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为满足移动服务日益增长的数据速率需求,并保持与其他宽带无线接入技术(例如:WiMAX)之间的竞争优势,3GPP LTE已经演进为LTE-Advanced(LTE-A)。多用户多输入多输出(MU-MIMO)技术是LTE-A中的一项关键技术,下行链路MU-MIMO则是多个用户在相同时频资源上接收由基站发来的多路数据流的MIMO技术。本文在LTE-A标准框架下,研究了下行链路多用户传输的一些重要技术。 首先,针对MU-MIMO系统中,由于用户在相同频段传输而引入的用户间共信道干扰(CCI)问题,介绍了4种常用的线性预编码技术。其中通过对通信用户的联合信道矩阵求逆的迫零波束赋形(ZF-BF)实现简单,但主要应用于每个用户单天线的场景;推广的迫零波束赋形支持每个用户拥有多根接收天线的场景;BD预编码技术则是通过两次SVD分解将等效信道矩阵转化为一个块对角化矩阵,能够完全消除用户之间的CCI,但存在自由度的问题,即要求基站发送端的天线数目大于用户的接收天线数目之和;SLNR预编码技术突破了这一自由度约束,能够很好地应用于下行链路MU-MIMO系统。 其次,对LTE-A中定义的发送分集、闭环空间复用、MU-MIMO等主要传输模式进行了中断容量分析。中断容量定义为满足给定中断概率所能支持的最大信息速率。对于无法容忍由复杂编码策略带来时延的通信系统,中断容量是衡量其性能的一个非常有用的指标。论文第三章分别推导了各传输模式在基于码本预编码和非码本预编码下瞬时容量的表达式,然后通过数值仿真的方式得出中断容量的性能曲线,并对仿真结果做了详细的分析与比较。 进一步地,由于在通常的线性信号处理下,基站能够同时服务的用户的数据流数之和不能超过基站所配备的发射天线数,因此,如果某一时隙请求服务的用户数过多,不满足该约束条件,基站就需要在众多的用户中选择一个用户子集进行服务。于是,第四章为解决基站如何动态地选择哪一个或哪一些用户进行通信研究了用户调度算法,提出一种以系统和容量最大化为目标,基于迫零波束成形的低复杂度用户调度算法——USS调度。仿真结果表明,USS调度算法实现的系统可达和速率与ZFS调度、GUSS调度性能接近,优于SUS调度,而复杂度在所有调度算法中最低;尤其是当基站拥有的发射天线数目很大的时候,USS调度算法的低复杂度优势将更加明显,与此同时,仍保持优异的系统和速率性能。 最后,针对小区边缘用户性能较差的问题,我们研究了多点协作传输(CoMP)技术,它能协调相邻小区之间的传输,实现增强的系统容量和改善的小区边缘数据传输速率。第五章综述了CoMP系统结构,包括集中式和分布式;CoMP分簇方法,分为网络决定、用户决定、网络决定用户辅助;下行CoMP系统分类,即协调调度/波束赋形(CS/CB)和联合处理(JP);并针对JP系统介绍了一种利用信道不对称性降低信令开销的用户调度算法,仿真结果表明,这种调度算法性能接近于拥有完全信道信息的半正交调度器。