1861年，麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，这奠定了无线通信的基础。1897年，马可尼在陆地和一艘拖船上完成了第一个无线通信实验，这标志着无线通信的开端。美国警车车辆的车载无线电系统的投入使用标志着移动通信的开端。随后，无线通信开始进入民用领域，并在其中得到了迅速的发展。1974年，蜂窝移动通信概念的提出为人类的通信生活开启了一个新时代。第一代（first-generation, 1G）移动通信系统以美国贝尔实验室提出的蜂窝式模拟移动通信系统为代表，它标志着移动通信真正进入了个人领域。第二代（second-generation, 2G）移动通信系统是以GSM和DAMPS系统为代表的数字体系。第三代（third-generation, 3G）移动通信系统是一种高速数据传输的蜂窝状通信系统，核心基础技术是CDMA。如今3G技术还在不断完善中，第四代（fourth-generation, 4G）移动通信系统已经开始投入使用以满足人们对通信质量日益提高的要求。

无线通信的优点是可以同时向多个接收端传送信号、抗灾害能力强，并且可利用自由空间通信，适合宽带通信，并且可应用于移动通信。但它的缺点也很明显，由于传播空间状况较为复杂，容易受到雨、雷、磁暴等自然现象的影响，且电波容易受到干扰保密性差，频率使用的规则多。

实现无线通信时，它的开放性和接收环境的复杂性带来了一些不可避免的问题，其中主要的问题是多径效应和干扰。多径效应是受地物、地貌和海况等诸多因素的影响，使接受机收到经折射、反射和直射等多条路径到达的电磁波。干扰则包括了不同发射机和不同接收机之间的多种干扰。

1．3  多用户MIMO的发展史与关键技术

最早的多天线概念由Guglielmo Marconi于1908年提出，上个世纪70年代人们将多入多出技术用于通信系统， 90年代AT＆TBell实验室的学者完成了MIMO技术的奠基工作， 1995年Telatar推导出了在衰落情况下多天线MIMO系统的高斯信道容量[3] ，1996年Foschini等提出了分层空时算法(Diagonal-Bell Labs Layered Space-Time, D-BLAST)[4]，随后1998年Tarokh等讨论了用于MIMO的空时网格码（Space-Time Trellis Code, STTC）[5]，Alamouti提出了空时分组码(Space-Time Block Code, STBC)[6]，这进一步提高了系统的发送分集增益。1998年Wolniansky等人采用V-BLAST（Vertical- Bell Labs Layered Space-Time）算法[7]建立了一个MIMO实验系统。在此期间，MIMO技术从理论概念逐渐发展到实际应用，为无线通信系统性能的提升做出了巨大的贡献[8]。

MIMO技术的研究主要集中在以下两个方面：一方面是利用多根发送天线的复用来提高系统容量，即空间复用技术，如D-BLAST，V-BLAST等；另一方面是利用空间和时间在二维上进行编码，来实现时间分集和空间分集，这使得系统具有更强的抗衰落性能，即空时编码技术，例如STBC和STTC等。

MIMO系统的关键技术有：空间复用、发送分集、空时编码、定时同步、信道估计、自适应编码调制等。这里我们主要对信道估计及功率分配技术进行介绍。

1.3.1  信道估计

在通信系统建立之初，MIMO信道的状态信息对于接收端和发射端来说都是未知的，利用接收数据中将假定的某个信道模型的模型参数估计出来的过程叫做信道估计。多用户MIMO系统能实现对信道容量的提高，前提是接收机能对接收到的信号进行很好的处理，而进行处理的必要条件是接收端能对信道进行比较精准的估计，获得较准确的信道信息，最终能够正确地恢复被干扰的和噪声污染的信号。

根据信道估计算法的输入数据的类型来分，MIMO信道估计方案可分为频域和时域两类方法。频域的方法主要是针对多载波的系统，时域的方法适用于所有单载波和多载波MIMO系统，它借助训练序列或发送数据的统计特性，估计衰落信道中各多径分量的衰落系数。从估计算法先验信息的角度，时域方法又可分为三类：基于训练序列的估计、盲估计和半盲估计。