多用戶MIMO系統(tǒng)下行鏈路中用戶選擇技術(shù)研究.pdf

1、無線通信的快速發(fā)展，使人們的工作、生活和學(xué)習(xí)等許多領(lǐng)域都發(fā)生了重大的變化。但是隨著通信業(yè)務(wù)和服務(wù)用戶數(shù)的不斷增長，資源的有限性成為無線通信領(lǐng)域技術(shù)革新的一大挑戰(zhàn)。因此，多輸入多輸出（MIMO）無線通信技術(shù)由于其潛在的高容量、成倍增加的分集增益以及有效的干擾抑制能力，備受人們關(guān)注，成為下一代無線通信系統(tǒng)的重要研究領(lǐng)域。 MIMO技術(shù)能夠充分利用空間資源，在不增加系統(tǒng)帶寬和天線總發(fā)射功率的情況下，有效對抗無線信道衰落的影響，大大提

2、高系統(tǒng)信道容量和服務(wù)性能。在無線局域網(wǎng)和蜂窩網(wǎng)中，MIMO系統(tǒng)通常是一個(gè)基站同時(shí)和多個(gè)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，所以多用戶MIMO系統(tǒng)的研究引起了廣泛的注意。 多用戶MIMO系統(tǒng)在不需要附加時(shí)隙和頻譜資源的前提下同時(shí)與多個(gè)用戶進(jìn)行通信，可以更加有效地利用空分多址，相比單用戶系統(tǒng)能夠達(dá)到更高的信道容量，但是能夠同時(shí)服務(wù)的用戶數(shù)嚴(yán)格受發(fā)射天線及接收天線數(shù)的限制。所以在實(shí)際系統(tǒng)中，發(fā)射端需要采取有效的算法機(jī)制選擇合適的用戶子集進(jìn)行通信服務(wù)。

3、另外，為了保證一定的容量性能或者為了滿足用戶的信號一干擾噪聲比（SINR）和公平性等服務(wù)質(zhì)量（QoS）需求，需要對用戶的資源接入進(jìn)行管理（稱之為調(diào)度）。 以上研究大部分都是假設(shè)基站可以獲得完全的信道狀態(tài)信息（CSI），但是這在實(shí)際系統(tǒng)中是不可能實(shí)現(xiàn)的。所以近幾年的研究熱點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向更為實(shí)際的系統(tǒng)模型的研究，即在基站只有部分信道狀態(tài)信息的情況下，多用戶MIMO系統(tǒng)性能的研究以及如何有效的進(jìn)行用戶間干擾的消除和用戶選擇等。 本

4、論文分別研究了完全信道狀態(tài)信息和部分狀態(tài)信道信息情況下的多用戶MIMO系統(tǒng)中的用戶選擇方案，提出了相應(yīng)的解決辦法。概括的講，本文的研究內(nèi)容主要有： （1）假設(shè)基站可以獲得完全的CSI，依照多用戶MIMO系統(tǒng)容量公式推導(dǎo)出一個(gè)上界作為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。提出一種用戶選擇算法，并提出兩個(gè)自適應(yīng)準(zhǔn)則用于自適應(yīng)調(diào)整當(dāng)前選擇的用戶數(shù)。算法在不同信噪比條件下既能保持較低的復(fù)雜度又能獲得較好的系統(tǒng)性能。在此基礎(chǔ)上結(jié)合比例公平調(diào)度算法，保證整個(gè)系統(tǒng)對

5、所有用戶服務(wù)的公平性，在保持一定用戶速率的同時(shí)使得信道狀態(tài)一直比較差的用戶也能得到服務(wù)機(jī)會。 （2）假設(shè)基站不能獲得完全的CSI，提出了一種用戶端的天線反饋方案，將多用戶MIMO系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為多用戶多輸入單輸出（MISO）系統(tǒng)。在等效系統(tǒng)模型中，使用容量準(zhǔn)則和信道相關(guān)準(zhǔn)則選擇有效的用戶子集?；谌萘繙?zhǔn)則的算法在算法復(fù)雜度和反饋需要的比特值均相等的情況下性能提高明顯，基于信道相關(guān)準(zhǔn)則的算法性能雖不如前者，但是算法復(fù)雜度大大降低。兩種不同