欒泰珍 王亞芳 朱麗華 張志彬

摘 要：MIMO技術(shù)可以在不增加系統(tǒng)帶寬和發(fā)射功率的前提下大大增加系統(tǒng)容量，提高系統(tǒng)頻譜利用率，改善系統(tǒng)性能。多用戶分集是多用戶無線通信中固有的分集，合理的利用多用戶分集增益可以有效的提高系統(tǒng)性能。

關(guān)鍵詞：MIMO下行鏈路；多用戶分集；MU-MIMO

1 引言

多用戶MIMO系統(tǒng)與單用戶MIMO系統(tǒng)相比，充分利用空間資源，系統(tǒng)和容量得到很大提升。多用戶分集增益的大小是信道增益波動分布決定的，信道增益波動的幅度越大、速度越快，多用戶分集增益也就越大。

2 多用戶下行MIMO系統(tǒng)模型

單用戶MIMO系統(tǒng)中，有多天線帶來的額外空間自由度只是被用來擴展用于信號處理和檢測的維度，因此MIMO主要用于提高物理層的性能，被認(rèn)為是一種物理層技術(shù)，而鏈路層多址接入?yún)f(xié)議（上行和下行）只是間接地獲得MIMO多天線帶來的好處。我們考慮的是一個具有N個發(fā)送天線M個接收用戶的系統(tǒng)模型，且第m個接收用戶有Km個天線的多用戶MIMO系統(tǒng)。

3 多用戶分集

多用戶分集的基本原理是利用無線信道的隨機性，當(dāng)存在大量信道衰落相互獨立的用戶時，在任意時刻存在某個用戶擁有較強信道增益的概率將大大提高。因此，如果基站總是選擇信道質(zhì)量最好的用戶發(fā)射信號，那么系統(tǒng)將會以最高效的方式利用共享信道資源，從而使總的系統(tǒng)容量最大化，用戶數(shù)越多，擁有最強信號信道的機率也就越大，是多用戶分集增益就越大。從多用戶分集的角度來看，衰落卻被視為一種有利的隨機化因素，是可以被利用的，并通過調(diào)度信道質(zhì)量最好的用戶來實現(xiàn)。信道波動的動態(tài)范圍越大，峰值越高，多用戶分集增益也就越大。

4 獲取多用戶分集增益

為了獲取多用戶分集增益，系統(tǒng)需要滿足如下兩個要求：

（1）基站能夠進行信道質(zhì)量的測量：在下行鏈路中，要求接收機利用下行鏈路公共導(dǎo)頻信號跟蹤其各自信道的信噪比，并將瞬時信道質(zhì)量反饋給基站；在上行鏈路中，需要來自用戶的發(fā)射信號，從而能夠?qū)λ麄兊男诺蕾|(zhì)量進行跟蹤。

（2）基站不僅能夠根據(jù)瞬時信道質(zhì)量調(diào)整數(shù)據(jù)速率，而且能夠安排不同用戶的發(fā)射順序。另外環(huán)境移動情況下信道波動的峰值可能更高，而峰值決定了調(diào)度算法的性能。在環(huán)境固定情況下，多用戶分集增益會受到更大地限制。

5 結(jié)束語

當(dāng)系統(tǒng)中存在一定數(shù)量的用戶時，衰落信道的容量要比非衰落信道容量大。這就是多用戶分集效應(yīng)：在一個多用戶系統(tǒng)中，各用戶之間的信道是獨立變化的，在任何時刻總有一個用戶，它的信道質(zhì)量大于系統(tǒng)的平均SNR，在所有時刻都讓擁有最強信道的用戶發(fā)送信息，從而提高頻譜利用率。

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