发射端有t根天线,接收端只有1根天线的情形,通常简称为多发单收(MISO)。假设第i根发射天线上发的信号为xi,所有发射天线信号总功率为∑iP{xi}=P,第i根发射天线到接收天线的信道衰落系数为hi。记
x=[x1,…,xt],h=[h1,…,ht]
那么,接收端接收到的信号为
其中,w~CN(0,σ2)。与SISO、SIMO信道模型下一样,MISO也分为三种情况:固定慢衰落、随机慢衰落和快衰落。
MISO从两阶段模型来看会很清楚,第一阶段为
[x1,x2,…,xt]→y'=h1x1+h2x2+…+htxt(www.daowen.com)
第一个阶段的信号设计需要一一映射。也就是说,可能有多组向量[x1,x2,…,xt]经过MISO信道后可以得到同一个y',我们只取一组作为信号,否则没有办法相互区分。在如此设计下,只要第二阶段能区分出y',就能唯一还原发射端信号[x1,x2,…,xt]。第二阶段又是一个最简单的AWGN,
y'→y=y'+w
这个阶段的容量只取决于y'的功率。要使容量最大,就要使y'的功率最大。同样,由于Cauchy-Schwarz不等式,
当且仅当[x1,x2,…,xt]=k[h1*,h2*,…,ht*]时,等号成立,即接收信号达到最大功率h2P。接下来我们需要看看两个阶段是否能完美配合,即是否两个阶段要求的条件都能同时满足。真是天公作美,它们确实能完美配合,因为对于形如k[h1*,h2*,…,ht*]的不同[x1,x2,…,xt],必然在第一阶段得到的y'不同。那么整个过程来看,发射端首先按照信号功率为h2P、噪声功率为σ2的AWGN信道把最大个数能区分的信号y'全部挑出来,发射端发射天线i实际发送信号hi*y'/h2即可,最后能达到MISO信道最大容量
大家可以看到,天线个数相等的MISO信道的最大信道容量和SIMO信道的最大信道容量在信道衰落对应相等时是一样的。在SIMO里达到最大信道容量的合并方式称为MRC,而在MISO里达到最大信到容量的方式称为最佳波束成型(Beamforming)。关于MISO信道下的随机慢衰落和快衰落,与SIMO类似,不再讨论。
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