[发明专利]空频调度方法及空频调度装置

说明书

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO)技术，尤其涉及基于MIMO正交频分复用(OFDM)技术的空频调度方法。

背景技术

MIMO技术的核心思想是利用多个天线实现多发多收，从而充分开发空间资源。在窄带信道条件下，MIMO系统的信道容量与收、发天线数目的最小值近似成正比，它在不增加频谱资源和天线发送功率的情况下，可以成倍地提高信道容量和频谱利用率。在多用户MIMO系统中，通过空频调度，使得多个用户共享同一个MIMO信道，实现空分多址(SDMA)，则能够进一步提高系统的总容量。 

OFDM技术是一种多载波传输技术，其将信道分成若干个正交子信道，将高速数据流转换成并行的低速子数据流，并调制到每个子信道上进行传输。OFDM系统中正交子信道上的信号可由接收端分别解调，这样能够减少子信道之间的相互干扰(ICI)，并且高效地利用频谱资源。由于总带宽被分割为若干个窄带子载波，当每个子信道的带宽小于信道的相干带宽时，每个子信道可以看成平坦性衰落信道，因此OFDM可以有效地抵抗频率选择性衰落；并且如果循环前缀的长度大于信道的最大多径时延，则可以完全消除符号间干扰。另外，通过OFDM频率域的子载波调度和功率分配，对系统的频率资源进行统计的复用，可以获得频域的多用户分集增益，提高系统的总体效率。 

为了充分发挥MIMO技术和OFDM技术所具备的优势，在OFDM的基础上合理开发空间资源，通过将MIMO与OFDM相结合，形成MIMO OFDM系统，在多用户MIMO OFDM系统中可以在保证用户保证业务质量(QoS)的前提下，提供更高的数据传输速率。 

目前多用户MIMO OFDM系统中空频调度的优化目标主要是使系统在总功率有限的情况下使得频谱效率最大化，或者在满足用户的比特速率要求的情况下使得总功率消耗最小化。然而，在诸如第三代移动通信系统(3G)的长期演进(LTE)或者后三代(B3G)系统等实际的基于MIMO OFDM技术的蜂窝通信系统中，大量的用户接入网络，由于可使用的频率和空间子信道数量有限，则需要通过执行空频调度来选择接收端，并将空间子信道分配给所选择的接收端，以实现发射端与接收端之间的数据通信，在QoS的条件下，最大化系统的频谱效率。 

图1示出了基于MIMO OFDM技术的通信系统的示意图。参见图1，拥有四根天线的基站(NodeB)作为发射端，各自拥有两根天线的三个用户设备(UE)作为接收端。由于空间子信道的数目最多等于NodeB侧的天线总数，则NodeB侧通过执行空频调度方法来选择UE，并将所有的频率和空间子信道分配给所选择的UE。 

但是，由于现有的空频调度方法仅考虑频谱效率或者总功率消耗，而未曾顾及用户间的公平性，这会使得调度过程完成后，只有少数用户能够享受到网络侧提供的服务，而距离基站较远、信道条件恶劣的用户由于得不到服务而处于饥饿状态，不符合蜂窝通信系统对用户接入的要求，因此现有的空频调度方法无法应用于蜂窝通信系统之中。 

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于MIMO OFDM技术的空频调度方法，能够在分配空间子信道时保证用户的公平性。 

在根据本发明思想的方法中，包括如下步骤： 

A.在到达预先设置的调度周期时，利用接收端在当前调度周期的传输能力 和历史平均传输速率计算接收端的调度优先级； 

B.根据发射端预先设置的选择接收端数目，从调度优先级最高的接收端开始选择，并在所选择的接收端间分配空间子信道。 

其中，步骤A所述计算接收端的调度优先级为： 

计算接收端在当前调度周期的传输能力与历史平均传输速率之商，将所计算出的商值作为所述接收端的调度优先级。 

其中，所述接收端的最小速率MDR为r_min，所述接收端的历史平均传输速率为T，则步骤A所述计算接收端的调度优先级为： 

计算接收端在当前调度周期的传输能力与历史平均传输速率之商，将所得到的商值与 之积作为所述接收端的调度优先级。 

较佳地，步骤A所述计算调度优先级之前进一步包括： 

根据接收端的信道信息和该接收端在自身的接收天线上测量的信噪比，计算接收端在当前调度周期内的传输能力；并且，根据接收端在上一调度周期中的历史平均传输速率计算当前调度周期中的历史平均传输速率。 

其中，所述计算当前调度周期中的历史平均传输速率为：