联合预编码和波束赋形在MIMO下行链路中的研究

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随着全球移动通信用户数量的不断增加以及无线新业务的开发,如何有效地利用有限的频谱资源、提高系统容量,已经成为移动通信发展的关键问题。智能天线波束赋形技术和MIMO技术作为解决上述问题的有效方法,已经成为新一代移动通信系统的关键技术。TD-SCDMA中采用智能天线和联合检测相结合的方法消除符号间干扰、同信道干扰以及小区间的干扰。然而由于移动台受到处理能力和价格等限制,该方案的复杂性太高。因此,本文在基于MIMO的TD-SCDMA下行链路结合波束赋形和预编码技术,简化接收端的复杂性,增强系统的性能。   本文首先在多用户MIMO下行链路模型的基础上,仿真分析了TxMF、TxZF和TxMMSE预编码技术的性能及其对MIMO信道容量的影响;然后基于信漏噪比和信干噪比推导出波束赋形加权矢量,在此基础上结合波束赋形和预编码技术,给出预编码矩阵;最后在基于MIMO的TD-SCDMA下行链路环境下仿真分析系统性能。研究结果表明,接收端为单天线时,采用发送迫零预编码的基于信干噪比和信漏噪比的预编码波束赋形方法无明显差别,均优于采用迫零接收的基于信干噪比的波束赋性方法。当接收端为多天线,用户数比较小时,采用预编码的波束赋形方法,其性能明显优于不采用预编码的方法;基于信漏噪比的波束赋形方法在高信噪比优势逐渐减弱,随着性噪比的增大性能曲线出现上翘;随着用户数和接收端天线数的增加,基于信漏噪比的预编码波束赋形方法的性能逐渐优于基于信干噪比的方法。随着基站天线数的增加,两种预编码波束赋形方法的性能都有所改善,当基站天线数进一步增加时,系统性能改善的幅度相对于天线数的增加幅度逐渐变小。在相同的配置下,采用TxMMSE算法的波束赋形预编码方法,其性能优于采用TxZF算法的方法。
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