目  录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2  多用户MIMO的研究现状及存在问题 1

1.2.1  概论 1

1.2.2  信道 2

1.2.3  调度算法 3

1.2.4  虚拟MIMO 3

1.2.5  目前存在的问题 4

1.3  本文的主要内容 5

1.4  系统运行环境及工具 5

第二章 MIMO系统模型 7

2.1  MIMO的相关介绍 7

2.2  MIMO的信道 7

2.2.1  瑞利分布 7

2.2.2  准静态平坦衰落信道 8

2.2.3  瑞利衰落信号 8

2.2.4  多径延时 9

2.2.5  信道仿真框图 10

2.3  多用户MIMO系统 10

2.3.1  引言 10

2.3.2  香农信道容量 11

2.3.3  多用户MIMO MAC信道模型 12

第三章 空时编码与空分复用技术 14

3.1 Alamouti空时编码 14

3.2 空分复用技术 16

3.2.1 V-BLAST结构 16

3.2.2 V-BLAST系统的检测算法 17

第四章 多用户MIMO天线相关影响 19

4.1 引言 19

4.2 信道系统模型 19

4.2.1 信道参数 19

4.2.2 时域输入/输出波形仿真 20

4.2.3 频域波形仿真 21

4.2.4 多普勒滤波器的频响特性波形 21

4.3 不同参数时天线相关对系统容量的影响 22

4.3.1 有效K的性能比较 22

4.3.2 渐进分析 23

结   论 27

致 谢 28

参 考 文 献 29

第一章 绪论

1.1 研究背景

19世纪意大利无线电工程师马可尼成功将无线电信号传输到2.4公里以外，标志着无线通信技术的产生[3]。无线通信技术在一个多世纪的蓬勃发展中，深切地改变了人类工作、生活和娱乐方式，距离的遥远已经无法限制人类的相互交流，全球化进程因此而迅速推进。自从移动电话大规模投入市场，移动通信技术得到飞速的发展，移动通信设备层出不穷，在此背景下第一代移动通信系统诞生。20世纪90年代，第二代移动通信系统日趋成熟，它采用了当时最新的单输入单输出（SISO）技术和数字信号处理技术。实现了全球漫游和信号覆盖，产生了多种移动通信制式和标准。受到大规模集成电路飞速发展的影响，这种通信方式迅速占领了全球市场，移动用户数量急速增多，对于通信资源的需求持续增长。同时，信息传递不再限于通话信息，还包括了视频，图像等多种媒体资源。通信资源日趋紧张促成了3G（第三代移动电话行动通信标准）的诞生。然而随着基于大数据的互联网+时代的到来，3G系统仍远远无法满足需求，因此更高信道容量和更高传输速率的4G技术取代了3G，成为了主流的通信技术。4G时代的到来也伴随了人们的各种猜想，如流量无限，WIFI全覆盖等等。虽然4G通信还远远无法满足无限的数据传输，但无线通信技术的发展仍极大地改变了每个人的生活。

全球各大通信业的巨头目前都在进行下一代无线通信标准的研究，英特尔、三星、高通等公司正全力推进 LTE 功能的发展，不停地以多样的系统化方案将LTE技术的优势发挥出来，并应用到新的生产和服务之中，以此推动 5G 无线网络全覆盖。而5G时代也逐渐有了中国公司的身影，例如华为技术有限公司的极化码方案入选了5G标准。在5G时代中国将享有更多的话语权。

各国政府和企业的大量研究，推动了各种新型通信技术的诞生：全新 LTE 技术支持小型基站部署，可与WIFI占用同一空间。新的波形基于 OFDM 且经过联合优化，多址接入以及自由的模型可以实现可靠的多径 5G 无线传输服务。而本文所讨论的，就是其中一种十分重要的技术——多用户MIMO技术。

1.2  多用户MIMO的研究现状及存在问题

1.2.1  概论

MIMO技术在接收端和发射端都采用了多根天线，能够充分地利用时间和空间资源。在占用同样的频谱资源和使用统一的发射功率情况下，极大地提升了无线通信系统的容量与可靠性。目前，点对点MIMO传输技术即单用户MIMO已经非常成熟，但是在实际应用中，系统经常要求基站（BS）同时和多个移动平台（MU）进行通信，如最常见的蜂窝数据和无线局域网（WLAN）[10]。 因此，多用户MIMO系统的研究不断深入，这比单用户MIMO更复杂，而根据同时使用系统来提升速率的用户的数量，MIMO系统被分为多用户MIMO和单用户MIMO。本课题重点讨论的多用户MIMO系统用于增加多个用户的速率，不同的用户采用相同的时频资源发送数据给基站，同时基站将占用相同时频资源的多个并行的数据流发给不同的用户。