MIMO系统有限速率反馈技术研究(4)

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多用户MIMO中，因为多个用户的位置相互之间独立，因此用户之间信号的干扰就成为了制约多用户MIMO的增益的主要问题。另一方面，多用户MIMO却能避免单用户MIMO的一些缺点，例如MIMO的信道矩阵秩的缺失、发送或者接收天线的相关性之类的不利因素。同时，多用户MIMO空间复用的增益不用再受限于用户的设备（一般来说，用户设备的尺寸比较小，不易承载多根的天线），用户天线的总数量小于发送的天线数量时，信道的容量就会随着用户数增加而增大。用户的天线总数大于发送端的天线数时，多用户MIMO信道容量则会受限于发送端的天线数。

1．4 MIMO系统有限速率反馈技术

无线数据速率多年来的增长，一直伴随着通信系统设计的进步而进步，过去的编码、调制和调度方面的改进已经对如今系统的部署产生了影响。

下一代系统将利用各种信道自适应技术。这些发信方式力图使发射机自动适应传播无线环境和信道。这意着，发射机需要以某种形式了解无线信道条件，通常后者被称为发射端的信道状态信息（Channel State Information，CSIT）。采用多种信道自适应技术在过去是不可能的，因为双向通信是利用频分双工（Frequency Division Duplex，FDD）完成的。由于FDD的上行和下行链路采用的是分开的频段，所以两者一般都是高度不相关或几乎是完全独立的两路信道。源[自[751^`论`文]网·www.751com.cn/

解决这个问题的方法之一是通过使用其他形式的相互作用（例如，统计上的相互作用）。这类系统均利用了正反向链路共享相同衰落分布的特性。统计方法在这样的情况下很有效：信道表现出某种形式的（缓慢变化的）结构，如有一个大的均值成分（例如一个大的莱斯K因子）或相关系数（无论是在空间，时间，频率方面）。然而，与使用瞬时信道实现的适应性技术相比，统计适应通常带有一个不可忽略的性能损失。

反馈是使得瞬时信道适应性变得可行的关键创新。反馈系统即是在反向链路使用一个低速率的数据流向正向链路的发射机提供信道信息。这个信息传达着一些正向链路状态的情况（例如信道状态，接收功率，干扰电平等），发射机利用该信息来自适应于正向链路的传输。反馈值随着系统情况变化而变化。然而，一般来说，当信道引入某种扰动，且这种扰动接收机无法单独处理（如空间干扰、符号间干扰、多用户干扰等）时，反馈值会变大。反馈信息本身可以是数字量或模拟量。在本文中，我们专注于数字反馈，数字反馈通常被称为有限反馈或有限速率反馈。

通信系统中反馈的历史可以追溯到香农[10]、文献[11]和其他早期理论如文献[12-16]。人们对于使用反馈的兴趣也在持续增长。反馈在控制系统、信源编码、信息理论及通信理论这些领域方面有着广泛的影响。近期有限反馈在无线通信系统，尤其是MIMO系统中的关注度再次回升。

1．5 MIMO预编码技术

预编码技术的基本原理是：在发端，根据已知的信道状态信息(Channel State Information，CSI)用预先设计的预编码矩阵处理发送信号，再将发送的信息分解成多个并行的数据流来实现抑制多用户间干扰，最大化多用户速率和，最后，在接收端进行简单的线性处理分离出发送信息。

预编码技术存在多种分类方法：从接收端的数量上来分，可分为多用户MIMO预编码技术与单用户MIMO预编码技术；从数学的角度来分，可以分为非线性预编码，如脏纸编码（Dirty Paper Coding，DPC），和线性预编码，如SVD预编码。由于线性预编码复杂度比非线性预编码低，所以在实际中通常采用线性预编码，线性预编码又可分为基于码本的预编码和不基于码本的预编码技术；此外，从获取CSI的方式来分，可分为开环预编码技术和闭环预编码技术。本文主要研究的是基于码本的闭环预编码技术。