dominant-eigenmode-transmission-与Alamouti

DominantEigenmodeTransmission与Alamout的比较0808120327王凯(一)摘要Alamout方案可以在发送端完全未知信道状态的情况下，通过简单的最大似然估计算法实现全分集。dominanteigenmodetransmission方案可以不采用任何编码方式，但需在完全知道信道状态的情况下，也能够实现全增益。本文对这两种情况，进行了仿真比较。(二)背景知识1.增益类型在无线通信中，我们讨论增益时，一般主要指下面三种类型：编码增益：这种增益一般是由时间编码提供的，比如卷积码或者分块码。本文讨论的两种传输方式，都没有实现编码增益。阵列增益：阵列增益一般指来自接受端多天线或发送端多天线相干合并效应的信噪比在接受端的平均增加。在发送端带有多天线的信道中，获得阵列增益需要知晓发送端的信道。分集增益:分集增益是由信道上的空间分集提供的。一般用来对抗衰弱，它可以提高比较高的误比特率。分集增益可以通过许多种方式获得。但最基本的要求是，我们需要提供发送的信号的独立的样本。2.AlamoutAlamout是一种发送分集技术，它在发送端未知信道信息的情况下依靠空间（发送天线）编码来提取分集。如果所有发送天线到接受天线的信道有独立的衰弱，那么这个信道的分集重数就与发送天线的数量相等。Alamout方案通过在发送端编码，可以使发送端发送的数据流相互正交，这样，接受端的每根接收天线(RM)都可以“看到”所有发送天线(TM)发送的完全相互正交的数据流。从而Alamout方案是实现了，在发送端完全未知信道状态的情况下的完全分集增益（RTMM）。3.dominanteigenmodetransmission方案dominanteigenmodetransmission基于一种非常理想的情况下，提出了一种假设：假设发送端完全知道信道模型。我个人认为这种情况在现实中几乎是完全不可能存在的。估计总会有误差，所以这种模型，仅仅是在理论分析有有用。既然发送端已经完全知道了信道信息，就是说知道哪根发送天线到哪根接收天线的衰落系数最大，那个最小，这时就可以采用一种所谓的“注水定理”的思想，我个人认为是“能者多劳”，这样可以达到信道资源的最充分利用。对这种思想就行数学分析，通过在发送端加权，接受端接受到的信号向量应该是：nHWMEysTs同样的，我们在接受端也进行加权处理，最终得到的信号向量应该是：ygzH本着接收端信号信噪比最小的原则，我们采用矩阵轮的思想对上面的加权向量W和g进行分析，最终得到一个结论，信噪比最小时，天线输入输出的关系应该如下：nsEzsmax其中max为信道转移矩阵H的最大奇异值。dominanteigenmodetransmission虽然没有采用空时编码策略，但它通过在发送端信号上进行加权，使他们在发送端保持正交。在接受端我们再次加权，就能够从相互正交的信息流中吧这些信息提取出来。dominanteigenmodetransmission方案同样实现了完全分集。(三)仿真模型在Alamout模型仿真中，我们假设接受端完全知道信道信息；在发送端和接受端是相互独立的瑞利衰弱；发送端调制方式采用16QAM。在dominanteigenmodetransmission方案，我们假设发送端和接受端都完全知道信道信息；同样的，在发送端和接受端是相互独立的瑞利衰弱；发送端调制方式采用16QAM。为了进行对照，我还分别仿真了2X1，和2X2两个系统。(四)仿真结果与分析0246810121416182010-610-510-410-310-210-1100SNR[dB]BERSystem:2x1UncodedAlamoutiDominantEigenmodeTransmission图10246810121416182010-610-510-410-310-210-1100SNR[dB]BERSystem:2x2UncodedAlamoutiDominantEigenmode图2根据[2]中提供的公式MeeMdNP42min分集影响了对数-对数标度中误符号率对信噪比（）曲线的斜率。斜率的大小与分集重数相同。分集增益是通过增加误符号斜率的大小来表现的。根据前面分析，Alamout和dominanteigenmodetransmission都实现了完全分集，应该具有相同的斜率，上图是我使用matlab仿真得到的图象，下面的两条曲线距离平行有一定的误差，我感觉好像是自己的仿真程序存在一定的问题。上图中在同样误比特率的情况下，dominanteigenmodetransmission方案还要比Alamout方案优出几个dB，我将这个原因归于，dominanteigenmodetransmission在发送每个字符的时候，近似都是以满功率发送的，而Alamout却将功率平均分配在了两个天线上。(五)结论与思考正如前面所述，Alamout方案是一种因为其简单可操作性，已经用于实践的方案。而dominanteigenmodetransmission的模型在现实中却并不可能寻找，因为比较这两种方案的优劣其实是没有实际意义的。但是，dominanteigenmodetransmission仅仅是提供了一种在发送端一直信道状态的情况下，进行有效功率分配的思想，同样的想法也许可以应用在信道状况部分已知的模型中。当然，针对特定的模型，肯定会有更好的分配方案。另一方面，Alamout方案与dominanteigenmodetransmission方案也不是天生互斥的，如果能够在特定的应用场合，结合两种技术的优点，说不定会有意想不到的效果。(六)参考文献[1]Jankiraman,Mohinder,Space-TimeCodesandMIMOSystems，ARTECHHOUSE,INC，2004年[2]ArogyaswamiPaulraj，RohitNabarandDhananjayGore,IntroductiontoSpace-timeWirelessCommunitions，CambridgeUniersityPress，2003年