有限反馈MIMO系统中用户反馈与调度的研究

摘要

随着智能终端与移动互联网的发展，现今的无线通信系统需要在有限的频率资源上提供更高的速率，而多天线技术由于能够开拓空域资源使得在不需要额外功率、频谱资源的情况下大大提升系统速率而获得了学术界与工业界的广泛关注:无论是当前最广泛商用的UMTS系统还是下一代LTE系统都将多天线技术视为其物理层关键技术。然而多天线系统的巨大理论增益是建立在收发端都具有完善信道信息的技术上的，在实际不完善信道信息的系统中，基站无法在空域上完全消除用户间干扰与小区间干扰，从而严重制约多天线系统的性能。如何在实际非完善信道信息的场景下降低或避免用户间干扰与小区间干扰，是MIMO技术从理论走向实用的过程中面临的一个重要问题。
　　 本文关注于有限反馈系统中多天线技术面临的用户间干扰与小区间干扰问题，对基于有限反馈的多天线系统中的用户调度与用户反馈问题进行了深入的研究。
　　 本文首先考虑单小区MIMO系统，研究了基于PU2RC预编码的系统的多模传输问题:首先分析了传统PU2RC的不足，然后根据多模传输的要求设计了新的用户反馈策略，最后给出了一种基于新的反馈策略下的用户调度方案，实现了传输模式的选择。仿真结果表明，本文所提的多模传输方案能够合理地选择传输模式从而在整个信噪比区间内都获得了较好的性能。
　　 接下来本文考虑了用户端配置多天线时的信道量化技术:首先介绍了单小区MIMO场景中的信道量化技术，然后在多小区MIMO的场景下以最大化用户接收SINR为目标，设计了最优的信道量化方案，并针对最优方案复杂度过高的问题，提出了一种低复杂度的改进方案。仿真结果表明，本文所提的信道量化技术能够使得系统充分开拓用户端多天线带来的自由度，从而有效地提升了系统性能，而且，低复杂度的次优方案相比于高复杂度的最优方案在性能损失很小。
　　 最后本文结合UMTS HSDPA系统，针对系统中小区边缘用户性能较差的问题，研究了UMTS HSDPA系统中的多小区协同调度问题:首先对HSDPA系统模型进行了介绍，然后介绍了空域干扰避免的原理以及其在HSDPA系统中的实现，并设计了相关的用户反馈方案，最后，我们给出了一种适用于HSDPA系统的多小区协同调度方案。仿真结果表明，该方案能够通过空域干扰避免有效地提升了小区边缘用户性能。

目录

声明

摘要

图表目录

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 本文主要内容与结构

1．3 符号说明与缩写

第2章 MIMO系统模型及相关研究

2．1 完善信道信息下的MIMO系统

2．1．1 多用户MIMO系统

2．1．2 多小区MIMO系统

2．2 非完善信道信息下的MIMO系统

2．2．1 有限反馈对MIMO系统性能的影响

2．2．2 多模传输策略的研究

2．2．3 利用用户端多天线优化用户反馈

2．3 小结

第3章 改进的pU2RC多模传输方案

3．1 系统模型

3．2 基于pU2RC的下行多用户MIMO

3．2．1 pU2RC简介

3．2．2 PU2RC的不足

3．3 改进的PU2RC多模传输方法

3．3．1 用户反馈

3．3．2 用户调度

3．3．3 算法复杂度

3．4 仿真结果与性能分析

3．5 小结

第4章 多小区MIMO系统中用户信道量化技术

4．1 系统模型

4．2 多用户MIMO中的信道量化技术

4．2．1 最大化等效信道增益

4．2．2 最小化量化误差

4．2．3 最大化用户SINR

4．3 多小区MIMO中SINR最优的信道量化技术

4．3．1 固定量化信道组合下的最优转化矢量

4．3．2 全局最优的量化信道组合与转化矢量

4．4 仿真结果与性能分析

4．5 小结

第5章 UMTS HSDPA中的多小区协同调度

5．1 系统模型

5．1．1 网络拓扑

5．1．2 高速下行共享信道

5．1．3 预编码与反馈

5．2 HSDPA4中的多小区协同调度

5．2．1 空域干扰避免

5．2．2 用户反馈策略

5．2．3 多小区协同调度

5．2．4 协同调度VS SFDC-HSDPA

5．3 仿真结果与性能分析

5．4 小结

第6章 结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果和经历