基于有限反馈的多用户MIMO调度策略研究与验证

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随着移动互联网的发展与应用,在移动蜂窝系统中数据传输量在成指数增长,单链路的效率已经接近了香农极限,然而多天线技术的出现能够有效的提升网络容量,使得多用户多输入多输出(MU-MIMO)技术成为新一代移动通信系统标准(IMT-Advanced)中的核心物理层技术之一考虑到实际部署中,用户的信道质量各不相同。在最大化系统吞吐率的同时,保障不同信道质量下用户享受服务的公平性,有效降低进行多用户MIMO时用户间干扰是调度策略关注的问题。与此同时,调度策略的复杂度及系统开销与其所带来的性能增益需要得到平衡。基于以上背景,本论文重点研究增强型长期演进系统(LTE-A)中基于有限信道状态信息反馈的用户选择及多用户配对算法,并提出保障资源分配公平性及考虑系统开销、实现复杂度的解决方案,论文主要内容包括:首先,针对单用户及多用户MIMO假设下用户信道状态信息反馈及预编码技术进行研究。分析现有的多用户MIMO调度策略,并通过系统级仿真,对不同算法的性能进行比较。其次,提出基于比例公平的长期平均用户吞吐率调度算法,对单用户MIMO和多用户MIMO场景分别进行了推导和分析。论证通过用户数据传输速率的累积分布函数和小区内用户数量对长期平均用户吞吐率进行有效估计,进而进行有效调度。同时,对基于有限反馈的MU-CSI多用户MIMO配对算法进行了研究,提出了2种多用户MIMO配对算法,基于MU-CSI(CQI)正交PMI&RI配对集合,分别进行穷尽搜索(MOPS)和配对子集搜索(MOPC)最后,在以上用户调度及多用户配对算法研究基础上,提出了小型蜂窝异构网络中多用户MIMO调度策略,总结了不同配对策略的计算复杂度和系统开销。通过系统级仿真,验证所提算法在多用户MIMO性能、用户调度复杂度及系统开销三者之间较为平衡,并给出数值仿真结果以证明算法的优越性。
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