单载波频分多址接入(Single Carrier Frequency Division Multiple Access,SC-FDMA)系统由于具有较低的峰均功率比特性,已被选为3GPP LTE标准的上行无线传输技术,若结合基于多天线的多入多出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术,比如基于空分多址(Space Division Multiple Access,SDMA)的多用户MIMO,可进一步提高系统容量。多用户MIMO SC-FDMA系统的信号设计与信号检测是目前研究的热点问题,尤其当上行多用户构成虚拟MIMO结构时,基站接收机的多用户检测方法是影响链路性能与系统容量的关键。本篇论文主要研究了蜂窝小区系统中多用户MIMO系统的频域多用户检测问题,区别于已有研究,本文提出了结合虚拟MIMO配对准则的多用户检测算法,并提出了用户发射端采用多天线时的接收检测方法,最后,利用Matlab?软件的M语言与Simulink进行了全面的计算机仿真,验证了所提出检测算法的性能。以下是本文的内容概述。本文的第一章简介了MIMO SC-FDMA系统的关键技术背景和发展趋势,概述了论文的主体内容框架。由于配对技术会影响上行虚拟MIMO的系统性能,第二章首先讨论了LTE上行系统的几种经典配对准则,然后研究了多用户MIMO SC-FDMA系统的频域均衡算法,包括传统的线性均衡(Frequency Domain Linear Equalization,FD-LE),判决反馈均衡(Decision Feedback Equalization,DFE),串行干扰抵消(Success Interference Cancellation,SIC)算法和Turbo均衡。最后选择了两种经典的检测算法作为后续论文的研究对象,即线性的MMSE检测和非线性的SIC检测,并同时考虑与配对准则的结合问题。进一步,对该系统在不同蜂窝环境及衰落信道中进行了全面的计算机仿真。在郊区宏小区信道环境下,接收机已知信道参数的误码率(Bit Error Rate,BER)仿真结果表明,迭代的检测算法比传统的频域线性均衡有更优的性能,在有信道编码的情况下有1 dB至5 dB的性能增益,而Turbo均衡具有最优的检测性能,因为迭代的检测过程将每次解调出的外信息作为反馈信息输入下一次的迭代检测,虽然增加了处理复杂度,但能更好地降低码间干扰、多流干扰以及噪声干扰。在LTE-Advanced的Release 10方案中,将考虑最多可以支持4根发射天线的移动终端,从而可采用空间复用(Spatial Multiplexing,SM)和空时编码(Space-TimeBlock Code,STBC)以提高上行峰值数据速率。因此,本文的第三章将第二章的内容进行了扩展,研究了用户终端采用多天线发射的多用户MIMO系统,提出了适用于多用户MIMO SC-FDMA系统的一种基于符号块的空时分组码和分层空时码结构。之后我们将传统的配对准则引入上述的多用户MIMO系统中,并且提出了一种改进的配对算法。由于多用户采用多天线的发送方案会增大接收机检测算法的复杂度,这里只针对线性MMSE检测和非线性的SIC检测算法,进行了未编码链路级的计算机仿真,仿真结果表明使用SIC检测的性能要优于传统的线性MMSE接收机性能,而复杂度更高的检测算法将作为后续研究内容。第四章将系统模型从单小区扩展为多小区,并在LTE-Advanced上行多点协同(Coordinated Multiple Point,CoMP)接收模型中继续讨论上行频域多用户检测问题。这里,基于CoMP的多基站联合接收及多用户联合检测技术,可更有效地降低小区间干扰,并提高小区容量。为了保证小区边缘用户的公平性,本文提出了一种基于比例公平(Proportional fairness,PF)的调度算法。仿真结果表明,上行系统采用CoMP技术可以有效地提高系统的吞吐量,并减少了小区边缘用户的小区间干扰(Inter-cell Interference,ICI)。由于同频干扰(Co-Channel interference,CCI)已经逐渐成为无线通信性能的主要限制因素,这里提出了一种新型的迭代多用户检测技术来抑制SC-FDMA系统中的CCI,该检测算法可以在接收端对小区间的同频干扰进行有效的抑制消除。通过仿真可以看出,通过迭代的检测过程可以使小区边缘干扰用户的性能得到提升,并在一定程度上抑制了多用户系统中的同频干扰。本文的最后一章对全文进行了总结,指出了下一步关于上行蜂窝系统多用户MIMO SC-FDMA的研究方向。