近年來,多入多出MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術(shù)因其優(yōu)越的性能而得到廣泛的關(guān)注。研究表明，系統(tǒng)容量會(huì)隨接收與發(fā)送端射頻鏈路數(shù)的增加而呈線性增加，但增加射頻鏈路就意味著提升成本，因此增加系統(tǒng)容量與降低成本間成為一對(duì)矛盾。MIMO技術(shù)能夠很好地解決這對(duì)矛盾，它能極大地降低成本卻對(duì)系統(tǒng)性能影響很小。MIMO天線選擇原理描述如下：當(dāng)系統(tǒng)射頻鏈路數(shù)一定時(shí)，在接收端或發(fā)送端或收發(fā)兩端同時(shí)進(jìn)行天線選擇，選擇出性能最佳的若干根天線使得系統(tǒng)總體性能最好。最優(yōu)算法即全搜索[１-２]，雖然能夠得到最高的系統(tǒng)性能，但該算法的計(jì)算復(fù)雜度也非常高；此外還有遞減算法[３]、 遞增算法[４]等，這些算法都能在大幅減少計(jì)算量的同時(shí)逼近最優(yōu)算法的性能。已有的很多文獻(xiàn)討論的算法都是基于接收端[５-６]，所以本文在參考文獻(xiàn)[6]的基礎(chǔ)上將其算法改進(jìn)后應(yīng)用于發(fā)送端，即從零開始在全部天線陣列中每次都選擇出一根對(duì)系統(tǒng)容量貢獻(xiàn)最大的天線[７]，直到選出預(yù)定的天線數(shù)為止，之后再用這些選擇出來的天線陣列進(jìn)行傳輸。仿真結(jié)果表明，在信道容量以及誤碼率[８]方面該算法的性能都非常優(yōu)秀，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

1 系統(tǒng)模型
    在圖1中，假設(shè)系統(tǒng)的發(fā)送端有Nt根天線，接收端有Nr根天線，為最大化系統(tǒng)容量[９-１０]，設(shè)發(fā)射/接收端射頻鏈路數(shù)分別為L(zhǎng)r和Lt。

4 仿真結(jié)果分析
    為方便分析，將未做天線選擇時(shí)的系統(tǒng)性能曲線加入對(duì)比。假設(shè)在Lt=Lr=4固定不變、Nt=8、Nr=4的情況下進(jìn)行仿真，圖2和圖3為三種算法的性能曲線圖。隨機(jī)生成10 000次復(fù)高斯矩陣樣值，每一矩陣元素都服從均值為0、方差為1的分布?？梢姳疚乃惴ǖ男阅芊浅＝咏顑?yōu)算法，特別是在低信噪比時(shí)可取代最優(yōu)算法。該算法的系統(tǒng)性能要優(yōu)于基于最大范數(shù)算法的性能，且信噪比越高優(yōu)勢(shì)越明顯；與不做任何選擇的情況相比，本文算法極大地提高了系統(tǒng)性能。

    圖4為三種算法下信道容量隨所選擇發(fā)射天線數(shù)的變化曲線。此時(shí)，信噪比為10 dB，Nt=4，Nr=16，發(fā)送端射頻鏈路數(shù)Lt始終與所選天線一一對(duì)應(yīng)?？梢姡S選擇天線數(shù)的增加，系統(tǒng)容量也隨之增加，當(dāng)選擇全部天線傳輸時(shí)，系統(tǒng)容量達(dá)到最大。本文算法的結(jié)果非常接近最優(yōu)算法且優(yōu)于最大范數(shù)算法。
    圖5為遍歷容量的累積概率分布曲線，其中Nr=4，Nt=8,Lt=4,SNR=10 dB。由圖可知，在相同的概率分布下，所提算法的遍歷容量非常接近最優(yōu)算法且優(yōu)于最大范數(shù)算法。在遍歷容量較小時(shí)，與最大范數(shù)算法和無選擇算法相比，本文算法的概率分布值也較小，這說明所提算法可以獲得更高的遍歷容量。

    圖6為L(zhǎng)t=Lr=4時(shí)的誤碼率曲線圖，仿真過程中假設(shè)Nt=8，Nr=4。可見本文所提算法的誤碼率遠(yuǎn)小于最大范數(shù)算法的誤碼率且很接近最優(yōu)算法的誤碼率，在較低信噪比下就可獲得較低的誤碼率。隨著信噪比的增加誤碼率繼續(xù)大幅降低，系統(tǒng)可靠性也越來越高。

    圖7為SNR=10 dB，Nt=4，Nr=16時(shí)三種算法的時(shí)延曲線。當(dāng)所選擇的天線數(shù)較少時(shí)，三種算法的時(shí)延都比較小，但隨著所選天線數(shù)的增加，最優(yōu)算法的時(shí)延呈指數(shù)規(guī)律攀升，而本文算法與最大范數(shù)算法的時(shí)延依舊很小。由圖可見，本文算法的時(shí)延要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最優(yōu)算法時(shí)延略大于最大范數(shù)算法時(shí)延，表現(xiàn)出很好的實(shí)時(shí)性。以天線數(shù)分別為4、6時(shí)為例，具體時(shí)延見表1。

    在大量分析以往天線算法的基礎(chǔ)上，本文將改進(jìn)后的遞增算法應(yīng)用于發(fā)送端。通過性能仿真得知，本文算法的性能十分接近最優(yōu)算法且優(yōu)于基于最大范數(shù)的天線選擇算法。在信道容量、誤碼率及天線檢測(cè)時(shí)延方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)，是一種實(shí)用的發(fā)射天線選擇算法。本文側(cè)重于對(duì)信道容量、系統(tǒng)可靠性及時(shí)延三方面的研究，雖然能夠滿足通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求，但算法的延時(shí)效應(yīng)比較明顯，下一階段的工作將在本文基礎(chǔ)上繼續(xù)降低復(fù)雜度，提高運(yùn)算速度。
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