多用戶MIMO下行波束成形研究.pdf

1、未來無線通信的發(fā)展面臨著更高的速率要求，在頻譜資源有限的情況下，需要更高的頻譜利用率。MIMO技術(shù)能夠通過利用空間自由度實現(xiàn)空間分集和空間復(fù)用，有效地提高頻譜利用率。本文介紹了單用戶MIMO和多用戶MIMO的系統(tǒng)模型及信道容量，以及空時塊碼，空時層碼，波束成形等技術(shù)。波束成形是在多用戶MIMO系統(tǒng)中實現(xiàn)空分多址的主要技術(shù)。本文重點研究多用戶MIMO系統(tǒng)中下行信道的波束成形設(shè)計問題。
　　 多用戶MIMO下行信道中發(fā)送波束成形設(shè)計

2、問題是一個非凸問題，直接求解復(fù)雜度較高。上行—下行對偶性是在多用戶MIMO下行信道中進(jìn)行發(fā)送與接收波束成形聯(lián)合設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)。這種技術(shù)通過構(gòu)造與下行信道對偶的虛擬上行信道，降低了求解發(fā)送波束成形矩陣的復(fù)雜度。本文研究了發(fā)送天線加權(quán)總功率的優(yōu)化問題，證明了對偶上行信道的接收噪聲功率和發(fā)送天線功率的權(quán)值存在對偶關(guān)系。
　　 多用戶MIMO下行信道的發(fā)送與接收波束成形聯(lián)合設(shè)計大多是基于總功率約束的，然而在實際應(yīng)用中，天線功率獨立受到約

3、束，尤其在協(xié)作多天線或分布式多天線的應(yīng)用環(huán)境下。本文研究了天線功率獨立受約束的情況下MIMO下行信道的波束成形設(shè)計問題。利用對偶性關(guān)系，提出了通過調(diào)整對偶上行噪聲控制下行發(fā)送天線上的功率分配的方法。文章給出了發(fā)送天線功率獨立受約束情況下的三種波束成形設(shè)計算法：算法A可以在各數(shù)據(jù)流達(dá)到目標(biāo)SINR性能時使總功率最優(yōu)；算法B可以在各數(shù)據(jù)流達(dá)到目標(biāo)SINR性能時平衡各天線上的功率利用率；算法C可以在天線功率滿足約束時最大化各數(shù)據(jù)流達(dá)到的SIN