多输入多输出系统中天线选择算法的研究

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多输入多输出MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破,能够成倍的提高系统的容量和频谱利用率,受到广泛关注。MIMO系统性能的提高得益于发送端和接收端采用的多天线配置,但是这种配置方式要求相应的配备多个RF链路,使得系统成本明显提高,同时加大了系统配置和维护的难度。天线选择技术其核心思想是从所有天线中选择部分性能优越的发送天线或接收天线进行传输或接收,用相对较少的收发射频链路支持较多的天线,从而使MIMO系统不再完全受射频成本的限制,同时也降低MIMO系统的复杂度。 考虑到系统反馈通道传输能力有限的情况下,或者信道状态快速变化的场合,接收机无法将完整的信道状态信息及时准确地反馈给发送端,使得发送端不能作出恰当的天线选择,本文提出了基于部分状态信息的发送天线选择算法,先利用信道状态动态确定发送天线数目,然后利用部分反馈向量对信号进行预编码,该算法复杂度低,具有很强的实时性。 为了避免以往发送天线选择算法对天线子集进行全搜索、运算量大、实时性差的缺点,提出了基于修正Gram-Schmidt的QR分解的天线选择算法,从算法复杂度的角度出发,以系统符号误码率为性能指标,在对信道矩阵进行QR分解的过程中确定天线子集,复杂度明显降低,仿真结果还表明该算法在信道存在一定相关的场合仍适用。 针对信道严重相关且变化较快的应用场合,利用了相关矩阵比信道矩阵衰落速度慢的特点,以及相关阵奇异值的分布规律,提出了基于相关矩阵奇异值的发送天线选择算法,在该算法中接收机将发送端的相关矩阵而不是整个信道矩阵反馈给发送机,保证了选择的实时性。
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