下行多用戶MIMO預(yù)編碼方法的研究與應(yīng)用.pdf

1、多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）系統(tǒng)可以在不增加時(shí)頻資源的情況下提高傳輸?shù)挠行院涂煽啃?。?MIMO技術(shù)應(yīng)用于無線通信的下行鏈路，基站同時(shí)為多個(gè)用戶提供服務(wù)，可以大大提高系統(tǒng)的容量，而一般來講，多個(gè)用戶之間不能協(xié)作，需要在基站進(jìn)行預(yù)編碼來達(dá)到復(fù)用的目的。本文主要研究下行多用戶MIMO的預(yù)編碼技術(shù)。
　　首先，本文研究了平坦衰落信道下的下行多用戶 MIMO預(yù)編碼技術(shù)。推導(dǎo)并分析

2、了協(xié)作和非協(xié)作下行多用戶 MIMO的容量上限，并研究了各種預(yù)編碼的實(shí)現(xiàn)過程、應(yīng)用場(chǎng)景及信道容量。其中，迫零（Zero Forcing，ZF）和規(guī)則化信道反轉(zhuǎn)（Regularized Channel Inversion，RCI）預(yù)編碼極大簡(jiǎn)化了接收端的處理過程，適用于每個(gè)用戶只配備一根天線的情況，但在用戶端配備了多根天線時(shí)性能較差，且有較強(qiáng)的維度限制；塊對(duì)角化（Block Diagonalization，BD）和連續(xù)最小均方誤差（Succ

3、essive Minimum Mean Square Error，SMMSE）預(yù)編碼在每個(gè)用戶配備了多根天線的情況下有明顯的容量增益，且維度限制有所放寬，但當(dāng)需要服務(wù)的用戶數(shù)較多或者用戶配備的天線數(shù)目增加時(shí)，基站的天線數(shù)也要相應(yīng)增加，此時(shí) BD和SMMSE預(yù)編碼不能利用完整的信道自由度；信號(hào)泄露噪聲比（Signal-to-Leakage-and-Noise Ratio，SLNR）預(yù)編碼則很好解決了上述幾個(gè)預(yù)編碼的缺陷，不僅能在噪聲和干擾

4、之間折衷，還能在支持最多用戶數(shù)和天線數(shù)的情況下利用完整的信道自由度；順序預(yù)編碼（Successive Precoding，SP）則在用戶的服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）需求差異較大時(shí)能夠有效節(jié)約基站發(fā)射功率。
　　接著，本文在用戶端配備多根天線的情況下，希望得到誤碼率性能優(yōu)化的預(yù)編碼方式，研究了基于最小和均方誤差（Minimum Sum Mean Square Error，Min-SMSE）準(zhǔn)則的預(yù)編碼。

5、大多文獻(xiàn)均認(rèn)為無法從下行直接求解，需利用上下行對(duì)稱性，先進(jìn)行上行迭代求解，再等效到下行鏈路，迭代過程非常復(fù)雜且涉及到多維的凸優(yōu)化功率分配問題，本文提出了直接運(yùn)用下行迭代求解的運(yùn)算方法，簡(jiǎn)化了迭代過程，且無需進(jìn)行多維的功率分配優(yōu)化。經(jīng)過仿真驗(yàn)證，所提出的算法在迭代5~10次時(shí)即可收斂，復(fù)雜度降低，且能達(dá)到接近最優(yōu)的誤碼率性能。
　　最后，本文研究了頻率選擇性衰落信道下的下行多用戶MIMO預(yù)編碼技術(shù)。利用正交頻分多路復(fù)用（Orthog

6、onal Frequency Division Multiplexing，OFDM）的抗頻選特性，給出了基于子載波聯(lián)合預(yù)編碼的系統(tǒng)模型，在多普勒頻移為零時(shí)，又提出了簡(jiǎn)化的基于子載波獨(dú)立預(yù)編碼的系統(tǒng)模型，復(fù)雜度降低。仿真研究了在給出的MIMO-OFDM預(yù)編碼系統(tǒng)模型中，各種預(yù)編碼方式的誤碼率性能和復(fù)雜度，并研究了它們?cè)谟卸嗥绽疹l移的信道下的誤碼率性能。針對(duì)頻率選擇性衰落信道下，基于Min-SMSE準(zhǔn)則的預(yù)編碼方式復(fù)雜度較高的問題，提出了幾