多用戶MIMO分布式波束成形算法研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對頻譜利用效率的要求也在不斷提高，這促進了新型無線傳輸技術(shù)的研究和應(yīng)用。波束成形技術(shù)就是一種能有效地抑制干擾，提升無線通信系統(tǒng)容量或者誤碼性能的傳輸技術(shù)。目前，波束成形技術(shù)已經(jīng)作為IEEE802.16e標準的一部分，同時也被LTE-Advanced標準所采用。
　　波束成形技術(shù)實際上可以看成是一種基于多天線的空間濾波技術(shù)，通過在收發(fā)兩端設(shè)計信號的發(fā)射和接收矩陣，達到抑制干擾、提高期望信號功率增益的目

2、的。多用戶MIMO系統(tǒng)中波束成形的設(shè)計不僅需要考慮將期望信號的主瓣方向?qū)势谕脩?，同時還需要盡可能避免期望信號對其他用戶造成干擾。因此，波束成形的設(shè)計需要綜合考慮發(fā)射矩陣、接收矩陣的設(shè)計以及不同用戶、同一用戶不同數(shù)據(jù)流之間的功率分配這三個方面，三者相互聯(lián)系，互相制約。
　　在多用戶MIMO系統(tǒng)中，波束成形的設(shè)計往往要求不同發(fā)射端之間大量精確的信道狀態(tài)信息交互，這在實際使用中很難實現(xiàn)，而且開銷也很大；其次，在利用MIMO系統(tǒng)的復用

3、增益發(fā)射多個數(shù)據(jù)流時，往往會忽略不同數(shù)據(jù)流之間的干擾，這會帶來系統(tǒng)性能的降低；最后，如何設(shè)計高效的功率分配算法，在保證各個用戶服務(wù)質(zhì)量（QoS）需求的情況下，最小總的發(fā)射功率、提高功率效率也是一個很值得研究的問題。
　　本文針對多用戶 MIMO系統(tǒng)中波束成形設(shè)計所存在的上述問題展開了如下的研究工作：
　　第一章介紹了本文的研究意義，分析了現(xiàn)有多用戶MIMO波束成形技術(shù)的研究現(xiàn)狀，給出了多用戶MIMO波束成形設(shè)計需要解決的問題

4、的數(shù)學模型。
　　第二章提出了一種基于空間距離的迭代干擾對齊算法，推導出了收發(fā)波束成形矩陣的閉式解，證明了該迭代算法的收斂性，分析了該算法的性能和計算復雜度，并對其做了相應(yīng)的仿真驗證。
　　第三章結(jié)合實際的應(yīng)用場景，基于TD-LTE標準中基站和中繼站可以獲得的有限的有用信息，提出了一種用于提高蜂窩中繼網(wǎng)絡(luò)回程容量的分布式波束成形算法，評估了該算法的傳輸性能和計算復雜度，為該算法在TD-LTE系統(tǒng)中的應(yīng)用提供一定的參考依據(jù)。<