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多用户多输入多输出(MU-MIMO)技术能够提高信道容量和实现高速可靠的数据传输,因而被认为是未来宽带移动通信实现高数据速率和高系统容量(以满足快速增长的数据业务需求)的有效途径。
MU-MIMO系统的整体性能与用户间的干扰有着密切相关。众所周知,预编码技术是消除用户间干扰的最佳途径。然而,预编码的性能非常依赖于发射端信道信息的准确性。在实际的系统中,理想的信道信息在发射端总是很难得到的。因此,本文重点研究在发送端有部分信道信息的情况下MU-MIMO下行系统的预处理方案。
本论文中简要回顾了三种典型的MU-MIMO下行系统的预处理方案:基于量化的天线合并(QBC)和迫零波束成形(ZFBF)的联合预处理方案、用户配对和预编码(JUPP)的联合预处理方案、以及低反馈速率低复杂度(LFSLC)的预处理方案,并详细的介绍了结合已有的预处理方案的优点而提出了三种新的预处理方案。
ZFBF-QBC方案将单个接收天线的MU-MIMO系统的量化思想扩展到多个接收天线的系统,但是其量化过程仅考虑了天线合并后有效信道的方向。JUPP方案采用单用户最小均值误差准则(SU-MMSE)合并接收天线使得用户间的量化过程独立,但其有个严重缺陷就是仅基于单个用户的反馈信息构造预编码矩阵。LFSLC方案在量化过程中最大化用户的SINR估值并在发送端采用SVD分解构造系统预编码矩阵,但其要求发送端准确地发送预编码信息到用户,并且预编码矩阵必须为西矩阵。
为了有效地消除用户间干扰提升系统速率,我们采用了具有干扰抑制结构的多用户最小均值误差准则(MU-MMSE)来构造天线合并矢量。针对ZFBF-QBC方案提出了一种在量化过程中最大化有用信号功率的预处理方案;针对LFSLC方案提出了一种发送端无需发送预编码信息并采用破零准则(ZF)和最小均值误差准则(MMSE)构造预编码矩阵的方案;针对LFSLC和JUPP方案提出了一种基于所有用户反馈信息构造酉型预编码矩阵的方案。计算机仿真表明文中提出的三种方案有着更好的系统速率和实用性。