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基于MATLAB的多用户MIMO系统预编码技术研究
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TOC\o1-3\h\z\u摘要 II
1绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2研究现状 2
1.3研究内容 2
2.MIMO系统简介 4
2.1单用户MIMO模型 4
2.2多用户MIMO系统模型 5
2.3MIMO系统的信道容量 5
3.MIMO系统预编码技术研究 7
3.1预编码技术简介 7
3.2单用户MIMO系统线性预编码结构 8
3.3多用户MIMO预编码结构 9
3.4迫零预编码算法 10
3.5最小均方误差预编码算法 11
3.6块对角化线性预编码 12
3.7信漏比SLR线性预编码方案 13
4.仿真结果分析 15
4.1MATLAB仿真平台简介 15
4.2仿真结果分析 15
5.论文小结 22
5.1本文主要工作 22
5.2进一步研究工作 22
参考文献 23
第2章MIMO系统简介
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摘要
在现今社会，各种手机应用层出不穷，业务种类也越来越多，因此人们希望移动通信的速率能越来越快，传送的信息的准确度能越来越高。但是这都避不开传统SISO系统的容量上限，即香农速率。所以在现代移动通信中，如何提高无线通信系统的容量成为一道难题，所以MIMO技术应运而生，成为解决这一问题的关键。MIMO技术在发送时运用复用技术，将发送数据转换成多个并行的数据流，然后将它们同时发送到信道上，由于这些并行的数据流，然后将它们同时发送到信道上，由于这些并行的子数据流占用的是相同的频带，因此系统的带宽并未增加，所以信道容量的信道利用率都得到很大的改善。
本篇论文主要对MIMO系统的预编码进行介绍和说明。由于在多输入多输出系统中运用的是多根天线，所以不同的数据流之间也会有干扰。在多用户MIMO系统中，接收端为多个不同的终端，所以只能采用分布式处理。所以在发送端采用预编码技术是最佳选择，预编码是发送端在数据发送之前根据信道状态对发送数据进行预处理的技术。预编码能有效降低用户之间的干扰，同时也可以降低接收端的复杂度。根据接收端是单个用户还是多个用户可以将预编码分为单用户预编码和多用户预编码。对预编码技术仿真的实现，并将其进行对比，对更好地理解其原理和追求更高性能有着重要意义。
关键词：MIMO；预编码；MATLAB；单用户；多用户
1绪论
1.1研究背景及意义
在通信领域中，移动通信技术是受关注度最高发展最快的通信技术。从20世纪80年代的第一代移动通信系统到第二代移动通信系统GSM（GlobalSystemforMobileCommunications）再到3G、4G以及现在的第五代移动通信系统（5G），就移动通信技术的发展历程来看，几乎每十年就会更新一代。移动通信技术的发展不仅改变了人们的生活方式，也推动了各种新兴移动通信业务的发展，以至于改变整个世界。
在以往的无线通信技术中，传输系统一般都是SISO系统，即单输入单输出系统。在SISO系统中，发送方和接收端都采用单根天线。但是对于SISO系统来说，采用任何调制技术或者编码技术都无法超越香农系统容量，只能通过改进SISO系统来接近香农容量。
多径效应在以往的移动通信技术中被视为影响传输可靠性得不利因素，当发送信号的带宽超过相关带宽时就会出现频率选择性衰落，会使链路性能不稳定。为了减少多径效应的影响，人们提出了天线分集技术，同时利用空间分集和时间分集，充分利用无线信道的多径传播现象。因此无线通信发展趋势是朝着多天线方向发展。研究表明多天线技术可以提高移动通信系统的传输速率。
多输入多输出系统的主要功能是分集和复用。分集接收的主要思想就是把接收到的多个独立衰落的信号加以处理。在移动环境中，接收端能获得多个统计独立且携带同一信息的衰落信号，把多个统计独立的信号进行合并再集中处理，可以提高多输入多输出通信系统的可靠性。复用则是将多路信号从多个天线同时发送出去，充分利用信道的频带和时间资源，可以在不增加带宽和发射功率的前提下提高频带利用率。由于天线之间会存在相互干扰，所以多输入多输出系统必定存在用户间干扰。
实验证明，预编码技术可以大幅降低MIMO系统中的多用户间干扰。在多输入多输出的MIMO系统中运用预编码技术可以简化用户接收端的算法，通过预