多輸入多輸出(MIMO)技術已經(jīng)成為下一代無線通信系統(tǒng)的關鍵技術之一。已經(jīng)有不少關于點對點的單用戶MIMO系統(tǒng)的研究。長期以來，這一領域的研究還主要著眼于單用戶點對點多天線通信系統(tǒng)，而不考慮多用戶之間的共信道干擾。在實際應用中，系統(tǒng)往往需要一個基站(BS)同時和多個移動臺(MS)進行通信，比如最常見的蜂窩系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)(WLAN)等。因此，有關點對多點的多用戶MIMO(Multi-user MIMO)系統(tǒng)的研究也就應運而生，它比單用戶MIMO更加復雜。

多用戶MIMO與單用戶MIMO的區(qū)別主要在于：在多用戶MIMO系統(tǒng)中，用戶組的數(shù)據(jù)占用相同的時頻資源，即用戶組的數(shù)據(jù)在相同的子載波上傳輸。因此，多用戶MIMO能有效提高系統(tǒng)吞吐量。但隨之而來的問題是多用戶MIMO系統(tǒng)中如何消除用戶之間的共信道干擾。

多用戶MIMO上行鏈路通常被稱作多址接入信道(MAC)，下行鏈路則為廣播信道(BC)。在上行鏈路中，所有用戶工作在相同的頻段上，向同一個基站發(fā)送信號，然后基站通過適當?shù)姆椒▉韰^(qū)分用戶數(shù)據(jù)，主要問題是基站如何針對不同的多址接入方式采用陣列處理、多用戶檢測(MUD)或者其他有效方法來分離各個用戶的數(shù)據(jù)。下行鏈路中，基站將通過處理的數(shù)據(jù)串并轉換成多個數(shù)據(jù)流，每一路數(shù)據(jù)流經(jīng)脈沖成形、調制，然后通過多根天線同時發(fā)送到無線空間，每一個接收天線接收到的是基站發(fā)送給所有通信用戶的信號與干擾噪聲的疊加，主要問題是如何消除由此帶來的多址干擾(MAI)。

由于多用戶MIMO系統(tǒng)中各用戶的信道彼此獨立，因此，用戶一般能夠知道自己的信道狀態(tài)信息，卻很難獲得其他用戶的信道信息，而獲得其他用戶信道信息需要付出很大的代價。也就是說用戶之間很難進行協(xié)作。與此相反，基站有條件獲得所有通信用戶的信道狀態(tài)信息，對于時分雙工系統(tǒng)(TDD)，這可由基站接收的上行鏈路的訓練或者導頻序列來獲得，對于頻分雙工(FDD)系統(tǒng)則可以通過反饋獲得。另外，基站的處理能力也要比移動臺(MS)強得多，因此一般都是由基站在發(fā)射信號前做信號預處理(比如波束成形)，以消除、抑制干擾或者在接收到信號之后進行后處理來區(qū)分用戶。與單用戶MIMO不同的是，多用戶MIMO系統(tǒng)的容量是一個多維的區(qū)域。假設總的發(fā)送功率一定，對于不同用戶有可能分配不同的功率，從而產生許多不同的信息速率，結果就形成了以用戶數(shù)目為維數(shù)的信道容量區(qū)域。例如，對于K個用戶，信道容量區(qū)域則用K維的容量來表示.

雖然多用戶通信的傳統(tǒng)領域已經(jīng)被充分研究過了，但在無線網(wǎng)絡中引入多天線之后，問題又變得復雜起來了。多用戶MIMO具有很多優(yōu)點，比如利用多天線的復用增益來擴大系統(tǒng)的吞吐量，利用多天線的分集增益來提高系統(tǒng)性能，利用天線的方向性增益來區(qū)分用戶而消除用戶間的干擾等等。然而，如果聯(lián)系實際應用的實現(xiàn)問題，則必須把算法實現(xiàn)的復雜度也考慮進來，需要在性能和復雜度之間找一個折衷點。復雜度可以說是多用戶MIMO技術所帶來的眾多優(yōu)點所必需付出的代價。前面提到的空時處理方法和網(wǎng)絡調度都面臨著同樣的問題。以空時處理為例。線性的空時處理方法復雜度比較低，但是性能較差，進一步迫近多用戶信道的總容量，我們必須找到一種更好的處理方法，從這方面來說，DPC是個不錯的選擇，不過其編碼復雜度又太高，實現(xiàn)起來不容易。再加上如果將高斯信道擴展到更加符合實際的時間和頻率選擇性信道，處理的復雜度也就更加高了。另外，多用戶MIMO信道的大部分處理方法都是假設發(fā)射端和接收端完全知道信道狀態(tài)信息(CSI)，由于系統(tǒng)會有一定的處理時延，當信道變化劇烈的時候這實際上是很難得到的，因此還必須考慮得到的信道狀態(tài)信息不夠準確(ICSI)的情況。