文档介绍：东南大学
硕士学位论文
多用户MIMO(MU-MIMO)系统下行链路预编码和调度算法研究
姓名:王笑天
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:王捷
20100111
摘要多输入多输出邰..,际跬ü诜⑸涠擞虢邮斩说亩嗵煜吲置,提供丰富的空间复用增益和空间分集增益,能够在不增加系统带宽的条件下极大的提高无线通信系统的容量和可靠性,被认为是未来移动通信系统中不可或缺的关键技术之一。,.低持校敉ㄐ乓环接捎谀承┮蛩氐南拗啤N薹配置多天线,则整个系统所能获得的容量增益就会大大降低。为了充分发挥技术的潜力,多用户,.低辰闯晌P碌难芯咳鹊恪K梢栽诓桓郊邮毕逗推灯资源的情况下同时接入多个用户进行通信,从而达到更高的容量。然而,在多用户系统的下行链路中,常常假设各用户端之间无法相互协作,因此就不能利用上行链路中普遍采用的联合检测方法来恢复发射信号。在这种情况下,如何消除或降低用户之间的同信道干扰蕴岣呦低车氖荽渲柿烤统晌A硕嘤没低诚滦辛绰返暮诵奈侍庵弧如果发射端能够获得完整或部分信道状态信,码陀没У鞫际趵炊钥雇诺栏扇拧K皆け嗦爰际酰褪嵌苑⑸湫号进行预处理后再送入信道。预编码与原信道共同构成等效信道。只要各用户所对应的等效信道之间尽量相互正交,就能够消除或降低各用户端所受到的同信道干扰。另一方面,在实际移动通信系统中,有通信需求的待选用户数常常远多于系统可同时接入的用户数。如果各用户信道的衰落相互独立,就可以通过用户调度技术,利用信道波动,安排各用户在其信道非常强时工作,以充分利用通信资源,达到提高系统性能的目的。这其实就是一种机会通信方法,所获得的性能增益即多用户分集增益。本文首先在发射端确知各用户完整信道状态信息的假设下,对几种常见的线性预编码算法进行了横向比较,验证了基于最大化信号泄漏噪声琒准则的预编码方案能够在性能、复杂度、适用范围这几方面取得一个比较好的折衷。随后,本文延用的概念提出了一种信道自适应的功率分配算法。计算机程序仿真结果显示,将其与基于最大化准则的预编码算法相结合,就能以附加很小的计算量与轻微的总容量性能损失为代价而显著提升系统的平均误比特率性能。另一方面,在用户调度算法的设计中,本文以作为各用户信道条件优劣的表征,提出了基于最大化最小值准则的用户调度方案。仿真结果显示,所提出的用户调度算法能够显著提升系统的平均误比特率与总容量性能,并且能够根据实际需要,在性能与计算复杂度之间实现不同的折衷。此外,本文还考虑了有限反馈条件下预编码和用户调度算法的设计。在实际系统中,信道状态信息常常是各用户端通过容量受限的反馈信道发送给发射端的,即反馈的信道状态信息需要事先经过一定的量化处理。这也就意味着基站端得到的赡懿⒉蛔既贰T谡庵智榭鱿拢疚亩灾吧计的算法进行了一定的修改,提出了最大化均值的优化准则。计算机程序仿真结果显示,基于该优化准则的预编码与用户调度算法能够在一定程度上改善系统的平均误比特率与总容量性能。关键词:多用户系统,信号泄露噪声比,预编码,用户调度,有限反馈在单用户畊琧蚩梢酝üけ。
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第一章绪论研究背景和意义.,技术的发展和研究现状;最后阐述了论文的研究内容和结构安排。本章首先概述了论文的研究背景和意义:然后回顾了多输入多输出狪为了满足人们不断增长的信息需求,未来的移动通信系统不但要能够提供传统的语音业务,还要能提供数字、图像、音频、视频等多媒体业务。为了支持这些业务,移动通信系统需要具各更高的数据传输速率、更稳定的传输性能以及更大的覆盖范围。然而无线信道的特性使得这些需求的实现困难重重。从信道容量理论可知,增加发射功率或系统带宽可以提高信道容量,但这又与实际通信系统的设计要求相违背。如何在不增加发射功率和系统带宽的条件下提高移动通信系统的容量,实现高速和可靠的数据传输就成了一个极具挑战的课题。多输入多输出觫騰际跏且贫ㄐ帕煊蛑械囊幌钪卮笸黄疲苡行Ы饩鲆贫ㄐ畔低橙萘的瓶颈问题。和热说难芯抗ぷ髦っ鳎琈际踉诓辉黾臃⑸涔β屎拖低炒的条件下可以极大的提高通信系统的容量、频谱资源的利用率以及数据的传输速率,同时还能有效增强系统抗干扰和抗衰落的能力。技术利用了无线信道多径传播的固有特性,即在无线通信系统中,如果在发送端与接收端采用多天线配置方案,只要各天线单元间距足够大,无线信道传播的多径分量足够丰富,各收发天线对之间的多径衰落就趋于独立。在这样的条件下。系统主要可以提供以下两个方面的性能增益:空间复用增益和空间分集增益。一方面,系统可以创造出多个并行空间信道。通过这些并行空间信道独立的传输信息,就可以在不增加系统带宽的情况下提高系统的吞吐量。这种增益就是空间复用增益。另一方面,通过系统可以