[發明專利]一種基于GRMES迭代的均等功率用戶調度方法

有效

• 申請號: 201811043385.4
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109120317B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 黃學軍;章笛;黃秋實
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0456;H04W72/12
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發明公開了一種基于GRMES迭代的均等功率用戶調度方法，應用于采用MMSE預編碼方式實現用戶信號增強和干擾消除功能的大規模MIMO系統上，方法先設定大規模MIMO系統中用戶的信道特性H，并基于信道特性H采用GMRES迭代算法計算MMSE預編碼方式的編碼矩陣W；再設定大規模MIMO系統中用戶對功率傳輸的期望速率R_E，結合期望速率R_E和信道特性H計算各用戶所需的最低功率協方差矩陣P；按從大到小方式對各用戶的最低功率協方差矩陣P排序得到集合P′，設定用戶組數G，并按最小方差標準依次在每一用戶組數G中置入預設用戶；根據SIC疊加編碼的約束條件對置入預設用戶的各用戶組數G調整，獲得最低分組功率方差基于約束條件修正所述編碼矩陣W；本發明可保證大規模MIMO系統中用戶各分組的總功率相等。

技術領域

本發明屬于用戶功率調度技術領域，應用與大規模MIMO(Multiple-InputMultiple-Output，多輸入多輸出系統)系統，尤其涉及一種基于GRMES(Generalizedminimum residual error method，廣義最小殘留誤差)迭代的均等功率用戶調度算法。

背景技術

大規模MIMO被公認為5G移動通信的關鍵技術之一，能夠滿足系統高容量，高能效和高用戶體驗吞吐量等需求。在相同時頻資源下，大規模MIMO通過基站發射端配備的大量天線，利用高空間自由度干擾消除和調度更多的用戶從而提升系統性能。作為大規模MIMO中的關鍵技術之一的預編碼技術，是進一步提升系統性能和減小干擾的重要方式。由于天線數目和信道硬化效應的影響，使得非線性預編碼較高的復雜度難以被應用，通常都采用線性預編碼的方式消除干擾和提高系統容量。用戶的調度問題在大規模MIMO中是一個重要的研究課題，用戶調度算法的好壞會直接影響系統的有效資源整合，且用戶調度方案本身是一個非確定性多項式問題。傳統的調度算法通常有：隨機用戶調度，正交用戶調度算法，行列式用戶調度算法等。但是對于大規模MIMO而言，直接應用其中部分調度算法會產生較高的計算復雜度。因此設計一個簡單有效，同時又需要確保用戶的公平性的情況下，盡可能提升系統的和速率或者盡可能減小基站的功耗的調度方案就顯得尤為重要。

發明內容

本發明的主要目的在于提供了一種基于GRMES迭代的均等功率用戶調度方法，該方法簡單有效，功耗低且便于大規模MIMO系統的接收端檢測，用以解決傳統調度方法中計算繁雜、功耗高和系統處理速率慢的問題，具體技術方案如下：

一種基于GRMES迭代的均等功率用戶調度方法，應用于大規模MIMO系統，所述大規模MIMO系統采用MMSE預編碼方式實現用戶信號增強和干擾消除功能，所述調度方法包括步驟：

S1、設定所述大規模MIMO系統中用戶的信道特性H，并基于所述信道特性H采用GMRES迭代算法計算所述MMSE預編碼方式的編碼矩陣W；

S2、設定所述大規模MIMO系統中用戶對功率傳輸的期望速率R_E，結合所述期望速率R_E和所述信道特性H計算各用戶所需的最低功率協方差矩陣P；

S3、按從大到小方式對各用戶的所述最低功率協方差矩陣P排序得到集合P′，設定用戶組數G，并按最小方差標準依次在每一所述用戶組數G中置入預設用戶；

S4、根據SIC疊加編碼的約束條件對置入預設用戶的各所述用戶組數G調整，獲得最低分組功率方差

S5、基于所述約束條件采用正交化處理修正所述編碼矩陣W。

作為優選，所述大規模MIMO系統內構建有環狀信道模型，所述環狀信道模型中由公式表示第k個用戶的信道參數，其中，m,p表示基站中指定的兩根天線，△表示角度拓展量，D(m-p)指天線m帶天線，θ表示用戶相對于基站的方位角。