多用户JT MIMO系统中的下行功率分配算法研究

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近来的研究表明,多输入多输出MIMO(Multiple Input MultipleOutput)技术可以显著提高无线通信系统的频谱利用率。然而,MIMO技术要求系统使用多个发射天线和接收天线同时同频地发射和接收数据,大大增加了接收机的检测复杂度,从而限制了MIMO理论研究成果的应用。 联合传输(JT)技术是一种面向接收的技术,其中接收端算法被优先确定并且尽可能简单,发送端算法根据信道信息和接收端算法来选择。当JT技术与MIMO技术结合时,不仅能带来系统容量和性能上的提高,还能极大地降低接收端的计算量和复杂度。联合传输技术分为线性与非线性两大类,非线性联合传输技术如非线性迫零(TxNZF)有着较好的能量效率由于其较高的编码复杂度而不易实现。线性联合传输技术的编码复杂度较低,容易实用化,因而成为人们研究的重点。但是,线性编码存在较大的能量增益,使用户间的多址干扰增大,直接影响系统的总容量。同时由于信道估计误差的影响,使整个系统的通信质量有较大的降低,这样需要好的功率分配算法来克服这些问题。 目前,多用户MIMO系统中用户间功率分配算法主要是“迭代注水算法”。但是,关于“迭代注水算法”的研究都集中在上行链路以及非多径信道的情况下,对于下行方向和多径时延信道,还没有给出较好的解决方法。同时,在JT MIMO系统中,由于其预编码的特性,天线上的发送功率是无法调整的,因此,“迭代注水算法”不适合用于JT MIMO下行链路。 本文主要探讨多用户JT MIMO系统下行链路的功率分配算法。首先,给出JT MIMO系统下行链路的干扰模型,然后在此基础上分析理想信道信息和非理想信道信息分别对降低多用户MIMO下行检测复杂性的联台传输技术性能造成的影响。然后,借鉴基于归一化链路增益矩阵的最优功率控制思想,提出一种适用于多用户JT MIMO下行链路的最优功率分配算法,通过调整每个用户的发送功率而不是每根天线上的发送功率,在满足每个用户SINR相等的前提下,使所有用户的传输性能最好,从而提高能量效率。另外,还给出了一种联合功率分配算法以改进最优传输功率分配算法存在的缺陷。
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