TAS/STBC系统在n-Rayleigh信道下的性能分析

在n-Rayleigh信道下，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(MIMO)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，得到了系统使用多进制正交幅度调制(MQAM)和多进制相移键控调制(MPSK)，在接收端的信噪比的表达式。然后对不同条件下的ASEP性能做了数值仿真，仿真结果表明：随着发射天线或接收天线数的增加，系统的ASEP性能得到了很好的改善，当使用QPSK调制，SNR = 12 dB，(3,3; 6)系统的误码率是2 × 10−3, (4,4; 8)系统的误码率是2 × 10−4, (5,5; 10)系统的误码率是2 × 10−5。

多输入多输出(MIMO)技术[1]作为一种无线通信技术，已经成为无线通信领域的研究热点，受到了下一代宽带无线移动通信系统的广泛关注，尤其在信道相关的测量、信道编码方面有了广泛的学术成果[2] [3]。空时编码(STBC)技术就是利用多根发射天线有效地实现了空间分集，尤其正交空时分组码(OSTBC)以较低的译码复杂度获得了完全的分集增益[4]。然而，典型的MIMO系统中发射机和接收机同时使用所有的天线发射和接收，这就要求使用与天线一样多的射频链路，大大增加了系统的硬件成本，而且空时编码、检测译码等信号处理的复杂度也会大幅度提高。发射天线选择(TAS)技术由于用相对较少的收发射频链路支持较多的天线，更好地利用收发天线单元，大幅削减硬件成本，并且降低信号处理的复杂度，因此引起人们极大的关注。文献[5]利用STBC和TAS的优点，提出了TAS/STBC方案，选择两根发射天线的系统称为TAS/Alamouti。文献[6] [7]利用矩生成函数(MGF)的方法，使用q进制相移键控(PSK)和q进制方形正交幅度调制(QAM)，分别研究了瑞利信道和Nakagami-m信道下TAS/OSTBC系统的平均符号误码率(ASEP)的表达式及其性能上限。但是这种包含了超几何函数的符号误码率的表达式难以分析，得到封闭的结果十分困难。

Kovacs，Andersen，Salo等人研究发现，当移动台到移动台信号传输通路上出现匙孔(keyhole)时，接收信号的幅度将服从双瑞利(double-Rayleigh)分布[8]。

文献[9] [10]研究了在双瑞利独立衰落信道下， 采用基于矩生成函数的方法，推导出了涵盖多种调制方式的系统的平均误符号率性能的通用计算公式，分析了系统的中断概率和分集增益， 并进行了数值仿真。

文献[11]采用基于矩生成函数的方法分析了双瑞利独立衰落信道下采用最大比合并接收时的系统平均误符号率性能，并讨论了其分集特性，根据成对差错概率的上界得到了采用空时编码技术时传输系统可获得的分集增益。

在双瑞利衰落模型的基础上，进一步推广得到了适合于不同传输场景的n-Rayleigh分布(n ≥ 2)。

n-Rayleigh分布在车联网中移动的车与车之间的通信、协作分集系统中移动终端之间的通信、无线传感器网络中移动节点之间的通信、卫星移动通信等方面得到了广泛的应用。

根据目前掌握的资料，在n-Rayleigh信道下，对TAS/STBC系统的ASEP性能进行研究的文献很少。文献[12]主要是提出了将MIMO系统的矩阵信道转化成标量加性高斯白噪声(AWGN)信道的方法，进而可以计算出接收端的信噪比。

所以本文基于标量AWGN信道的方法， 在n-Rayleigh信道下， 分别使用q进制QAM