多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線，信號通過發(fā)射端和接收端的多個天線傳送和接收，從而改善每個用戶的服務(wù)質(zhì)量(誤比特率或數(shù)據(jù)速率)。MIMO技術(shù)對于傳統(tǒng)的單天線系統(tǒng)來說，能夠大大提高頻譜利用率，使得系統(tǒng)能在有限的無線頻帶下傳輸更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前，各國已開始或者計劃進行新一代移動通信技術(shù)(后3G或者4G)的研究，爭取在未來移動通信領(lǐng)域內(nèi)占有一席之地。隨著技術(shù)的發(fā)展，未來移動通信寬帶和無線接入融合系統(tǒng)將成為熱門的研究課題，而MIMO系統(tǒng)是人們研究較多的方向之一。

　　為了更好地利用MIMO技術(shù)，必須深入研究MIMO信道特性，尤其是空間特性。與傳統(tǒng)信道不同的是，MIMO信道大多數(shù)情況下具有一定的空間相關(guān)性，而不是相互獨立的。在2001年11月的3GPP會議中，朗訊、諾基亞、西門子和愛立信公司聯(lián)合提出了標準化MIMO信道的建議。3GPP和3GPP2推薦的鏈路級MIMO信道的建模方法有兩個：基于相關(guān)(Corrlration-Based)的方法和基于子徑(EAGC-A14H)的方法。盡管3GPP和3GPP2對鏈路級的信道參數(shù)進行了定義，但是對于如何實現(xiàn)并沒有達成共識。研究信道的相關(guān)性對系統(tǒng)容量的影響成為MIMO技術(shù)的研究方向之一。

　　早期關(guān)于MIMO技術(shù)的研究大多數(shù)集中在單用戶點到點的環(huán)境中，而沒有考慮其他用戶的共信道干擾。最近，人們將研究重點逐漸轉(zhuǎn)移到多用戶MIMO信道中。在多用戶MIMO系統(tǒng)的下行鏈路中采用空分多址(SCDMA)可以給系統(tǒng)吞吐量帶來可觀的收益。這樣的多用戶MIMO系統(tǒng)的技術(shù)難點在于如何設(shè)計發(fā)射向量以消除用戶間共信道的干擾。典型的“最佳問題”包括功率受限時的容量問題(最大化和信息速率)或用以滿足每個用戶特定QoS的功率控制問題(最小化發(fā)射功率)。雖然對于一般的多用戶MIMO信道，這兩個問題都沒有閉環(huán)解決方案，但是強加某些特定的限制時可以得到閉環(huán)解決方案。最常見的包括：塊對角化、逐次最優(yōu)化、波束成形法以及結(jié)合空時編碼來消除多用戶之間的干擾。

　　從理論上來說，多天線多址系統(tǒng)的容量域已經(jīng)非常清楚，但是如何讓容量域滿足各種用戶對傳輸速率的要求，仍然沒有很好地解決。從結(jié)構(gòu)來看，這是一個非線性優(yōu)化問題，采用傳統(tǒng)的凸優(yōu)化方法雖然可以解決，但是計算量會非常龐大，必須尋找簡單快速的方法。在某些特殊情況下，比如，多用戶和容量(所有用戶的速率加權(quán)值一樣)的優(yōu)化問題，有文獻已經(jīng)提出了非常有意義的多用戶注水迭代算法，這種方法充分利用了原始優(yōu)化問題的結(jié)構(gòu)，利用矩陣理論和凸優(yōu)化理論快速迭代求解。但是這種特殊情況對于實際網(wǎng)絡(luò)來說沒有太大的意義，因為實際網(wǎng)絡(luò)中不同用戶位于網(wǎng)絡(luò)的不同位置，采用相同速率加權(quán)值的做法會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)邊緣用戶的傳輸速率得不到保證，所以應(yīng)對長期傳輸速率比較低的用戶給予較大的速率加權(quán)值以提高該用戶的傳輸速率。

　　由于存在天線間和用戶間干擾，所以多天線廣播信道屬于非退化(non-degraded)的廣播信道，并且其容量域一直不明確。對于可退化(degraded)的廣播信道，比如單天線廣播信道，已經(jīng)有了其容量域以及各個用戶的速率分配方法。近年來，對于多天線廣播信道容量域的研究也取得了很大進展。其中，DPC技術(shù)是解決多天線廣播信道容量域問題的關(guān)鍵。

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