多用戶MIMO系統(tǒng)下行鏈路中用戶選擇技術研究.pdf

1、無線通信的快速發(fā)展，使人們的工作、生活和學習等許多領域都發(fā)生了重大的變化。但是隨著通信業(yè)務和服務用戶數(shù)的不斷增長，資源的有限性成為無線通信領域技術革新的一大挑戰(zhàn)。因此，多輸入多輸出（MIMO）無線通信技術由于其潛在的高容量、成倍增加的分集增益以及有效的干擾抑制能力，備受人們關注，成為下一代無線通信系統(tǒng)的重要研究領域。 MIMO技術能夠充分利用空間資源，在不增加系統(tǒng)帶寬和天線總發(fā)射功率的情況下，有效對抗無線信道衰落的影響，大大提

2、高系統(tǒng)信道容量和服務性能。在無線局域網(wǎng)和蜂窩網(wǎng)中，MIMO系統(tǒng)通常是一個基站同時和多個用戶進行數(shù)據(jù)的收發(fā)，所以多用戶MIMO系統(tǒng)的研究引起了廣泛的注意。 多用戶MIMO系統(tǒng)在不需要附加時隙和頻譜資源的前提下同時與多個用戶進行通信，可以更加有效地利用空分多址，相比單用戶系統(tǒng)能夠達到更高的信道容量，但是能夠同時服務的用戶數(shù)嚴格受發(fā)射天線及接收天線數(shù)的限制。所以在實際系統(tǒng)中，發(fā)射端需要采取有效的算法機制選擇合適的用戶子集進行通信服務。

3、另外，為了保證一定的容量性能或者為了滿足用戶的信號一干擾噪聲比（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）。 以上研究大部分都是假設基站可以獲得完全的信道狀態(tài)信息（CSI），但是這在實際系統(tǒng)中是不可能實現(xiàn)的。所以近幾年的研究熱點逐漸轉向更為實際的系統(tǒng)模型的研究，即在基站只有部分信道狀態(tài)信息的情況下，多用戶MIMO系統(tǒng)性能的研究以及如何有效的進行用戶間干擾的消除和用戶選擇等。 本

4、論文分別研究了完全信道狀態(tài)信息和部分狀態(tài)信道信息情況下的多用戶MIMO系統(tǒng)中的用戶選擇方案，提出了相應的解決辦法。概括的講，本文的研究內容主要有： （1）假設基站可以獲得完全的CSI，依照多用戶MIMO系統(tǒng)容量公式推導出一個上界作為優(yōu)化的目標函數(shù)。提出一種用戶選擇算法，并提出兩個自適應準則用于自適應調整當前選擇的用戶數(shù)。算法在不同信噪比條件下既能保持較低的復雜度又能獲得較好的系統(tǒng)性能。在此基礎上結合比例公平調度算法，保證整個系統(tǒng)對

5、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。 （2）假設基站不能獲得完全的CSI，提出了一種用戶端的天線反饋方案，將多用戶MIMO系統(tǒng)轉化為多用戶多輸入單輸出（MISO）系統(tǒng)。在等效系統(tǒng)模型中，使用容量準則和信道相關準則選擇有效的用戶子集。基于容量準則的算法在算法復雜度和反饋需要的比特值均相等的情況下性能提高明顯，基于信道相關準則的算法性能雖不如前者，但是算法復雜度大大降低。兩種不同