多用户MIMO下行链路预编码和用户调度技术研究

摘要

多输入多输出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)技术能在不增加发送功率和带宽的条件下提高系统容量和可靠性，被认为是未来无线通信的关键技术之一。 近年来，多用户MIMO系统逐渐成为研究热点。在多用户MIMO下行链路中，各个用户之间无法相互协作，不能利用上行链路的联合检测来恢复发射信号，所以下行链路是多用户MIMO的研究重点。而预编码和用户调度是多用户MIMO下行链路获得复用增益和分集增益的关键。预编码可以抑制用户间的干扰，降低用户的接收处理复杂度；用户调度可选择部分信道条件好的用户，提高系统容量。本文对多用户MIMO下行链路的预编码和用户调度技术进行了研究，具体的工作和创新点概括如下： 首先，第一章概述了论文的研究背景和MIMO的研究现状，阐述了论文的主要研究内容、贡献和结构安排。 其次，第二章介绍了MIMO无线通信的理论基础，分别阐述了单用户MIMO和多用户MIMO的系统模型、性能评价指标和关键技术。 第三章，本文核心内容之一，在基站已知理想信道信息的条件下，首先研究了多用户MIMO下行链路的三种预编码方法：块对角化，收发联合和最大化信号泄露噪声比预编码。其中，重点研究了最大化信号泄露噪声比预编码的改进方法，在满足功率约束的条件下，根据各用户的子信道增益分配功率，从而降低系统的误码率。然后针对块对角化预编码的多用户下行链路，研究了最优和次优的用户选择算法。 本文核心内容之二，第四章在有限反馈的假设下，研究了多用户MIMO下行链路预编码方法。首先介绍了酉预编码算法和DFT码本；然后改进了码本构造方法，改进后的码本是基于Grassmanian子空间扩张而成，具有更优的性能。最后针对酉预编码算法用户波束匹配概率低的缺点，改进了预编码算法。改进后的预编码算法引入相关系数的概念，通过对信干噪比作近似，提高了用户波束的匹配概率。 最后，第五章对全文进行总结，并提出后续的研究方向。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词表、图表目录、符号表

声明

第一章绪论

1.1研究背景和意义

1.2 MIMO的发展及研究现状

1.3论文研究内容和结构安排

1.3.1课题来源

1.3.2论文主要内容和贡献

1.3.3论文结构安排

第二章MIMO理论基础

2.1单用户MIMO

2.1.1 MIMO信道容量

2.1.2 MIMO系统中的分集和复用

2.2多用户MIMO

2.2.1多用户MIMO的信道容量

2.2.2多用户MIMO下行链路预编码

2.2.3用户调度

2.3本章小结

第三章理想CSI的多用户MIMO预编码

3.1系统模型

3.2预编码方案

3.2.1块对角化预编码

3.2.2收发联合预编码

3.2.3最大化信号泄露噪声比预编码

3.2.4预编码小结

3.3用户调度

3.3.1最优的用户选择

3.3.2次优的用户选择

3.4仿真分析

3.5本章小结

第四章有限反馈的多用户MIMO预编码

4.1系统模型

4.2酉码本的构造

4.2.1基于DFT的码本

4.2.2基于Grassmannian子空间扩张的码本

4.3预编码算法

4.3.1酉预编码(Unitary Precoding)

4.3.2改进的预编码

4.4仿真分析

4.5本章小结

第五章总结

5.1全文主要内容和贡献

5.2后续的研究方向

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果

个人简历