不同预编码方案仿真分析-轨道交通车地间毫米波通信

为了验证所介绍的传统的预编码的性能，本小节给出了多用户毫米波信道下的五种预编码方案的仿真。系统的仿真是在平均1 000 次随机毫米波信道实现的，基站端具有16 根发射天线，用来发射2 个数据流，同时假设信道路径数为6，散射体的个数为8，用户个数为6，每个用户具有两根天线。

图2.3 为用户数为6 时，SVD 预编码、ZF 预编码、MMSE 预编码、BD 预编码和MRT 预编码的系统平均速率随着SNR 的变化情况。从图2.3可以观察出，随着SNR 的增加，五种预编码的平均速率都会不断增加。同时，随着SNR 的逐渐增加，MRT 预编码的平均速率与其他四种预编码的差别越来越大，且最后增长缓慢甚至保持不变。在相同的SNR 的条件下，MRT 预编码平均速率最小，SVD 预编码平均速率最大。MRT 性能较差的原因在于，该预编码立项条件下需要发射端到不同用户的信道是相互独立的，这对一般的毫米波信道来说是不可能的。此外，当SNR 较低时，可以看出BD 预编码与ZF 预编码的平均速率低于MMSE 预编码，造成该部分的原因在于MMSE 预编码在低SNR 中系统的噪声功率比发射功率对系统的影响更大。当SNR 较高时，可以看出随着SNR 的增加，SVD 预编码的性能越来越优于MMSE 预编码的性能，这因为SVD 预编码将混叠信道分解成两路不相关的平行信道。

图2.3　不同预编码方案平均速率的比较(www.xing528.com)

图2.4 为系统设置用户数为6 时，五种预编码方案误码率之间的比较。从图2.4 可以看出，五种预编码方案中MRT 预编码的误码率最大，性能最差。这是因为其不能有效消除用户之间的干扰。在高SNR 中，系统的SVD 预编码的误码率最小，性能最优，MMSE 的误码率最大，而BD 预编码和ZF 预编码误码率比较接近，且BD 预编码性能更优。随着SNR的不断增加，MMSE 的误码率不断降低，当其大于5 dB 时，MMSE 预编码的性能优于BD 预编码和ZF 预编码；当SNR 大于12 dB 时，MMSE的误码率低于SVD 预编码方案。造成该部分的原因在于MMSE 在预编码时以最大化接收端用户的信号SINR 为目的，在低SNR 时，发射信号的功率较小，噪声功率占据主要部分，系统的误码率因此较高；在高SNR时相反，发射信号的功率对系统贡献较大，系统的误码率较低。此外，从图2.4 可以看出，在高SNR 时，除了MRT 的其他四种预编码的误码率逐渐接近并逐渐趋向于零。

图2.4　不同预编码方案误码率的比较