在mimo無線通信系統中進行用戶配對調度的方法和設備的製作方法

2023-05-23 19:58:46 1

專利名稱：：在mimo無線通信系統中進行用戶配對調度的方法和設備的製作方法
技術領域：
：本發明涉及多輸入多輸出(MultipleInputMultipleOutput，ΜΙΜΟ)無線通信領域，尤其涉及在ΜΙΜΟ無線通信系統中進行用戶配對調度的方法和設備。
背景技術：
：在無線通信系統中，由於成本、體積等方面的苛刻限制，移動端(MobileTerminal，MT，比如蜂窩系統中的手機)能夠負擔的天線數目十分有限(通常為一根天線)；而另一方面訪問接入節點(AccessPointAP，比如蜂窩系統中的基站)則可以比較容易地配置多個天線。有鑑於此，通常採用虛擬的多輸入多輸出(VirtualMultipleInputMultipleOutput,V-MIM0)技術來實現多用戶分集增益，從而提高系統的頻譜利用率。在V-MIMO中，兩個或多個用戶設備被配成一組，該組用戶設備同時利用相同的頻率和基站進行通信，而基站則利用其配置的多個天線來區分來自不用用戶設備的數據流。在這種情況下，一個用戶組可以看作是一個具有多個天線的虛擬的發射機，和多天線基站一起，共同構成了一個V-MIMO系統。在V-MIMO中實現對用戶的配對(針對兩用戶)或分組(針對多於兩個用戶)的代表性方法包括行列式準則(DeterminantFormula,DF)，單比例公平法(SingleProportionalFairness,SPF)禾口可調節行列式配對法(AdjustableDeterminantPairing)。這些方法考慮了系統總吞吐率和用戶公平性這兩個性能指標，試圖在這兩個指標之間實現某種程度上的折衷，但這些折衷都不是最優的。實際上還很可能考慮其它的性能指標(比如多種業務間的優先級等)，而以上方法難以考慮更多的性能指標。另外，這些方法都僅僅考慮了兩用戶配對的情況，並且很難應用於更多用戶的分組。有鑑於此，在V-MIMO中採用何種準則對用戶進行配對或分組，使得在各性能指標間能實現較好的折衷，是業內相關技術人員面臨的一項重要課題。
發明內容本發明的目的是提供一種在MIMO無線通信系統中進行用戶配對調度的方法和設備。根據本發明的一個方面，提供一種在基於MIMO的無線通信系統中用於進行用戶配對調度的方法，該方法包括以下步驟a.基於第一預定規則選擇第一用戶設備；b.基於所述第一用戶設備及MIMO容量計算多個潛在第二用戶設備的可達到的數據傳輸率；c基於第二預定規則，根據所述多個潛在第二用戶設備的可達到的數據傳輸率確定與所述第一用戶設備配對的第二用戶設備。根據本發明的另一個方面，還提供了一種在基於MIMO的無線通信系統中用於進行用戶配對調度的設備，其中，包括第一選擇裝置，用於基於第一預定規則選擇第一用戶設備；計算裝置，用於基於所述第一用戶設備及MIMO容量計算多個潛在第二用戶設備的可達到的數據傳輸率；第二選擇裝置，用於基於第二預定規則，根據所述多個潛在第二用戶設備的可達到的數據傳輸率確定與所述第一用戶設備配對的第二用戶設備。與現有技術相比，本發明具有以下優點在調度用戶設備時，能兼顧吞吐量、用戶公平性以及其他如業務的優先級等多方面的考量。通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯圖1為一個方面的基於MIMO的無線通信系統拓撲圖；圖2為本發明一個方面的用於進行用戶配對調度的方法流程圖；圖3為本發明另一個方面的用於進行用戶配對調度的方法流程圖；圖4為本發明一個方面的用於進行用戶配對調度的設備示意圖；圖5為本發明與現有各方案在整體吞吐量方面的性能比較示意圖；圖6為本發明與現有各方案在公平性方面的性能比較示意圖；附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。圖1示出了一個方面的基於MIMO的無線通信系統拓撲圖。所述無線通信系統包括設備2和多個用戶設備，例如用戶設備11、用戶設備12.......用戶設備1K。其中，設備2可以是任何一種能夠進行用戶配對調度的的電子設備，其包括但不限於1)基站，例如，BS.e-NodeB等；2)網絡控制器等。所述設備2可以直接或間接與各用戶設備通信，例如，如果所述設備2為基站，則其可以直接與各用戶設備以無線方式通信，而如果所述設備2為網絡控制器，則其可通過自身所連接的基站與各用戶設備的通信等。而各用戶設備可以是任何一種能以無線方式直接或間接和設備2通信的電子設備，包括但不限於手機、PDA等。在所述無線通信系統中，各用戶設備各自配置有1根或多根天線，與各用戶設備通信的基站配置有多根天線。所述無線通信系統包括單不限於LTE，WiMAX系統等。圖2為本發明一個方面的用於進行用戶配對調度的方法的流程圖。具體的，在步驟SOl中，設備2基於第一預定規則選擇第一用戶設備。例如，設備2基於第一預定規則在用戶設備11、用戶設備12.......用戶設備IK中選擇第一用戶設備。接著，在步驟S02中，設備2基於所述第一用戶設備及MIMO容量計算多個潛在用戶的可達到的數據傳輸率。最後，在步驟S03中，設備2基於第二預定規則，根據所述多個潛在用戶的可達到的數據傳輸率確定與所述第一用戶配對的一個或多個用戶設備。圖3為本發明另一個方面的用於進行用戶配對調度的方法的流程圖。具體的，在步驟SO1』中，設備2基於第一預定規則選擇第一用戶設備。其中，所述第一預定規則包括但不限於1)比例公平規則(ProportionalFairness,PF)；2)輪詢調度(RoundRobin,RR)規則；3)其它已有或將來有的調度規則，例如修正的比例公平規則等。例如，設備2基於RR規則在用戶設備11、用戶設備12.......用戶設備IK中選擇第一用戶設備，例如用戶設備1K。接著，在步驟S02』中，設備2基於所述第一用戶設備及MIMO容量，按照如下公式來計算多個潛在用戶設備的可達到的數據傳輸率i(^)=log(det(Hii;i,RxrH^+Ι))-1ο8(1+ΑΗ^Ηλι)其中，Hjfci代表基站端與第一用戶設備K之間的信道，HM5=[Ht,I^]，j^代表基站端與一個潛在用戶設備k'2之間的信道，=diag{PK,Pk.)，並且pk代表用戶設備ki的功率，logO+AH^V代表了第一個用戶設備kl的速率。例如，設備2選擇的第一用戶設備為用戶設備1K，而用戶設備IK與基站之間的信道為Ηκ，由此，設備2按照上述公式可計算出用戶設備11的可達到的數據傳輸率及(勻)=l0g(det(Hx,RxilH^i+I))-log(l+^EhkHk)』其中，Rxxl=CliagOVP1)；同樣，設備2可計算出用戶設備12的可達到的數據傳輸率R(Jc2)=JRxi2H^2+1))-log(l+pKHHKUK),其中，Rxx2=diag(Pk，P2)；......設備2可計算出用戶設備1(K-I)的可達到的數據傳輸率R(kK_x)=logCdetCH,,，pR郵…對利+1))—log(l+PkEhkKk),其中，Rχχ(κ-ι)=diag(PK,Ph)。最後，在步驟S03』中，設備2基於第二預定規則，根據所述多個潛在用戶設備的可達到的數據傳輸率確定與所述第一用戶配對的一個或多個用戶設備。其中，所述第二預定規則包括但不限於1)比例公平規則(ProportionalFairness,PF)；2)輪詢調度(RoundRobin,RR)規則；3)其它已有或將來有的調度規則，例如修正的比例公平規則等。設備2可基於與第一預定規則相同的第二規則來確定所述第一用戶配對的一個或多個用戶設備。例如，設備2基於PF規則選擇了第一用戶設備，同時再基於PF規則及計算出的各用戶設備的可達到的數據傳輸率來選擇配對的用戶設備。但是，設備2也可基於與第一預定規則不同的第二規則來確定所述第一用戶配對的一個或多個用戶設備。例如，設備2基於RR規則選擇了第一用戶設備，同時再基於PF規則及計算出的各用戶設備的可達到的數據傳輸率來選擇配對的一個或多個用戶設備。作為一種優選方式，當只考慮系統吞吐率和用戶設備公平性這兩個指標時，設備2在選擇第一用戶設備和配對的一個或多個用戶設備時，採用的第一預定規則和第二預定規則以基於數據率的比例公平調度規則為佳，如此可實現吞吐率和公平性的較好折衷。作為另一種優選方式，除了考慮系統吞吐率和用戶設備公平性這兩個指標之外，還需考慮其它指標，例如第一用戶設備信號為語音信號，配對的一個或多個用戶設備信號為數據信號，對於不同的業務，設備在選擇第一用戶設備和配對的一個或多個用戶設備時，採用的第一預訂規則和第二預訂規則可能就會不同了。此外，本領域技術人員應該理解，上述所示並非以兩個用戶設備配對為限，事實上，還可用於多個用戶設備配對的情形，即更多的用戶設備時分享相同的頻率資源和基站通信，並且設備2在選擇配對的一個或多個用戶設備時，採用的第二預定規則是獨立的，即可以相同，可以不同。例如，設備2在選擇第一個配對用戶設備時採用的第二預定規則為RR調度規則，而在選擇第二個配對用戶設備時採用的第二預定規則可以為RR調度規則，也可以為PF調度規則等，具體採用何種規則，根據性能指標來確定。再有，設備2獲得各用戶設備與基站之間的信道的方式包括但不限於1)來自於各用戶設備；2)來自於與各用戶設備通信的基站等。由於本領域技術人員對此已知悉，故在此不再詳述。圖4為本發明一個方面的用於進行用戶配對調度的設備示意圖。設備2包括第一選擇裝置21、計算裝置22和第二選擇裝置23。具體的，第一選擇裝置21基於第一預定規則選擇第一用戶設備。例如，第一選擇裝置21基於第一預定規則在用戶設備11、用戶設備12.......用戶設備IK中選擇第一用戶設備。接著，計算裝置22基於所述第一用戶設備及MIMO容量計算多個潛在用戶設備的可達到的數據傳輸率。最後，第二選擇裝置23基於第二預定規則，根據所述多個潛在用戶設備的可達到的數據傳輸率確定與所述第一用戶配對的一個或多個用戶設備。以下將基於上述圖4所示的設備，描述本發明另一個方面的用於進行用戶配對調度的過程。具體的，在步驟S01』中，第一選擇裝置21基於第一預定規則選擇第一用戶設備。其中，所述第一預定規則包括但不限於1)比例公平規則(ProportionalFairness,PF)；2)輪詢調度(RoundRobin,RR)規則；3)其它已有或將來有的調度規則，例如修正的比例公平規則等。例如，第一選擇裝置21基於RR規則在用戶設備11、用戶設備12.......用戶設備IK中選擇第一用戶設備，例如用戶設備1K。接著，計算裝置22基於所述第一用戶設備及MIMO容量，按照如下公式來計算多個潛在用戶設備的可達到的數據傳輸率權利要求1.一種在基於ΜΙΜΟ的無線通信系統中用於進行用戶配對調度的方法，該方法包括以下步驟a.基於第一預定規則選擇第一用戶設備；b.基於所述第一用戶設備及MIMO容量計算多個潛在第二用戶設備的可達到的數據傳輸率；c基於第二預定規則，根據所述多個潛在用戶設備的可達到的數據傳輸率確定與所述第一用戶設備配對的一個或多個用戶設備。2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一預定規則與所述第二規則為同一調度規則或者為不同調度規則。3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述調度規則包括PF規則、RR規則、修正的PF規則。4.根據權利要求2所述的方法，其中，所述同一調度規則包括PF規則，其中，所述步驟b還包括-利用下式計算所述潛在用戶設備的可達到的數據傳輸率5.根據權利要求2至4中任一項所述的方法，其中，所述無線通信系統包括LTE，WiMAX系統。6.一種在基於MIMO的無線通信系統中用於進行用戶配對調度的設備，其中，包括第一選擇裝置，用於基於第一預定規則選擇第一用戶設備；計算裝置，用於基於所述第一用戶設備及MIMO容量計算多個潛在用戶設備的可達到的數據傳輸率；第二選擇裝置，用於基於第二預定規則，根據所述多個潛在用戶設備的可達到的數據傳輸率確定與所述第一用戶設備配對的一個或多個用戶設備。7.根據權利要求6所述的設備，其中，所述第一預定規則與所述第二規則為同一調度規則或者為不同調度規則。8.根據權利要求7所述的設備，其中，所述同一調度規則包括PF規則、RR規則、修正的PF規則。9.根據權利要求6所述的設備，其中，所述調度規則包括PF規則，其中，所述計算裝置還用於利用下式計算所述潛在用戶設備的可達到的數據傳輸率10.根據權利要求6至9中任一項所述的設備，其中，所述無線通信系統包括LTE，WiMAX系統，其中，所述設備包括基站、Node-B、網絡控制器。全文摘要本發明涉及一種在MIMO無線通信系統中進行用戶配對調度的方法和設備。其中，設備先基於第一預定規則選擇第一用戶設備，隨後再基於所述第一用戶設備及MIMO容量計算多個潛在第二用戶設備的可達到的數據傳輸率，最後再基於第二預定規則，根據所述多個潛在第二用戶設備的可達到的數據傳輸率確定與所述第一用戶設備配對的第二用戶設備。本發明的優點包括在調度用戶設備時，能兼顧吞吐量、用戶公平性以及其他如業務的優先級等多方面的考量。文檔編號H04W16/14GK102547732SQ201010599220公開日2012年7月4日申請日期2010年12月17日優先權日2010年12月17日發明者劉宏軒,周智勳,成先濤,樊迅,王松海,王江宏,陳明申請人:上海貝爾股份有限公司,電子科技大學