LTE上行鏈路虛擬MIMO系統(tǒng)的用戶配對算法研究.pdf

1、隨著移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,當(dāng)前無線信道資源日趨緊張。如何有效地提高信道利用率,成為移動通信領(lǐng)域面臨的重要課題。由于多輸入多輸出(MIMO,Multiple-Input Multiple-Output)技術(shù)在提高系統(tǒng)容量和信道利用率方面表現(xiàn)出的巨大潛力,因此受到了業(yè)界的廣泛重視,并被3GPP長期演進(LTE)項目列為必選的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　 在LTE上行鏈路中,由于受到用戶終端體積、成本與功耗等多方面因素的影響,傳統(tǒng)的MIMO

2、技術(shù)的實際應(yīng)用變得比較困難。而虛擬MIMO技術(shù)的提出較好的解決了這個問題,它將具有單個天線的多個獨立用戶進行虛擬配對,然后通過相同的時/頻資源進行用戶數(shù)據(jù)的傳輸,實現(xiàn)了空間復(fù)用增益和分集增益,使整個系統(tǒng)的容量和信道利用率得到了明顯的提升和改善。其中,虛擬MIMO技術(shù)的關(guān)鍵部分是用戶配對算法,它的優(yōu)良與否直接關(guān)系著整個系統(tǒng)性能的好壞。
　　 鑒于虛擬MIMO技術(shù)在LTE上行鏈路中的巨大應(yīng)用前景,本文主要針對虛擬MIMO系統(tǒng)用戶配對

3、算法進行了研究,并在廣泛研究配對算法原理的基礎(chǔ)上,對一種SUP半正交配對算法提出兩種改進方案。本文主要進行了以下幾方面的工作:
　　 (1)概括分析了3GPP LTE項目的演進背景,并對LTE系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)特點進行了研究,介紹了虛擬MIMO技術(shù)應(yīng)用的整體背景。
　　 (2)對LTE物理層應(yīng)用的正交頻分多址(OFDMA)技術(shù)、單載波頻分多址(SC-FDMA)技術(shù)和多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)進行了大量廣泛的基礎(chǔ)性研究

4、,涉及到各項技術(shù)的基本原理、生成方法、系統(tǒng)模型、特點等方面,引出了應(yīng)用虛擬MIMO技術(shù)的必要性。
　　 (3)首先對虛擬MIMO的信道容量進行了分析。接著對虛擬MIMO配對算法領(lǐng)域的幾種經(jīng)典算法進行了研究,包括算法的原理、配對流程、優(yōu)缺點等方面,并且通過仿真對幾種算法在系統(tǒng)吞吐量和用戶公平性方面的優(yōu)劣進行了對比分析。
　　 (4)對配對算法領(lǐng)域內(nèi)的一種SUP配對算法進行了分析,并指出了算法在用戶公平性方面存在的不足。針對

5、原算法存在的缺陷,文中提出了兩種相應(yīng)的改進方案。第一種是基于SNR門限的SUP半正交配對傳輸策略,在該方案中,對于低于設(shè)定的SNR門限的用戶進行直接傳輸,而對于信道質(zhì)量較好的用戶采用原SUP算法進行配對傳輸。第二種方案則是對第一個配對用戶的選擇標(biāo)準(zhǔn)進行了改進,不再單純的選擇那些具有最大SINR的用戶,而根據(jù)比例公平準(zhǔn)則選擇用戶,有效地改善了原算法的公平性能。最后通過仿真,表明改進方案在公平性方面較原算法有了較大改善,同時系統(tǒng)吞吐量方面表