瑞利衰落时MIMO无线通信系统分集性能分析

多输入多输出(MIMO)无线通信系统通过在发射端和接收端使用多个天线可以很高的提高系统频谱利用率，同时降低信道衰减对系统性能的影响，这在日益发展的无线通信中具有非常高的使用价值。一种实现MIMO系统容量的方法是空分复用技术，也称为BLAST技术，其基本原理是在发送端将输入数据流分为不同的子数据流，然后使用不同的天线将这些子数据流平行的发送，在接收端不同的接收天线将不同的数据流分辨出来然后进行处理。另一种实现MIMO系统容量的方法是天线分集技术，其基本思想是将数据流通过不同的天线同时发送出去，在接收端将接收到的数据流进行合并、加权、相加处理，然后再进行诸如解调、解码等的处理。如果信道对于发射端是己知的，可以使发射数据流与信道匹配，以便在接收端不同的天线得到相同的增益；如果信道对于发射端是未知的，可以采用延迟或者是空时编码技术提高系统的性能。

MIMO系统通过在发射端和接收端使用多个天线增加了系统的性能，同时增加了系统的复杂度和成本。如何即能够充分利用MIMO系统的高性能特点同时又减少系统复杂度降低系统成本的方案引起了大家极大的兴趣。天线选择技术就是在这基础上产生出来的，其基本思想是：在发射端或者是接收端，或者是两端同时按照一定的标准(例如最大SNR，最小传输功率等等)选择天线中性能的最佳的一部分天线进行数据传输。在任意时刻选择最佳的传输链路需要大量的计算，天线选择技术提高了系统的性能，减少了系统的复杂度，但是随着天线数量的增加大大的提高了系统的运算量。

本文利用矩阵的奇异值分解(SVD)理论，采用最大特征值进行传输的方法分析瑞利衰落情况下MIMO系统的分集性能，推导出了系统的分集增益以及误符号率的变化范围，并且对分析结果进行了数值仿真，仿真结果表明采用最大特征值传输时系统的性能同没有采用分集技术以及采用Alamouti编码相比提高了系统的性能。