多用戶MIMO上下行用戶調(diào)度與傳輸技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動設(shè)備逐漸向小巧輕薄的趨勢發(fā)展,在終端上安裝多根天線變得更加困難。為了利用多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)技術(shù)提高小區(qū)頻譜性能,人們提出了虛擬MIMO(Virtual MIMO)技術(shù)。通過將空間上處于不同位置的終端設(shè)備聯(lián)合起來構(gòu)成一個用戶組,從而與基站的多根接收天線之間形成一種特殊的MIMO系統(tǒng)。通過這種方式,大大提高了小區(qū)吞吐量和通信質(zhì)量。Virtual MIMO的核心思想

2、在于設(shè)計高效的用戶配對算法,即如何選擇最佳的用戶組合,在減少共信道干擾(Co-channel Interference, CCI)的同時提高系統(tǒng)性能。
　　在終端移動的過程中,信道狀態(tài)會受快衰落或慢衰落等因素的影響而動態(tài)變化,因此需要通過功率控制(Power Control)實時調(diào)整基站或者終端的發(fā)射功率,保證可靠的通信連接。目前大多數(shù)用戶調(diào)度算法都是基于功率平均分配的前提進(jìn)行研究,而實際系統(tǒng)中如果用戶始終以相同功率通信,則會因為

3、信道的時變特性而導(dǎo)致傳輸性能惡化。因此,很有必要將用戶調(diào)度和功率分配進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計。
　　波束賦形(Beamforming)技術(shù)通過對發(fā)射信號和接收信號進(jìn)行必要的處理,使得終端的信干噪比(Signal-to-interference-plus-noise ratio, SINR)顯著增加,以便提升系統(tǒng)容量并抑制干擾。這種技術(shù)也可以看做是對發(fā)送信號的濾波處理,即一方面通過在發(fā)射端設(shè)計發(fā)射矩陣,使得信號在盡可能對準(zhǔn)期望用戶的前提下,

4、盡量減少對其它用戶的干擾;另一方面通過在接收端設(shè)計接收矩陣,使得盡可能的提升期望信號功率,從而抑制干擾信號功率。而用戶間的共信道干擾正是用戶調(diào)度需要解決的關(guān)鍵問題,因此將波束賦形和用戶調(diào)度聯(lián)合研究是很有意義的。
　　基于以上的分析,本文將虛擬MIMO用戶配對、功率分配以及波束賦形三個方面進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計,主要工作如下:
　　第一章介紹了多用戶MIMO用戶調(diào)度和功率控制的研究現(xiàn)狀,并對存在的問題作出了分析。
　　第二章給出了

5、上行虛擬MIMO的信道模型,詳細(xì)介紹了四種傳統(tǒng)的上行配對調(diào)度算法的原理及特點并擴(kuò)展成調(diào)度多個用戶的情況,最后進(jìn)行了仿真驗證和理論分析。
　　第三章在上行虛擬MIMO的系統(tǒng)模型上,結(jié)合基站端的功率控制,提出了一種以最大化和速率為目標(biāo)的用戶配對和功率分配聯(lián)合算法。通過利用最優(yōu)化理論中拉格朗日乘子法求出目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。最后針對所提算法與傳統(tǒng)的配對算法進(jìn)行仿真對比,并進(jìn)行相應(yīng)的理論分析。
　　第四章在多用戶MIMO廣播信道傳輸模型