多用户MIMO-OFDM系统容量和预编码技术研究

摘要

多输入多输出(MIMO)技术是指在发射端和接收端分别设置多副发射天线和接收天线，以改善系统的通信性能。MIMO的实质上是为系统提供空间复用增益和/或空间分集增益。空间复用技术可以提高系统的信道容量，而空间分集则可以提高信道的可靠性，降低信道的误码率。
　　 正交频分复用(OFDM)技术的基本原理是把高速串行数据流，分成多路低速并行的数据调制到多个正交子载波上并行传输。如果每个子信道的带宽被划分得足够窄，每个子信道的频率特性就可近似看作是平坦的，所以OFDM能有效地抵抗信道的频率选择性。MIMO技术和OFDM技术已成为下一代无线通信技术的热点技术，两者的结合更为下一代宽带无线通信提供了广阔的前景。
　　 MIMO下行链路系统中，当发射端知道信道状态信息(CSI)时，对发射端进行预编码设计，可使系统的性能得到进一步的提高，特别是多用户MIMO系统中，通过预编码可有效地抑制各用户间的干扰。
　　 本文首先基于现有文献介绍了全反馈下多用户MIMO下行链路系统的预编码问题：块对角化预编码获取系统最大和容量；给定各用户信干噪比(SINR)约束下的预编码方法；总功率固定下求系统所有用户均方误差之和最小的预编码方法。接着，把对应的预编码方案扩展至全反馈下多用户MIMO-OFDM下行链路系统中。文章的最后通过利用格拉斯曼(Grassmannian)方法产生的码本研究了有限反馈下的预编码方案，先是介绍现有文献中的格拉斯曼码本预编码方案使多用户MIMO下行链路系统的和容量最大化问题，然后把这一预编码方案扩展至多用户MIMO-OFDM下行链路系统。