瑞利衰落時(shí)MIMO無線通信系統(tǒng)分集性能分析

多輸入多輸出(MIMO)無線通信系統(tǒng)通過在發(fā)射端和接收端使用多個(gè)天線可以很高的提高系統(tǒng)頻譜利用率，同時(shí)降低信道衰減對(duì)系統(tǒng)性能的影響，這在日益發(fā)展的無線通信中具有非常高的使用價(jià)值。一種實(shí)現(xiàn)MIMO系統(tǒng)容量的方法是空分復(fù)用技術(shù)，也稱為BLAST技術(shù)，其基本原理是在發(fā)送端將輸入數(shù)據(jù)流分為不同的子數(shù)據(jù)流，然后使用不同的天線將這些子數(shù)據(jù)流平行的發(fā)送，在接收端不同的接收天線將不同的數(shù)據(jù)流分辨出來然后進(jìn)行處理。另一種實(shí)現(xiàn)MIMO系統(tǒng)容量的方法是天線分集技術(shù)，其基本思想是將數(shù)據(jù)流通過不同的天線同時(shí)發(fā)送出去，在接收端將接收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行合并、加權(quán)、相加處理，然后再進(jìn)行諸如解調(diào)、解碼等的處理。如果信道對(duì)于發(fā)射端是己知的，可以使發(fā)射數(shù)據(jù)流與信道匹配，以便在接收端不同的天線得到相同的增益；如果信道對(duì)于發(fā)射端是未知的，可以采用延遲或者是空時(shí)編碼技術(shù)提高系統(tǒng)的性能。

MIMO系統(tǒng)通過在發(fā)射端和接收端使用多個(gè)天線增加了系統(tǒng)的性能，同時(shí)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。如何即能夠充分利用MIMO系統(tǒng)的高性能特點(diǎn)同時(shí)又減少系統(tǒng)復(fù)雜度降低系統(tǒng)成本的方案引起了大家極大的興趣。天線選擇技術(shù)就是在這基礎(chǔ)上產(chǎn)生出來的，其基本思想是：在發(fā)射端或者是接收端，或者是兩端同時(shí)按照一定的標(biāo)準(zhǔn)(例如最大SNR，最小傳輸功率等等)選擇天線中性能的最佳的一部分天線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在任意時(shí)刻選擇最佳的傳輸鏈路需要大量的計(jì)算，天線選擇技術(shù)提高了系統(tǒng)的性能，減少了系統(tǒng)的復(fù)雜度，但是隨著天線數(shù)量的增加大大的提高了系統(tǒng)的運(yùn)算量。

本文利用矩陣的奇異值分解(SVD)理論，采用最大特征值進(jìn)行傳輸?shù)姆椒ǚ治鋈鹄ヂ淝闆r下MIMO系統(tǒng)的分集性能，推導(dǎo)出了系統(tǒng)的分集增益以及誤符號(hào)率的變化范圍，并且對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值仿真，仿真結(jié)果表明采用最大特征值傳輸時(shí)系統(tǒng)的性能同沒有采用分集技術(shù)以及采用Alamouti編碼相比提高了系統(tǒng)的性能。