优化LTE上行虚拟MIMO用户配对算法提升系统性能

该论文深入研究了"LTE上行虚拟MIMO用户配对算法"，在当前无线通信领域中，随着人们对高速率无线服务的需求增长，传统的单天线技术已无法满足日益增长的数据传输需求。MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术因其能显著提高系统容量并缓解频率资源紧张的问题，已成为许多无线通信标准的关键技术。 然而，由于LTE上行链路中终端设备的功耗和成本限制，通常仅配置单根发射天线，这限制了利用MIMO的空分复用潜力。为此，虚拟MIMO技术应运而生，它通过将多个用户虚拟配对，使他们在同一时频资源上协同传输，从而在无需增加硬件投入的情况下提升频谱效率和系统容量。 论文的核心贡献包括两个方面： 1. 建立了一个完整的LTE上行系统级仿真平台：作者基于LTE上行系统模型和3GPP标准协议，构建了一个仿真环境，以便于模拟和测试用户配对算法的实际效果。这个平台对于评估不同配对策略在实际系统中的性能至关重要。 2. 研究了对称资源用户配对算法：首先，提出了一个基于容量因子的贪婪多用户配对算法，它通过逐次选择最优用户，最大化系统的总容量，同时确保每次添加都能带来实际的增益。在此基础上，作者进一步优化算法，通过引入低复杂度的简化方法，将高阶行列式替换为多个二阶行列式的乘积，降低了计算复杂度。 此外，论文还探讨了如何在简化算法的基础上实现公平性，即考虑了系统容量的同时，也注重用户的公平性。通过与双重比例公平配对算法的对比，当小区中有40个用户，配对深度为4时，简化后的贪婪比例公平多用户配对算法显示出显著的优势，边缘用户吞吐量和小区平均吞吐量分别提升了116.67%，这证明了新算法的有效性和优越性。 总结来说，这篇硕士论文通过对LTE上行虚拟MIMO用户配对算法的深入研究，不仅提供了一种实用的系统级仿真工具，还提出了一种高效且公平的配对策略，对于提升LTE上行链路的系统性能具有重要的理论价值和实践意义。