[发明专利]基于最大吞吐量的自适应用户调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信技术领域的方法，尤其是一种无线多用户多输入多输出系统的用户调度和预编码方法，具体地涉及一种基于最大吞吐量的自适应用户调度方法。

背景技术

传统的多输入多输出(Single User Multiple Input Multiple Output，SU-MIMO)技术中，用户和基站组成的多天线结构可以实现分集复用，在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下，能够提高信道容量。在此技术的基础上，又提出了多用户多输入多输出(Multiple Users Multiple Input Multiple Output，MU-MIMO)技术。多用户多输入多输出技术虽然是由传统的多输入多输出技术发展而来，但是两者还是有很大的差别。在多用户多输入多输出技术中，基站可以同时服务多个用户，在3GPP-LTE(The 3rd Generation Partnership Project Long Time Evolution)标准协议中，考虑的是两个用户配对的用户组占用相同视频资源，即多用户在相同子载波上传输，因此多用户多输入多输出技术可以增大系统的空间复用率，能大大地提高系统吞吐量。但多用户技术的引入，又带来了多用户之间共信道干扰的问题。因此，必须针对多用户多输入多输出系统的特点，设计相应的预处理方法来消除或减少干扰的影响，从而达到最优的吞吐量。其中，多用户多输入多输出系统中的预处理方法主要包括：用户调度和预编码方案。

对现有文献的调研，了解前人的已有工作.Taesang Yoo等人在《IEEE Journal on Selected Areas in Communications》(美国电气与电子工程师协会通信期刊，2007年9月第7卷第1478至1491页)上，发表了“Multi-Antenna Downlink Channels with Limited Feedback and User Selection”(“采用有限反馈和用户选择的多天线下行信道研究”)，该文提出了，在多天线多输入多输出的系统中，采用信道质量信息(CQI)和信道方向信息(CDI)的有限反馈方法，以及半正交的用户选择方法(Semi-orthogonal User Selection，SUS)，可以得到较优的系统吞吐量。具体方法步骤是：首先，在全体用户中选择信道质量信息最大的用户，把它作为第一个调度用户；其次，在未选择用户中找出与已选择用户相关性小于某一阔值的用户集合，在此集合中选择信道质量指示最大的用户作为这一次调度用户；然后，重复上一步骤直到接收天线等于发射天线，或者半正交用户集合为空集；最后，对所调度用户进行迫零预编码(Zero-Forcing Precoding)，从而来传输数据进行通信。半正交用户选择虽然能减小调度用户时的复杂度，但是这种方法不能得到最优的调度用户集合，而且文中是采用随机预编码矩阵，同样也不能获得最优的系统吞吐量。

另外，检索文献又发现在用户调度的方法中，Matteo Trivellato等人在《IEEE Journal on Selected Areas in Communications》(美国电气与电子工程师协会通信期刊，2008年10月第8卷第1494至1503页)上，发表了“On Transceiver Design and Channel Quantization for Downlink Multiuser MIMO Systems with Limited Feedback”(“有限反馈MIMO系统中发射端的信道量化研究”)，本发明中研究贪婪算法的用户选择方法(Greedy algorithm User Selection，GUS)半正交的用户选择方法(Semi-orthogonal User Selection，SUS)。贪婪算法的用户调度方法相比半正交的用户调度方法来说，贪婪算法的用户调度过程中不是先从未选择用户中找出一个待选用户集合，而是直接在所有未选择用户中进行选择。并且文中除了第一个用户是选择最大信道质量指示的用户外，其余用户的选择是最大的信干噪比(Signal-to-interference-plus-noise ratio，SINR)。贪婪算法的用户选择方法相对于半正交用户选择方法来说，贪婪算法的用户选择方法更简单，更易于实现，而且待选集合是所有未选择用户，可能达到用户调度的最优解。其次，因为系统容量是和信干噪比成正比的，文中的选择准则能达到一个较优的系统容量，但是最大信干噪比下迫零预编码在找寻波束成形向量时忽略了噪声功率，因此最大信干噪比并不适用于所有环境，其他的选择准则也是必要的。

发明内容