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Improvement of Symbol Error Rate Performance in Spatial Multiplexing Systems Using Transmit Antenna Selection
Radioelectronics and Communications Systems Pub Date : 2019-12-01 , DOI: 10.3103/s0735272719120045
D. V. Chauhan , J. K. Bhalani , Y. N. Trivedi

In this paper, we consider Mt×M system (Mt > M), where Mt and M are the numbers of antennas at the transmitter and receiver, respectively. We select M out of Mt transmit antennas using two different antenna selection schemes. In scheme 1, we select the subset of M antennas out of total $$(\begin{array}{l}{M_{t}} \\{M}\end{array})$$ subsets. In the selected subset, the minimum SNR is maximum compared to minimum SNR of all the remaining subsets. In scheme 2, Mt available transmit antennas are divided into Mtg disjoint groups of successive antennas, where Mtg = Mt/N. It means that there are N antennas in each group, where N ≤ M. Further both Mt and M are divisible by N and the total possible combinations of available groups are given $$(\begin{array}{l}{M_{tg}} \\{C}\end{array})$$ Then we select the subset of M antennas out of total $$(\begin{array}{l}{M_{tg}} \\{C}\end{array})$$ subsets. In the selected subset, the minimum SNR is maximum compared to minimum SNR of all the remaining subsets. In this scheme, N and C are chosen to meet the requirements of M selected antennas for transmission. After antenna selection, the resulting system will be M×M. We use Minimum Mean Square Error (MMSE) Vertical Bell Laboratories Layered Space Time (VBLAST) detection at the receiver for both the antenna selection schemes. We present MIMO Symbol Error Rate (SER) versus MIMO Symbol SNR using simulations for M-QAM constellations with Rayleigh fading channels. We have compared the performance of the considered systems with prevailing high complexity schemes ML and MMSE Improved VBLAST. The considered scheme 1 with MMSE VBLAST outperforms the prevailing schemes while scheme 2 with MMSE VBLAST provides similar performance in a wide range of SNR compared to prevailing schemes. However, the number of feedback bits used in scheme 2 is less as compared to scheme 1. There is a tradeoff between the SER performance and the number of required feedback bits. As N decreases, scheme 2 performance starts moving towards the performance of scheme 1. Both the systems provide the diversity gain in the fading channel.

中文翻译:

使用发射天线选择改善空间复用系统中的符号错误率性能

在本文中,我们考虑 Mt×M 系统(Mt > M),其中 Mt 和 M 分别是发射机和接收机的天线数。我们使用两种不同的天线选择方案从 Mt 个发射天线中选择 M 个。在方案 1 中,我们从 $$(\begin{array}{l}{M_{t}} \\{M}\end{array})$$ 子集中选择 M 个天线的子集。在所选子集中,与所有剩余子集的最小 SNR 相比,最小 SNR 最大。在方案2中,Mt个可用发射天线被分成Mtg个不相交的连续天线组,其中Mtg=Mt/N。这意味着每组中有 N 个天线,其中 N ≤ M。此外 Mt 和 M 都可以被 N 整除,并且可用组的总可能组合为 $$(\begin{array}{l}{M_{tg}} \\{C}\end{array})$$ 然后我们从 $$(\begin{array}{l}{M_{tg}} \\{C}\end{array})$$ 子集中选择 M 个天线的子集。在所选子集中,与所有剩余子集的最小 SNR 相比,最小 SNR 最大。在该方案中,选择N和C以满足M个选定天线进行传输的要求。天线选择后,得到的系统将是 M×M。对于这两种天线选择方案,我们在接收器处使用最小均方误差 (MMSE) 垂直贝尔实验室分层时空 (VBLAST) 检测。我们使用具有瑞利​​衰落信道的 M-QAM 星座的仿真来展示 MIMO 符号错误率 (SER) 与 MIMO 符号 SNR。我们将所考虑系统的性能与流行的高复杂度方案 ML 和 MMSE 改进的 VBLAST 进行了比较。所考虑的具有 MMSE VBLAST 的方案 1 优于流行的方案,而具有 MMSE VBLAST 的方案 2 与流行的方案相比,在广泛的 SNR 范围内提供了相似的性能。然而,与方案1相比,方案2中使用的反馈位数更少。在SER性能和所需反馈位数之间存在折衷。随着 N 减小,方案 2 的性能开始向方案 1 的性能发展。两个系统都在衰落信道中提供分集增益。所考虑的具有 MMSE VBLAST 的方案 1 优于流行的方案,而具有 MMSE VBLAST 的方案 2 与流行的方案相比,在广泛的 SNR 范围内提供了相似的性能。然而,与方案1相比,方案2中使用的反馈位数更少。在SER性能和所需反馈位数之间存在折衷。随着 N 减小,方案 2 的性能开始向方案 1 的性能发展。两个系统都在衰落信道中提供分集增益。所考虑的具有 MMSE VBLAST 的方案 1 优于流行的方案,而具有 MMSE VBLAST 的方案 2 与流行的方案相比,在广泛的 SNR 范围内提供了相似的性能。然而,与方案1相比,方案2中使用的反馈位数更少。在SER性能和所需反馈位数之间存在折衷。随着 N 减小,方案 2 的性能开始向方案 1 的性能发展。两个系统都在衰落信道中提供分集增益。
更新日期:2019-12-01
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