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的研究和應用。波束成形技術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。目前，波束成形技術已經(jīng)作為IEEE802.16e標準的一部分，同時也被LTE-Advanced標準所采用。
　　波束成形技術實際上可以看成是一種基于多天線的空間濾波技術，通過在收發(fā)兩端設計信號的發(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)中波束成形的設計不僅需要考慮將期望信號的主瓣方向對準期望用戶，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，波束成形的設計需要綜合考慮發(fā)射矩陣、接收矩陣的設計以及不同用戶、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，如何設計高效的功率分配算法，在保證各個用戶服務質(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波束成形技術的研究現(xiàn)狀，給出了多用戶MIMO波束成形設計需要解決的問題

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，并對其做了相應的仿真驗證。
　　第三章結合實際的應用場景，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)中的應用提供一定的參考依據(jù)。<