專利名稱：多天線系統(tǒng)中用戶選擇與分組方法和通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多天線系統(tǒng)中用戶選擇與分組方法和通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
未來無線移動通信系統(tǒng)需要支持更高的業(yè)務(wù)速率，并提供更廣的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。多入多出(Multiple-Input and Multiple-Output, ΜΙΜΟ)系統(tǒng)能夠克服無線通信中的衰落，為系統(tǒng)提供更好的空間分集，獲得更高的系統(tǒng)容量。在MIMO系統(tǒng)中，可以將滿足條件的多個(gè)用戶進(jìn)行分組，通過復(fù)用資源可以提高資源利用率和系統(tǒng)容量。在現(xiàn)有技術(shù)中，可以根據(jù)用戶的正交性進(jìn)行用戶選擇與分組。首先在每個(gè)子載波上為每個(gè)用戶計(jì)算信道傳輸函數(shù)，然后為每個(gè)用戶對計(jì)算正交性，根據(jù)輪叫調(diào)度方式 (ROUND-ROBIN)算法選擇第一個(gè)用戶，然后選擇與第一個(gè)用戶具有最大正交性的用戶進(jìn)行配對分組。然而，根據(jù)用戶正交性進(jìn)行用戶選擇與分組的方法僅考慮了用戶的空間特性，系統(tǒng)的性能較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多天線系統(tǒng)中用戶選擇與分組方法和通信設(shè)備，提高多天線系統(tǒng)的系統(tǒng)性能。本發(fā)明一方面提供了一種多天線系統(tǒng)中用戶選擇與分組方法，包括控制節(jié)點(diǎn)接收至少兩個(gè)用戶發(fā)送的信道狀態(tài)信息(Channel Statueslnformation, CSI)；控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述接入鏈路信道狀態(tài)信息確定所述至少兩個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級，選擇調(diào)度優(yōu)先級最高的用戶作為用戶分組中的基準(zhǔn)用戶；控制節(jié)點(diǎn)確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶與所述基準(zhǔn)用戶之間的空間特性值；控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的調(diào)度優(yōu)先級和空間特性值，確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值；控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值，確定所述用戶分組。本發(fā)明另一方面提供了一種通信設(shè)備，包括接收單元，用于接收至少兩個(gè)用戶發(fā)送的接入鏈路信道狀態(tài)信息；選擇單元，用于根據(jù)所述接入鏈路信道狀態(tài)信息確定所述至少兩個(gè)的調(diào)度優(yōu)先級，選擇調(diào)度優(yōu)先級最高的用戶作為用戶分組中的基準(zhǔn)用戶；第一確定單元，用于確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶與所述基準(zhǔn)用戶之間的空間特性值；第二確定單元，用于根據(jù)所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的調(diào)度優(yōu)先級和空間特性值，確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值；第三確定單元，用于根據(jù)所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值，確定所述用戶分組。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的方案，充分考慮到用戶間的信道正交性和吞吐量，提高了用戶的傳輸機(jī)會，顯著提升了 系統(tǒng)吞吐量和頻譜效率。


圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多天線系統(tǒng)中用戶選擇與分組方法的流程示意圖；圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種多天線系統(tǒng)中用戶選擇與分組方法的流程示意圖；圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的又一種多天線系統(tǒng)中用戶選擇與分組方法的流程示意圖；圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種通信設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的具體技術(shù)方案、發(fā)明目的更加清楚，下面結(jié)合具體的實(shí)施方式和附圖作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多天線系統(tǒng)中用戶選擇與分組方法，包括步驟101 控制節(jié)點(diǎn)接收至少兩個(gè)用戶發(fā)送的接入鏈路CSI。步驟102 控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述接入鏈路CSI確定所述至少兩個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級， 選擇調(diào)度優(yōu)先級最高的用戶作為用戶分組中的基準(zhǔn)用戶。步驟103 控制節(jié)點(diǎn)確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶與所述基準(zhǔn)用戶之間的空間特性值。步驟104 控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的調(diào)度優(yōu)先級和空間特性值，確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值。步驟105 控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值，確定所述用戶分組。在本實(shí)施例中，充分考慮到用戶間的信道正交性和吞吐量，提高了用戶的傳輸機(jī)會，顯著提升了系統(tǒng)吞吐量和頻譜效率。本發(fā)明實(shí)施例提供的方法既可以適用于多天線非中繼系統(tǒng)，也可以適用于多天線中繼系統(tǒng)。在多天線非中繼系統(tǒng)中，控制節(jié)點(diǎn)可以為基站(Base Stati0n，BS)，系統(tǒng)中的多個(gè)用戶直接通過BS接入網(wǎng)絡(luò)，接入鏈路為系統(tǒng)中多個(gè)用戶與BS之間的接入鏈路。在多天線中繼系統(tǒng)中，包括集中式控制的中繼系統(tǒng)和分布式控制的中繼系統(tǒng)。在集中式控制的多天線中繼系統(tǒng)中，控制節(jié)點(diǎn)可以為BS，系統(tǒng)中的多個(gè)用戶包括直傳用戶和中繼用戶，直傳用戶是直接通過BS接入網(wǎng)絡(luò)的用戶，中繼用戶是直接通過中繼站(Relay Station, RS)接入網(wǎng)絡(luò)的用戶。在集中式控制的多天線中繼系統(tǒng)中，多個(gè)用戶的接入鏈路CSI包括直傳用戶發(fā)送的直傳用戶與BS之間的接入鏈路，也即直達(dá)鏈路的CSI以及中繼用戶發(fā)送的中繼用戶與RS之間的接入鏈路，也即中繼接入鏈路的CSI。在分布式控制的多天線中繼系統(tǒng)中，控制節(jié)點(diǎn)可以為BS和RS，系統(tǒng)中的多個(gè)用戶包括直傳用戶和中繼用戶，多個(gè)用戶的接入鏈路 CSI包括直傳用戶與BS之間的接入鏈路CSI以及中繼用戶與RS之間的接入鏈路CSI。在MIMO系統(tǒng)中，引入RS的協(xié)作傳輸和資源優(yōu)化分配能獲得空間分集增益，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋，增強(qiáng)系統(tǒng)性能。在本發(fā)明實(shí)施例中，在MIMO中繼系統(tǒng)中，BS位于小區(qū)中央，在系統(tǒng)中有NKfRS，RS采用時(shí)分雙工(Time DivisionDuplex, TDD)方式和解碼轉(zhuǎn)發(fā) (Decode-and-Forward,DF)模式收發(fā)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)帶寬為Ω t。tal，分為N個(gè)正交的子信道，即物理層采用正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)技術(shù)。系統(tǒng)中分布K個(gè)用戶，其中有Kd個(gè)直傳用戶，Kr個(gè)中繼用戶，基站的下行最大發(fā)射功率為PmaxBS， 中繼站的下行最大發(fā)射功率為PmaxKS。此外，在本發(fā)明實(shí)施例中涉及到的相關(guān)參數(shù)定義為η表示用戶分組索引，i為第η個(gè)用戶分組選擇用戶的循環(huán)次數(shù)，Ck表示第k個(gè)用戶的容量，Cn表示第η個(gè)用戶分組的總?cè)萘浚琒n表示第η個(gè)用戶分組中的用戶集合，k*表示當(dāng)前被選擇加入第η個(gè)用戶分組的新用戶，Γ表示所有未分組的用戶，Tn,Γ表示第η個(gè)用戶分組第i次循環(huán)后的候選用戶集合，f!表示調(diào)度優(yōu)先級函數(shù)，f2表示用戶選擇函數(shù)，f3表示用戶分組函數(shù)。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多天線系統(tǒng)中用戶選擇與分組方法，在本實(shí)施例中MIMO中繼系統(tǒng)采用集中式的用戶選擇與分組方法，即整個(gè)系統(tǒng)都是由BS集中控制的，用戶的選擇與分組均在BS端進(jìn)行，RS不參與判斷與決策的過程。該方法包括步驟201 直傳用戶將直傳用戶與BS之間的接入鏈路的CSI反饋至BS，中繼用戶將中繼用戶與中繼站之間的中繼接入鏈路的CSI反饋至RS，再由RS將中繼接入鏈路的 CSI、RS與BS之間的中繼鏈路的CSI反饋至BS。BS 完成如下初始化η = 1，i = 1，Γ = {1,2,…，K}，= ，& = , Cn = O。 步驟202 =BS為第η個(gè)用戶分組選擇基準(zhǔn)用戶。首先，BS可以根據(jù)調(diào)度優(yōu)先級函數(shù)計(jì)算當(dāng)前所有用戶的調(diào)度優(yōu)先級，包括中繼用戶的調(diào)度優(yōu)先級和直傳用戶的調(diào)度優(yōu)先級。調(diào)度優(yōu)先級函數(shù)由兩個(gè)部分組成，在本發(fā)明實(shí)施例中，例如可以基于比例公平算法(ProportionalFairness，PF)算法，并通過修正
因子修正中繼用戶的調(diào)度優(yōu)先級。的形式為八=μΚ—β明。其中，R。UMtj、瓦⑴分別表示用戶j在t時(shí)刻的瞬時(shí)傳輸速度和平均傳輸速度。修正因子μ可以提高邊緣用戶的優(yōu)先級，修正因子μ計(jì)算方法為
=I ι 直傳用戶 μ=\ρ11ρ'中繼用戶其中ΡΛΡ/分別為中繼用戶在中繼鏈路和中繼接入鏈路上的接收功率。然后，BS 可以選擇當(dāng)前用戶中調(diào)度優(yōu)先級函數(shù)最大的用戶k*為第η個(gè)用戶分組中的用戶集合的
基準(zhǔn)用戶，則可得到暫時(shí)的分組情況為Sn= {k*}，并計(jì)算此時(shí)的系統(tǒng)容量為Ck'。為Cn賦值，即可得到= Ck'。步驟203 =BS根據(jù)用戶選擇函數(shù)f2，計(jì)算當(dāng)前所有用戶中除基準(zhǔn)用戶的用戶同基準(zhǔn)用戶之間的空間特性值。在本實(shí)施例中，用戶選擇函數(shù)f2主要考慮了兩種準(zhǔn)則正交投影匹配調(diào)度(Orthogonal Projection Pairing Scheduling, 0DPS)準(zhǔn)則和容量匹配調(diào)度 (Capacity Pairing Scheduling, CPS)準(zhǔn)則，ODPS 準(zhǔn)則 δ = arSJ^/(孖丄其中，
權(quán)利要求
1.天線系統(tǒng)中用戶選擇與分組方法，其特征在于，包括控制節(jié)點(diǎn)接收至少兩個(gè)用戶發(fā)送的接入鏈路信道狀態(tài)信息；控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述接入鏈路信道狀態(tài)信息確定所述至少兩個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級，選擇調(diào)度優(yōu)先級最高的用戶作為用戶分組中的基準(zhǔn)用戶；控制節(jié)點(diǎn)確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶與所述基準(zhǔn)用戶之間的空間特性值；控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的調(diào)度優(yōu)先級和空間特性值，確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值；控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值，確定所述用戶分組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述接入鏈路信道狀態(tài)信息確定所述至少兩個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級包括根據(jù)調(diào)度優(yōu)先級函數(shù)和所述接入鏈路信道狀態(tài)信息確定所述至少兩個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級；所述調(diào)度優(yōu)先級函數(shù)為比例公平算法優(yōu)先級函數(shù)和修正因子的乘積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶與所述基準(zhǔn)用戶之間的空間特性值包括根據(jù)用戶選擇函數(shù)確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶與所述基準(zhǔn)用戶的空間特性值；所述用戶選擇函數(shù)由用戶正交性準(zhǔn)則和用戶分組容量準(zhǔn)則進(jìn)行線性加權(quán)或非線性加權(quán)處理得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的調(diào)度優(yōu)先級和空間特性值，確定所述至少兩個(gè)用戶分組函數(shù)值包括根據(jù)用戶分組函數(shù)和所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的調(diào)度優(yōu)先級和空間特性值確定所述至少兩個(gè)用戶分組函數(shù)值；所述用戶分組函數(shù)由調(diào)度優(yōu)先級函數(shù)和用戶選擇函數(shù)構(gòu)成，所述調(diào)度優(yōu)先級函數(shù)為比例公平算法優(yōu)先級函數(shù)和修正因子的乘積，所述用戶選擇函數(shù)由用戶正交性準(zhǔn)則和用戶分組容量準(zhǔn)則線性加權(quán)或非線性加權(quán)處理得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述控制節(jié)點(diǎn)包括基站，所述至少兩個(gè)用戶包括中繼用戶和直傳用戶；所述控制節(jié)點(diǎn)接收至少兩個(gè)用戶發(fā)送的接入鏈路信道狀態(tài)信息包括基站接收直傳用戶發(fā)送的直傳用戶與基站之間的接入鏈路信道狀態(tài)信息，以及接收中繼站轉(zhuǎn)發(fā)自中繼用戶發(fā)送的中繼用戶與中繼站之間的接入鏈路信道狀態(tài)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述控制節(jié)點(diǎn)包括基站；所述控制節(jié)點(diǎn)接收至少兩個(gè)用戶發(fā)送的接入鏈路信道狀態(tài)信息包括基站接收所述至少兩個(gè)用戶發(fā)送的用戶與基站之間的接入鏈路信道狀態(tài)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的方法，其特征在于，所述控制節(jié)點(diǎn)包括基站和中繼站，所述至少兩個(gè)用戶包括中繼用戶和直傳用戶；所述控制節(jié)點(diǎn)接收至少兩個(gè)用戶發(fā)送的接入鏈路信道狀態(tài)信息包括基站接收直傳用戶發(fā)送的直傳用戶與基站之間的接入鏈路信道狀態(tài)信息，中繼站接收中繼用戶發(fā)送的中繼用戶與中繼站之間的接入鏈路信道狀態(tài)信息；所述方法還包括基站接收中繼站發(fā)送的中繼用戶分組信息；基站根據(jù)所述中繼用戶分組信息確定直傳用戶分組與所述中繼用戶分組是否復(fù)用資源。
8.一種通信設(shè)備，其特征在于，包括接收單元，用于接收至少兩個(gè)用戶發(fā)送的接入鏈路信道狀態(tài)信息；選擇單元，用于根據(jù)所述接入鏈路信道狀態(tài)信息確定所述至少兩個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級，選擇調(diào)度優(yōu)先級最高的用戶作為用戶分組中的基準(zhǔn)用戶；第一確定單元，用于確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶與所述基準(zhǔn)用戶之間的空間特性值；第二確定單元，用于根據(jù)所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的調(diào)度優(yōu)先級和空間特性值，確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值；第三確定單元，用于根據(jù)所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值， 確定所述用戶分組。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述選擇單元進(jìn)一步用于根據(jù)調(diào)度優(yōu)先級函數(shù)和所述接入鏈路信道狀態(tài)信息確定所述至少兩個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級；所述調(diào)度優(yōu)先級函數(shù)為比例公平算法優(yōu)先級函數(shù)和修正因子的乘積。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述第一確定單元進(jìn)一步用于根據(jù)用戶選擇函數(shù)確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶與所述基準(zhǔn)用戶之間的空間特性值；所述用戶選擇函數(shù)由用戶正交性準(zhǔn)則和用戶分組容量準(zhǔn)則線性加權(quán)或非線性加權(quán)處理得到。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述第二確定單元進(jìn)一步用于根據(jù)用戶分組函數(shù)和所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的調(diào)度優(yōu)先級和空間特性值確定所述至少兩個(gè)用戶中除所述基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值；所述用戶分組函數(shù)由調(diào)度優(yōu)先級函數(shù)和用戶選擇函數(shù)構(gòu)成，所述調(diào)度優(yōu)先級函數(shù)為比例公平算法優(yōu)先級函數(shù)和修正因子的乘積，所述用戶選擇函數(shù)由用戶正交性準(zhǔn)則和用戶分組容量準(zhǔn)則線性加權(quán)或非線性加權(quán)處理得到。
全文摘要
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，提供一種多天線系統(tǒng)中用戶選擇與分組方法，包括控制節(jié)點(diǎn)接收至少兩個(gè)用戶發(fā)送的接入鏈路信道狀態(tài)信息；根據(jù)接入鏈路信道狀態(tài)信息確定至少兩個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級，選擇調(diào)度優(yōu)先級最高的用戶作為用戶分組中的基準(zhǔn)用戶；確定至少兩個(gè)用戶中除基準(zhǔn)用戶的用戶與所述基準(zhǔn)用戶之間的空間特性值；根據(jù)至少兩個(gè)用戶中除基準(zhǔn)用戶的用戶的調(diào)度優(yōu)先級和空間特性值，確定至少兩個(gè)用戶中除基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值；根據(jù)至少兩個(gè)用戶中除基準(zhǔn)用戶的用戶的分組函數(shù)值，確定所述用戶分組。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的方案，充分考慮到用戶間的信道正交性和吞吐量，提高了用戶的傳輸機(jī)會，顯著提升了系統(tǒng)吞吐量和頻譜效率。
文檔編號H04W4/08GK102196369SQ20101012825
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者吳彤, 張平, 李 根, 王瑩, 裴郁杉 申請人:北京郵電大學(xué), 華為技術(shù)有限公司