[發(fā)明專利]一種多用戶MIMO下行傳輸調(diào)度方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010175619.8
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN101834650A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王德勝;金帆;劉應(yīng)狀;呂偉娜;呂偉;付代宇;劉德明
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08;H04L1/06
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信傳輸技術(shù)，具體為一種多用戶MIMO下行傳輸調(diào)度方法，它涉及到多輸入多輸出(MIMO)無線通信傳輸技術(shù)和用戶選擇技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著無線通信業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展、用戶數(shù)量的急劇增加以及無線寬帶業(yè)務(wù)的迅速興起，下一代的移動通信系統(tǒng)(4G)技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在已經(jīng)在緊密研究，它將適合所有的移動通信用戶，在用戶高速移動時，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100Mbps，在靜態(tài)或低速移動式達(dá)到1Gbps，具有高速率、高服務(wù)質(zhì)量保障、大范圍覆蓋、低維護成本、高安全性等特點。

多輸入多輸出(Multiple?Input?Multiple?Output，MIMO)是一種在發(fā)射端和接收端同時使用多根天線的技術(shù)，該技術(shù)也可簡化為僅在發(fā)射端使用多根天線的多輸入單輸出(Multiple?Input?Single?Output，MISO)技術(shù)和僅在接收端使用多根天線的單輸入多輸出(Single?Input?Multiple?Output，SIMO)技術(shù)。MIMO是提高頻譜效率的一種有效手段，它能夠在不增加發(fā)射功率的前提下，成倍的提高系統(tǒng)的頻譜效率。

多天線的下行廣播信道中，臟紙編碼方案是最優(yōu)的傳輸方案，但由于其較高的復(fù)雜度而不易實現(xiàn)。塊對角的波束成型傳輸方案是下行廣播信道的次優(yōu)傳輸方案之一，使系統(tǒng)能獲得接近于臟紙編碼的性能。在塊對角中，基站在已知信道信息的情況下，根據(jù)不同用戶的信道信息構(gòu)造出不同的波束矩陣，基站的發(fā)射天線乘以這些波束矩陣后，以波束的形式將信號發(fā)送給用戶，在波束矩陣的構(gòu)造時使某個用戶的波束矩陣正交于其余用戶的信道矩陣。因此塊對角能消除用戶之間的符號干擾，從而獲得較高的信道容量。

在多用戶的環(huán)境中，由于基站發(fā)射天線數(shù)目的限制，每個時隙基站只能同時發(fā)送等同于其天線數(shù)目的符號，因此，每個時隙需要基站從眾多用戶中選出一個用戶集來進行傳輸。假設(shè)基站發(fā)射天線數(shù)為M，每個用戶的天線數(shù)為N，那么每個時隙能夠服務(wù)的用戶數(shù)最多為M/N。Z.Xiaojie和L.Jungwoo發(fā)表在Fortieth?Asilomar?Conference上的文章“Low?ComplexityMultiuser?MIMO?Scheduling?with?Channel?Decomposition”提出一種低復(fù)雜度的用戶選擇方案，該方案根據(jù)考慮系統(tǒng)容量上界最大化來選擇用戶，然而基于這種方案下的調(diào)度系統(tǒng)的公平性往往較差。P.Viswanath和R.Laroia發(fā)表在Information?Theory上的文章“Opportunistic?beamforming?using?dumbantennas”提到了比例公平的用戶調(diào)度方法，該方案能保障系統(tǒng)的公平性，然而傳統(tǒng)的比例公平算法犧牲了系統(tǒng)的復(fù)用增益，因此系統(tǒng)容量會有很大的損失。

因此領(lǐng)域內(nèi)需要一種能即保障系統(tǒng)公平性又不損失太大的系統(tǒng)容量的用戶選擇調(diào)度技術(shù)及其相應(yīng)的傳輸技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多用戶MIMO下行傳輸調(diào)度方法，該方法可以保障系統(tǒng)公平性和系統(tǒng)容量。

本發(fā)明提供的一種多用戶MIMO下行傳輸調(diào)度方法，其特征在于，該方法包括下述步驟：

第1步發(fā)射端發(fā)送導(dǎo)頻信號；

第2步接收端接收導(dǎo)頻信號，并進行信道估計，然后向發(fā)射端發(fā)送反饋信號；

第3步發(fā)射端通過上行信道接收到反饋信號，通過反饋信號發(fā)射端獲取所有用戶的信道矩陣，假設(shè)v表示任一用戶的序號，u_v表示任一用戶，那么u_v的信道矩陣為H_v；

第4步??令K為可選用戶總數(shù)，L為備選用戶總數(shù)，U為已選用戶數(shù)，M為發(fā)射端的天線數(shù)，N為接收端的天線數(shù)；發(fā)射端初始化用戶集，包括可選用戶集S₁＝{u₁，L?u_vL?u_K}、備選用戶集已選用戶集其中，L滿足0.1×K≤L＜0.6×K，U等于M/N；

第5步發(fā)射端確定備選用戶集：

發(fā)射端首先計算用戶v的瞬時速率R_v與平均速率T_v的比值，其中用戶v的瞬時速率R_v為：