一种改进的MIMO系统天线选择算法

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1、一种改进的MIMO系统天线选择算法孙启昌杨卫社周鑫旺杨凌职业技术学院陕西省榆林市定边县扶贫办摘要：天线选择以损失较小的性能而增加MIMO系统的信道容量，为使系统能够快速选择出一组天线使得MTMO系统的信道容量最大，本文提出了一种改进的MIMO系统天线选择算法。该算法在一次选两根天线的基础上进行改进，改进后的算法在计算信道容量时免于矩阵求逆的相关运算，经仿真验证，系统在减少计算量的同时性能变化不大。关键词：天线选择;信道容量;MIMO;作者简介：孙启昌（1990-），男，陕西西安人，助理工程师，硕士，研究方向为计算机网络，无线通信，物联网技

2、术。收稿日期：2017-03-10AnImprovedAntennaSelectionAlgorithminMIMOSystemSUNQi-changYANGWei-sheZHOUXin-wangYanglingVocational&TechnicalCollege;YulinPoverty-alleviationandDevelopmentOffice;Abstract：AntennaseiectionreducestheperformancetoincreasethechannelcapacityofMIMOsystems.Inord

3、ertoselectagroupofantermasthatisthelargestwithchannelcapacityofMIMOsystemquickly,animprovedantennaselectionalgorithmforMIMOsystemisproposed.Thealgorithmisbasedonselectingtwoantennasonetime.Theimprovedalgorithmavoidsthematrixinversionwhencalculatesthechannelcapacity.Comput

4、ersimulationshowsthatthesystemreducestheamountofcalculationwithlittlechangeinperformanee.Keyword：emtermasclcction;charmclcapacity;MIMO;Received：2017-03-10M1M0系统相对于其它系统的优势在于提高信道容量，使用MIMO天线选择技术可以优化系统的性能丄口。天线选择主要在发射端与接收端使用多根天线，同时，在发射端与接收端之间减少射频链路，然后，根据某种算法选择出一种最优天线集，通过此种方法，使

5、得系统的性能变化基本不变，从而减少系统的复杂度和硕件实现成本。天线选择常用的标准是:在所有天线中选择岀其中一组使其信道容量足够大，同时，产牛分集增益足够大。木文在前者的基础上，以信道容量足够大来选择下行发射天线⑵。文章首先分析MTMO系统中常用的天线选择算法，根据次优天线算法，提出一种改进的MIM0系统天线选择算法，经实验表明，改进后的算法使系统计算量大幅度下降，且性能基本不受影响。1MIM0天线选择技术MTMO系统在发射端与接收端分别有呱与M「根天线，同时搭配I.和Lr条射频链路,天线选择模型图如图1所示。M1M0系统模型在平坦瑞丽衰落

6、信道中，y(t)代表接收信号，s(t)代表输入信号，N(t)代表高斯白噪声。MIM0信号传输过程为：yCt）=Hs⑺+N⑺曲）=［力&），刃（£）wmr&）rS⑺=［力Q）,S2（£）,…，SMt（£）］丁N（t）=［咒1（方）“2（£），・・・“Mr（£）］'~hn力21H=h2…h!MA22・••ll2Mhyh“RMH表示MtXMt信道矩阵，其元素hij表示第i根发射天线到第j根接收天线间的信道衰落系数。当接收端已知信道状态的情况下，而发射端的信道未知，则系统的信道容量为：C=log2det(Imin+—Q)(HHHWmtQ=<[H

7、HH,Mr>MtHMX/天线选择以后得到的信道矩阵「"，则发射端在乩根天线中选择匚跟射频链路使得系统的信道容量C最大。发射天线阵2天线选择算法分析2.1:优天线算法最优天线算法（算法1）是选择所有的天线组合，得岀一组天线使得系统信道容量最大回_。例如，发射端与接收端分别有汕、Nr天线，射频链路•条，根据最优天线选择算法将所有天线组合进行遍历，选择其中一组天线使得信道容量最大。但是，该算法的不足在于，当天线数目很大时，算法的复杂度使得系统实时性降低。最优选择算法如下：BeginH={hl?A2,•••JiN}rThenz(1),z(2),<

8、z(Lr)G(1,・Hr…Mm)}rcomputC(H厂)returnK2.2次优天线算法针对最优天线算法复杂度高的缺点，引入次优天线算法（递增算法和递减算法）⑷。递增算法的思想是:起始端的接