近年來,多入多出MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術因其優越的性能而得到廣泛的關注。研究表明，系統容量會隨接收與發送端射頻鏈路數的增加而呈線性增加，但增加射頻鏈路就意味著提升成本，因此增加系統容量與降低成本間成為一對矛盾。MIMO技術能夠很好地解決這對矛盾，它能極大地降低成本卻對系統性能影響很小。MIMO天線選擇原理描述如下：當系統射頻鏈路數一定時，在接收端或發送端或收發兩端同時進行天線選擇，選擇出性能最佳的若干根天線使得系統總體性能最好。最優算法即全搜索[１-２]，雖然能夠得到最高的系統性能，但該算法的計算復雜度也非常高；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算量的同時逼近最優算法的性能。已有的很多文獻討論的算法都是基于接收端[５-６]，所以本文在參考文獻[6]的基礎上將其算法改進后應用于發送端，即從零開始在全部天線陣列中每次都選擇出一根對系統容量貢獻最大的天線[７]，直到選出預定的天線數為止，之后再用這些選擇出來的天線陣列進行傳輸。仿真結果表明，在信道容量以及誤碼率[８]方面該算法的性能都非常優秀，大大提高了系統的可靠性。

1 系統模型
    在圖1中，假設系統的發送端有Nt根天線，接收端有Nr根天線，為最大化系統容量[９-１０]，設發射/接收端射頻鏈路數分別為Lr和Lt。

4 仿真結果分析
    為方便分析，將未做天線選擇時的系統性能曲線加入對比。假設在Lt=Lr=4固定不變、Nt=8、Nr=4的情況下進行仿真，圖2和圖3為三種算法的性能曲線圖。隨機生成10 000次復高斯矩陣樣值，每一矩陣元素都服從均值為0、方差為1的分布。可見本文算法的性能非常接近最優算法，特別是在低信噪比時可取代最優算法。該算法的系統性能要優于基于最大范數算法的性能，且信噪比越高優勢越明顯；與不做任何選擇的情況相比，本文算法極大地提高了系統性能。

    圖4為三種算法下信道容量隨所選擇發射天線數的變化曲線。此時，信噪比為10 dB，Nt=4，Nr=16，發送端射頻鏈路數Lt始終與所選天線一一對應。可見，隨選擇天線數的增加，系統容量也隨之增加，當選擇全部天線傳輸時，系統容量達到最大。本文算法的結果非常接近最優算法且優于最大范數算法。
    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算法且優于最大范數算法。在遍歷容量較小時，與最大范數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Lt=Lr=4時的誤碼率曲線圖，仿真過程中假設Nt=8，Nr=4。可見本文所提算法的誤碼率遠小于最大范數算法的誤碼率且很接近最優算法的誤碼率，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大幅降低，系統可靠性也越來越高。

    圖7為SNR=10 dB，Nt=4，Nr=16時三種算法的時延曲線。當所選擇的天線數較少時，三種算法的時延都比較小，但隨著所選天線數的增加，最優算法的時延呈指數規律攀升，而本文算法與最大范數算法的時延依舊很小。由圖可見，本文算法的時延要遠遠小于最優算法時延略大于最大范數算法時延，表現出很好的實時性。以天線數分別為4、6時為例，具體時延見表1。

    在大量分析以往天線算法的基礎上，本文將改進后的遞增算法應用于發送端。通過性能仿真得知，本文算法的性能十分接近最優算法且優于基于最大范數的天線選擇算法。在信道容量、誤碼率及天線檢測時延方面都有明顯的優勢，是一種實用的發射天線選擇算法。本文側重于對信道容量、系統可靠性及時延三方面的研究，雖然能夠滿足通信系統實時性的要求，但算法的延時效應比較明顯，下一階段的工作將在本文基礎上繼續降低復雜度，提高運算速度。
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