MIMO系統(tǒng)空時編碼與用戶選擇技術研究.pdf

1、無線通信技術的迅猛發(fā)展使人們的通信和生活方式發(fā)生了重大改變。無線業(yè)務的迅速增加需要大量的頻段以保證足夠的傳輸速率，而實際上頻譜資源是十分有限的。因此，如何高效地利用無線頻譜引起了廣泛關注。目前，多輸入多輸出(MIMO)技術通常被認為是進一步提高頻譜利用率的最有效的方法之一。
　　 MIMO技術的實質就是為無線系統(tǒng)提供空間分集增益和空間復用增益?？臻g分集是一種有效對抗無線鏈路衰落的技術，而空間復用可以在不增加額外大功率和帶寬的情形

2、下，提供與天線個數成線性比例的系統(tǒng)容量，從而大大提高了系統(tǒng)的頻譜利用率。在發(fā)射端已知信道狀態(tài)信息(CSI)的情況下，利用波束形成技術可以實現最優(yōu)系統(tǒng)性能；在發(fā)射端未知任何CSI的情況下，系統(tǒng)利用空時編碼技術實現發(fā)射分集來提高傳輸效率。而對于大部分MIMO系統(tǒng)，接收端可以根據信道估計獲得部分CSI并反饋給發(fā)射端。基于有限的反饋信息，發(fā)射端可以對發(fā)射信號進行更加有效的編碼處理。
　　 目前MIMO系統(tǒng)的研究已經從點對點的單用戶系統(tǒng)擴

3、展到點對多點的多用戶系統(tǒng)即MU-MIMO系統(tǒng)。它可以在不需要附加時隙和頻譜資源的前提下同時與多個用戶通信，相比單用戶系統(tǒng)能夠達到更高的信道容量。在多用戶系統(tǒng)中，為消除用戶間干擾，發(fā)射端需根據CSI對發(fā)射信號進行預編碼。其中，ZFBF預編碼是得到廣泛研究的一種技術。但是由于它對同時服務用戶數目的限制，發(fā)射端需要采取有效的算法選取一定的用戶子集接受服務。另外，若要保證各用戶接受服務的公平性，需對用戶的接入進行調度。同時，由于RF鏈路成本較高

4、，在MU-MIMO系統(tǒng)的發(fā)射端增加天線數并采用天線選擇技術也是一種非常有效的低成本提高系統(tǒng)性能的技術。
　　 本論文研究了單用戶MIMO系統(tǒng)的空時編碼技術和MU-MISO系統(tǒng)中的發(fā)射天線與用戶選擇技術，主要貢獻及創(chuàng)新點包括以下兩個方面：
　　 (1)研究一種已寫入4G標準的單用戶MIMO系統(tǒng)--DSTFD系統(tǒng)。提出了在發(fā)射端基于有限角度反饋信息對發(fā)送信號進行改進的Alamouti空時編碼機制。該角度信息由接收端計算并反饋

5、，計算的準則是最大化最小后驗信噪比。該機制實現與傳統(tǒng)天線重分組技術幾乎一樣的性能，但是需要較少比特的反饋信息。
　　 (2)研究了基于不同用戶服務質量需求的MU-MISO系統(tǒng)。提出了兩種發(fā)射天線與用戶選擇算法，兩種算法均基于最大化系統(tǒng)和速率：一種是先進行用戶選擇再進行發(fā)射天線選擇，另一種是將發(fā)射天線和用戶聯(lián)合選擇。兩種方法既能實現接近最優(yōu)算法的性能又具有較低的算法復雜度。在此基礎上結合比例公平調度算法，保證整個系統(tǒng)對所有用戶服務