基于正交空时编码的多用户mimo系统随机用户调度算法

《基于正交空时编码的多用户mimo系统随机用户调度算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基于正交空时编码的多用户MIMO系统随机用户调度算法//.paper.edu.cn基于正交空时编码的多用户MIMO系统随机用户调度算法1刘淼，刘建国，杨绿溪东南大学无线电工程系，江苏南京(210096)摘要：最近研究表明闭环的正交空时编码技术不仅突破了对发射天线数目的限制，而且能有效提高系统发射分集增益。针对正交空时编码的多用户MIMO系统，提出了一种基于码本反馈的随机用户调度方案，充分挖掘了系统的发射分集增益和多用户分集增益，仿真试验表明该调度方案能获得较好的系统误码率性能。在此基础上，基于非对称的用户信道环境，提出了一种以系统发射分集信道增益为尺度的公平性调度算法，该算

2、法使瞬时发射分集增益接近自身峰值状态的用户得到基站的服务，仿真试验表明该调度算法一方面保证了调度的公平性，另一方面又最大限度地提高系统误符号率（SER）性能。关键词：正交空时编码，多用户MIMO系统，多用户分集，随机调度1引言信息论表明，通过在发射端和接收端同时配置多根天线可以显著地提高无线通信系统的性能[1]。正交空时编码作为多输入多输出(MIMO)系统中的一种开环发射分集技术，因其能够有效对抗衰落并具有极低的解码复杂度[2][3]，因而获得了广泛关注，是目前最为实用的空时编码之一。然而正交空时块码（OSTBCs）只在特定发射天线数下才存在[3]，从而限制了其使用范围；另

3、一方面，闭环分集技术(如波束形成)充分利用了信道状态信息(CSI)，使系统获得了更高的发射分集增益，其性能优于正交空时编码[4]。为了解决以上问题，现有方法就是在系统中采用闭环空时编码[5]-[9]。闭环空时编码反馈信息类型按照发射端获得信道信息类型可分为全部的CSI、信道统计信息、部份或量化的CSI。系统在FDD模式下，如果所有用户反馈瞬时CSI给基站，在用户数较多时这种机制开销太大，在无线通信中也不太现实。正交空时编码系统常采用线性预编码来获取反馈增益。文献[7]给出了一种简单的基于信道二阶统计量的波束形成方案，通过特征波束形成和功率分配方案来提高系统性能，但是与发射端

4、已知用户全部CSI的情况相比，其性能仍有较大差距。因此在多用户环境下，对于FDD系统来说采用部份或量化的CSI更为实用，且有限反馈控制信道的反馈量可以按照可获得数据率进行裁剪。文献[10]提出了一种直接对信道量化的方法，该方法反馈量较大，且信道量化噪声给最优预编码的设计带来不利影响。针对上述情况，在实际的点对点MIMO系统预编码设计时，为了减少反馈信息量，经常采用码本[8][11]。文献[8][9]提出了针对正交空时编码系统的码本设计方案，它以较少的反馈信息量获得了较大的发射分集增益，该方案在发送端和接收端都维护一个相同的预编码矩阵集，即码本(Codebook)，基于瞬时信

5、道状态接收端从有限码本集中选取最优的一个码字矩阵，并将该码字序号发送给接收端，接收端将此序号的码字矩阵作为本次发射预编码矩阵，与正交空时编码的码字矩阵相乘后发送出去。在多用户环境下，随机调度[12][13]因充分利用多用户分集可以提高系统性能。文献[12]较早就提出了随机多用户调度方案的思想，该方案调度瞬时信道增益接近峰值状态的用户获1本课题得到国家自然科学基金重大项目（60496310，60672093）；江苏省自然科学基金项目(BK2005061)和教育部博士点基金资助项目（20020286014）的资助。-1-//.paper.edu.cn得基站服务，提高了系统的吞吐

6、量；文献[13]把单天线用户配置的推广到多天线用户配置，并提出了基于有限反馈的随机多用户调度方案，在提高系统性能的同时减少了反馈信息量。然而，目前还没有文献就正交空时编码与多用户MIMO系统相结合的调度算法进行研究，因此本文结合闭环正交空时编码和多用户分集最新研究成果，就采用正交空时编码的多用户MIMO系统提出了一种随机多用户调度方案，该方案在充分利用多用户分集的同时，尽可能地提高闭环正交空时编码的发射分集增益，以使整个系统性能最优。假设各用户与基站保持同步，首先用户根据信道信息获取使其CQI最优的预编码码字矩阵，然后用户将其预编码码字序号和CQI报告给基站，基站可以根据此

7、信息调度最合适的用户作为下一个周期的发送用户。在此基础上，基于非对称的用户信道环境，本文还提出了一种以系统发射分集信道增益为尺度的公平性调度算法，该算法使瞬时发射分集信道增益接近自身峰值状态的用户得到基站的服务，仿真试验表明该调度算法一方面保证了调度的公平性，另一方面又最大限度地提高系统误符号率性能。本文组织如下，第二节介绍了基于OSTBCs的多用户MIMO系统模型，第三节详细介绍了上述模型的随机用户调度方案，基于非对称的用户信道环境，第四节给出了一种以系统发射分集信道增益为尺度的公平性调度算法，第五节给出了仿真结