無線通信系統(tǒng)中的虛擬MIMO技術(shù)研究.pdf

1、多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)是新一代無線通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。為了解決用戶終端限于體積和成本不宜配置多天線的問題,3GPP LTE提出一種上行虛擬MIMO技術(shù),將具有單天線的多個(gè)用戶組合起來,在同一資源塊中形成虛擬的MIMO信道,同時(shí)向具有多天線的基站發(fā)送數(shù)據(jù),從而達(dá)到MIMO技術(shù)具有的性能。但是如何在協(xié)作分集用戶之間進(jìn)行功率分配、以及如何在空分復(fù)用用戶之間進(jìn)行用戶配對等問題,還沒有得到很好地解決。因此,研究虛擬MIMO技術(shù),具有重

2、要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文首先研究了有協(xié)作通信方式的虛擬MIMO技術(shù)。在該技術(shù)中,用戶通過相互分享數(shù)據(jù)、協(xié)作向基站發(fā)送,來實(shí)現(xiàn)MIMO的分集功能。由于系統(tǒng)總功率受限,所以需要在協(xié)作用戶之間進(jìn)行合理的功率分配,但是現(xiàn)有方案未考慮節(jié)點(diǎn)實(shí)際信道狀況,當(dāng)節(jié)點(diǎn)信道狀況惡劣時(shí)通信性能較差。針對這一問題,本文提出一種基于MCPA門限的功率分配方法,該方法充分考慮了節(jié)點(diǎn)的實(shí)際信道狀況,定義平均信道功率衰減因子(MCPA),并基于MCPA設(shè)定協(xié)作節(jié)

3、點(diǎn)的選擇門限。仿真結(jié)果表明,與現(xiàn)有全平均功率分配和門限平均功率分配方法相比,無論信道狀況優(yōu)劣,該方法都能得到較好的協(xié)作分集效果,有效地改善了通信系統(tǒng)性能。本文對無協(xié)作通信方式的虛擬MIMO技術(shù)進(jìn)行了深入研究。在該技術(shù)中,用戶在基站調(diào)度之后,向基站傳送相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)流,基站通過多天線和接收機(jī)算法來區(qū)分不同用戶的信號,以此實(shí)現(xiàn)MIMO的復(fù)用功能。由于基站接收天線的數(shù)量限制了能分辨的數(shù)據(jù)流的路數(shù),因此參與同一時(shí)隙虛擬MIMO的用戶數(shù)量是有限的

4、,此時(shí)用戶配對成為系統(tǒng)的核心問題。本文針對在現(xiàn)有半正交用戶配對算法下,信道條件較差的用戶傳輸速率過低的缺點(diǎn),提出一種基于部分逆選策略的半正交用戶配對算法。該算法通過分析MMSE接收機(jī),對信道條件較差的部分用戶提出“逆選”的配對準(zhǔn)則。仿真結(jié)果表明,該算法在系統(tǒng)速率和損失較小的前提下,能有效提高信道條件較差用戶的傳輸速率,從而在系統(tǒng)速率和與用戶公平性之間取得較好的折衷性能。本文對寬帶無線通信系統(tǒng)中的頻率選擇性衰落特性進(jìn)行了分析,研究了與單載