多用戶MIMO廣播信道用戶調(diào)度的研究.pdf

1、多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)利用了空間復(fù)用和空間分集，在一定程度上大幅度提高了通信系統(tǒng)的吞吐量和頻譜利用率，并且能更好地適應(yīng)現(xiàn)代通信系統(tǒng)高傳輸速率和高可靠性通信的需求。然而，在多用戶MIMO系統(tǒng)中，用戶間的相互干擾對通信系統(tǒng)整體性能的影響不容忽視。預(yù)編碼可以有效地消除用戶間的干擾，但對通信系統(tǒng)的服務(wù)能力有了更高的要求。當一個通信系統(tǒng)中待服務(wù)的用戶數(shù)超過該通信系統(tǒng)的服務(wù)能力與服務(wù)質(zhì)量時，對應(yīng)一個過載的多用戶MIMO通信系統(tǒng)，就需要根據(jù)一定

2、的準則優(yōu)先選擇其中的部分用戶進行服務(wù)。本文的研究重點就是多用戶MIMO通信系統(tǒng)中的用戶調(diào)度方案。
　　本文首先對目前移動通信的發(fā)展和面臨的挑戰(zhàn)進行了綜述，主要闡述了一些移動通信關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并對各項技術(shù)的研究意義進行了分析。其次，分別對單用戶MIMO系統(tǒng)和多用戶MIMO系統(tǒng)進行了系統(tǒng)建模，根據(jù)對應(yīng)的建模方法，進一步分析了單用戶MIMO系統(tǒng)和多用戶MIMO系統(tǒng)的容量。由于研究內(nèi)容的需要，又介紹了幾種多用戶MIMO通信系統(tǒng)的預(yù)編

3、碼方案和功率分配算法，重點介紹了基于完善信道狀態(tài)信息的最優(yōu)功率分配算法，即灌水功率分配算法，以及分塊對角化預(yù)編碼方案?；谒龅念A(yù)編碼方案，本文重點研究了多用戶MIMO系統(tǒng)中的用戶選擇算法，從兩個不同的角度對用戶調(diào)度問題進行了闡述與分析，包括基于用戶信道矩陣處理的用戶選擇算法和基于用戶信道矩陣子空間處理的用戶選擇算法。
　　在基于信道矩陣處理用戶選擇算法的討論中，首先講述了最優(yōu)的用戶選擇算法，也就是基于完備集合的用戶選擇算法，最終

4、選擇出一個系統(tǒng)吞吐量（系統(tǒng)容量）最大的用戶集合，但是其計算復(fù)雜度很高。接著，我們介紹了基于容量準則的用戶選擇算法，并在此基礎(chǔ)上進一步簡化了算法復(fù)雜度，引出了基于范數(shù)的選擇算法，并提出了基于條件數(shù)的用戶選擇算法。最后，對所述的幾種用戶選擇算法的性能進行了仿真分析。
　　在基于信道子空間處理的用戶選擇算法討論中，首先講述了經(jīng)典的半正交的用戶選擇算法，它是基于子空間的正交性來衡量各用戶信道之間的干擾程度。接著，介紹了我們提出的兩種基于L

5、2-Hausdorff空間距離的用戶選擇算法:基L2-Hausdorff空間距離和容量的貪婪型用戶選擇算法以及基于L2-Hausdorff空間距離和縮小用戶集合的用戶選擇算法。此外，我們還提出了基于空間夾角的用戶選擇算法，包括貪婪型和基于縮小用戶集合型的。最后，我們對所述的幾種基于信道子空間處理的用戶選擇算法做了仿真分析。仿真結(jié)果表明，我們提出的用戶選擇算法在保證一定的計算復(fù)雜度的前提下，很大程度地提高了系統(tǒng)的吞吐量性能，具有較好的實用