[發明專利]ZF預編碼策略下的多小區MIMO系統用戶調度方法

在審

• 申請號: 201410409272.7
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104158575A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 金石;李崢;王曉鈺
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 黃成萍

技術領域

本發明涉及一種ZF預編碼策略下基于大尺度信道衰落的多小區大規模MIMO系統用戶調度方法。

背景技術

為了滿足LTE通信系統高數據速率和高系統容量方面的需求，LTE系統支持多天線MIMO技術，包括傳輸分集、空間復用、波束賦形。在多用戶MIMO系統下行鏈路中，由于各個移動臺之間地理位置上是分散的，移動臺之間無法實現相互協作，因此不能利用上行鏈路中的接收算法聯合檢測出發射信號。此時可以在發送端對信道狀態信息CSI加以利用，采用多用戶MIMO系統預編碼技術對發射信號進行預處理，使各用戶收到不受其他用戶干擾的信號。隨著智能手機及各類移動終端數量的巨大增加，在未來十年中數據流量需求預計將出現一千倍的增長，如何滿足系統容量提升需求成為亟待解決的問題。作為一種在理論上能夠有效對抗全局頻率復用系統中嚴重小區間干擾、提升用戶服務速率的突破性技術，大規模MIMO?TDD系統正在受到越來越多的關注及深入研究。在大規模MIMO系統中，基站端部署大量低成本的天線為同一時頻資源上數量相對較少的用戶服務，僅采用簡單的預編碼及隨機用戶調度策略即可獲得令人矚目的頻譜效率提升。

目前，業界已對大規模MIMO系統展開廣泛討論與深入研究，有學者利用大規模MIMO系統具有相關特性信道的空間能量集中特性，提出了多用戶調度方案，通過選擇信道協方差陣子空間不重疊的用戶來達到消除干擾的目的。現有多小區大規模MIMO用戶調度算法是利用空間能量集中特性進行設計的，算法中需要通過用戶分組、下行訓練、上行反饋以及較復雜的兩個階段的編碼等過程來獲得用戶調度方案，在實際操作中過于復雜。且該算法中用戶需要向基站進行信息反饋，不適合大規模MIMO?TDD系統。此外，盡管大規模MIMO無線通信技術已引起國際上的廣泛關注，但相關研究工作尚處在起步階段，對大規模MIMO系統的各種研究均是圍繞基站天線數無窮多這一假設展開的，而這種假設往往不能夠在實際系統搭建中成立，更接近于實際、更一般的系統模型下如何簡單有效地進行用戶選擇和調度成為研究的熱點。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種ZF預編碼策略下基于大尺度信道衰落的多小區大規模MIMO系統用戶調度方法：根據用戶的大尺度信道衰落，用戶全集被劃分到不同的待調度集合中，每個待調度集合中的用戶有相近的大尺度信道衰落；在每個調度周期內基于輪詢準則，依次調度所有的待調度集合中的所有用戶；該方法同時適用于基站天線數有限、無限兩種參數部署下的無協作大規模MIMO多小區TDD系統，能夠突破對大規模MIMO系統用戶調度均在基站天線數無窮多這一假設下研究的瓶頸，便于在實際可部署系統中進行用戶調度操作，同時克服計算復雜度難題，利用簡單有限的反饋量實現出可觀的系統和速率性能。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種ZF預編碼策略下基于大尺度信道衰落的多小區大規模MIMO系統用戶調度方法，該MIMO系統中有多個小區，每個小區的中心基站均配置有大規模均勻線型天線陣列，各個小區在時間上交錯地傳輸反向鏈路導頻進行信道估計；對于同一個小區，若干單天線用戶在同一時頻資源上接受基站服務，將用戶按照一定規則分組，不同用戶組在不同的調度周期內被調用；基站采用ZF預編碼策略，基于大尺度信道衰落的相似性對用戶進行分組，具體的調度方法包括如下步驟：

(1)對多個小區，獲取每個小區中所有用戶的本地大尺度信道衰落因子；

(2)每個小區獨立地、各個小區同時地按照如下過程進行用戶分組：將本小區內本地大尺度信道衰落因子最相近的用戶分到同一個用戶組內，每個用戶組內的用戶數量相同，將分組信息和每個用戶的本地最大尺度信道衰落因子反饋給基站；

(3)每個小區獨立地、各個小區同時地按照如下過程進行輪詢：基于輪詢調度準則，在一個調度周期內，基站在本小區內的所有用戶組中隨機選擇一個用戶組進行通信，基站通知被調度的用戶組準備接收數據；在每個輪詢周期內，本小區內的所有用戶組有且僅有一次被調度；

(4)基站對數據進行ZF預編碼后傳輸給被調度的用戶。