多用户MIMO广播信道中预编码技术的研究

摘要

下一代无线通信系统需要以较高的频谱效率为用户提供高速率、高质量的多媒体业务，一定条件下，MIMO技术可以在不增加额外带宽的同时，显著提高频谱效率，因而成为最具潜力的核心技术受到普遍关注。MIMO尤其是多用户MIMO(MU-MIMO)系统涉及空时编码、多用户检测、用户调度等诸多技术。其中用于MU-MIMO下行链路系统抑制多用户干扰的一种有效方法是引入预编码技术。本文以多用户MIMO广播信道作为研究背景，探讨信道状态信息(CSI)与预编码技术、用户调度选择策略之间的关系，试图在保证消除用户间干扰的前提下，设计出一种高效的反馈方案。
　　 本文首先从系统角度阐明了CSI与预编码技术、用户调度选择策略间的联系。然后，讨论了几种常见的预编码方案和用户调度算法，并对其优劣做出评价。
　　 在预编码的研究中，本文给出一种基于信道分解的反馈方案，用非零特征值对应的特征向量替代原方案中的信道矩阵。利用本文方案与原方案在构造预编码矩阵时享有相同的零空间这一特点，来改善用户间的干扰问题。仿真实验表明，在有限反馈系统中，本文方案比原方案能够获得更大的系统吞吐量。
　　 随后，论文给出另一种带有非零特征值的反馈方案。由于特征值具备描述信道衰落程度的能力，发端可据此实现注水功率分配，为系统带来一定程度的功率增益。
　　 最后，本文讨论了4种常见的用户选择算法，详细分析了半正交用户选择(SUS)算法，并将新的反馈方案应用于该算法中。仿真实验表明，在有限反馈系统中，基于本文反馈方案的SUS算法具有更大的系统吞吐量。