下行多用戶MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼和調(diào)度算法研究.pdf

1、多天線(MIMO，Multiple Input Multiple Output)技術(shù)是提高用戶吞吐量、系統(tǒng)頻譜效率的重要技術(shù)，在第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)LTE-Advanced和WiMAX(802.16m)中得到了廣泛的應(yīng)用，其涉及的技術(shù)豐富多樣，包括上下行多天線傳輸模式的選擇，比如空間復(fù)用傳輸，空時(shí)、空頻編碼和循環(huán)延遲分集等分集傳輸方法；天線選擇，功率分配，多用戶預(yù)編碼技術(shù)、用戶調(diào)度等；此外，MIMO技術(shù)還可以和其他技術(shù)，如信道估計(jì)、編譯碼

2、結(jié)合起來(lái)加以應(yīng)用；特別地，將MIMO和OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)結(jié)合起來(lái)為第四代移動(dòng)通信奠定了物理層技術(shù)基礎(chǔ)。
　　 目前多天線的研究包括如下幾個(gè)主要方面，MIMO信道建模，信道容量分析，預(yù)編碼技術(shù)，多用戶檢測(cè)和接收機(jī)設(shè)計(jì)，這些技術(shù)研究的側(cè)重點(diǎn)各有不同，但主要目的都是為了克服復(fù)雜的無(wú)線信道衰落的不利影響，提高數(shù)據(jù)傳輸速率，改善鏈路可靠性。本文圍繞下行多用戶MI

3、MO系統(tǒng)中預(yù)編碼和調(diào)度算法展開創(chuàng)新性的探索，當(dāng)信道存在相關(guān)性時(shí)，提出接收天線合并算法以改善預(yù)編碼性能；研究低復(fù)雜度的正交性用戶調(diào)度算法；以及預(yù)編碼、用戶調(diào)度算法聯(lián)合優(yōu)化的創(chuàng)新性方案。
　　 首先在多天線理論技術(shù)的基礎(chǔ)之上，我們對(duì)一些具有代表性的預(yù)編碼算法進(jìn)行分析并給出性能仿真。特別地，當(dāng)用戶的信道矩陣引入相關(guān)性時(shí)，信道矩陣奇異值的統(tǒng)計(jì)特性將發(fā)生變化，基于對(duì)角化預(yù)編碼算法，我們提出一種接收端天線合并算法來(lái)改善信道相關(guān)條件下系統(tǒng)容量

4、性能。該算法設(shè)計(jì)的本質(zhì)目的在于以犧牲信道空間的自由度為代價(jià)，通過(guò)合并兩個(gè)或多個(gè)空間維度，調(diào)整信道增益系數(shù)，進(jìn)而使得各個(gè)用戶的信道空間互相適配，最大限度地保證在較強(qiáng)相關(guān)性條件下，依然能獲得一定的容量性能提升。
　　 其次，以對(duì)角化預(yù)編碼算法為基礎(chǔ)，我們提出一種低復(fù)雜度的基于正交性的用戶、天線調(diào)度算法。因?yàn)椤皩?duì)角化”的實(shí)質(zhì)就是要正交化不同用戶的信道，當(dāng)該預(yù)編碼算法與用戶調(diào)度相結(jié)合時(shí)，會(huì)選擇信道相互正交的用戶組合，于是我們把信道矩陣“

5、正交性”準(zhǔn)則推廣到對(duì)角化預(yù)編碼的多用戶調(diào)度算法中，并對(duì)算法中一些運(yùn)算進(jìn)行簡(jiǎn)化，相比于目前已有的調(diào)度算法，該方案具有更低的計(jì)算復(fù)雜度，同時(shí)也獲得和其他算法幾乎等同的系統(tǒng)容量性能。
　　 最后，針對(duì)一種非線性預(yù)編碼算法，我們創(chuàng)新性地提出一種將預(yù)編碼、用戶調(diào)度、接收端信號(hào)處理三個(gè)方面進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化的方案。在該方案中，每個(gè)候選用戶以一種“貪婪”的方式被調(diào)度，而在每個(gè)新用戶加入調(diào)度集合的同時(shí)，也會(huì)計(jì)算相應(yīng)用戶的接收端處理矩陣，這樣依次操作下