[发明专利]一种实现移动终端多天线位置优化配置的智能优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现移动终端多天线位置优化配置的智能优化方法，属于无线通信领域。

背景技术

随着移动通信技术的快速发展和可利用的频谱资源的日渐短缺这一矛盾的日益突出，如何在现有有限的频带资源上尽可能大地提高信息传输的速率和可靠性就成为移动通信领域日渐关注的一个研究课题。1994年punlraj等人提出的多输入多输出(MIMO)概念，即在无线通信系统的发送端和接收端同时使用多副天线同时收发信号来增加无线信道的容量和传输质量，为移动通信领域这一研究难题的解决带来了希望。

与传统的单输入单输出(SISO)技术相比，采用多个天线同时发送和接收信号的MIMO技术，能充分利用空间资源，可以在不增加带宽和发射功率的前提下，大大提高系统的频谱利用率并显著提高系统的传输速率和链路稳定性。因此，该技术一经提出就得到了业界的广泛关注，业已成为第四代和下一代(5G)移动通信系统的关键技术之一。

虽然MIMO技术的提出为解决现今频谱资源的有限性带来了曙光，但同时也带来了一些新的挑战。特别是在移动终端若要采用多天线MIMO技术以最大化实现MIMO系统的优势时，由于移动终端日益小型化的发展趋势和便携性决定了其尺寸严格受限的特点，故而在移动终端布置多根天线后，势必会导致天线间距离的极度缩短，进而在接收天线的阵元之间产生严重的信号空域相关性和信号间的电磁干扰亦即所谓的互耦效应，从而影响系统的整体容量性能。已有的一些定性的数值仿真研究结果表明，在尺寸严格受限的移动终端，其系统容量与天线的个数及天线阵列之间的间隔有密切的联系，但现有结果仍然缺乏从一定的理论层面就给定尺寸受限移动终端采用MIMO多天线技术时，有关如何优化这些终端天线的最优位置以最大化提升系统信道容量或传输质量的相关思考。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现移动终端多天线位置优化配置的智能优化方法，采用智能优化算法来优化终端天线的位置，获取以信道容量为性能优化目标的终端天线位置最优分布，对移动终端天线位置进行优化，可以很好地改善当前通信系统性能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种实现移动终端多天线位置优化配置的智能优化方法，以系统信道容量C为系统性能优化指标，采用粒子群智能优化算法对移动终端天线位置进行优化并得出最优解，得出的最优解即为移动终端天线最优分布位置，具体如下：

步骤1，充分考虑天线之间的互耦效应对系统信道容量的影响，系统信道容量C的表达式为：

C＝[log₂(det|I_n+ρH_mcH_mc^H/N|)]

式中，N为发送天线的数目，n为接收天线的数目，I_n为n阶单位矩阵，ρ为信噪比，(.)^H为复共轭转置，H_mc为考虑了天线之间互耦效应的系统实际工作环境的信道模型；

步骤2，对粒子群进行随机初始化，包括随机初始化粒子群中各粒子的位置x_n和速度v_n；

步骤3，以系统信道容量C为目标函数，将初始化的粒子群中粒子的位置x_n代入目标函数中计算每个粒子的适应度Adapt_n，具体如下：

Adapt_n＝log₂(det|I_n+ρH_mcH_mc^H/N|)

并将其作为该粒子获得的局部最优解pBest_n，将相应区域内所有粒子中适应度最大的粒子作为该区域初始全局最优解gBest_n；

步骤4，更新粒子的位置和速度，且对任意粒子的更新后的位置和速度有如下表达式：

式中，x_n′和v_n′分别表示粒子的更新后的速度和位置，ω是惯性系数，ζ₁和ζ₂是学习因子，κ₁和κ₂是随机数；

对粒子的更新后的位置进行判断，若粒子的更新后的位置还在小区内则进入下一步骤，若不在则重复进行本步骤；