1、隨著越來越多的互聯(lián)網(wǎng)和多媒體應(yīng)用融入無線網(wǎng)絡(luò),人們對(duì)高速寬帶無線通信業(yè)務(wù)的需求不斷增長,要求下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)具備為用戶提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更好的服務(wù)質(zhì)量的能力。多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)技術(shù)的發(fā)展使得這種需求成為可能。MIMO系統(tǒng)通過在發(fā)送端和接收端分別配置多個(gè)天線發(fā)送和接收信號(hào),獲得空間分集和復(fù)用增益,從而能夠增加系統(tǒng)容量、提高鏈路傳輸質(zhì)量和頻譜利用率。目前,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的

2、單用戶MIMO系統(tǒng)的研究已經(jīng)日趨成熟,點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的多用戶MIMO系統(tǒng)成為了近年來無線通信領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一。多用戶MIMO系統(tǒng)具有更多優(yōu)勢:多天線分集增益能夠提高誤比特率性能,多天線的復(fù)用增益可以提高系統(tǒng)的吞吐量,多天線帶來的方向性增益可以從空間上區(qū)分不同用戶,從而消除用戶間干擾。本文針對(duì)多用戶MIMO系統(tǒng)下行鏈路中的預(yù)編碼技術(shù)、用戶調(diào)度技術(shù)以及天線選擇技術(shù)開展研究,論文主要研究成果如下:
　　1.針對(duì)多用戶MIMO系統(tǒng)下行鏈路預(yù)

3、編碼設(shè)計(jì)問題,
　　I)在詳細(xì)分析現(xiàn)有多用戶MIMO預(yù)編碼算法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于匹配加權(quán)信號(hào)泄漏噪聲比(Matching weighted Signal-to-Leakage-and-Noise Ratio, MSLNR)的多用戶MIMO預(yù)編碼迭代優(yōu)化算法。該算法把各個(gè)用戶的有效信道增益作為匹配加權(quán)系數(shù),先對(duì)不同用戶接收到的泄漏信號(hào)功率進(jìn)行匹配加權(quán),然后通過最大化 MSLNR準(zhǔn)則求出預(yù)編碼矢量的閉式解,并在所提出的匹配加權(quán)算

4、法的基礎(chǔ)上,引入迭代優(yōu)化方案,進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。該方案不受系統(tǒng)天線配置數(shù)目的嚴(yán)格限制,仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方案在提高系統(tǒng)和容量方面的有效性。
　　II)針對(duì)認(rèn)知(Cognitive Radio,CR)多用戶MIMO系統(tǒng),將塊對(duì)角化(Block Diagonalization,BD)算法和匹配加權(quán)信號(hào)泄漏噪聲比算法聯(lián)合,提出了一種兩級(jí)聯(lián)合的CR-BD-MSLNR預(yù)編碼方案。該方案根據(jù)主用戶和認(rèn)知用戶不同的頻譜使用優(yōu)先權(quán),采用兩級(jí)預(yù)編碼

5、方案:第一級(jí)預(yù)編碼為了保證主用戶的通信質(zhì)量,通過塊對(duì)角化算法,使主用戶的預(yù)編碼矩陣置于主用戶干擾信道矩陣的零空間內(nèi),從而完全消除認(rèn)知用戶對(duì)其帶來的干擾;第二級(jí)預(yù)編碼在多個(gè)認(rèn)知用戶共享信道資源的前提下,采用匹配加權(quán)信號(hào)泄漏噪聲比的迭代優(yōu)化算法,提高認(rèn)知用戶的和容量。仿真結(jié)果表明,該方案能夠完全消除認(rèn)知用戶對(duì)主用戶的干擾,并且能夠顯著提高認(rèn)知用戶的和容量。
　　2.針對(duì)多用戶MIMO系統(tǒng)下行鏈路中的用戶調(diào)度問題,
　　I)在塊對(duì)

6、角化算法的基礎(chǔ)上,提出了一種低復(fù)雜度、次優(yōu)的用戶調(diào)度方案。該方案選取一種更緊的和容量上界作為調(diào)度準(zhǔn)則,利用貪婪算法得到初選用戶集,并且通過逐一替換操作來更改已選取的初始用戶集,能在一定程度上緩解局部最優(yōu)解問題。仿真結(jié)果表明,該方案既保持了基于和容量上界調(diào)度算法的低復(fù)雜度特性,又獲得了優(yōu)于基于和容量用戶調(diào)度算法的和容量性能。
　　II)通過建立多用戶MIMO系統(tǒng)用戶調(diào)度的能量效率模型,提出了基于能量效率的用戶調(diào)度方案。該方案利用貪婪

7、算法以最大化聯(lián)合信道矩陣的體積為目標(biāo),在用戶選擇階段,每一步均選取與已選用戶集中用戶的聯(lián)合信道矩陣體積最大的用戶,之后通過功率優(yōu)化來最大化系統(tǒng)能量效率。此外,通過對(duì)該方案進(jìn)行改進(jìn),提出了比例公平調(diào)度算法,在最大化系統(tǒng)能量效率的同時(shí),兼顧系統(tǒng)內(nèi)用戶的公平性。
　　3.針對(duì)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下的天線選擇技術(shù),提出了基于能量效率的天線選擇策略。首先推導(dǎo)了天線選擇時(shí)的和容量表達(dá)式,然后建立了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中天線選擇時(shí)的能量效率模型,詳