协作多蜂窝无线通信系统预编码技术(2)
Keywords MC-MU-MIMO, pre-coder, power allocation, SVD, BD, MMSE,
Max-SLNR, error of channel state information, MSR
目 次
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 . 1
1.2 无线通信概述 . 1
1.3 多用户 MIMO系统概述 . 2
1.4 多用户 MIMO系统预编码技术国内外发展现状 . 5
1.5 本文结构和内容 . 6
2 无线环境及多用户 MIMO系统建模 8
2.1 无线环境 . 8
2.2 协作多基站多用户 MIMO 系统模型 10
3 理想信道矩阵下的线性预编码方案 . 12
3.1 奇异值分解预编码方案 12
3.2 迫零/块对角化预编码方案 . 12
3.3 最小均方误差预编码方案 16
3.4 最大化信泄噪比预编码方案 18
3.5 经典线性预编码方案仿真结果分析 . 19
3.6 最大和速率预编码方案 26
4 带有信道估计误差的线性预编码方案 . 34
4.1 带有信道估计误差的最大化信泄噪比预编码方案 34
4.2 带有信道估计误差的最小均方误差预编码方案 35
4.3 仿真结果 . 36
结 论 39
致 谢 40
参 考 文 献 . 41
1 绪论
1.1研究背景及意义
无线通信是当今较为活跃的科研领域之一，以其不受物理限制的特点，大大拓宽了通
信的空间范围。起初无线通信系统由一根发射天线和一根接收天线组成，即单输入单输出
（single-input single-output, SISO），这种系统在信道容量上的瓶颈即为香农信道容量，而人
们对数据传输速率有着日益提高的要求[1]
。
为了弥补SISO 系统传输速率有限、频谱利用率低等方面的不足， 多入多出 （multi-input
multi-output，MIMO）技术被提出。它具有大容量与高可靠性的优势，推动了包括 MIMO
无线信道建模、空时编解码设计、调制解调方案设计、高速信号处理、多天线设计等在内
的许多相关领域的发展，但是到目前为止，还没有相应的标准来规范 MIMO 系统的各项关
键技术参数，MIMO系统本身也存在着诸多缺陷，各项关键技术的研究正在逐步进行[2]
。
接收机的多天线和多用户干扰便是 MIMO系统的问题之一， 预编码技术能有效地抑制
此类干扰的影响, 提高和速率与误码性能。本文对 MU-MIMO系统中的预编码技术进行了
研究，这具有重要的实际意义，这项技术在当前的无线通信领域有着重要的应用，在未来
的无线通信领域有着很广阔的发展前景。
1.2无线通信概述
本章将简要阐述无线通信的基本概念、发展状况、特征及无线通信中遇到的问题。
1.2.1有线通信与无线通信定义
按照通信媒质的不同，通信方式可分为有线通信和无线通信。顾名思义，借助线缆线
路传送信号的通信方式即为有线通信，而与此相对的利用电磁波的辐射和传播，经过空间
传送信息的通信方式称为无线电通信，简称无线通信。无线通信打破了地理条件的限制，
能够满足用户不论何时何地都能实现与任何人信息交流的需求，在更广阔的空间中为通信
系统创造了更大的发展潜能。
1.2.2无线通信的发展
1861 年，麦克斯韦从理论上预言电磁波的存在，掀开了无线通信世界的一角。1897
年，马可尼在陆地和一艘拖船上完成无线通信实验，标志无线通信的开始。而移动通信真
正投入使用是从美国警用车辆的车载无线电系统开始的。接着，无线通信的各项技术不断