下行多用戶MIMO系統(tǒng)預編碼和調(diào)度算法研究.pdf

1、多天線(MIMO，Multiple Input Multiple Output)技術是提高用戶吞吐量、系統(tǒng)頻譜效率的重要技術，在第四代移動通信系統(tǒng)LTE-Advanced和WiMAX(802.16m)中得到了廣泛的應用，其涉及的技術豐富多樣，包括上下行多天線傳輸模式的選擇，比如空間復用傳輸，空時、空頻編碼和循環(huán)延遲分集等分集傳輸方法；天線選擇，功率分配，多用戶預編碼技術、用戶調(diào)度等；此外，MIMO技術還可以和其他技術，如信道估計、編譯碼

2、結合起來加以應用；特別地，將MIMO和OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)結合起來為第四代移動通信奠定了物理層技術基礎。
　　 目前多天線的研究包括如下幾個主要方面，MIMO信道建模，信道容量分析，預編碼技術，多用戶檢測和接收機設計，這些技術研究的側(cè)重點各有不同，但主要目的都是為了克服復雜的無線信道衰落的不利影響，提高數(shù)據(jù)傳輸速率，改善鏈路可靠性。本文圍繞下行多用戶MI

3、MO系統(tǒng)中預編碼和調(diào)度算法展開創(chuàng)新性的探索，當信道存在相關性時，提出接收天線合并算法以改善預編碼性能；研究低復雜度的正交性用戶調(diào)度算法；以及預編碼、用戶調(diào)度算法聯(lián)合優(yōu)化的創(chuàng)新性方案。
　　 首先在多天線理論技術的基礎之上，我們對一些具有代表性的預編碼算法進行分析并給出性能仿真。特別地，當用戶的信道矩陣引入相關性時，信道矩陣奇異值的統(tǒng)計特性將發(fā)生變化，基于對角化預編碼算法，我們提出一種接收端天線合并算法來改善信道相關條件下系統(tǒng)容量

4、性能。該算法設計的本質(zhì)目的在于以犧牲信道空間的自由度為代價，通過合并兩個或多個空間維度，調(diào)整信道增益系數(shù)，進而使得各個用戶的信道空間互相適配，最大限度地保證在較強相關性條件下，依然能獲得一定的容量性能提升。
　　 其次，以對角化預編碼算法為基礎，我們提出一種低復雜度的基于正交性的用戶、天線調(diào)度算法。因為“對角化”的實質(zhì)就是要正交化不同用戶的信道，當該預編碼算法與用戶調(diào)度相結合時，會選擇信道相互正交的用戶組合，于是我們把信道矩陣“

5、正交性”準則推廣到對角化預編碼的多用戶調(diào)度算法中，并對算法中一些運算進行簡化，相比于目前已有的調(diào)度算法，該方案具有更低的計算復雜度，同時也獲得和其他算法幾乎等同的系統(tǒng)容量性能。
　　 最后，針對一種非線性預編碼算法，我們創(chuàng)新性地提出一種將預編碼、用戶調(diào)度、接收端信號處理三個方面進行聯(lián)合優(yōu)化的方案。在該方案中，每個候選用戶以一種“貪婪”的方式被調(diào)度，而在每個新用戶加入調(diào)度集合的同時，也會計算相應用戶的接收端處理矩陣，這樣依次操作下