多用户MIMO信道预编码技术研究

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1、摘要摘要在多输入多输出(MIMO)系统中，为了提高频谱利用率和功率利用率，人们在发射端对信道状态信息(CSI)加以利用，提出了MIMO预编码的概念。而在多用户MIMO系统中，一个主要的问题就是消除各个用户信号之间的相互干扰，在上行链路中，基站可以通过阵列处理，多用户检测等技术分离出不同用户发射的信号，但是在下行链路中，由于各个移动台之间地理位置上是分散的，移动台之间无法实现相互协作，因此不能利用上行链路中使用的接收算法联合检测出发射信号，此时就可以在发射端对CSI加以利用，采用多用户MIMO系统预编码技术，对发射信号进行预处理，使各用户接收到“

2、纯净”的不受其它用户干扰的信号，从而也大大简化了接收机实现的复杂度，具有很大的应用价值。本文首先介绍了线性预编码技术，给出了一种可以完全消除各用户阕干扰的线性预编码技术，这种方法特别适合低噪声或者高功率的情形。但是这种技术并不能使系统容量随着天线rain(n,，珥)的增加而线性增长。接着给出了一种存在少量用户间干扰的线性预编码技术，主要是基于MMSE准则实现的。这种方法可以使系统容量随着min∽，n，)的增加而线性增长，但是仍不能达到系统的和速率容量。另外本文介绍了脏纸编码的概念，重点介绍了各种非线性预编码技术。主要是基于迫零、最小均方误差准则

3、的Tomlinson．Harmshima预编码技术以及矢量预编码技术。这些预编码技术虽然相对线性预编码技术实现起来复杂，但是可以使信道容量达到多天线多用户高斯广播信道的上限，并且可以采用“best-first”排序算法对预编码顺序进行排序，进一步改善了系统的性能。关键词：多用户MIMO系统，预编码，脏纸编码，迫零，最小均方误差AbstmctAbstractInmultipleinputmultipleoutput(MIMO)systems,theprecodingschemesalthetransmitter,whichusesthechann

4、elstateinformation(cSI)，aleproposedtoimprovethespectrumefficiencyandthepowereffieney．Whileamajorprobleminmulti-userMIMOsystemsisthecanceUaOonoftheinterferencearisingamongdifferentspatiallymultiplexedsignalsdirectedtoindividualusers．FortheupliIllk,thebasestationCanscparatethe

5、signalstransmittedbytheusers,usingarrayprocessing,multi—USerdetection(MUD)，orothermethods．Butitisnotthesaineca．seforthedownlink,sincethemobilesaredecentralized,theusersarenotabletocoordinatewitheachother．Precodingalgorithmsformulti-userMIMOsystems，which1LSeSthechannelstatein

6、formation(csi)toprocessthetransmitsignal，havetoheusedtopre-eliminatethespatialinterferenceamongdifferentmobiles．Thenreducethecomplexityandcostofthereceiversandhavegreatvalue．Linealprecodmgschamewasfirstintroducedinthispaper．Anlinearprecodingscheme，whichc孤completelyeliminatet

7、heinterferencethesignal，wasintroduced．Itisaverygoodsolutionforlownoiseandhigllpowersituations．However，ithasbeenshownthatitdoesnotresultinthelinearcapacitygrowth谢tlIrain(n,，以)thatshouldbeachievableinthemulti-userchannel．Allowingalimitedamountofinterferenceateachreceiverwhichb

8、asedonMMSEeriteriorWassecondlyintroduced．Itdoseachievelineargrowthinthrough