基于相關(guān)性和SINR的MIMO自適應(yīng)模式切換

張全君　吳阿沛

摘 要：文章設(shè)計(jì)了一種基于相關(guān)性和SINR的MIMO自適應(yīng)傳輸模式切換的方案，根據(jù)信道狀態(tài)在空間復(fù)用、波束成形和雙空時發(fā)送分集了種模式之間進(jìn)行自適應(yīng)切換。系統(tǒng)仿真結(jié)果表明，本方案有效地提高了系統(tǒng)的傳輸性能。

關(guān)鍵詞：模式切換；空間復(fù)用；波束成形；雙空時發(fā)送分集

MIMO系統(tǒng)傳輸模式各具特點(diǎn)，空間復(fù)用（Spatial Multiplexing，SM）在信道狀態(tài)較好時可有效提升系統(tǒng)容量，波束成形（Beamforming，BF）在信道狀態(tài)較差時將信號控制在特定方向上傳播以提高系統(tǒng)可靠性。使用SM或BF都會以損失容量或可靠性為代價。雙空時發(fā)送分集（Double Space-time Transmit Diversity，D-STTD）將4個天線平均分為兩個天線組，天線組內(nèi)采用TD方式，天線組間采用SM方式，是系統(tǒng)容量和可靠性折中的方案。

對MIMO傳輸模式切換的研究主要是兩種傳輸模式的切換，Robert和Antonio等做了相關(guān)研究。2008年，Arie等[1]對文獻(xiàn)提出的基于信道質(zhì)量的切換進(jìn)行了性能分析，但是并沒有針對可能出現(xiàn)的問題提出解決方案。

本文主要研究下行鏈路自適應(yīng)傳輸模式的切換，采用基于相關(guān)性和SINR計(jì)算各傳輸模式容量并選擇最優(yōu)傳輸模式，提升系統(tǒng)傳輸性能。

1 系統(tǒng)模型

MIMO自適應(yīng)傳輸模式切換原理如圖1所示。接收機(jī)進(jìn)行信道估計(jì)，計(jì)算信道相關(guān)性和信干噪比（Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR）得到各模式下的系統(tǒng)容量，并做最優(yōu)選擇。發(fā)射機(jī)根據(jù)接收機(jī)反饋的傳輸模式進(jìn)行編碼調(diào)制。

2.3 傳輸模式選擇

如圖2所示，信道條件不變時可根據(jù)相關(guān)性和SINR判斷應(yīng)當(dāng)采用的傳輸模式。相關(guān)性和SINR的門限值可以通過容量的比較得到。假設(shè)相關(guān)性的門限值為ρth，SINR的門限值為SINRth。若落在第一象限，采用SM；落在第二象限，采用D-STTD；落在第三象限，采用BF。特殊情況下，若落在第四象限，比較BF和SM的容量，決定采用BF或SM方案。若信道條件改變，需重新確定相關(guān)性和SINR門限值。

3 仿真及分析

發(fā)射天線Nt=4，接收天線Nr=2，信道模式為Hiperlan2的模式C，且為準(zhǔn)靜態(tài)信道。

3種傳輸模式及自適應(yīng)切換模式下的容量曲線如圖3所示。

從圖3可以看出，仿真結(jié)果與本文模式切換的理論一致，容量曲線沿著3條曲線中容量最高的曲線變化。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了一種適用于有限反饋MIMO系統(tǒng)的傳輸模式自適應(yīng)切換方案，仿真表明，該方案有效地提升了系統(tǒng)的傳輸性能。

[參考文獻(xiàn)]

[1]ARIE R.An overview of multi-mode multi-user adaption and scheduling techniques in MIMO-based fourth-generation wireless systems[C].Eilat：IEEE 2008 25th Convention，2008.

[2]SPETH M，CLASSEN F，MEYR H.Frame synchronization of OFDM systems in frequency selective fading channels[C].Arizona：The 47th IEEE Vehicular Technology Conference，1997.

[3]MATTHEW R，MCKAY，IAIN B，et al.Multiplexing/beamforming switching for coded MIMO in spatially correlated channels based on closed-form ber approximations[J].IEEE Transactions Vehicular Technology，2007（5）：2555-2567.

[4]HOOJIN L，POWERS E J.Adaptive double space-time transmit diversity system with linear ZF receiver[C].Melbourne：Vehicular Technology Conference，2006.