多用户MIMO系统中的机会通信算法研究

摘要

目前，在无线通信系统中，为了提高空中接口的可靠性，通常采用分集技术对抗信道衰落。传统分集技术是发送多个相同信号的副本，在接收端将这些衰落程度不同副本合并起来，来增加接收信号的信噪比。多用户分集是网络中存在多个用户，每个用户的信道衰落是相对独立的，用户数越多，存在某个用户信道质量好的可能性就越大，多用户分集增益就越大。机会通信利用机会波束成形技术，人为地制造出随机波动范围大的信道，提高多用户分集增益，从而提高系统总的吞吐量。
　　本文主要目标是通过机会通信算法，提高瑞利衰落信道下多用户MIMO系统的吞吐量。论文介绍了多用户MIMO系统下行链路信道模型及信道容量，研究了机会单波束与机会多波束对系统性能的影响，以及发射多波束时系统中的反馈量。针对基站如何选择发射波束个数及系统中存在大量的反馈问题，本文提出了自适应截断机会波束算法，通过设置判决门限，截断与信道匹配差的发射波束，达到优选波束，降低波束间干扰，减少反馈量的目的。通过MATLAB仿真得到各种信道环境中的最佳截断门限，并证明最佳门限下的自适应截断机会波束，能够有效降低系统的反馈量，并且在不影响一般机会波束性能的基础上，提高系统吞吐量及频谱利用率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 本文研究工作和内容安排

第2章 MIMO无线通信系统概述

2．1 MIMO系统的关键技术

2．2 信道模型

2．2．1 平坦衰落MIMO信道

2．2．2 频率选择性衰落信道

2．2．3 MIMO信道的并行分解

2．3 MIMO系统的信道容量

2．3．1 发射端已知信道状态信息

2．3．2 发射端未知信道状态信息

2．4 多用户MIMO系统

2．4．1 多用户下行MIMO系统模型

2．4．2 多用户MIMO系统下行链路的信道容量

2．5 本章小结

第3章 多用户分集及机会通信

3．1 多用户分集

3．1．1 比例公平调度算法

3．2 机会通信

3．2．1 机会波束成形的提出

3．3 机会波束成形的演进

3．3．1 系统模型

3．3．2 选择发射波束数目

3．3．3 仿真结果及分析

3．4 本章小结

第4章 自适应截断机会波束算法

4．1 系统模型

4．1．1 系统用户端状态

4．1．2 正式通信阶段信噪比分析

4．2 最佳截断门限值的选择

4．3 系统性能分析

4．3．1 系统吞吐量分析

4．3．2 用户数对系统性能的影响

4．4 询问反馈自适应截断机会算法

4．4．1 系统模型

4．4．2 性能分析

4．4．3 仿真分析

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢