本文選題：多用戶MIMO　切入點(diǎn)：功率分配　出處：《電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：隨著移動設(shè)備逐漸向小巧輕薄的趨勢發(fā)展,在終端上安裝多根天線變得更加困難。為了利用多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技術(shù)提高小區(qū)頻譜性能,人們提出了虛擬MIMO(Virtual MIMO)技術(shù)。通過將空間上處于不同位置的終端設(shè)備聯(lián)合起來構(gòu)成一個用戶組,從而與基站的多根接收天線之間形成一種特殊的MIMO系統(tǒng)。通過這種方式,大大提高了小區(qū)吞吐量和通信質(zhì)量。Virtual MIMO的核心思想在于設(shè)計(jì)高效的用戶配對算法,即如何選擇最佳的用戶組合,在減少共信道干擾(Co-channel Interference,CCI)的同時提高系統(tǒng)性能。在終端移動的過程中,信道狀態(tài)會受快衰落或慢衰落等因素的影響而動態(tài)變化,因此需要通過功率控制(Power Control)實(shí)時調(diào)整基站或者終端的發(fā)射功率,保證可靠的通信連接。目前大多數(shù)用戶調(diào)度算法都是基于功率平均分配的前提進(jìn)行研究,而實(shí)際系統(tǒng)中如果用戶始終以相同功率通信,則會因?yàn)樾诺赖臅r變特性而導(dǎo)致傳輸性能惡化。因此,很有必要將用戶調(diào)度和功率分配進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)。波束賦形(Beamforming)技術(shù)通過對發(fā)射信號和接收信號進(jìn)行必要的處理,使得終端的信干噪比(Signal-to-interference-plus-noise ratio,SINR)顯著增加,以便提升系統(tǒng)容量并抑制干擾。這種技術(shù)也可以看做是對發(fā)送信號的濾波處理,即一方面通過在發(fā)射端設(shè)計(jì)發(fā)射矩陣,使得信號在盡可能對準(zhǔn)期望用戶的前提下,盡量減少對其它用戶的干擾;另一方面通過在接收端設(shè)計(jì)接收矩陣,使得盡可能的提升期望信號功率,從而抑制干擾信號功率。而用戶間的共信道干擾正是用戶調(diào)度需要解決的關(guān)鍵問題,因此將波束賦形和用戶調(diào)度聯(lián)合研究是很有意義的�；谝陨系姆治�,本文將虛擬MIMO用戶配對、功率分配以及波束賦形三個方面進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì),主要工作如下:第一章介紹了多用戶MIMO用戶調(diào)度和功率控制的研究現(xiàn)狀,并對存在的問題作出了分析。第二章給出了上行虛擬MIMO的信道模型,詳細(xì)介紹了四種傳統(tǒng)的上行配對調(diào)度算法的原理及特點(diǎn)并擴(kuò)展成調(diào)度多個用戶的情況,最后進(jìn)行了仿真驗(yàn)證和理論分析。第三章在上行虛擬MIMO的系統(tǒng)模型上,結(jié)合基站端的功率控制,提出了一種以最大化和速率為目標(biāo)的用戶配對和功率分配聯(lián)合算法。通過利用最優(yōu)化理論中拉格朗日乘子法求出目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。最后針對所提算法與傳統(tǒng)的配對算法進(jìn)行仿真對比,并進(jìn)行相應(yīng)的理論分析。第四章在多用戶MIMO廣播信道傳輸模型下,在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上對預(yù)編碼向量的設(shè)計(jì)做出了優(yōu)化改進(jìn),提出了一種預(yù)編碼和用戶調(diào)度的聯(lián)合算法。最后對所提算法和其他算法進(jìn)行了性能上的仿真對比,驗(yàn)證了其優(yōu)越性并作了相應(yīng)的理論分析。第五章對全文進(jìn)行了總結(jié),并提出下一步的研究工作。
[Abstract]:With the development of small and thin mobile devices, it becomes more difficult to install multiple antennas on the terminal.In order to improve cell spectrum performance by using multiple Input Multiple output Mimo (MIMO) technology, virtual MIMO(Virtual Mimo (Virtual MIMO(Virtual Mimo) technology is proposed.A special MIMO system is formed by combining the terminal devices in different positions in space to form a group of users to form a special MIMO system with multiple receiving antennas of the base station.In this way, the core idea of greatly improving cell throughput and communication quality. Virtual MIMO is to design an efficient user pairing algorithm, that is, how to select the best user combination, and to improve the system performance while reducing co-channel interference (Co-channel interference).In the process of terminal movement, the channel state will change dynamically due to the influence of fast fading or slow fading, so it is necessary to adjust the transmission power of base station or terminal through power control in real time to ensure reliable communication connection.At present, most of the user scheduling algorithms are based on the premise of power distribution. However, if the users always communicate with the same power, the transmission performance will deteriorate because of the time-varying characteristics of the channel.Therefore, it is necessary to optimize the user scheduling and power allocation.Beamforming technology can increase signal-to-interference noise ratio (Signal-to-interference-plus-noise SINR) significantly by necessary processing of transmitted and received signals in order to increase system capacity and suppress interference.This technique can also be regarded as filtering the transmitted signal. On the one hand, by designing the transmitting matrix at the transmitter, the signal can be targeted at the desired user as much as possible, and the interference to other users will be reduced as much as possible.On the other hand, by designing the receiving matrix at the receiver, the desired signal power can be increased as much as possible to suppress the interference signal power.The co-channel interference between users is the key problem of user scheduling, so it is meaningful to study the joint research of beamforming and user scheduling.Based on the above analysis, the virtual MIMO user pairing, power allocation and beamforming are jointly designed in this paper. The main work is as follows: chapter 1 introduces the research status of multi-user MIMO user scheduling and power control.The existing problems are analyzed.In the second chapter, the channel model of uplink virtual MIMO is given, the principle and characteristics of four traditional uplink pairing scheduling algorithms are introduced in detail, and the scheduling of multiple users is extended. Finally, the simulation and theoretical analysis are carried out.In chapter 3, based on the uplink virtual MIMO system model and the power control of the base station, a joint algorithm of user pairing and power allocation aiming at maximization and rate is proposed.The optimal solution of the objective function is obtained by using the Lagrange multiplier method in the optimization theory.Finally, the proposed algorithm is compared with the traditional pairing algorithm, and the corresponding theoretical analysis is carried out.In chapter 4, under the multi-user MIMO broadcast channel transmission model, the design of precoding vector is optimized and improved on the basis of existing algorithms, and a joint algorithm of precoding and user scheduling is proposed.Finally, the performance of the proposed algorithm is compared with that of other algorithms, and its superiority is verified and the corresponding theoretical analysis is made.The fifth chapter summarizes the full text and puts forward the next research work.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN919.3

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1707806