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多输入多输出(MIMO)技术是指在发射端和接收端分别设置多副发射天线和接收天线,以改善系统的通信性能。MIMO的实质是为系统提供空间复用增益和/或空间分集增益。空间复用技术可以提高系统的信道容量,而空间分集则可以提高信道的可靠性,降低信道的误码率。目前,世界各国学者都在对MIMO的理论,性能,算法和实现等方面进行者广泛的研究。预编码可以根据信道状态信息(瞬时状态或长期统计的信息),在发射端自适应地改变预编码矩阵,可以起到等效改变信号经历的信道的作用。最近几年,对多用户MIMO系统中的预编码技术的研究越来越多,大多则集中在下行链路中,因为在多用户MIMO系统中,下行预编码是必须的,因为各用户使用同一时频块进行平行子信道传输将引起各用户信号在接收端的干扰问题。它也是可行的,基站可通过反馈获得各用户CSI,进而得到下行预编码矩阵。同时,这种解决方案将复杂度放在基站侧,降低了用户接收端的复杂度。其中具有代表性的是DPC(DirtyPaperCode)算法和THP编码方案,其基本思想是在发射端理想已知所有用户的信道信息的条件下,预消除用户之间的干扰,使得用户接收的数据不受其他用户数据的的干扰,提高系统的吞吐量。
由于在上行预编码方面的研究相对较少,虽然多用户MIMO系统的上行预编码对传统蜂窝通信系统而言并不是必须的,因为多用户干扰的问题可在基站解决。但对未来对等结构的系统而言,上行预编码却是重要课题,因此本文将研究多用户MIMO系统的上行预编码。本文首先分析了在系统知道准确的信道状态信息下的多用户MIMO系统上行链路预编码方案,在这一部分以最小化系统总的均方误差为目标函数,首先给出了在总功率约束条件下的预编码方案,又改进了各用户功率约束条件下的预编码方法并给出了关于每根天线功率条件下的预编码方法。然后分析研究了在系统不知道准确信道状态信息下的预编码方案,在这一部分仍以最小化系统总均方误差为目标函数。首先将总功率约束的预编码方案扩展到非准确信道状态信息情况中,然后还提出了一种非迭代的预编码方案。