大规模MIMO系统中八波束STBC-BF的天线选择技术

"王曼和战金龙在2017年提出了一种应用于大规模MIMO系统中的八波束STBC-BF（空时编码结合特征波束成形）发射方案，该方案结合了天线选择技术，旨在实现空间分集增益、阵列增益的同时降低射频链路数量和计算复杂度。发射端通过空时分组编码后的信号经过天线阵列加权形成八波束，然后利用天线选择技术选取最佳发射和接收天线，接收端采用传统译码方式解码。仿真结果显示该方案具有显著的效果。" 在大规模多输入多输出（MIMO）系统中，天线数量的增加可以显著提升无线通信系统的容量和可靠性。然而，随着天线数量的增加，射频链路的数量也会同步增长，这不仅增加了硬件成本，还加大了计算复杂度。因此，寻求一种既能充分利用多天线优势又能在一定程度上减少硬件需求的方法显得至关重要。 空时编码（STC）是一种常用的提高通信系统性能的技术，它通过在时间和空间两个维度上编码数据，可以同时获得空间分集和编码增益，从而增强信号的抗干扰能力和传输可靠性。在本文提出的STBC-BF方案中，发射端的信号先经过空时编码处理，然后通过天线阵列加权，形成具有特定方向性的波束，这一过程被称为波束成形。波束成形可以定向增强信号传输，减少信号传播过程中的能量损失，提高信噪比。 八波束设计意味着系统能同时对八个不同的方向进行通信，这增强了系统对多径衰落的抵抗能力。然而，所有的天线并不总是必要的，因此引入了天线选择技术。通过评估各个天线的信道条件，选择性能最优的发射和接收天线，可以进一步提高通信效率，同时减少了需要处理的射频链路，降低了系统的复杂性。 接收端则采用传统的译码方法，例如最大似然（ML）或维特比（Viterbi）解码，对经过天线选择的信号进行解码，以恢复原始信息。通过这种方式，尽管减少了射频链路，但系统仍能保持较高的解码性能。 实验证明，这种结合了STBC、波束成形和天线选择的发射方案在大规模MIMO系统中具有实际应用价值，能够在保证通信质量的同时有效降低硬件和计算资源的需求。这一技术对于未来5G及更高级别的无线通信网络具有重要的参考意义，特别是在高密度用户环境和有限硬件资源的情况下。