采用SSK、GSSK及SM调制的MIMO系统容量研究

摘要

随着无线通信技术的发展，使用者对无线通信服务水平的要求也在不断提高，有限的频谱资源已经不再满足使用者不断增加的对系统容量的需求。MIMO无线通信系统能够同时结合发射分集技术与接收分集技术，极大地提高了抗衰落性能。由于误码率降低，MIMO无线通信系统的数据传输会更加可靠；同时，它可以在不增加通信系统发射机功率和不增加系统传输带宽的前提下使得在衰落信道下的容量水平显著提高。基于众多的优势，MIMO系统已经成为新一代无线通信领域当中的一项重要技术。
　　 空间调制(SM)、空间位移键控(SSK)以及广义空间位移键控(GSSK)是三种独特的MIMO调制技术。SM调制的特点是通过发射天线序号以及载波调制符号传输信息；SSK和GSSK调制的特点是通过发射天线序号或发射天线序号的组合来传输信息。在SM和SSK调制的系统中不需要进行发射天线的同步控制，因此可以降低系统的复杂度，并且不存在信道间的相互干扰。本文从信道容量的角度对采用SSK、GSSK以及SM调制的MIMO系统性能做了详细的分析。
　　 结果表明，在瑞利衰落信道下，采用SSK和GSSK调制技术的MISO无线通信系统容量会受到信噪比(SNR)和发射天线(组合)数目两个因素的限制。当信噪比取值固定时，SSK和GSSK系统均存在着容量上限，随着发射天线数目趋于无穷，信道容量的上限为AWGN信道下SISO系统的容量；当系统的发射天线数目和发射天线组合数目固定时，SSK和GSSK系统的容量分别不超过这两个固定数值的对数。对于采用SM调制的MISO系统，其容量上限为香农公式。
　　 信道之间的相关性也会影响系统的容量，在极端情况下，例如加性高斯白噪声(AWGN)信道条件下，采用SSK和GSSK调制技术的MIMO无线通信系统的容量为零。LOS分量的增强会使SSK和GSSK系统的容量降低，但对SM系统的影响不明显。