多用戶MIMO系統(tǒng)下行鏈路用戶選擇與調度機制研究.pdf

1、作為通信技術的發(fā)展趨勢，無線通信已成為當今世界發(fā)展最快的技術之一，并已成為社會發(fā)展的重要標志。時代的發(fā)展對未來的無線通信系統(tǒng)提出了更高的要求，新一代移動通信系統(tǒng)要求實現(xiàn)寬帶并能滿足綜合的業(yè)務需求，不僅能提供高質量的語音業(yè)務，而且能提供高速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務和多媒體服務。 多輸入多輸出MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術是無線移動通信領域的一項重大突破，能夠成倍的提高系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，改

2、善無線通信系統(tǒng)的性能，因而受到廣泛關注。MIMO系統(tǒng)性能的提高得益于發(fā)送端和接收端采用的多天線配置，但是這種配置方式要求配備多個RF鏈路，使得系統(tǒng)成本明顯提高，同時加大了系統(tǒng)配置和維護的難度。天線選擇正是一種低成本低復雜度但又能較好地保留多輸入多輸出系統(tǒng)優(yōu)勢的折衷技術。 鑒于對單用戶MIMO系統(tǒng)理論研究日益成熟，為了充分利用MIMO系統(tǒng)提供的空間復用增益，多用戶MIMO系統(tǒng)近來已成為研究的熱點。它可以在不需要附加時隙和頻譜資源的

3、前提下同時與多個用戶通信，相比單用戶系統(tǒng)能夠達到更高的信道容量。但是，如何在不增加系統(tǒng)消耗功率和不犧牲帶寬的情況下優(yōu)化資源配置，在保證可靠鏈接的前提下滿足多用戶系統(tǒng)中不同用戶的服務質量(QoS)需求都是多用戶MIMO系統(tǒng)中亟待解決的問題。 多用戶分集是多用戶無線通信中固有的分集。不同用戶經(jīng)歷的衰落不一樣，當某個用戶經(jīng)歷深衰落時，另外的用戶可能有很好的信道質量?；谶@樣的事實，利用多用戶分集可以有效提高系統(tǒng)性能。另外，通過利用空分

4、復用，多用戶MIMO系統(tǒng)可以同時支持多個用戶進行通信。但是所能同時服務的用戶數(shù)嚴格受發(fā)射天線及接收天線數(shù)的限制。通常情況下，為了保證一定的容量性能或者為了滿足用戶的信號-干擾噪聲比(SINR)和公平性等服務質量(QoS)需求，需要對用戶的資源接入進行管理(稱之為調度)。 本論文一方面研究單用戶MIMO中接收端的天線選擇方案。另一方面，也是本文的研究重點，針對多用戶MIMO系統(tǒng)中存在的用戶選擇與調度問題，分別考慮移動終端配置單根和

5、多根接收天線的情況，提出相應的解決方法。概括地講，本論文的主要研究內容為： (1)基于矩陣的正交分解提出一種使信道容量最大化的天線選擇算法，在保持較低的運算復雜度的同時，使系統(tǒng)獲得了近似最優(yōu)的容量。 (2)基于最大化多用戶MISO下行鏈路的系統(tǒng)容量提出一種自適應用戶選擇算法。在此基礎上結合比例公平調度算法，保證整個系統(tǒng)對所有用戶服務的公平性，在保持一定用戶速率的同時使得信道狀態(tài)一直比較差的用戶也能得到服務機會。