基于動(dòng)態(tài)用戶配對(duì)的聯(lián)合虛擬mimo資源分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步設(shè)及一種虛擬多輸入多輸出MIMO資源分配 方法，用于在虛擬MIMO系統(tǒng)的上行鏈路中，動(dòng)態(tài)地將資源塊分配給已經(jīng)配對(duì)好的手機(jī)用戶 對(duì)，使得手機(jī)用戶對(duì)中各個(gè)手機(jī)用戶所攜帶的信息在其分配到的資源塊上同時(shí)發(fā)送給基站 的信號(hào)接收器，最大化系統(tǒng)的頻譜利用率
【背景技術(shù)】
[0002] 多輸入多輸出MIMO技術(shù)在各種無線通信系統(tǒng)已被廣泛地用于提高頻譜效率。然 而，由于用戶設(shè)備的成本和尺寸等實(shí)際操作方面的困難，使得多輸入多輸出MIMO技術(shù)在上 行鏈路的應(yīng)用受到局限。為了解決運(yùn)個(gè)問題，提出了虛擬多輸入多輸出MIMO的概念，即上 行鏈路對(duì)兩個(gè)或多個(gè)用戶進(jìn)行配對(duì)，在相同的頻帶和時(shí)隙內(nèi)對(duì)每個(gè)配對(duì)用戶部署單個(gè)發(fā)射 天線。與常規(guī)的多輸入多輸出MIMO系統(tǒng)相比，虛擬多輸入多輸出MIMO能通過設(shè)計(jì)良好的 用戶配對(duì)和資源調(diào)度策略來得到最大的頻譜利用率和較小的誤比特率。因此，用戶配對(duì)和 資源調(diào)度是直接影響多輸入多輸出系統(tǒng)性能的兩個(gè)關(guān)鍵問題。
[0003] 現(xiàn)有的資源分配技術(shù)多是將用戶配對(duì)問題和資源分配問題分開考慮，一般是先考 慮用戶配對(duì)問題，即進(jìn)行固定數(shù)目的用戶配對(duì)；再考慮資源分配問題，即W系統(tǒng)頻譜利用率 最大化為優(yōu)化目標(biāo)，將資源塊分配給已經(jīng)配好的用戶對(duì)。運(yùn)種方法沒有將用戶配對(duì)問題和 資源分配問題聯(lián)合起來考慮，也不能根據(jù)信道狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的用戶配對(duì)，所W不能得到最 大的系統(tǒng)頻譜利用率；同時(shí)現(xiàn)有方法由于沒有考慮系統(tǒng)的誤碼率性能，故不能保證系統(tǒng)的 誤碼率在某一口限值之下，影響通信質(zhì)量的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于動(dòng)態(tài)用戶配對(duì)的聯(lián)合 虛擬MIMO資源分配方法，W動(dòng)態(tài)的調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)的用戶配對(duì)和資源分配，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的自適 應(yīng)調(diào)制，在保證系統(tǒng)誤比特率的同時(shí)確保系統(tǒng)頻譜利用率達(dá)到最大。 陽0化]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的具體思路是，通過基站獲得用戶配對(duì)約束矩陣、資源分配 約束矩陣和用戶對(duì)容量向量，用運(yùn)些參數(shù)構(gòu)建聯(lián)合用戶配對(duì)和資源分配的數(shù)學(xué)模型并求 解，W得到最優(yōu)的用戶配對(duì)結(jié)果和資源分配結(jié)果。其實(shí)現(xiàn)方案如下：
[0006] (1)基站獲得當(dāng)前時(shí)隙的待配對(duì)用戶集合1、待配對(duì)用戶數(shù)Nu、資源塊集合r、資源 塊個(gè)數(shù)NW及接收天線數(shù)化；
[0007] (2)根據(jù)資源塊集合r和資源塊個(gè)數(shù)N，形成可選資源塊分配集合P;根據(jù)該可選 資源塊分配集合P，生成資源塊分配模式矩陣T，得到資源分配約束矩陣：Cl= (了 0Iw'[，其 中1康示長(zhǎng)度與資源塊個(gè)數(shù)N相同，且元素取值都等于1的向量，#表示求克羅內(nèi)克積的 運(yùn)算；
[0008] (3)根據(jù)待配對(duì)用戶集合1和接收天線數(shù)化，生成可選用戶對(duì)集合G;根據(jù)可選用 戶對(duì)集合G，生成用戶配對(duì)模式矩陣B，得到用戶配對(duì)約束矩陣：C2 = {i?公}，其中iw。表 示長(zhǎng)度與待配對(duì)用戶數(shù)Nu相同，且元素取值都等于1的向量；
[0009] (4)通過迭代生成大小為N*Nu行，化列的用戶調(diào)制階數(shù)矩陣M，及大小是N行、化 列的用戶對(duì)容量矩陣4，其中，化數(shù)值上等于可選用戶對(duì)集合G中的元素個(gè)數(shù)；
[0010] 妨根據(jù)步驟似得到的資源塊分配模式矩陣T和步驟（4)得到的用戶對(duì)容量矩 陣4，得到容量向量n;
[0011] (6)W步驟（2)得到的資源分配約束矩陣CU步驟（3)得到的用戶配對(duì)約束矩陣 C2和步驟（5)得到的容量向量n為參數(shù)，構(gòu)建用戶配對(duì)和資源分配模型： Ctrgmax !//'Sj陽01引 姑.C><i.、 Cx、'《
[0013] 其中，X表示用戶配對(duì)和資源分配的指示向量，nTx表示系統(tǒng)容量值，Iw表示長(zhǎng)度 是N且元素全部等于1的向量，Iwu表示長(zhǎng)度是Nu且元素全部等于1的向量，（?）T表示轉(zhuǎn) 置操作，Hijix表示求出使得括號(hào)內(nèi)的值最大的X的操作；
[0014] (7)利用商用軟件MTLAB求解步驟（6)中得到的模型，求解出用戶配對(duì)和資源分 配的指示向量X，再根據(jù)X得到用戶配對(duì)和資源分配的結(jié)果向量U;
[001引 做根據(jù)用戶配對(duì)和資源分配的結(jié)果向量U和步驟（4)得到的用戶調(diào)制階數(shù)矩陣M，對(duì)每個(gè)用戶攜帶的信息進(jìn)行調(diào)制，再將每個(gè)用戶調(diào)制后的信息在運(yùn)個(gè)用戶所分配到的資 源塊中發(fā)送給信號(hào)接收器，完成本時(shí)隙用戶流的用戶配對(duì)和資源分配；
[0016] (9)判斷是否存在下一時(shí)隙的用戶流，若是，選擇下一時(shí)隙的用戶流，返回（1);否 貝1J，完成所有用戶流的用戶配對(duì)和資源分配。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0018] 第一，由于本發(fā)明采用構(gòu)建用戶配對(duì)和資源分配聯(lián)合模型的方法，將用戶配對(duì)問 題和資源分配問題聯(lián)合起來同時(shí)考慮，克服了現(xiàn)有技術(shù)中不能同時(shí)進(jìn)行用戶配對(duì)和資源分 配的問題，也克服了現(xiàn)有技術(shù)只能進(jìn)行固定的2用戶配對(duì)的問題，使得本發(fā)明能高效地同 時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的多用戶配對(duì)和資源分配，進(jìn)而最大化系統(tǒng)的頻率利用率；
[0019] 第二，由于本發(fā)明采用在給定系統(tǒng)誤比特率口限的情況下，根據(jù)信道狀態(tài)動(dòng)態(tài)地 進(jìn)行用戶配對(duì)和資源分配的方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)在資源分配過程中不能保證系統(tǒng)通信質(zhì) 量的問題，使得本發(fā)明能在最大化系統(tǒng)的頻率利用率的同時(shí)，保證系統(tǒng)的誤比特率在口限 值之下，進(jìn)而提高了系統(tǒng)通信質(zhì)量。
【附圖說明】：
[0020] 圖1是本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0021] 圖2是用本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)對(duì)用戶配對(duì)和資源分配后系統(tǒng)的頻譜利用率仿真對(duì) 比圖；
[0022] 圖3是用本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)對(duì)用戶配對(duì)和資源分配后系統(tǒng)的平均配對(duì)用戶數(shù)仿 真對(duì)比圖。
[0023] 圖4是用本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)對(duì)用戶配對(duì)、資源分配后系統(tǒng)的平均調(diào)制階數(shù)仿真對(duì) 比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[00巧]參照附圖1，本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下：
[00%] 步驟1，基站獲得當(dāng)前時(shí)隙的待配對(duì)用戶集合1、待配對(duì)用戶數(shù)Nu、資源塊集合r、 資源塊個(gè)數(shù)NW及接收天線數(shù)化。
[0027] 待配對(duì)用戶集合1表示為：1 = 111, 12,…，Ii,…，Wl，其中，1康示第i個(gè)待配對(duì) 用戶的編號(hào)，iG[1，NuLNu表示待配對(duì)用戶數(shù)；
[002引資源塊集合r表示為：r=h，。，…，r,，…，町}，其中，r,表示第j個(gè)資源塊的編 號(hào)，jG[1，閑，N表示資源塊個(gè)數(shù)。
[0029] 步驟2,根據(jù)資源塊集合r和資源塊個(gè)數(shù)N，形成可選資源塊分配集合P。
[0030] 2a)生成一個(gè)空的初始可選資源塊分配集合P。；
[0031] 2b)在資源塊集合r中選取1個(gè)資源塊，將運(yùn)個(gè)資源塊的編號(hào)作為一個(gè)元素放入P。 中；
[0032] 2c)在資源塊集合r中選取2個(gè)連續(xù)的資源塊，將運(yùn)些資源塊的編號(hào)作為另一個(gè)元 素放入P。中；
[003引 2d)重復(fù)步驟2b)和2c)直到在資源塊集合r選擇N個(gè)連續(xù)的資源塊，將賦值后的 初始可選資源塊分配集合P。作為可選資源塊分配集合P。
[0034] 步驟3,根據(jù)可選資源塊分配集合P，生成資源塊分配模式矩陣T。
[0035] 3a)生成一個(gè)N行，Z列，且元素均為0的初始資源塊分配模式矩陣T。，其中Z等于 可選資源塊分配集合P中元素的個(gè)數(shù)；
[0036] 3b)判斷可選資源塊分配集合P中第q個(gè)元素中是否包含編號(hào)等于r,的資源塊， 若是，則令T。中第r,行、第q列的元素等于1;否則，令其等于0。
[0037] 3c)將賦有元素值的初始資源塊分配模式矩陣T。作為最終的資源塊分配模式矩陣 T。
[0038] 步驟4,根據(jù)資源塊分配模式矩陣T，得到資源分配約束矩陣Cl:
[0039] Cl= {r@l,v} W40] 其中，Iw