10、协同多小区 MIMO 系统中的资源分配与用户调度

协同多小区 MIMO 系统中的资源分配与用户调度

1. 引言

多输入多输出（MIMO）系统因能显著提高频谱效率，成为无线通信领域的研究热点。然而，在高干扰环境（如蜂窝系统）中，空间复用 MIMO 技术的效能会大打折扣。为降低 MIMO 系统中的小区间干扰，基站协作干扰降低技术应运而生，展现出良好的应用前景。

当多个基站完全协作时，多小区下行链路系统可简化为具有单天线功率约束的经典 MIMO 广播信道，此时，联合脏纸编码（DPC）是最大化多小区吞吐量的最优策略。但由于 DPC 在实际应用中存在困难，一些次优解决方案相继被提出。

多数基站协作方案需要在接收器和网络骨干网获取完美的信道状态信息，以便在中心站进行联合处理。这通常需要用户终端向基站、基站再向骨干网进行两步反馈/训练。然而，由于反馈链路延迟、训练序列不完美等原因，骨干网的信道知识往往不精确，且中心站的信道学习会产生大量开销。

针对这些问题，相关研究提出了不同的解决方案。Kobayashi 等人（2009 年）提出了基于中心站部分信道状态信息的功率分配策略，该策略仅需极小的额外骨干网容量。此外，还提出了单载波和多载波网络的功率分配策略，以及分布式分集调度（DDS）方案，以实现资源的自适应分配。

2. 多小区 MIMO 系统模型

多小区 MIMO 下行链路模型中，基站连接到中心站，并与 K 个单天线用户终端同时通信。基站通过可能无差错的有线线路连接到公共骨干网，从而实现一定程度的协作。每个基站配备 M 根天线，且能完美知晓本地信道，而中心站可能拥有完美、部分或无信道状态信息。

系统采用正交频分复用（OFDM）进行多载波传输。对于每个载波 n，频率