[發(fā)明專利]一種MU?MIMO下行鏈路基于加權(quán)用戶相關(guān)的公平調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410014548.1
• 申請(qǐng)日: 2014-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN103763782B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李釗;李培鳳;肖麗媛;劉勤;王睿;趙林靖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W72/12
• 分類號(hào): H04W72/12;H04L5/00;H04B7/0452
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種MU-MIMO下行鏈路基于加權(quán)用戶相關(guān)的公平調(diào)度方法。

背景技術(shù)

多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)作為下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，能夠在不增加系統(tǒng)帶寬資源的條件下顯著改善無(wú)線通信系統(tǒng)的頻譜效率和傳輸可靠性。相比于單用戶MIMO(Single-User MIMO,SU-MIMO)系統(tǒng),多用戶MIMO(Multi-User MIMO,MU-MIMO)更符合實(shí)際通信的需求，并且可以獲得更高的系統(tǒng)速率，因此受到更多的關(guān)注。

在MU-MIMO系統(tǒng)中，由于基站的硬件約束和處理能力受限，通常需要從多個(gè)用戶中選擇一組進(jìn)行服務(wù)，這些用戶通過(guò)空間復(fù)用實(shí)現(xiàn)對(duì)相同頻率資源的共享。但由于共道干擾(Co-Channel Interference,CCI)的存在，可達(dá)系統(tǒng)和速率與服務(wù)用戶集合的選取有關(guān)，如何獲得一組相互之間干擾小的用戶成為許多調(diào)度算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)。當(dāng)基站能夠獲得完整的信道狀態(tài)信息(Channel State Information,CSI)時(shí)，采用窮舉搜索可以獲得最優(yōu)的調(diào)度結(jié)果，但是該方法復(fù)雜度高，實(shí)際中難以應(yīng)用。一些次優(yōu)的貪婪算法相繼被提出。與窮舉搜索遍歷所有可能的用戶組合不同，貪婪算法根據(jù)特定的調(diào)度準(zhǔn)則、采用迭代的方式逐步添加用戶。如基于相關(guān)度的準(zhǔn)正交的用戶調(diào)度方法，首先選擇信道增益最大的用戶，然后在每次調(diào)度中選擇與上次新添加用戶正交程度符合預(yù)設(shè)門限要求的用戶組，再?gòu)脑撚脩艚M中選出在已選用戶信道構(gòu)成的空間上投影最大的用戶；基于相關(guān)度進(jìn)行用戶天線選擇，利用同一用戶的天線之間的協(xié)作，選擇使系統(tǒng)和速率最大的天線集合。

但是上述算法以系統(tǒng)和速率最大化為目標(biāo)，通常選擇信道質(zhì)量好的用戶，信道質(zhì)量差的用戶無(wú)法獲得通信資源，導(dǎo)致用戶的公平性無(wú)法得到保障。比例公平(Proportional fair,PF)是一種考慮公平性的用戶調(diào)度算法，以用戶當(dāng)前速率與其平均速率的比值來(lái)確定用戶獲得調(diào)度的優(yōu)先級(jí)，在提高系統(tǒng)吞吐量和保障公平性兩方面取得折中。然而，在貪婪算法中，用戶是逐步添加的，在整個(gè)調(diào)度過(guò)程結(jié)束前，各個(gè)已選用戶的可達(dá)速率是未知的，因此基于貪婪算法進(jìn)行公平設(shè)計(jì)時(shí)，如何準(zhǔn)確估計(jì)每一步迭代各用戶數(shù)據(jù)速率的近似值或者替代值成為值得研究的問題。如在設(shè)計(jì)中忽略了準(zhǔn)正交用戶之間的共道干擾，采用在已選用戶信道矩陣構(gòu)成的空間上的投影矩陣的Frobenius范數(shù)作為信道增益，計(jì)算用戶可達(dá)速率；基于用戶信道矩陣的Frobenius范數(shù)設(shè)計(jì)比例公平準(zhǔn)則。

現(xiàn)有的算法在調(diào)度過(guò)程中依次選擇信道增益大的用戶，可能導(dǎo)致與已選用戶之間存在較強(qiáng)干擾的高增益用戶被選擇，而與其它用戶相互干擾小但增益不夠大的用戶得不到調(diào)度，致使系統(tǒng)和速率降低，不能獲得良好公平性和較好的系統(tǒng)和速率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種MU-MIMO下行鏈路基于加權(quán)用戶相關(guān)的公平調(diào)度方法，旨在解決傳統(tǒng)的公平調(diào)度算法在逐次添加用戶的過(guò)程中不能準(zhǔn)確計(jì)算用戶可達(dá)速率，從而無(wú)法兼顧良好的公平性和較好的系統(tǒng)和速率的問題。

本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種MU-MIMO下行鏈路基于加權(quán)用戶相關(guān)的公平調(diào)度方法，該MU-MIMO下行鏈路基于加權(quán)用戶相關(guān)的公平調(diào)度方法包括以下步驟：

步驟一：初始化已選用戶集合為空集，候選用戶集合為用戶全集，隨著調(diào)度過(guò)程的進(jìn)行，已選用戶集合和候選用戶集合的元素不斷更新，和S_n分別為在第n次迭代結(jié)束時(shí)候選和已選用戶集合，n=1,…,N_T為迭代的次數(shù)，初始化n=1；

步驟二：基站對(duì)用戶k反饋的信道信息矩陣H_k進(jìn)行奇異值分解其中，λ_k,1表示第k個(gè)用戶的信道矩陣的奇異值，表示維度1×(N_T-1)的零向量，和分別由與非零奇異值λ_k,1和零奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異值向量構(gòu)成，因?yàn)閞ank(H_k)=1，所以v_i,1為V_i的第一個(gè)列向量，其中，rank(·)表示求矩陣的秩；

步驟三：基站根據(jù)分解后的矩陣構(gòu)造中間矩陣和以及其中，diag(·)表示對(duì)角化操作；

步驟四：基站構(gòu)造相關(guān)矩陣R，R為L(zhǎng)×L方陣，第i行第j列的元素為其中，|·|表示求模運(yùn)算；

步驟五：從R中選擇出與已經(jīng)調(diào)度的n-1個(gè)用戶對(duì)應(yīng)的n-1列，構(gòu)成矩陣將剩余的部分分別對(duì)行元素進(jìn)行升序排列，得到矩陣即