基于有限反馈的MU-MIMO多用户调度

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多用户多输入多输出(Multi-User Multiple Input Multiple Output)技术在基站发射端和用户接收端全部采用多根(?2)天线,利用空间信道资源,极大的提高了通信系统的频谱利用率。由于多个用户在同一时隙中使用相同的频谱资源,所以在MU-MIMO系统之中需要在基站端利用信道状态信息(Channel State Information)进行预编码,从而消除用户间的共信道干扰(Co-Channel Interference)。基站端通过用户端的信息反馈间接获知下行信道CSI,但在大量用户和大量收发天线场景中,信道矩阵的规模很大,有限的上行信道频谱资源负担不起庞大的反馈量。为了降低反馈量,可在用户端和基站端预存相同的码本,码本反映了信道信息所有可能的取值,在码本之中,每种具体的取值称之为码字,用户端根据一定的选择准则从码本中选取出一个码字,然后再将码字的索引反馈给基站端,基站端根据索引从码本中取出对应码字,就能知晓用户近似信道矩阵信息,然后利用该信息对用户进行预编码和用户调度。用户调度算法通常以最大化用户容量的和(系统容量)来挑选用户,多数调度算法的文献研究在基站端知晓完全信道状态信息,彻底消除多用户干扰的情形下,设计最大化系统容量的用户调度算法[1][2]。但在本文中码字的量化误差会导致残留多用户干扰。在残留用户干扰情况下,如何综合考虑用户干扰,设计最大化系统容量的用户调度算法,部分文献做了一些研究,文献[16][17]在对MIMO信道进行奇异值分解以后,基站端利用最大奇异值对应的等效信道传输数据情况下,给出了残留多用户干扰的一维表达式,再使用这个一维表达式求出系统容量,然后设计最大化系统容量的用户调度算法。但该类文献只用了一个等效信道,没有充分利用MIMO空间信道资源,这是因为MIMO多个等效信道的SINR(信干燥比)不同,难以给出反映用户容量的统一SINR值。本文针对MU-MIMO有限反馈系统,考虑利用所有等效信道传输信息的情况,提出了多信道综合SINR的概念,推导出用户k的可获得速率与综合SINR的关系,并证明用户k的可获得速率取决于综合SINR;同时本文设计了基于用户多信道综合SINR的调度方案,该方案充分利用了MIMO的空间信道资源,并通过仿真验证了依此综合SINR进行用户调度比直接利用容量公式计算用户可获得速率减少了计算量,并且本文的方案相比较于仅利用奇异值最大等效信道传输数据的方案,其系统容量有明显的提升。
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