论文部分内容阅读
随着无线通信技术的快速发展,移动通信与宽带无线接入技术逐步走向融合。为在有限的频谱资源内满足无线通信系统的发展需求,在发射端和接收端使用多天线进行传输的MIMO技术已成为部署现有和下一代无线通信系统的重要模式之一。作为MIMO技术的一个重要分支,多用户MIMO系统的预编码技术利用基站发送端的信道状态信息对发送信号进行预处理,以帮助降低共道用户间的干扰,使系统获得更高的性能增益。多用户MIMO系统的干扰抑制预编码技术对提高实际系统的通信性能具有重要作用,已经成为MIMO无线通信系统的研究热点。本文针对多用户MIMO系统的下行链路预编码问题进行了深入研究,取得的创新成果如下：(1)针对多用户准正交空时分组码MIMO系统,提出了改进的信号泄漏噪声比(SLNR)最大化预编码方案。该方案考虑了最大比合并(MRC)接收机对共道干扰信号功率的影响,定义了新的优化目标函数,通过迭代优化和恰当选取预编码矩阵的复比例因子,该预编码方案可实现预编码优化问题的简化求解及接收端对QSTBC码字的逐符号译码。该改进的SLNR预编码方案能够有效改善原始SLNR预编码方案中,由于共道干扰用户增加引起系统性能下降的问题,可通用于采用不同4x4QSTBC码字的多用户MIMO系统下行链路。仿真实验结果表明,该改进的预编码方案对系统用户数的鲁棒性强,能有效抑制多用户MIMO系统中的共道干扰,从而实现了系统性能的有效提升。(2)针对多数据流多用户MIMO系统下行链路,提出一种基于泄漏的非线性预编码方案。该预编码方案基于SLNR最大化准则抑制系统用户间的共道干扰(IUI),将传统工作于用户域的THP算法拓展到码流域,以消除指向同一用户的多个码流间的串扰(ISI),实现了在基站发送端对系统IUI和ISI的同步抑制消除。通过采用集中式结构的THP进行预编码设计,该预编码方案有效地平衡了指向同一用户的多个数据流之间的等效信道增益,简化了接收机结构,避免了接收端线性均衡带来的噪声放大问题,提高了系统的功率效率。仿真实验结果表明,该预编码方案在不考虑THP排序问题的情况下,仍能获得满意的系统性能。(3)针对多小区多用户MIMO系统下行链路,提出了改进的SLNR最大化线性预编码方案。通过在优化目标中考虑接收端白化滤波器的影响,该预编码方案实现了对用户间干扰和小区间干扰(OCI)的同步抑制消除；在求解预编码矩阵优化问题时,基于QR分解提出了一种新的低复杂度求解算法,该算法能以较低的计算复杂度实现系统性能的有效提升。仿真实验结果表明,与原始的SLNR线性预编码方案相比,该改进的SLNR线性预编码方案可有效提高多小区多用户MIMO通信系统的和速率容量。