发射天线选择正交空时码系统的性能分析

分别针对瑞利衰落信道和Nakagami衰落信道，研究了使用发射天线选择(TAS)和正交空时分组码(STBC)的多输入多输出系统的平均符号误码率(ASEP)性能。基于标量加性高斯白噪声(AWGN)信道的方法，推导出了采用脉冲幅度调制(PAM)、相移键控(PSK)和正交幅度调制(QAM)的精确和近似的ASEP闭合表达式。 《发射天线选择正交空时码系统的性能分析》 多输入多输出（MIMO）技术作为现代无线通信的关键技术之一，已经广泛应用于各种通信场景，显著提升了通信系统的容量和可靠性。然而，传统的MIMO系统由于需要每个发射天线都配备独立的射频链路，导致硬件成本高昂。为解决这一问题，发射天线选择（TAS）策略被引入，结合正交空时分组码（STBC），能够在降低硬件复杂度的同时保持良好的性能。 在本研究中，作者深入探讨了TAS/STBC系统在瑞利衰落信道和Nakagami-m衰落信道下的平均符号误码率（ASEP）性能。系统模型假设发射端有K根天线，接收端有M根天线，接收端能够获取理想信道状态信息（CSI），但发射端未知信道信息。接收端会选择SNR最高的N根发射天线进行STBC编码，发射功率在选定的天线上均匀分配。无线信道被建模为独立的复对称高斯白噪声信道，信道矩阵H由发射天线到接收天线的复路径增益构成。 通过对不同调制方式——脉冲幅度调制（PAM）、相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）——的ASEP进行分析，作者推导出在瑞利信道和Nakagami-m信道下精确及近似的ASEP闭合表达式。在瑞利信道中，hij服从中心卡方分布，而在Nakagami-m信道中，||hij||2服从Nakagami-m分布，通过概率密度函数的变换，计算出不同调制方式的误码率。 对于q进制PAM，其在AWGN信道的误码率公式可以转化为瑞利信道下的ASEP表达式。同样，对于q进制PSK和QAM，也有相应的转换公式，特别是在高信噪比下，可以进行近似处理，简化计算。在Nakagami-m信道下，通过调整衰落参数m，可以调整信道的多样性和稳定性，进一步影响ASEP。 数值仿真部分，作者以Alamouti编码和4PAM调制为例，展示了TAS/STBC系统在Nakagami-m信道（m=1对应瑞利信道）下的ASEP性能，验证了理论分析的准确性。仿真结果表明，天线选择和信道衰落参数对系统性能有显著影响。 本文通过理论分析和数值仿真，全面探讨了TAS/STBC系统在不同信道条件下的误码率性能，为实际通信系统的设计提供了有价值的参考。这一研究有助于优化MIMO系统的资源分配，降低成本，提高通信效率，对于无线通信领域的发展具有重要意义。