系统仿真学报©JournalofSystemSimulation第22卷第1期2010年1月Vol.22No.1Jan.,2010多用户MIMO系统中结合天线选择的协同差分空时传输方案赵金旺，徐友云，蔡跃明摘要：针对多用户多入多出(MIMO)系统中存在部分信道估计困难的情况，提出了一种新的协同差分空时传输方案。在此方案中引入了一种简单的自适应放大转发中继协议，该协议在中继节点结合了接收选择合并和发送天线选择，仅需要部分信道状态信息(CSI)。得出了最大似然差分检测方法，分析了系统的成对码字差错概率(PEP)性能。仿真结果显示，在相同收发天线数、功率及频谱效率条件下，所提方案比点对点MIMO系统中的差分传输方案获得了更高的分集增益和更好的误比特率(BER)性能。且在高信噪比情况下，还优于采用相干检测的非协同Alamouti传输方案。关键词：多入多出；差分空时码；协同通信；天线选择：TN929.5文献标识码：A：1004-731X(2010)01-0157-05CooperativeDifferentialSpace-timeTransmissionSchemeCombinedwithAntennaSelectionforMultiuserMIMOSystemsZHAO激n-wang,XUYou-yun,CAIYue-ming(InstituteofCommunicationsEngineering,PLAUST,Nan激ng210007,Abstract:Anewcooperativedifferentialspace-timetransmissionschemewasproposedformultiusermultiple-inputmultiple-output(MIMO)systemswherechannelestimationwasdifficult.Andasimpleadaptiveamplify-and-forward(AF)relayingprotocolwasdevelopedfortheproposedscheme.Theprotocolcombinedselectioncombinationandtransmitantennaselectionattherelaynodeanditrequiredonlypartialchannelstateinformation(CSI)oftherelaylink.Themaximumlikelihooddifferentialdetectionmethodwasderivedandtheperformanceofpairwiseerrorprobability(PEP)wasanalyzed.Simulationresultsshowthattheproposedschemeachieveshigherdiversitygainandbetterbit-errorrate(BER)performancecomparedwiththedifferentialtransmissionschemeinpoint-to-pointMIMOsystemwiththesamenumberoftransmitandreceiveantennasandwithequaltransmitpowerandspectralefficiency.Athighsignal-to-noiserate(SNR),theproposedschemeevenoutperformsnon-cooperativeAlamoutischemewithcoherentdetection.Keywords:multiple-inputmultiple-output(MIMO);differentialspace-timecoding;cooperativecommunication;antennaselection严重影响MIMO系统的效率和性能。因此，为了避免复杂的信道估计，一些研究者提出了在MIMO系统中采用差分传输方案[2,3]，它不需要接收端获得CSI，同样可以获得空间满分集增益，改善系统的性能。由于差分检测会使接收信号中的噪声功率加倍，因此与相干检测相比大约有3dB的性能下降。近年来，协同通信得到了广泛的关注和研究。其信息理论结果表明，在多用户无线衰落信道中，用户通过彼此分享各自的天线可以获得协同分集增益，能够极大地改善系统的性能[4]。虽然协同通信最初的提出是为了将单天线系统构建成虚拟的MIMO系统，但是，随着研究的不断深入，越来越多的研究表明将协同通信应用于MIMO系统中，能够更好地发挥协同通信的优势[5]。尤其当MIMO系统中采用差分传输方案时，协同分集带来的性能增益对差分检测性能的损失是一种很好的补偿。到目前为止，针对接收端和/或中继端没有CSI的协同网络，很多学者提出了不同的差分传输方案。文献[6]提出了一种用于两用户协同分集系统的差分调制方案，其中继发送结构类似于Alamouti方案[7]。在文献[8]中，作者针对单中引言多入多出（MIMO）通信是在无线通信系统的发送端和接收端配置多副天线进行无线信号传输。它能够充分利用空间资源和传输信道自由度，在不增加系统带宽和总发射功率的情况下，可有效对抗无线信道衰落的影响，从而改善系统性能，也可实现多路并行传输，从而极大地提高系统的频谱利用率和信道容量[1]。然而，这都是以接收端能完全获得信道状态信息（CSI）为基础的。在一些实际环境中，接收端很难获得完全的CSI。譬如，当发送端处于高速移动中，此时信道变化非常迅速，信道的估计和准确跟踪将变得非常困难；另外，当信号以...