多输入多输出(MIMO)技术是第三代和未来移动通信系统实现高速率数据传输、提高数据传输质量的重要途径。闭环MIMO技术相对于开环MIMO技术而言,不仅可以获得空间复用增益和空间分集增益,还可以获得阵列增益,目前针对MIMO信道所进行的研究也主要针对闭环MIMO技术中信道信息反馈,预编码、波束形成、自适应编码调制等。在多用户环境下,还可以通过恰当的用户调度利用多用户分集,以提高系统吞吐量。本论文研究内容包括发射天线子集选择、信道信息的反馈、下行链路预编码及多用户调度策略。论文的主要贡献列举如下： 1.针对最小均方误差加排序逐次干扰抵消(MMSE-OSIC)的检测的V-BLAST系统,本文提出了一种低复杂度的发射天线子集选择算法。通过对增广信道矩阵的次优排序和QR分解,获得了系统性能的直观分析,并给出了一个非常简洁且具有合理复杂度的V-BLAST系统的发射天线子集选择表达式。该算法由于综合考虑了排序、干扰抵消和噪声放大对发射天线子集选择性能的影响,以较低的计算复杂度达到了最优选择方案的性能。 2.研究了有限反馈MIMO系统中的自适应发射技术,解决了在发射总功率和QoS约束下,有限反馈MIMO系统的联合预编码、功率控制与比特加载问题。为了减少反馈开销,通过双码本方式来反馈预编码矩阵和功率控制矢量,并给出了一种基于K-均值聚类的功率码本设计方法。 3.研究了闭环正交空时编码系统中的有限反馈预编码设计问题,并就多用户环境下潜在的多用户分集增益,提出一种基于有限反馈的多用户分集调度方案。为了满足用户对时延的要求,保证调度的公平性,还提出了一种修正的比例公平调度方案,使各用户在时延、公平性和系统性能之间获得较好的平衡。 4.针对多用户MIMO通信系统潜在的多用户分集增益,提出了一种基于多级门限的多用户调度算法,该算法的每个用户的反馈量可以根据可获得的数据率进行裁剪,即使在1比特的反馈的情况下,也能获得接近全反馈时的性能。并从理论上对最优门限的选择进行了理论分析。 5.在空间相关的莱斯衰落信道模型下,提出了一种基于部分信道信息的多用户联合预编码与调度算法。结合有限反馈的信道信息和统计信息,基站利用约束最大似然估计对各用户信道矢量进行估计,最后利用各用户估计的信道矩阵进行多用户联合预编码和调度。并通过对反馈开销的分析发现,当莱斯信道退化为瑞利落信道时,该方案仅需反馈与信道矢量最相关的码字编号和最大相关值的模值。 6.针对多用户MIMO-SDMA系统,提出了一种非线性的MIMO-THP方案,与传统THP方案不同的是,它的接收端多天线可联合处理,并可应用在用户数据流小于其接收天线数的场合,在进行系统最优设计时,能充分利用多天线接收分集来提高系统“和速率”。然而,由于针对THP方案的最优多用户调度算法具有很高的运算复杂度,本文还提出了一种基于等效信道增益的次优低复杂度的多用户调度方案,其利用了MIMO-THP中用户分层编码的特点,逐层贪婪调度用户,该算法能以较低的复杂度获得了理想的系统性能。