新一代无线局域网中多用户波束赋形技术研究

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新一代无线局域网(WL AN)标准IEEE 802.11ac首次采用多用户MIMO技术,并利用波束赋形技术对发送信号进行预编码来抑制用户间的干扰,使得同一时频资源下系统可以支持多个用户通信。然而由于基站天线数目的限制,系统支持的用户数目有限,系统需通过用户选择算法选择用户进行波束赋形。本文基于(无线局域网)多用户波束赋形算法,针对系统中用户总数大于基站所支持用户数目时的用户选择算法展开研究。本文首先研究了无线局网中MIMO的分集与复用技术,分析了Alamouti空时编码方案,并对比分析了几种V-BLAST系统检测方法;研究了无线局域网MIMO信道特性,介绍了IEEE802.11ac的TGac信道;分析了单用户MIM O以及多用户MIM O的系统容量。然后,研究了IEEE 802.11ac中的单用户和多用户波束赋形技术。详细分析了单用户下的奇异值分解算法(SVD),多用户下迫零波束赋形(ZF)、块对角化波束赋形(BD)以及迫零脏纸编码(ZFDPC),并对其性能进行了仿真。最后,本文对IEEE 802.11ac的MIMO用户选择算法进行了深入研究。首先研究了多用户MIMO下的用户选择算法,包括半正交用户选择算法、最小化伪逆矩阵范数算法、比例公平算法、贪婪用户选择算法;其次,研究了一种基于串行迫零的低复杂度贪婪用户选择算法(SZF-LcGUS),该算法利用用户信道的相关性来减小算法复杂度,同时保证系统的高吞吐率,但无法保证用户的公平性;在此基础上本文提出了一种具有公平性的贪婪用户选择的改进算法,将比例公平算法与SZF-LcGUS算法相结合。仿真结果表明,该算法既能获得较高的系统吞吐量,又能保证用户的公平性。
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