MU-MIMO

多用户MIMO 信道模型

由于LTE 系统采用OFDM 技术，每个子载波上都可视为平坦衰落信道。故假设一个下行窄带多用户MIMO 系统共有K （在LTE 系统中，K=2）个用户，第K 个用户的接收天线数为rk N 基站共有t N 个天线如图所示：

用户K 接收到的信号可以表示为：

)()()k k ()()1y =K

k l l l U x n N =H +∑

()k H 为用户K 的r t N N ?信道矩阵，()l U 为用户l 的t N N ?预编码矩阵，()l x 表示用户l 包含N 个符号的发送信号矢量，()k n 为噪声。上式也可以表示为：

()()()k k y =k Ux n H +其中()(1)...K N U U U ??=??且()(1)K N x x x T ??=??

LTE 中的多用户方案：

1、 PU2RC 方案：

PU2RC 方案是由Samsung 公司提出来的，该方案全称为每用户归一速率控制（Per- User Unitary andRate Control ）。其发射端结构如图2所示。

PU2RC 方案的处理流程为：

第一步：接收端信道估计。各用户通过信道估计，估计出其与基站之间的信道矩阵。

第二步：接收端反馈。接收端依次计算码本中每个预编码矢量对应的SINR值，然后反馈最大的SINR值对应的码本索引值。

第三步：发送端用户匹配。基站收集各用户反馈的码本索引值，将预编码矢量为酉矩阵的不同列矢量的多个用户归为一组。如用户1 反馈的码本索引值对应的预编码矢量为[1,1]T，而用户2 反馈的码本索引值对应的预编码矢量为[1,- 1]T，则将用户1和用户2 归为一组。很显然，当小区中的用户数较多时，采用相同预编码矢量（如[1,- 1]T）的用户很可能不止一个用户，即用户组中的用户大于2。这时就需要根据一定的准则（如吞吐量最大准则）在用户组中调度两个用户进行用户配对。

第四步：发送端根据图2 所示的原理对已经配对的用户分别选择编码调制方式（AMC）并进行预编码操作，然后发送出去。

第五步：接收端利用MMSE 准则消除其他用户的干扰，恢复出自己的数据。

2、ZF 方案：

ZF 方案是由Freescale Semiconductor 公司提出的，该方案全称为迫零（Zero- forcing ）。其结构如图3所示。

从图3 可知，各UE 通过信道估计，估计出其与基站之间的信道矩阵之后，通过SVD 分解得到信道的右奇异矩阵，然后根据某种准则从码本中选择预编码矢量u ，使其最逼近右奇异矩阵的第一列（右奇异矩阵的第一列对应最大的右奇异矢量），接着，各UE 将该预编码矢量u 的索引值及对应的CQI 值反馈给Node B 。Node B 收集多个UE 反馈的码本索引值和CQI ，然后根据某种准则（如吞吐量最大准则）选出两个用户进行配对（即用户选择）。然后为选中的两个用户分配预编码矢量（注：可以与UE 反馈的预编码矢量不同），并组合成一个预编码矩阵X=[μ1μ2]，再利用矩阵X 构造ZF 波束赋形矩阵:

1()H W X X X α-=+I 其中，α 是一个常数，主要用于消除用户间干扰。

虽然发送端已经利用ZF 波束赋形对用户间干扰进行了消除，在理想情况下，能完全消除用户间干扰。但在实际系统中，由于信道量化误差和反馈延迟带来的影响，使得用户间干扰仍然存在。为了消除仍然存在的用户间干扰，每个用户需要采用MMSE 准则消除其他用户的干扰，恢复出自己的数据。

从上面的分析可知，与PU2RC 方案相比，ZF 方案不仅在发送端利用波束赋形技术对信号矢量进行预处理，从而减少用户间干扰，提高系统性能；而且其在用户调度时对用户组中的用户没有严格的要求，任意两个用户都可以配对。因此即使当用户数较少时，也有较高的多用户分集增益。

问题：多用户时候操作都是一对一对的操作，当用户数多于两个的时候是怎样处理的？