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1、第26卷第158期电力系统通信V.1.26No.1582005年12月10日TelecommunicationsforElectricPawerSystemD-.10.2005MIMOARQ无线通信系统中发送天线选择的联合优化史志华(东南大学无线电工程系，江苏南京210096)摘要:为了获得MIMO系统的巨大容量，同时降低系统的实现代价，人们越来越重视天线选择技术。文章基于MIMOARQ无线通信系统，针对发送天线选择和预编码技术的联合使用，依照系统容量，提出了一种次优的联合优化算法。这一算法把天线选择和预编码分成2个部分完成:在重发数据时，首先利用先前
2、发送时的相关信息和当前的信道信息来选择发送天线;在完成天线选择后，再采用注水算法来优化预编码矩阵。仿真表明，这一算法所获得的信道容量十分接近穷举法所得到的最大信遗容量。关健字:多愉入多榆出;自动重发请求;天线选择;预编玛;注水算法中圈分类号:TN92文献标识码:B文章编号:1005一7641)2005)12-0043一040引言，=舜wx二(1)多输人多输出(MIMO)无线通信系统在接收端式中H为信道矩阵;w是预编码矩阵;:Y是接收信号和发送端采用多个天线，增加了系统的自由度，从而向量;x是发送信号向量，满足州xxaf=几;”是噪声使得MIMO系统具有
3、极大的系统容量。理论证明，向量，满足EInrts}二NJ,。MIMO系统的容量是和发送天线数和接收天线数两假设发送端已知信道信息，当MIMO系统采用发者中的最小值近似成线性关系〔’一’]。但是天线数的送天线选择技术时，在N，个发送天线中选择L个天线增加，同样也带来了系统复杂度和实现代价的增加，用来发送信号，共有Cr种可能的选择，把每一种选择尤其是对RF部件而言〔4-5)。天线选择技术能够在得到的信道矩阵记为H0',ieS二}1,2,---以}，这时保留MIMO系统大部分优点的同时，有效地降低系采用预编码的系统容量为统复杂度和实现代价。目前天线选择技术已
4、经得到了广泛的研究。c二m;-axmwaxIlog,,det(I,.+荃W"Hc)HHa)W)}(2)Molisch等人给出了MIMO系统采用天线选择时容量式中P是信噪比(SNR),IIR'IIF二戈。的上界困。由于最优天线选择算法的复杂度太高，人在MIMOARQ系统中，第一次发送时的信道矩阵们按照各种准则提出了逼近最优性能但复杂度较低的记为Ho，第n次重发时的信道矩阵记为H。在每一次优算法〔，一，〕。文献[4一5]对天线选择技术做了很重发次发送时，天线选择也都有C,`Y.种可能，相应地把好的概述。未来的MIMO无线通信系统需要提供更高的数据第n次重发
5、时选择得到的矩阵记为H二'),nirS==II,速率和更可靠的通信质量，这必须采用可靠的检错和2,---,以}。第N次重发时的容量为纠错机制。仅仅采用前向纠错(FEC)往往不够，这就C二maxLmaxmaxLmax}}ESP}}E知Wo.'要求采用自动重发请求(ARQ)技术。把采用ARQ技术的MIMO系统称为MIMOARQ。文章将针对MIMO{10g,det(Ii+骸W=HH,fM>HH;一，二)!(3)ARQ系统，研究在数据重发时，如何利用以前发送时式中}IN卜N=n=0,1,-,No的有关信息来联合优化当前的发送天线选择和预编码由于在第N次重发时，
6、前面N一1次发送所作的器，从而进一步提高系统容量。发送天线选择和对应的最优预编码矩阵都已经确定(把选择好的发送天线对应的信道矩阵和最优预编码，系统模型器分别记为Go,Gl,,-,GN-II碱Plr碱PI,⋯,W0P')，不假设MIMO系统有况个发送天线，N，个接收天能再更改，所以在第N次重发时，只要确定如何选择线，采用预编码时，系统的输人输出模型为【’“]Hk'以及对应的预编码矩阵WN，公式如下收稿日期:2005一06一01;修回日期:2005一07一18C二maNmax{logzdet(Ii+LF,oWa0P0'。二·G.W。一+·44·电力季偏通信
7、2005,26(158)pLW,H"(-)nHNr1W,){(4)式中y=plL,A。二WneP,RG."G.W.".当第N>0次重发时，对应的信道容量可以表示显然在MIMOARQ系统中，联合优化过程是一个为(不考虑第N次重发时的预编码)序贯的优化过程，即先当。二。时，求得G。和Wo0"，然C(G")二m-asx..{log,det(I+后在此基础上求得G、和W,叩‘，依此类推。如果采用穷举的方式来选择发送天线并作最优预，恿A}+,YHx(n<)"H沙)}(6)编码，那么在每次发送时都需要采用注水算法[’“〕或广义注水算法「川，运算量太大，不利于工程实
8、现。由此，记E入十:恿A=，其对角元素表示为A,(i二’提出了一种低复杂度、性能逼近最优结果的
