论文总字数：23701字

摘 要

LTE-A（Long Term Evolution）是LTE的演进技术，3GPP Release8版本中定义的LTE采用了MIMO技术。MIMO（多输入多输出）技术，具有高频利用率和提升信道容量特性，同时由于其具有的多用户并发数据传输能力，从而使得其可以成为第四代移动通信系统的关键技术。为了解决复用用户之间的共信道干扰以及同时频数据流之间的流间干扰，需要根据不同用户信道的特点，对信号进行预处理。对于接收机消除信道之间的干扰所牺牲的就是系统复杂度和开销，预编码（Precoding）的目的是降低这一复杂度和系统的开销，最大化提升MIMO系统容量。

本文选取下行链路多用户（多输入多输出）作为研究对象，主要讨论了两种方案，一种方式是采用每用户酉速率控制(Per User Unitary Rate Control，PU²RC)方案，这种方式是基于码本来反馈信息，由用户根据信道响应来选择合适的码本.在有限反馈的MU-MIMO中，对于PU²RC算法，在高信噪比的时候，选择自适应减少服务用户的数量，这样可以更加精确的估算出信噪比，系统就可以计算出在N个用户中，是否存在干扰受限。。

另一种是采用迫零(Zero Forcing，ZF)波束赋形方案。对于ZFBF算法，由于采用对于信道响应求伪逆的方法来进行预编码，对于噪声选择了忽略，做出的优化就是不忽略噪声，对于预编码信道矩阵加上了噪声矢量，来进一步减小误差。

关键词：MU-MIMO 预编码 下行链路 波束赋形

Research on The Key Technology of LTE-A downlink MU-MIMO

Abstract

LTE-A（Long Term Evolution）is the Evolution technology of LTE.LTE choose MIMO to be the key technology in 3GPP Release.MIMO (multiple input multiple output) technique, due to the great utilization ratio of high frequency spectrum, the great capacity, and data parallel transmission of multiple users, have become the key technologies for the fourth generation mobile communication. When the base station transmits multiple data streams to multiple users in the same time-frequency, it is the MU-MIMO (multi-user multiple output) system that is the focus of this paper. In order to solve co-channel interference between the multiplexing users and interferences between flows in the same time frequency, we need to preprocess the signals according to the characteristics of the channels of different users. The aim of procoding is reducing the complexity of the receiver to eliminate the impact achieved between channels .

In this paper, we choose the downlink MU-MIMO as the research object ,we mainly discuss two kinds of ways, a way is the per user unitary rate control (Per-User unitary rate control), this approach is based on the codebook to feedback,users can choose the right codebook according to the channel response;

Another one is zero forcing (beam forming scheme). We pseudo inverse for channel response to precode the signal,while we ignore the noise. To optimize the system，we take the noise into consideration.

KEY WORDS: MIMO Precoding Downlink Beamforming

目录

摘 要 3

Abstract 3

第一章 绪 论 6

1.1研究背景和意义： 6

1.2 LTE-A关键技术介绍： 8

1.2.1. 关键技术之OFDM： 8

1.2.2关键技术之MIMO： 9

1.3 MIMO系统的研究现状: 10

1.3.1技术未来的研究方向： 11

1.3.2MU-MIMO技术的限制和发展： 12

1.3.3MIMO技术应用： 13

1.4 本文的研究内容和主要研究目的： 14

1.5本文的结构安排： 15

第二章 多用户MIMO仿真预编码技术 16

2.1MU-MIMO系统信道描述： 16

2.1.2 MU-MIMO下行系统的系统容量： 17

2.2 预编码的基本理论： 18

2.3 预编码—基于码本： 19

2.4 预编码—非码本式： 20

2.5 波束赋形： 21

2.5.1 单流波束赋形： 21

2.5.2双流波束赋形: 23

第三章 MU-MIMO预编码和用户调度 25

3.1 PU²RC（每用户酉速率控制）算法介绍： 25

3.2 ZF（迫零）算法预编码介绍： 27

3.3 BD算法预编码介绍： 28

3.4 MU-MIMO下行链路用户调度： 29

第四章 MU-MIMO预编码性能比较 32

4.1预编码算法算法的优化： 32

4.2不同调制方式下，各仿真结果的分析： 33

4.3 ZF算法预编码性能改善和比较： 34

4.4 PU²RC和ZF算法预编码性能改善和比较： 36

参考文献（References）： 38

致 谢 39

第一章 绪 论

21世纪，通信技术的发展令人叹为观止，从模拟蜂窝技术到2G技术再到3G技术，这之间简直就是飞跃式的发展。在早期的蜂窝网络中，节点之间是可以相互通信的，并且不需要路由去访问中心交换点，这消除了群体间访问的困难，给系统提供了顺畅的通信功能。

1.1研究背景和意义：

第一代蜂窝移动网络采用模拟技术。在数字技术的发展导致了第二代（2G）系统。到了80年代末，已开发2G网络必须提供更优质的服务，更大的容量和比模拟系统的附加功能。截至2002年底，全球已基本完成向数字化蜂窝网络过渡，占总移动用户的只有3％的模拟用户。

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