线选择方式作为最终选定的天线选择方式。

进一步地，上述天线选择方法还可具有以下特点：方式l下用户k的等效信道矩阵的能量E_k ^(l)是按以下几步计算得到的：

a1)将用户k对应的信道矩阵记为H_k ^(l)构造包括所有其它用户的信道矩阵；

a2)对按行进行正交化，得到各行标准正交的矩阵W_k ^(l)；

a3)计算用户k的等效信道矩阵的能量 $E_k^{\left(l\right)}={\left|\right|H_k^{\left(l\right)}(I_M-W_k^{\left(l\right)H}{W}_k^{\left(l\right)})\left|\right|}^2,$ 其中的I_M代表单位阵，‖*‖²表示Frobenius范数运算。

如权利要求2所述的天线选择方法，其特征在于：步骤a2)中采用的正交化是Gram-Schmidt正交化方法。

为了解决上述技术问题，本发明又提供了一种基于上述方法的多用户多输入多输出预编码的天线选择方法，包括以下步骤：

A，对每一个用户，将其接收天线进行任意组合，每一组合对应于一个信道矩阵，计算各信道矩阵的Frobenius范数F(k)值；

B，将所有用户各种组合下的F(k)一起比较，将其中最大值对应的用户作为第一个选定天线的用户，将该最大值对应的组合中的天线作为该用户选定的接收天线；

C，对未选定天线的用户中的每一个待选用户，分别与已选定天线用户构成一多用户系统，按上述第一种方法所述方法得到每一多用户系统可能的天线选择方式中等效信道能量之和的最大值M_k及对应天线选择方式；

D，将所有待选用户对应的等效信道能量之和的最大值M_k进行比较，将其中的最大值M₁对应的待选用户作为本次选定天线的用户，根据最大值M₁对应的天线选择方式为所述本次选定天线的用户选定接收天线；

E，反复执行步骤C和D，直到所有用户均确定了所选择的天线。

进一步地，上述天线选择方法还可具有以下特点：

步骤A中对每一个用户，将其接收天线任意组合得到的信道矩阵的F(k)值进行比较，将F(k)值最大的信道矩阵对应的R_k根天线作为该用户粗筛后选择的天线，1≤R_k≤N_k；

步骤C在构成的多用户系统中，将所述待选用户粗筛后的R_k根天线的L种组合方式与已选定天线组合，作为该多用户系统的L种可能的天线选择方式，再按照上述第一种方法所述方法为所述待选用户选定接收天线。

本发明提供的用于实现上述第一种方法的多用户多输入多输出预编码的天线选择装置，包括选择方式生成单元、等效信道能量计算单元、加法单元和比较单元，其中：

所述选择方式生成单元用于生成多用户系统的所有可能的天线选择方式，输出到所述等效信道能量计算单元；

所述等效信道能量计算单元用于对生成的每一种天线选择方式，根据其对应的信道矩阵计算每一用户的等效信道矩阵的能量，输出到加法单元；

所述加法单元用于将每一天线选择方式下的所有用户的等效信道能量相加，并将得到的等效信道能量之和输出到比较单元；

所述比较单元用于在得到每一天线选择方式下的所有用户的等效信道能量之和后，以其中最大值对应的天线选择方式作为选定的天线选择方式。

进一步地，上述天线选择装置还可具有以下特点：所述等效信道能量计算单元进一步包括：

信道矩阵生成单元，用于生成每一种天线选择方式下，用户k对应的信道矩阵和所有其它用户的信道矩阵

，k为用户序号，k＝1，2，…，K；K为用户总数；

正交化单元，用于对

按行进行正交化，得到各行标准正交的矩阵W_k ^(l)；

能量计算单元，用于按下式计算用户k的等效信道矩阵的能量：

$E_k^{\left(l\right)}={\left|\right|H_k^{\left(l\right)}(I_M-W_k^{\left(l\right)H}{W}_k^{\left(l\right)})\left|\right|}^2,$

其中的I_M代表单位阵，‖*‖²表示Frobenius范数运算。

进一步地，上述天线选择装置还可具有以下特点：所述正交化单元采用的是Gram-Schmidt正交化方法。

本发明提供的另一种基于上述第一种方法的多用户多输入多输出预编码的天线选择装置，包括：范数值计算模块、第一选择模块和循环选择模块，其中：

范数值计算模块，用于对每一个用户，将其接收天线进行任意组合，每一组合对应于一个信道矩阵，计算各信道矩阵的Frobenius范数F(k)值，输出到第一用户选择模块；

第一选择模块，用于将所有用户各种组合下的F(k)一起比较，将其中最大值对应的用户作为第一个选定天线的用户，将该最大值对应的组合中的天线作为该用户选定的接收天线；

循环选择模块，包括：

能量值计算单元，用于对未选定天线的用户中的每一个待选用户，分别与已选定天线用户构成一多用户系统，按上述第一种方法所述方法，得到每一多用户系统可能的天线选择方式中等效信道能量之和的最大值M_k及对应天线选择方式，再触发选择判定单元；

选择判定单元，用于将所有待选用户对应的等效信道能量之和的最大值M_k进行比较，将其中的最大值M₁对应的待选用户作为本次选定天线的用户，根据最大值M₁对应的天线选择方式为所述本次选定天线的用户选定接收天线；

循环控制单元，用于触发所述能量值计算单元启动一次选择，在得到选择判定单元的选择结果后，保存并触发所述能量值计算单元启动下一次选择，直到所有用户均确定了所选择的天线。

进一步地，上述天线选择装置还可具有以下特点：

所述范数值计算模块对每一个用户，还将其接收天线任意组合得到的信道矩阵的F(k)值进行比较，将F(k)值最大的信道矩阵对应的R_k根天线作为该用户粗筛后选择的天线，1≤R_k≤N_k；

所述循环选择模块中的能量值计算单元在构成的多用户系统时，将所述待选用户粗筛后的R_k根天线的L种组合方式与已选定天线组合，作为该多用户系统的L种可能的天线选择方式，再按照上述第一种方法所述方法为所述待选用户选定接收天线。

本发明提出的一种次优的用户天线选择算法，将各用户的等效信道能量之和作为天线选择的目标函数。尽管不是直接将系统的和容量作为目标函数，但这种方法的优点是对每种可能的天线选择方法不再需要计算K个矩阵的奇异值分解，从而大大降低计算复杂度。

附图说明

图1是基于BD算法MU-MIMO预编码的天线选择方法基于的系统示意图。

图2是本发明第一实施例天线选择算法的流程图。

图3是本发明第一实施例天线选择装置的示意图。

图4是本发明第二实施例天线选择装置的示意图。

具体实施方式

下面给出本发明次优的基于等效信道能量的用户天线选择算法的两个实施例。

第一实施例

本实施例基于等效信道能量的联合用户天线选择算法流程如图2所示，包括以下步骤：

步骤10，将采用天线选择方式l时用户k对应的信道矩阵记为H_k ^(l)，构造包括所有其它用户的信道矩阵 ${\tilde{H}}_k^{\left(l\right)}\text{=}{\left[\begin{array}{cc}{H}_1^{\left(l\right)T}\·\·\·H_{k-1}^{\left(l\right)T}& H_{k+1}^{\left(l\right)T}\·\·\·H_K^{\left(l\right)T}\end{array}\right]}^T;$

其中，k表示用户序号，k＝1，2，…，K；K为当前的用户总数，l为天线选择方法的序号，l＝1，2，…，L，L是可能的天线选择方法的总数。

步骤20，对

按行进行Gram-Schmidt正交化，得到各行标准正交的矩阵W_k ^(l)；

步骤30，计算用户k的等效信道矩阵的能量 $E_k^{\left(l\right)}={\left|\right|H_k^{\left(l\right)}(I_M-W_k^{\left(l\right)H}{W}_k^{\left(l\right)})\left|\right|}^2,$ 其中的I_M代表单位阵；

步骤40，计算采用天线选择方式l时，K个用户的等效信道能量之和 $E\left(l\right)={\mathrm{\Σ}}_{k=1}^K{E}_k^{\left(l\right)};$

步骤50，按上述四步得到所有天线选择方式下K个用户的等效信道能量之和后，选择使用等效信道能量之和最大的天线选择方式。

等效信道能量之和最大的天线选择方法的序号表示为：

$\tilde{l}=\arg \underset{l=\mathrm{1,2},...,L}{\max }E\left(l\right).$

相应地，本实施例的天线选择装置如图3所示，包括选择方式生成单元、等效信道能量计算单元、加法单元和比较单元，其中：

所述选择方式生成单元用于生成多用户系统的所有可能的天线选择方式，输出到所述等效信道能量计算单元；

所述等效信道能量计算单元用于对生成的每一种天线选择方式，根据其对应的信道矩阵计算每一用户的等效信道矩阵的能量，输出到加法单元；进一步包括：

信道矩阵生成单元，用于生成每一种天线选择方式下，用户k对应的信道矩阵和所有其它用户的信道矩阵

，k为用户序号，k＝1，2，…，K；K为用户总数；

正交化单元，用于对

按行进行正交化，得到各行标准正交的矩阵W_k ^(l)；

能量计算单元，用于按下式计算用户k的等效信道矩阵的能量：

$E_k^{\left(l\right)}={\left|\right|H_k^{\left(l\right)}(I_M-W_k^{\left(l\right)H}{W}_k^{\left(l\right)})\left|\right|}^2,$

其中的I_M代表单位阵，‖*‖²表示Frobenius范数运算。

所述加法单元用于将每一天线选择方式下的所有用户的等效信道能量相加，并将得到的等效信道能量之和输出到比较单元；

所述比较单元用于在得到每一天线选择方式下的所有用户的等效信道能量之和后，以其中最大值对应的天线选择方式作为选定的天线选择方式。

同遍历天线选择方式的用户天线选择算法相比，这种基于等效信道能量的算法的计算复杂度大大降低，但仍需要通过全局搜索联合确定所有用户选择的天线。为了进一步降低计算复杂度，我们仍基于等效信道能量提出一种依次确定各用户所选天线的算法。下面给出该算法的流程。

第二实施例

本实施例是基于信道能量的依次用户天线选择算法，流程如下：

第一步，初始化：尚未确定所选天线的用户集合A＝{1，2，…，K}，已确定所选天线的用户数n＝0及其信道矩阵V＝[]，[]表示空矩阵；

第二步，对用户k＝1，2，…，K中的任一用户，分别对每个用户的各种可能的天线组合方式从其N_k×M信道矩阵H_k找到相应的R_k×M矩阵，其Frobenius范数为F(k)，将Frobenius范数最大的R_k×M矩阵记作

，其中，M为发射天线数目，N_k是用户k接收天线的数目，所述R_k行对应于的R_k根天线，1≤R_k≤N_k；

该步的目的在于根据范数对需要进行选择的信道矩阵进行粗筛选，每一用户从其N_k根接收天线中选择出R_k根来，这样就缩小了后面所需要处理的信道矩阵的子集。即经过第二步以后每个用户所需要处理的信道矩阵缩小范围为

具体选择时是对每一个用户，将其接收天线进行任意组合，每一组合对应于一个R_k行构成的R_k×M信道矩阵，计算各信道矩阵的Frobenius范数，将Frobenius范数最大的信道矩阵对应的R_k根天线作为该用户粗筛的结果，R_k根可能是从1到N_k的任意一个整数。在另一实施例中，也可以不进行该粗筛过程，在后面循环选择时对一个用户的所有天线组合进行计算和选择。

将其中最大值对应的用户作为第一个选定天线的用户，将该最大值对应的组合所选择的天线作为该用户选定的接收天线；

第三步，将所有用户各种组合下的F(k)一起比较，以F(k)值最大的用户k作为第一个选定天线的用户

，它所选择的根天线即为

的各行所对应的接收天线；

$\tilde{k}=\arg \underset{k\∈A}{\max }F\left(k\right),$

第四步，更新： $A=A-\left\{\tilde{k}\right\},$ n＝n+1， $V={\left[\begin{array}{cc}{V}^T& {\stackrel{\‾}{H}}_{\tilde{k}}^T\end{array}\right]}^T;$

信道矩阵V用于保存已选定天线的用户对应的信道矩阵，在用户全部选定后即得到包括所有用户的信道矩阵。

第五步，对每个k∈A，执行以下子步骤：

i)用户k有 $Z_k=\left(\begin{array}{c}{N}_k\\ R_k\end{array}\right)$ 种可能的天线选择方式，用序号l＝1，2，…，Z_k表示，每一天线选择方式对应于一信道矩阵；

这里，用户可能的天线选择方式是在第二步筛选后的R_k根天线中进行组合，例如筛选后的天根为第1根和第3根，则可能的天线选择有三种：第1根、第3根、或者第1根和第3根。

ii)对l＝1，2，…，Z_k，考虑包含n+1个用户的系统，将所有已选定天线用户对应的信道矩阵和用户k第l种天线选择方式对应的信道矩阵组合起来，得到对应的多用户信道矩阵，然后按照第一实施例的算法(这时Z_k相当于第一实施例算法中的L)计算各用户的等效信道能量之和E_k ^(l)；

iii)令 $E_k=\underset{l=\mathrm{1,2},...,Z_k}{\max }{E}_k^{\left(l\right)},$ $i_k=\arg \underset{l=\mathrm{1,2},...,Z_k}{\max }{E}_k^{\left(l\right)},$ 即i_k等于Z_k种天线选择方式中得到的等效信道能量之和最大的天线选择方式的序号；

第六步，新增一个选定天线的用户为 $\tilde{k}=\arg \underset{k\∈A}{\max }{E}_k,$ 即在所有用户中，该用户在其所有天线选择方式中得到的最大等效信道能量之和是最大的，它所选择的天线由序号对应的天线选择方式来确定，对应的信道矩阵记为

第七步，更新： $A=A-\left\{\tilde{k}\right\},$ n＝n+1， $V={\left[\begin{array}{cc}{V}^T& {\stackrel{\‾}{H}}_{\tilde{k}}^T\end{array}\right]}^T;$

然后，重复第五步至第七步直到所有用户均确定了所选择的接收天线。

本实施例的天线选择装置如图4所示，包括范数值计算模块、第一选择模块和循环选择模块，其中：

范数值计算模块，用于对每一个用户，将其接收天线进行任意组合，每一组合对应于一个信道矩阵，计算各信道矩阵的Frobenius范数F(k)值，输出到第一用户选择模块；

第一选择模块，用于将所有用户各种组合下的F(k)一起比较，将其中最大值对应的用户作为第一个选定天线的用户，将该最大值对应的组合中的天线作为该用户选定的接收天线；

循环选择模块，包括：

能量值计算单元，用于对未选定天线的用户中的每一个待选用户，分别与已选定天线用户构成一多用户系统，按第一实施例采用的方法得到每一多用户系统可能的天线选择方式中等效信道能量之和的最大值M_k及对应天线选择方式，再触发选择判定单元；

选择判定单元，用于将所有待选用户对应的等效信道能量之和的最大值M_k进行比较，将其中的最大值M₁对应的待选用户作为本次选定天线的用户，根据最大值M₁对应的天线选择方式为所述本次选定天线的用户选定接收天线；

循环控制单元，用于触发所述能量值计算单元启动一次选择，在得到选择判定单元的选择结果后，保存并触发所述能量值计算单元启动下一次选择，直到所有用户均确定了所选择的天线。

此外，在另一实施例中：

上述范数值计算模块对每一个用户，还可将其接收天线任意组合得到的信道矩阵的F(k)值进行比较，将F(k)值最大的信道矩阵对应的R_k根天线作为该用户粗筛后选择的天线，1≤R_k≤N_k；

相应地，循环选择模块中的能量值计算单元在构成的多用户系统时，将所述待选用户粗筛后的R_k根天线的L种组合方式与已选定天线组合，作为该多用户系统的L种可能的天线选择方式，再按照每一实施例方法为所述待选用户选定接收天线。

Claims (10)

1.一种基于块对角算法的多用户多输入多输出预编码的天线选择方法，包括以下步骤：

对多用户系统L种可能的天线选择方式的每一种方式l进行以下运算：

a)基于方式l下的信道矩阵，计算每一用户k的等效信道矩阵的能量

k为用户序号，k＝1，2，...，K；K为用户总数；

b)将K个用户的等效信道能量相加，得到等效信道能量之和；

得到L种天线选择方式下的所有用户的等效信道能量之和后，以其中最大值对应的天线选择方式作为最终选定的天线选择方式。

2.如权利要求1所述的天线选择方法，其特征在于：方式l下用户k的等效信道矩阵的能量

是按以下几步计算得到的：

a1)将用户k对应的信道矩阵记为

构造包括所有其它用户的信道矩阵

a2)对

按行进行正交化，得到各行标准正交的矩阵

a3)计算用户k的等效信道矩阵的能量

其中的I_M代表单位阵，||*||²表示Frobenius范数运算。

3.如权利要求2所述的天线选择方法，其特征在于：步骤a2)中采用的正交化是Gram-Schmidt正交化方法。

4.一种基于权利要求1所述方法的多用户多输入多输出预编码的天线选择方法，包括以下步骤：

A，对每一个用户，将其接收天线进行任意组合，每一组合对应于一个信道矩阵，计算各信道矩阵的Frobenius范数F(k)值；

B，将所有用户各种组合下的F(k)一起比较，将其中最大值对应的用户作为第一个选定天线的用户，将该最大值对应的组合中的天线作为该用户选定的接收天线；

C，对未选定天线的用户中的每一个待选用户，分别与已选定天线用户构成一多用户系统，按权利要求1所述方法得到每一多用户系统可能的天线选择方式中等效信道能量之和的最大值M_k及对应天线选择方式；

D，将所有待选用户对应的等效信道能量之和的最大值M_k进行比较，将其中的最大值M₁对应的待选用户作为本次选定天线的用户，根据最大值M₁对应的天线选择方式为所述本次选定天线的用户选定接收天线；

E，反复执行步骤C和D，直到所有用户均确定了所选择的天线。

5.如权利要求4所述的天线选择方法，其特征在于：

步骤A中对每一个用户，将其接收天线任意组合得到的信道矩阵的F(k)值进行比较，将F(k)值最大的信道矩阵对应的R_k根天线作为该用户粗筛后选择的天线，1≤R_k≤N_k，N_k是用户k接收天线的数目；

步骤C在构成的多用户系统中，将所述待选用户粗筛后的R_k根天线的L种组合方式与已选定天线组合，作为该多用户系统的L种可能的天线选择方式，再按照权利要求1所述方法为所述待选用户选定接收天线。

6.一种用于实现权利要求1所述方法的多用户多输入多输出预编码的天线选择装置，其特征在于，包括选择方式生成单元、等效信道能量计算单元、加法单元和比较单元，其中：

所述选择方式生成单元用于生成多用户系统的所有可能的天线选择方式，输出到所述等效信道能量计算单元；

所述等效信道能量计算单元用于对生成的每一种天线选择方式，根据其对应的信道矩阵计算每一用户的等效信道矩阵的能量，输出到加法单元；

所述加法单元用于将每一天线选择方式下的所有用户的等效信道能量相加，并将得到的等效信道能量之和输出到比较单元；

所述比较单元用于在得到每一天线选择方式下的所有用户的等效信道能量之和后，以其中最大值对应的天线选择方式作为选定的天线选择方式。

7.如权利要求6所述的天线选择装置，其特征在于：所述等效信道能量计算单元进一步包括：

信道矩阵生成单元，用于生成每一种天线选择方式下，用户k对应的信道矩阵

和所有其它用户的信道矩阵

k为用户序号，k＝1，2，...，K；K为用户总数；

正交化单元，用于对

按行进行正交化，得到各行标准正交的矩阵

能量计算单元，用于按下式计算用户k的等效信道矩阵的能量：

$E_k^{\left(l\right)}={\left|\right|H_k^{\left(l\right)}(I_M-W_k^{\left(l\right)}{W}_k^{\left(l\right)})\left|\right|}^2,$

其中的I_M代表单位阵，||*||²表示Frobenius范数运算。

8.如权利要求7所述的天线选择装置，其特征在于：所述正交化单元采用的是Gram-Schmidt正交化方法。

9.一种基于权利要求1所述方法的多用户多输入多输出预编码的天线选择装置，其特征在于：包括范数值计算模块、第一选择模块和循环选择模块，其中：

范数值计算模块，用于对每一个用户，将其接收天线进行任意组合，每一组合对应于一个信道矩阵，计算各信道矩阵的Frobenius范数F(k)值，输出到第一用户选择模块；

第一选择模块，用于将所有用户各种组合下的F(k)一起比较，将其中最大值对应的用户作为第一个选定天线的用户，将该最大值对应的组合中的天线作为该用户选定的接收天线；

循环选择模块，包括：

能量值计算单元，用于对未选定天线的用户中的每一个待选用户，分别与已选定天线用户构成一多用户系统，按权利要求1所述方法，得到每一多用户系统可能的天线选择方式中等效信道能量之和的最大值M_k及对应天线选择方式，再触发选择判定单元；

选择判定单元，用于将所有待选用户对应的等效信道能量之和的最大值M_k进行比较，将其中的最大值M₁对应的待选用户作为本次选定天线的用户，根据最大值M₁对应的天线选择方式为所述本次选定天线的用户选定接收天线；

循环控制单元，用于触发所述能量值计算单元启动一次选择，在得到选择判定单元的选择结果后，保存并触发所述能量值计算单元启动下一次选择，直到所有用户均确定了所选择的天线。

10.如权利要求9所述的天线选择装置，其特征在于：

所述范数值计算模块对每一个用户，还将其接收天线任意组合得到的信道矩阵的F(k)值进行比较，将F(k)值最大的信道矩阵对应的R_k根天线作为该用户粗筛后选择的天线，1≤R_k≤N_k，N_k是用户k接收天线的数目；

所述循环选择模块中的能量值计算单元在构成的多用户系统时，将所述待选用户粗筛后的R_k根天线的L种组合方式与已选定天线组合，作为该多用户系统的L种可能的天线选择方式，再按照权利要求1所述方法为所述待选用户选定接收天线。

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