近年来,多入多出MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术因其优越的性能而得到广泛的关注。研究表明，系统容量会随接收与发送端射频链路数的增加而呈线性增加，但增加射频链路就意味着提升成本，因此增加系统容量与降低成本间成为一对矛盾。MIMO技术能够很好地解决这对矛盾，它能极大地降低成本却对系统性能影响很小。MIMO天线选择原理描述如下：当系统射频链路数一定时，在接收端或发送端或收发两端同时进行天线选择，选择出性能最佳的若干根天线使得系统总体性能最好。最优算法即全搜索[１-２]，虽然能够得到最高的系统性能，但该算法的计算复杂度也非常高；此外还有递减算法[３]、 递增算法[４]等，这些算法都能在大幅减少计算量的同时逼近最优算法的性能。已有的很多文献讨论的算法都是基于接收端[５-６]，所以本文在参考文献[6]的基础上将其算法改进后应用于发送端，即从零开始在全部天线阵列中每次都选择出一根对系统容量贡献最大的天线[７]，直到选出预定的天线数为止，之后再用这些选择出来的天线阵列进行传输。仿真结果表明，在信道容量以及误码率[８]方面该算法的性能都非常优秀，大大提高了系统的可靠性。

1 系统模型
    在图1中，假设系统的发送端有Nt根天线，接收端有Nr根天线，为最大化系统容量[９-１０]，设发射/接收端射频链路数分别为Lr和Lt。

4 仿真结果分析
    为方便分析，将未做天线选择时的系统性能曲线加入对比。假设在Lt=Lr=4固定不变、Nt=8、Nr=4的情况下进行仿真，图2和图3为三种算法的性能曲线图。随机生成10 000次复高斯矩阵样值，每一矩阵元素都服从均值为0、方差为1的分布。可见本文算法的性能非常接近最优算法，特别是在低信噪比时可取代最优算法。该算法的系统性能要优于基于最大范数算法的性能，且信噪比越高优势越明显；与不做任何选择的情况相比，本文算法极大地提高了系统性能。

    图4为三种算法下信道容量随所选择发射天线数的变化曲线。此时，信噪比为10 dB，Nt=4，Nr=16，发送端射频链路数Lt始终与所选天线一一对应。可见，随选择天线数的增加，系统容量也随之增加，当选择全部天线传输时，系统容量达到最大。本文算法的结果非常接近最优算法且优于最大范数算法。
    图5为遍历容量的累积概率分布曲线，其中Nr=4，Nt=8,Lt=4,SNR=10 dB。由图可知，在相同的概率分布下，所提算法的遍历容量非常接近最优算法且优于最大范数算法。在遍历容量较小时，与最大范数算法和无选择算法相比，本文算法的概率分布值也较小，这说明所提算法可以获得更高的遍历容量。

    图6为Lt=Lr=4时的误码率曲线图，仿真过程中假设Nt=8，Nr=4。可见本文所提算法的误码率远小于最大范数算法的误码率且很接近最优算法的误码率，在较低信噪比下就可获得较低的误码率。随着信噪比的增加误码率继续大幅降低，系统可靠性也越来越高。

    图7为SNR=10 dB，Nt=4，Nr=16时三种算法的时延曲线。当所选择的天线数较少时，三种算法的时延都比较小，但随着所选天线数的增加，最优算法的时延呈指数规律攀升，而本文算法与最大范数算法的时延依旧很小。由图可见，本文算法的时延要远远小于最优算法时延略大于最大范数算法时延，表现出很好的实时性。以天线数分别为4、6时为例，具体时延见表1。

    在大量分析以往天线算法的基础上，本文将改进后的递增算法应用于发送端。通过性能仿真得知，本文算法的性能十分接近最优算法且优于基于最大范数的天线选择算法。在信道容量、误码率及天线检测时延方面都有明显的优势，是一种实用的发射天线选择算法。本文侧重于对信道容量、系统可靠性及时延三方面的研究，虽然能够满足通信系统实时性的要求，但算法的延时效应比较明显，下一阶段的工作将在本文基础上继续降低复杂度，提高运算速度。
参考文献
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