电信科学 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (7): 67-76.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2021111

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一种新型低复杂度双层分组天线选择算法

张沛昌1, 安万年1, 钟世达1, 黄磊1, 庄春生2, 张伟2   

  1. 1 深圳大学电子与信息工程学院,广东 深圳 518000
    2 河南省科学院应用物理研究所有限公司,河南 郑州 450002
  • 修回日期:2021-05-10 出版日期:2021-07-20 发布日期:2021-07-01
  • 作者简介:张沛昌(1987- ),男,博士,深圳大学电子与信息工程学院讲师、硕士生导师,主要研究方向为天线选择、相干和非相干检测、迭代检测和信道估计
    安万年(1995- ),男,深圳大学电子与信息工程学院硕士生,主要研究方向为MIMO无线通信、协同通信、天线选择、机器学习
    钟世达(1985- ),男,博士,深圳大学电子与信息工程学院讲师、硕士生导师,主要研究方向为测试设计、天线选择、联合算法和硬件协同设计、FPGA 以及下一代信道编码系统的ASIC实现
    黄磊(1975- ),男,博士,深圳大学电子与信息工程学院教授、博士生导师,主要研究方向为谱估计、阵列信号处理、统计信号处理、以及它们在雷达和无线通信系统中的应用
    庄春生(1969- ),男,河南省科学院应用物理研究所有限公司研究员,主要研究方向为计算机应用及新材料
    张伟(1984- ),男,河南省科学院应用物理研究所有限公司高级工程师,主要研究方向为电子电路
  • 基金资助:
    广东省普通高校“服务乡村振兴计划”重点领域专项(2019KZDZX2014);广东省普通高校“服务乡村振兴计划”重点领域专项(2020ZDZX1037);国家自然科学基金资助项目(61601304);国家自然科学基金资助项目(U1713217);国家自然科学基金资助项目(U1501253);国家自然科学基金资助项目(61801297);国家自然科学基金资助项目(61801302);深圳市基金资助项目(JCYJ20170302142545828);深圳大学科研启动项目(2019119)

A novel low-complexity two-tier group antenna selection algorithm

Peichang ZHANG1, Wannian AN1, Shida ZHONG1, Lei HUANG1, Chunsheng ZHUANG2, Wei ZHANG2   

  1. 1 College of Electronics and Information Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518000, China
    2 Institute of Applied Physics, Henan Academy of Sciences, Zhengzhou 450002, China
  • Revised:2021-05-10 Online:2021-07-20 Published:2021-07-01
  • Supported by:
    The Foundation of Guangdong Key Areas of “Service for Rural Revitalization Plan”(2019KZDZX2014);The Foundation of Guangdong Key Areas of “Service for Rural Revitalization Plan”(2020ZDZX1037);The National Natural Science Foundation of China(61601304);The National Natural Science Foundation of China(U1713217);The National Natural Science Foundation of China(U1501253);The National Natural Science Foundation of China(61801297);The National Natural Science Foundation of China(61801302);The Foundation of Shenzhen(JCYJ20170302142545828);The Foundation of Shenzhen University Scientific Re-search Start Project(2019119)

摘要:

针对平坦相关瑞利衰落信道环境下的端到端大规模MIMO系统复杂度过高的问题,提出一种基于离散布谷鸟搜索的低复杂度双层分组天线选择算法。该算法首先基于天线信道相关性对大规模天线阵列进行分组处理,进而利用新型双层算法对分组的天线集合进行优化天线选择。其中,新型双层算法的第一层是每小组天线基于离散布谷鸟搜索的内部选择,第二层是对第一层选择的所有天线利用离散布谷鸟搜索进行最终的选择。提出的新型天线选择算法可有效降低大规模MIMO系统复杂度。仿真结果验证了在平坦相关瑞利衰落信道环境下,提出的天线选择算法能够以较低选择复杂度获得接近最优选择方法的容量性能和较优的BER性能。

关键词: 大规模MIMO, 分组天线选择, 离散布谷鸟搜索, 低复杂度

Abstract:

Aiming at the high complexity of the end-to-end massive MIMO systems in flat correlated Rayleigh fading channel environments, a low-complexity two-tier group antenna selection algorithm based on discrete cuckoo search was proposed.The algorithm firstly grouped large-scale antenna arrays based on the correlation of antenna channels, and then used a new two-tier algorithm to optimize antenna selection for the grouped antenna sets.The first layer of the new two-tier algorithm was the internal selection of each group of antennas based on discrete cuckoo search, and the second layer was the final selection of all antennas selected by the first layer using discrete cuckoo search.The novel antenna selection algorithm could effectively reduce the complexity of large-scale MIMO systems.The simulation results verify that the antenna selection algorithm can obtain the capacity performance close to the optimal selection method and better BER performance with lower selection complexity under the flat correlated Rayleigh fading channel environments.

Key words: massive MIMO, group antenna selection, discrete cuckoo search, low complexity

中图分类号: 

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