天线选择定点算法

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1、天线选择定点算法天线选择定点算法一、系统平台与原理算法间的对应关系 在文档1中提出，用以下两个公式来对不同天线配置下的信道容量进行遍历式计算，然后通 过比较这些容量的大小来确定天线选择方案：（1）12, 0(_)logdetNi M iC mimoindexMA（2）2Hs iMMiiE MA= IHH，% %其中为 Hermitian 矩阵，维数为（） 。是第 个参考信号子载波的iMA，MM1,4M iH%i有效信道矩阵，维数为。是总的信号的发送能量（归一化能量发送时取值为 1） ，是4 MsEM发送流数，是多个接收天线上的平均噪声方差。为参与运算的总的子载波信道数目。2N在系统算法平台中，

2、发射端的调制信号能量归一化以后，经过 IFFT 运算后总能量衰减为原来 的 1/1024，总的信号发送能量没有进行归一化，在对过了多径的信号噪声的时候，噪声功率计算 为： 多径信道增益_HPOWER：平均每个符号的能量，星座点归一化为 1_Esymbol：发射天线数TN: FFT 点数_FFTNOTES：噪声功率谱密度2：指定的信噪比0bE N：调制方式Mod 实际加入的噪声是信号的实部和虚部分别加入的，功率谱密度为：20_2bHPOWEREsymbol EModN 在利用 CP 或是 preamble 进行的估计时，由于是在时域进行的，接收到的信号经过 AGC 以2后会有个 AGC 的调整因

3、子：AGC 调整因子_agcdivisor这样估计到的噪声功率谱密度是的倍数，倍数关系为：，即估计得到的噪22_agcdivisor声功率谱密度：222_estagcdivisor由于接收到的 midamble 也是经过 AGC 的，且信道估计是在频域进行，而接收机这端 FFT 运算也没有归一化，会对信号有个放大，从仿真结果看放大倍数在左右，没有作大量_FFTNOTES的统计仿真，观察了几组数据，选择用来作为估算结果。_FFTNOTES综合考虑发送端、接收端的 IFFT、FFT 和 AGC 的影响，估计得到的频域信道和实际频域信道 间的关系为：_i iestagcdivisorFFTNOTES

4、HH%以及算法中估算的结果，公式（2）变为以下形式：2222_ _)_)_Hs iMMiiTHii M estHT MiiE M EsymbolN estagcdivisorestagcdivisorFFTNOTES MFFTNOTESFFTNOTESEsymbolN MFFTNOTES A= IHHHHI(I(H(H，% %（3 3）二、定点算法中各个模块及各变量位宽设置 有了上述结果，下面给出天线选择各个模块的定点化程序。 2.1 噪声功率谱密度计算 通过估计得到的噪声功率谱密度及其位宽设置为：位宽为（18, 18） ，当的变换范围为：030dB 的时候，估算得到的的浮点2 est0bE

5、N2 est数值范围为（0.0000488281, 0.0488281）通过查表法求得其倒数为：位宽为（18, 2）21est2.2 天线选择模块变量名位宽说明h_ch（18,10）频域信道N整数 32用了 32 个导频上的信道var_inverse（18,2）噪声功率谱的倒数nr4接收天线数h_eff（18,8）计算的有效信道h_eff* （h_eff）（18,4）有效信道和它自己的共轭转置的乘积matrixA（18，6）公式（2）中的矩阵 Adet(18,8)矩阵的行列式temp_capa_fix（11,7）行列式的对数capacity（16,7）容量值void P_rank_cal(P_

6、Complex* h_ch,/输入的信道矩阵int input_w,int input_w_d,/信道矩阵位宽（18,10）int N,/天线选择中所选用的子载波数FIX var_inverse,/信道矩阵位宽（18,10）int var_w, int var_w_d,/噪声功率谱密度的倒数位宽（18,2）int *mimo_indicator,/计算得到的mimo索引值int nr)/接收天线数int eff_nt,i,j,k,nr_idx,nt_idx,mimo_idx;int h_eff_w=input_w;/计算有效信道位宽和输入总位宽一致，int h_eff_w_d=input_w_

7、d-2;/有效信道小数位宽减两位，分两位计入整数位宽int matrix_a_w=18;/H*H得到的矩阵的总位宽，统一为18int matrix_a_w_d=4;/ H*H得到的矩阵的小数位宽，统一为4int matrix_adjust2_a_w=18;/公式（2）中计算后的总位宽int matrix_adjust2_a_w_d=6;/公式（2）中计算后的总小数位宽int det_w=18;/算得的行列式位宽int det_w_d=8;/算得的行列式小数位宽FIX det=0;FIX temp=0; FIX tmp1,tmp2;FIX* temp_capa_fix=(FIX*)malloc(

8、sizeof(FIX);/对每个载波计算算得的容量，最后要累加到变量capacity中，共32个累加量（N）int temp_capa_fix_w=11;/每个累加量的总位宽int temp_capa_fix_w_d=7;/每个累加量的小数位宽FIX capacity4; /现在只计算天线独立数为1和4时的容量，每个位宽为（16,7），由32个temp_capa_fix累加得到int capacity_w=16;int capacity_w_d=7;/*所需变量空间分配，可以不管*/P_Complex *h_matrix,*h_eff,*h_subcarr,*h_subcarr_Htransp

9、ose, *matrixA, tmp;h_eff = alloc_mem_P_complex3(N,nr,4);h_subcarr = alloc_mem_P_complex1(nr*4);h_subcarr_Htranspose = alloc_mem_P_complex1(4*nr);matrixA = alloc_mem_P_complex1(4*4);memset(capacity,0,sizeof(FIX)*4); / mimo_index re,var_inverse);tmp2=Multiply(matrixA+i*eff_nt+j)-im,var_inverse);(matri

10、xA+i*eff_nt+j)-re= AdjustFIX(tmp118,36,6,matrix_adjust2_a_w,matrix_adjust2_a_w_d);(matrixA+i*eff_nt+j)-im= AdjustFIX(tmp218,36,6,matrix_adjust2_a_w,matrix_adjust2_a_w_d);if (i=j)(matrixA+i*eff_nt+j)-re = (matrixA+i*eff_nt+j)-re + Tofixed(1,matrix_adjust2_a_w,matrix_adjust2_a_w_d); else if(eff_nt=4)f

11、or (i=0;ire,var_inverse);tmp2=Multiply(matrixA+i*eff_nt+j)-im,var_inverse);(matrixA+i*eff_nt+j)-re= AdjustFIX(tmp120,36,6,matrix_adjust2_a_w,matrix_adjust2_a_w_d);(matrixA+i*eff_nt+j)-im= AdjustFIX(tmp220,36,6,matrix_adjust2_a_w,matrix_adjust2_a_w_d);if (i=j)(matrixA+i*eff_nt+j)-re = (matrixA+i*eff_

12、nt+j)-re + Tofixed(1,matrix_adjust2_a_w,matrix_adjust2_a_w_d); /* 求行列式*/det = P_Matrix_Determinant(matrixA, eff_nt,matrix_adjust2_a_w,matrix_adjust2_a_w_d,det_w,det_w_d);if(det.re temp)temp = capacitymimo_idx; *mimo_indicator= mimo_idx;2.32.3 各个子模块各个子模块 2.3.12.3.1 有效信道计算模块有效信道计算模块 根据输入的 mimo_index 值

13、来计算有效信道 输入、输出参数位宽参见上一节。不管信道是几维的，4*4 还是 1*1，最终都将位宽调整为（18,8） 。void P_eff_ch_cal(P_Complex *h_ch, int input_w,int input_w_d,int N, int mimo_index, P_Complex *h_eff,int h_eff_w,int h_eff_w_d, int *eff_nt,int nr)int nt_idx,nr_idx,k;P_Complex t1,t2;/*分别根据输入的mimo_index不同，对频域信道矩阵做不同处理*/if (mimo_index=0)for

14、(nt_idx=0;nt_idx1;table_index=table_index 1;/ location+tabletable_index得到最后的对数值*log_value=AdjustFIX(log_tabletable_index,8,7,log_value_w,log_value_w_d)+Tofixed(float)location,log_value_w, log_value_w_d);free(log_table);/ 矩阵数乘：确定代数余子式，系数（-1）(i+j)和子矩阵第一行相乘void P_Scalar_Multiply2(P_Complex * matrixA,in

15、tinput_w,intinput_w_d,int row,int column,int scalar)int i,j;/ 由于乘数为1，所以只需要根据输入的scalar来确定是不变还是取反即可if(scalar%2=0)for(i=0; ire = (matrixA + i*column + j)-re;(matrixA + i*column + j)-im = (matrixA + i*column + j)-im;elsefor(i=0; ire = -(matrixA + i*column + j)-re;(matrixA + i*column + j)-im = -(matrixA + i*column + j)-im;/ 除去第i行，第j列后剩下的矩阵void