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随着无线通信的持续发展,频谱资源的稀缺促使各种提高频谱利用率的技术得到了巨大的发展,其中多基站多用户MIMO(Multi-user MIMO,MU-MIMO)系统引起了越来越多的注意。多基站多用户MU-MIMO系统除了传统MIMO系统中的天线间干扰,还将带来用户间干扰和基站间干扰,由于实际中用户间很难进行协作,因此当基站能获知信道状态信息时,通常通过发射端预编码技术抑制或消除这些干扰,从而实现数据的高速率传输。又因为预编码在基站进行,不会增加接收端设备的复杂度,有效地控制了算法成本。本文对以下内容进行了研究:
1)为了处理MIMO协作多基站MU-MIMO系统中的多用户干扰,提高系统和速率与误码率性能,构建了协作多基站多用户预编码仿真模型,并在此基础上研究了线性预编码算法奇异值分解、迫零/块对角化、最小均方误差和最大化信泄噪比,并针对最大化信泄噪比算法提出了两种功率分配算法,即基于每天线SINR的功率分配方案和基于干扰和噪声白化的功率分配方案。通过仿真分析得出:最大化信泄噪比、最小均方误差算法和速率性能比迫零/块对角化算法优越;提出的两种功率分配算法能进一步提高最大化信泄噪比算法性能。
2)为进一步提升MIMO协作多基站MU-MIMO系统性能,在1)中构建模型基础上研究了非线性预编码算法。研究得出:相比线性预编码算法,各种非线性算法能挖掘更多的信道容量,但其计算复杂度也随之升高。THP算法作为“脏纸编码”的次优实现,能够达到接近信道容量的速率性能;矢量扰动算法的误比特率性能总体是最优的,且矢量扰动算法通过对发送数据进行扰动,将降低发送功率,节省资源。
3)对多基站MU-MLMO系统,分布式环境将带来协作环境所没有的基站间干扰,为有效抑制干扰,提升系统性能,构建了分布式多基站多用户预编码仿真模型,并在此基础上研究了泄漏-脏纸编码和泄漏抑制算法。仿真证明:泄漏-脏纸编码算法性能优于泄漏抑制算法。随着发送天线数增加,自由度增加,两种算法性能均获得了提升。两种算法性能均受信道干扰因子α的影响,随着α的升高,上述两种算法性能下降,而后者性能下降更快。