多用户多天线系统中的有限反馈及用户调度研究

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在多用户多天线下行系统中,发端预处理技术因其能够有效的抑制用户间的干扰,实现对系统资源的合理分配而备受关注。本文围绕多用户多天线系统下行传输策略展开研究,重点对有限反馈方案和用户调度算法进行了深入研究。论文的主要研究内容可以归纳如下:首先,针对现有基于F范数归一化匹配信道矩阵有限反馈方案的不足,提出基于区别归一化匹配信道矩阵的有限反馈方案。该方案克服了现有方案中归一化矩阵元素的取值范围和概率分布随发端天线数目的增加而变化的缺点,从而在不提高反馈开销的情况下减小了均匀量化时量化误差的产生,并方便了非均匀量化码本的设计。其次,针对传统逐用户正交速率控制(PU2RC)方案在低用户数目时,量化精度的提高会导致系统性能的降低,提出基于松弛用户分组约束的改进算法。该算法利用近距码字集合松弛了用户分组的约束,扩大了用户调度的范围,进而提高了系统的性能。此外,提出的算法保留了传统算法的优点,能够在保证算法性能的同时方便算法的实现。再次,针对时分双工(TDD)工作模式下的多用户多天线系统,提出两种基于正交线性波束成形(OLBF)算法的低复杂度改进方案:基于信干噪比(SINR)约束的改进方案(SOLBF)和基于收端辅助的改进方案(RaOLBF)。SOLBF方案将用户的调度和用户调度范围的压缩合二为一,省去了因压缩用户调度范围而付出的额外计算量,进而降低了算法的复杂度。RaOLBF方案充分利用TDD系统容易获得发端信道状态信息(CSIT)这一优势,利用收端反馈辅助信息来实现对用户的分组,进而降低发端算法的运算复杂度。最后,将OLBF算法引入收端多天线的系统,分别以向量范数和特征值作为选择用户1的准则,提出两种基于收发协同的方案,并对两种方案的性能进行了分析。
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