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随着移动终端手持设备的大范围普及,用户对于移动无线数据服务的需求与日俱增,这对移动网络系统的数据速率以及频谱利用率不断提出更高的要求。迅速推进的LTE-A在技术上的突破带来了数据速率向吉比特推进的飞跃,同时也为3G向4G的通信系统过渡提供了一个崭新的技术平台。在LTE-A的多天线传输中,对下行链路的多入多出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)技术进行了扩展,实现多达八层的空分复用功能。预编码是实现空分复用的基础。本文基于LTE-A的下行多天线系统,利用预编码技术能分离用户间干扰的优势,选取了城市微小区中的MU-MIMO系统展开研究,根据用户需求的博弈算法,推导用户需求达到动态平衡时的保障公式,并对其系统容量进行最优化仿真。具体创新点如下：1)结合Foschini-Miljanic算法,推导了用户动态平衡的上界,进而保证用户获得所需的信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR)。在信道信息是有限反馈的情况下,基站对信道的估计是不完整的,这将导致多用户系统的用户间干扰不可避免,因而用户在向基站请求资源时必然发生博弈。本文通过研究动态平衡算法,发现用户在同信道干扰的系统中,将不断迭代和评估各自的SINR,最终所有的SINR将趋于纳什均衡。在此基础上,本文利用矩阵论等相关数学理论推导了该算法实现的前提条件,保障了用户信干噪比的可达性。同时,两个充分条件展示了获得更高信干噪比的调整策略一在采用随机矢量量化(RVQ)的信道估计条件下,降低量化误差从而减少用户间的同信道干扰能增大用户可达的信干噪比,并且该方案比起单纯的提高发射功率更加有效。2)功率控制方案的对比评估。在发射端已知完整信道信息的情况下,注水算法可以实现最佳的功率分配。然而通常发射端无法获知全部信道信息,这种情况下找到功率分配的解析解也是极其困难的。许多学者在有限反馈系统中通常假设等功率分配来进行预编码容量的理论研究,这种策略在实际中会造成功率的浪费以及用户服务质量的下降。本文引入功率分配因子,实现功率分配和不同预编码结合的多种方案,理论推导了具体的接收信号以及信干噪比(SINR)的表达式。数字仿真结果表明,在兼顾MIMO、有限反馈、预编码、功率分配等多种技术的情况下,LTE-A系统的吞吐量能得到较大的改善,其中功率控制算法比等功率分配算法提升约10.8%的吞吐量。3)混合LTE-A和D2D (device to device)的场景探究。D2D作为一种新颖的通信方式,极大丰富了传统蜂窝通信网络的结构,在提升用户的高数据需求方面具有很大的优势。本文在传统的LTE-A通信和D2D通信结合场景下,分析不同的功率分配对这种混合系统的吞吐量的影响。考虑到D2D通信带来的额外信道干扰问题,通常基站会通过选取距离较远的D2D用户对来避免对蜂窝上下行通信的干扰。本文利用LTE-A的空分复用的优势,采用预编码方法来突破D2D通信在蜂窝通信网中的距离局限性,推导出相应的接收信号表达式并进一步分析了该场景的吞吐量。考虑到系统频谱规划的便捷性和可控性,D2D的频谱分配在本文中不采取自发方式,而是统一由发射端控制。