[发明专利]一种可扩展性的802.11ac MU-MIMO网络的用户选择方法

摘要

本发明提供了一种可扩展性的802.11ac MU‑MIMO网络的用户选择方法，属于无线局域网技术领域。本发明将WLAN网络分簇，对每个簇中的各小区，根据AP天线个数选出最佳用户集，在选择时让用户去竞争AP的空间自由度，具有最佳信道的用户将会赢得AP的一个空间自由度，上传自己的CSI给AP，然后再进行用户删选，获得满足在消除小区间干扰条件下的最大空间流的用户集。采用本发明方法，信道开销不随小区中的用户数变化而变化，使小区中的用户选择具有可扩展性，解决了现有的用户选择策略的开销大，效率低的问题，提高了802.11ac的网络性能，具有可扩展性。

主权项

1.一种可扩展性的802.11ac MU‑MIMO网络的用户选择方法，其特征在于，首先将WLAN网络分簇，设某个簇中有T个无线接入点AP，构成了T个小区，其中小区i配置N_i根天线，有M_i个用户，M_i>>N_i，设小区i中的用户k配置的天线数为k＝1,2,...,M_i，i＝1,2,…,T；设和分别为小区i的候选用户集和已选用户集，初始候选用户集初始已选用户集为空集；用户选择的过程为：步骤1，标记j为用户选择次数，j初始为1，在第1次选择时，从中随机选择一个用户作为核心用户，标记为用户上传自己的信道状态信息CSI给无线接入点AP；将加入已选用户集中，将j自增1，更新候选用户集步骤2，判断已选用户集中用户数是否达到Ni，如果没有，进入步骤3执行，如果达到，进入步骤6执行；步骤3，小区i的无线接入点AP计算与所选用户正交的所有探测方向，设pr表示第r个探测方向，是1×Ni的单位矩阵，所得到的探测方向组成矩阵P，P为(Ni‑(j‑1))×Ni的矩阵；无线接入点AP向Ni‑(j‑1)个探测方向发射探测帧；步骤4，小区i中未选中的用户收到各个方向的探测帧后，计算各个方向的信噪比SINR，找到自己的最佳探测方向的信道；用户k的最佳探测方向信道其中为小区i中用户k在r方向的信噪比；步骤5，小区i中未选中的用户利用各自的最佳探测方向信道参与第j轮用户选择的竞争；将用户的最佳探测方向信道的值用二进制B位比特量化，进行B状态竞争过程，赢得竞争的用户为赢得竞争的用户向小区i的无线接入点AP发送CSI；将赢得竞争的用户从候选用户集中移入已选用户集中，将j自增1，更新小区i的候选用户集，然后转步骤2执行；所述的步骤5中，用户k进行B状态竞争的过程是：步骤202，将B位比特的第u位定义为状态u，对应的比特值记为状态值Bu，Bu取值为0或1；取第一个状态，u＝1，进入步骤203；步骤203，判断状态值Bu是否为1，如果是执行步骤204，如果不是，转步骤206执行；步骤204，用户k发送一个冲击波，在发送完后执行步骤205；步骤205，u自增1，判断u是否大于B，若是，则转步骤208执行；否则，用户进入下一个状态的竞争，转步骤203执行；步骤206，用户k监听信道并判断信道是否忙，若信道忙，进入步骤207执行，否则，转步骤205执行；步骤207，用户k退出本轮的用户选择过程；步骤208，B状态的竞争结束，最后在B个状态中存活的用户赢得竞争；步骤6，将小区i选中的Ni个用户，根据用户的天线个数进行升序排列，按天线大小对已选用户集中的用户进行编号；步骤7，基于干扰置零和干扰对齐消除小区间的干扰，为簇中各小区，找到在消除干扰条件下具有最大空间流的服务用户数，确定小区中服务用户集；所述的步骤7实现过程为：步骤301，设i为小区编号，初始值为2；标记簇中小区i的无线接入点AP为AP_i，已选用户集中没有被服务的用户数为K_i，K_i为未知数；设对象集，初始为空；初始选择AP1和AP2；小区1中，AP1配置N1根天线，没有被服务的用户数为K1；小区2中，AP2配置N2根天线，没有被服务的用户数为K2；AP₁中服务的用户数为N₁‑K₁，在消除AP₁的干扰条件下，AP₂能够增加服务的最多用户数消除小区2中干扰，AP₂能够增加服务的最多用户数其中，n、m为自然数，为小区1中用户(K₁+N₂‑n+1)配置的天线数，为小区2中用户(K₁+m)配置的天线数；则AP₂能够增加服务的最多用户数L(K₁)＝min(L'(K₁),L”(K₁))；找到K₁使N₁‑K₁+L(K₁)最大，得到AP₁和AP₂的服务用户数；步骤302，将AP1和AP2加入对象集，并统计各小区的无线接入点AP剩余的天线数，设Kt'表示小区t的无线接入点AP剩余天线数；步骤303，设置中间参数j，j初始为1；i自增1，然后判断i是否大于T，若是，转步骤312执行，若否继续执行步骤304；步骤304，判断j是否小于i，若是，继续执行步骤305；否则，转步骤307执行；步骤305，计算在消除APj的干扰条件下，APi最多能够增加服务的用户数nj为：其中，n_j为自然数，为小区j中用户(N_i‑n_j+1)配置的天线数；步骤306，j自增1，然后转步骤304执行；步骤307，计算在消除对象集中无线接入点AP的干扰条件下，APi最多能够增加服务的用户数L'(K1,...,Ki‑1)＝min(n1,n2,...,nj)；步骤308，在消除APi干扰条件下，APi能够增加服务的用户数为：其中，为小区i中用户[min(K'₁,...,K'_i‑1)+m]配置的天线数；步骤309，获得APi最多能够增加的服务用户数如下：L(K1,...,Ki‑1)＝min(L'(K1,...,Ki‑1),L”(K1,...,Ki‑1))，则小区i中剩余的用户数Ki＝Ni‑L(K1,...,Ki‑1)；步骤310，找到(K1,...,Ki‑1)使空间流N1‑K1+N2‑K2+....+L(K1,...,Ki‑1)最大，并确定对象集中各个小区的用户集；步骤311，将APi加入对象集中，计算APi中剩余的天线数K'i，然后转步骤303执行；K'_i＝N_i‑g(L(K₁,...,K_i‑1)‑L”(K₁,...,K_i‑1))，其中函数步骤312，完成簇中各个小区的用户选择，结束循环。