理论教育 Alamouti发射分集的性能优化

Alamouti发射分集的性能优化

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:可以知道这里Alamouti方法中每个信号的合并SNR只有SIMO的一半,即理论上等价于功率减半的1发2收SIMO系统。图16-2示意了SISO、SIMO系统MRC与Alamouti方法的性能比较。图16-2 SISO,SIMO采用MRC与Alamouti性能比较回到2发1收的MISO系统,这里MISO系统的Alamouti方法要想达到SIMO系统MRC一样的性能,发送总功率需要提高一倍。但从其他现实方面来说,MISO Alamouti也还是有好处的。

Alamouti发射分集的性能优化

下面把噪声考虑进来,看看如何解调以及性能如何。接收端两次接收最后得到的形式为

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分别对X1X2用MRC得

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可以看到,对X1X2来说,接收信噪比分别为

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我们和1发2收且信道衰落对应相等的SIMO系统比较性能看看,假设两个系统发射总功率相同。SIMO系统第一次以全功率发送X1,第二次以全功率发送X2。而对于MISO系统的Alamouti方法,因为总功率要和SIMO相同,所以每次发送X1X2的功率分别只有全功率的一半。那么,在信道和噪声相同的情况下,对X1X2的接收SNR只有PX1)、PX2)的不同带来的差异。可以知道这里Alamouti方法中每个信号的合并SNR只有SIMO的一半,即理论上等价于功率减半的1发2收SIMO系统。(www.daowen.com)

如果接收端不只一根接收天线,只要将多根接收天线一起合并即可。例如,假设接收端还有第二根接收天线,发射端到第二根接收天线的信道分别为h21h22。则第二根天线两次接收的数据为

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结合式(16-1)中第一根接收天线的数据一起用MRC合并,最后的效果理论上等价于功率减半的1发4收SIMO系统。更多接收天线类似。图16-2示意了SISO、SIMO系统MRC与Alamouti方法的性能比较。从图中可以看到,SISO系统的性能最差,这很自然;1发2收SIMO系统MRC和2发1收Alamouti方案的性能曲线平行,表明它们的分集增益一样,差别只有功率增益,而我们知道2发1收Alamouti方案等价于功率减半的1发2收SIMO系统,所以功率增益方面的差距在3dB左右;而2发2收Alamouti方案等价于功率减半的1发4收SIMO系统,其平均接收功率已经和满功率1发2收SIMO系统的接收功率相等了,但是我们看到其性能要比满功率1发2收SIMO系统的性能好,这又很好地体现出了固为接收天线更多(4∶2)带来更大分集增益的贡献。

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图16-2 SISO,SIMO采用MRC与Alamouti性能比较

回到2发1收的MISO系统,这里MISO系统的Alamouti方法要想达到SIMO系统MRC一样的性能,发送总功率需要提高一倍。既然还要多消耗一倍功率才能达到相同的性能,何苦这样呢,用SIMO系统不就挺好的吗?是的,理论上是这样。但从其他现实方面来说,MISO Alamouti也还是有好处的。不深入挖掘了,简单感觉一下:就目前的无线通信系统来说,发射端和接收端是不对称的。总体来说,主要的发射端一般是个大家伙,比如基站,而接收端是个小玩意儿,比如手机。你是想在大家伙上多摆两根天线,还是在小玩意儿上多摆两根天线呢?好像摆在大家伙上容易点。

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