大规模MIMO上行链路多用户调度算法研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:huimin0609
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随着智能手机等移动设备的快速普及,人们对于移动通信系统的需求也越来越高。大规模MIMO系统通过在基站端配备大量天线,使得系统容量可以得到显著的提升。在大规模MIMO系统中进行多用户调度可以充分发挥系统性能,服务大量的用户。但是,受限于天线数目和用户数目大量增加后所带来的一系列新的技术难题,大规模MIMO多用户调度系统的应用依然面临着许多的困难与挑战。本文将针对大规模MIMO上行链路多用户调度问题进行深入的探讨与研究。首先,本文将会介绍大规模MIMO多用户调度系统的研究背景与意义,探讨其中的关键技术,包括大规模MIMO系统模型、多用户MIMO系统原理、上行接收机算法、3D MIMO信道模型、信道估计问题等。并会着重讨论轮询调度、比例公平调度和最大载干比调度这三种传统调度算法在大规模MIMO多用户调度中的表达形式与技术特点。并且,本文还将结合大规模MIMO多用户系统的特点,探究分组调度算法在其中的应用及其优势。然后,针对大规模MIMO上行链路中多用户调度计算复杂度较高的问题,本文提出了一种低复杂度的分组调度算法。算法的核心思想在于将所有资源块(Resource Block,RB)进行等比例划分,然后根据用户信道条件将每一用户分到适合的组中,以此降低调度过程遍历用户所带来的复杂度。并且,所提算法利用阈值法限制复用同一时频资源的用户间相关性以降低用户间干扰,并结合比例公平准则进行调度以兼顾用户公平性与系统吞吐量。本文将所提算法与轮询调度算法和比例公平调度算法进行了仿真对比,仿真结果表明,所提算法以较低的算法复杂度获得了良好的用户SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)及系统吞吐量性能。接着,针对大规模MIMO系统中调度用户数的选择问题,本文重点探讨并仿真模拟了基站天线数目、用户信道相关性和信道估计误差这三种因素对系统性能的影响以及与最优调度用户数的关系。仿真结果表明,系统吞吐量与这三种因素存在着较强的关联,在大规模MIMO系统中充分考虑这些因素,选择一个最优的调度用户数,可以获得良好的吞吐量性能,但调度过多或者过少用户都将使得系统性能无法得到最充分的发挥。并且,本文结合仿真结果对多种场景下的最优调度用户数给出了建议。
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