多输入多输出(MIMO)无线通信技术大大增加了无线通信系统的容量,改善了无线通信系统的性能。作为未来移动通信系统的主要技术,MIMO技术正受到越来越多的关注。现代无线通信对数据传输速率提出越来越高的要求,这促进了新型和复杂的信号处理技术的研究和应用。预编码技术就是在发射端利用信道状态信息对发送符号进行预处理,以提高系统容量为目的的信号处理技术。预编码技术的研究己成为无线通信研究领域中的一个热点。在点对多点的广播信道中,由于各用户在地理位置上的差异,不能协同接收信号。当各用户间的接收信号存在相互干扰时,也不能采用多用户检测的方法来避免干扰。因此在解决无线多用户MIMO广播信道多用户干扰问题的主要方法是采用预编码技术。理论分析证明,采用DPC等预编码方法可以达到MIMO高斯广播信道的容量。因此对无线多用户MIMO广播信道的预编码技术研究,是解决把MIMO技术应用于新一代蜂窝系统或无线局域网的关键问题,具有重大的研究价值。本文提出一种低复杂度的零空间求解算法,用于基于块对角化预编码的用户天线选择过程。在最优的用户天线选择中,对于每种可能的情况,一般采用奇异值分解的方法,计算相应天线矢量的零空间,计算复杂度比较高。新算法利用了各种天线选择情况之间的相关性,通过递推计算的方法,对已经求得零空间进行调整,得到新天线选择下的零空间。理论推导与仿真结果表明,新算法的计算复杂度要低于直接采用奇异值分解的方法。本文研究基于有限反馈的预编码技术。信道矢量的量化误差对多用户MIMO预编码系统的性能影响较大。一般需要通过增加量化码本的大小,来提高系统的容量上限。但是,较大的码本同时也增加了预编码的开销。文中提出一种新的信道量化方式,采用两个码字的线性组合,来对信道矢量进行量化。仿真结果表明,在新方法中,可以选用较小的码本,来达到原有大码本的性能。因此降低了量化信道状态信息的开销,设计上也更具灵活性。本文针对多天线接收机的情况,提出一种新的基于有限反馈的预编码方式,能够提高系统的容量性能。根据给定的码本,通过将各天线的接收信号合并,构成新的等效天线,以减少其与码字矢量之间的误差。然后,通过天线选择的方法,选择出次优的等效信道矢量,提高了预编码的性能。本文还展望了多用户MIMO预编码技术的研究方向。在天线选择算法、码本设计以及有限反馈预编码方面,提出了进一步研究的内容。
