MIMO系統(tǒng)空時編碼與用戶選擇技術(shù)研究.pdf

1、無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展使人們的通信和生活方式發(fā)生了重大改變。無線業(yè)務(wù)的迅速增加需要大量的頻段以保證足夠的傳輸速率，而實際上頻譜資源是十分有限的。因此，如何高效地利用無線頻譜引起了廣泛關(guān)注。目前，多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)通常被認(rèn)為是進(jìn)一步提高頻譜利用率的最有效的方法之一。
　　 MIMO技術(shù)的實質(zhì)就是為無線系統(tǒng)提供空間分集增益和空間復(fù)用增益。空間分集是一種有效對抗無線鏈路衰落的技術(shù)，而空間復(fù)用可以在不增加額外大功率和帶寬的情形

2、下，提供與天線個數(shù)成線性比例的系統(tǒng)容量，從而大大提高了系統(tǒng)的頻譜利用率。在發(fā)射端已知信道狀態(tài)信息(CSI)的情況下，利用波束形成技術(shù)可以實現(xiàn)最優(yōu)系統(tǒng)性能；在發(fā)射端未知任何CSI的情況下，系統(tǒng)利用空時編碼技術(shù)實現(xiàn)發(fā)射分集來提高傳輸效率。而對于大部分MIMO系統(tǒng)，接收端可以根據(jù)信道估計獲得部分CSI并反饋給發(fā)射端?；谟邢薜姆答佇畔?，發(fā)射端可以對發(fā)射信號進(jìn)行更加有效的編碼處理。
　　 目前MIMO系統(tǒng)的研究已經(jīng)從點對點的單用戶系統(tǒng)擴(kuò)

3、展到點對多點的多用戶系統(tǒng)即MU-MIMO系統(tǒng)。它可以在不需要附加時隙和頻譜資源的前提下同時與多個用戶通信，相比單用戶系統(tǒng)能夠達(dá)到更高的信道容量。在多用戶系統(tǒng)中，為消除用戶間干擾，發(fā)射端需根據(jù)CSI對發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)編碼。其中，ZFBF預(yù)編碼是得到廣泛研究的一種技術(shù)。但是由于它對同時服務(wù)用戶數(shù)目的限制，發(fā)射端需要采取有效的算法選取一定的用戶子集接受服務(wù)。另外，若要保證各用戶接受服務(wù)的公平性，需對用戶的接入進(jìn)行調(diào)度。同時，由于RF鏈路成本較高

4、，在MU-MIMO系統(tǒng)的發(fā)射端增加天線數(shù)并采用天線選擇技術(shù)也是一種非常有效的低成本提高系統(tǒng)性能的技術(shù)。
　　 本論文研究了單用戶MIMO系統(tǒng)的空時編碼技術(shù)和MU-MISO系統(tǒng)中的發(fā)射天線與用戶選擇技術(shù)，主要貢獻(xiàn)及創(chuàng)新點包括以下兩個方面：
　　 (1)研究一種已寫入4G標(biāo)準(zhǔn)的單用戶MIMO系統(tǒng)--DSTFD系統(tǒng)。提出了在發(fā)射端基于有限角度反饋信息對發(fā)送信號進(jìn)行改進(jìn)的Alamouti空時編碼機(jī)制。該角度信息由接收端計算并反饋

5、，計算的準(zhǔn)則是最大化最小后驗信噪比。該機(jī)制實現(xiàn)與傳統(tǒng)天線重分組技術(shù)幾乎一樣的性能，但是需要較少比特的反饋信息。
　　 (2)研究了基于不同用戶服務(wù)質(zhì)量需求的MU-MISO系統(tǒng)。提出了兩種發(fā)射天線與用戶選擇算法，兩種算法均基于最大化系統(tǒng)和速率：一種是先進(jìn)行用戶選擇再進(jìn)行發(fā)射天線選擇，另一種是將發(fā)射天線和用戶聯(lián)合選擇。兩種方法既能實現(xiàn)接近最優(yōu)算法的性能又具有較低的算法復(fù)雜度。在此基礎(chǔ)上結(jié)合比例公平調(diào)度算法，保證整個系統(tǒng)對所有用戶服務(wù)