CN101174876A - 空分多址接入码本构造方法及调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空分多址接入码本的构造方法，包括以下处理：设置两个4×4的基矩阵B₁和B₂，用于生成空分多址接入码本的簇；通过使用基矩阵B₁的任意两列作为生成基生成簇I，并使用基矩阵B₁的其余的两列作为生成基生成簇II，将簇I和簇II作为第一对簇；通过使用基矩阵B₂的任意两列作为生成基生成簇I’，并使用基矩阵B₂的其余的两列作为生成基生成簇II’，将簇I’和簇II’作为第二对簇；使用第一对簇和第二对簇形成空分多址接入码本的Part2，进而使用Part2形成空分多址接入码本。本发明还提供了一种空分多址接入码本的调度方法。通过以上技术方案，本发明实现了以下有益效果：提高了频谱利用率，从而提高了系统吞吐量。

Description

空分多址接入码本构造方法及调度方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，并且更特别地，涉及一种空分多址接入(SDMA)码本的构造方法以及调度方法。

背景技术

未来移动通信中日益增加的语音业务、数据业务、和宽带Internet业务，在传输速率、性能和系统业务容量等方面对通信系统提出了更高的要求。为了满足这个要求，仅靠利用更多的频谱资源是不够的，为此需要引入无线信号的空间资源，也就是用多天线发送和接收信号。

空分多址接入(SDMA)技术能充分利用多天线系统的空间资源，从而使现有系统的频谱利用率得到成倍的增长。SDMA需要解决的一个关键问题是如何控制复用用户之间的相互干扰。理论上，基站需要精确已知复用用户的信道状态信息(CSI)才能通过预编码之类的技术充分控制或者完全消除用户之间的干扰。在实际无线通信系统中，尤其是采用FDD模式的系统中，基站不太可能精确获知用户CSI，即使通过用户反馈CSI的方式，由于其开销太大并且现有的许多多用户预编码方案对CSI的反馈误差非常敏感，往往并不采用。

如此同时，快速调度已经成为B3G/4G的关键技术之一。在多用户环境下，随机调度(OS，Opportunistic Scheduling)能利用多用户分集以提高系统的平均吞吐量。在基于码本方式的SDMA模式下，用户的反馈信息首先受到反馈数量的限制，同时由于用户端只知道自身的情况而不能获知其他用户的信息，即现在的移动通信系统用户之间并不能协作处理，因此用户所能提供给基站的信息也是有限的。基站如何利用收集到的数量有限且信息有限的反馈数据，快速的调度复用用户同时同频发送数据，充分利用多用户分集以及空间资源，是随机调度SDMA技术的关键之一。另外，码本设计的优劣将直接影响到系统的性能以及所需反馈数据的数量，它是随机调度SDMA方案的关键技术之二。

不同于单用户的预编码矩阵码本设计，SDMA码本应当预考虑用户间的干扰控制问题。IEEE802.20所述的SDMA方案的码本采用了分簇(两簇)的思想，可以理解为相当于把发射空间预先划分成两个子空间，每个子空间分别对应一个调度用户。实际上，空间划分的粗细对提高系统的性能起比较关键的作用，但过细的划分会增加反馈开销，更甚的是，它会增加调度算法设计的难度。

如上所述，在相关技术的技术方案中，过细的空间划分增加了反馈开销，并且增加了SDMA调度算法的难度。

发明内容

本发明致力于克服上述相关技术中的一个或多个固有缺陷，为此，本发明提供了一种空分多址接入码本的构造方法以及调度方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种空分多址接入码本的构造方法。

该方法包括以下步骤：步骤A，设置多个基矩阵，用于生成空分多址接入码本的簇；步骤B：分别通过多个基矩阵中的每个形成簇，并使用簇形成空分多址接入码本的Part2，进而使用Part2形成所述空分多址接入码本。

在设置两个基矩阵B₁和B₂的情况下，步骤B包括以下步骤：步骤B-1：通过使用基矩阵B₁的任意多个列作为生成基生成簇I，并使用基矩阵B₁的其余列作为生成基生成簇II，将簇I和簇II作为第一对簇；步骤B-2，通过使用基矩阵B₂的任意多个列作为生成基生成簇I’，并使用基矩阵B₂的其余列作为生成基生成簇II’，将簇I’和簇II’作为第二对簇；以及步骤B-3，使用第一对簇和第二对簇形成空分多址接入码本的Part2，进而使用Part2形成空分多址接入码本。

在步骤B-1和步骤B-2中，通过定义U_i□Δ_iD来生成各个簇中的元素，其中，

φ_i1，φ_i2为0到2π之间均匀分布的随机变量，D为2×2的离散傅立叶变换矩阵，其中，Δ_i的取值是发射端和接收端预先约定的固定值；具体而言，通过将生成基与相应的矩阵U_i相乘得到簇中的第i个元素。

另外，在步骤B-3中生成的Part2包括两个组，并且第一对簇和第二对簇分别构成两个组中的一个组，并且Part2的长度为簇中的元素的个数的四倍。

通过上述方法形成的空分多址接入码本由Part1和Part2两部分组成，其中，Part2由两个组构成，并且两个组中的每个都由一对簇构成。

根据本发明的另一方面，提供了一种空分多址接入码本的调度方法。

该方法包括以下步骤：第一步骤，用户端根据自己的信道状态信息从空分多址接入码本中选择最匹配的簇以及该簇中最匹配的元素，即最匹配的预编码矩阵，并选择对其干扰最小的簇；第二步骤，计算用户端被干扰最小的簇干扰时所能支持的数据传输速率；以及第三步骤，用户端将最匹配预编码矩阵的编号、干扰最小的簇的编号、以及数据传输速率反馈给基站，而所述最匹配预编码矩阵的编号包括最匹配簇的编号以及该簇中最匹配元素的编号。

其中，在第一步骤中，只选择对其干扰最小的簇，是因为属于同一簇的预编码矩阵对用户端的干扰相同。

另外，在第三步骤之后，上述方法还包括以下步骤：第四步骤，基站根据在第三步骤中发送的最匹配簇的编号和干扰最小簇的编号将用户分成多个类；第五步骤，分别选择各个类中的特定用户，将其输出传输速率标记为C_m，n，并将该用户标记为K_m，n；第六步骤，对在第五步骤中标记的用户进行匹配，即，使用户K_m，n与用户K_n，m匹配，并分别计算每对匹配的用户的和速率，其中，和速率＝C_m，n+C_n，m；以及第七步骤，比较各个匹配对的数据传输速率的和，选择其中的一个特定匹配对，将特定匹配对所包括的两个用户作为当前调度的发送用户。

其中，上述的第四至第七步骤可以独立于上述的第一至第三步骤而单独使用。

通过以上技术方案，本发明实现了以下有益效果：减少了用户反馈信息比特，降低了移动端反馈信息单元的复杂度，充分抑制空分多址接入用户之间的干扰，并且提高了频谱利用率，从而提高了系统吞吐量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是示出根据本发明第一实施例的空分多址接入码本的构造方法的流程图；

图2是示出根据本发明第三实施例的空分多址接入调度方法的流程图；

图3是示出根据本发明第四实施例的空分多址接入调度方法的流程图；

图4是示出根据本发明第五实施例的空分多址接入调度方法的流程图；以及

图5-A是示出根据本发明的技术方案与相关技术的总吞吐量的比较关系的示意图，其中，基站有四根天线，用户端有两根天线，信道比为17dB，用户端的移动速度为3Km/h；

图5-B是示出根据本发明的技术方案与相关技术的总吞吐量的比较关系的示意图，其中，基站有四根天线，用户端有两根天线，信道比为17dB，用户端的移动速度为30Km/h；

图5-C是示出根据本发明的技术方案与相关技术的总吞吐量的比较关系的示意图，其中，基站有四根天线，用户端有两根天线，信道比为10dB，用户端的移动速度为3Km/h；

图5-D是示出根据本发明的技术方案与相关技术的总吞吐量的比较关系的示意图，其中，基站有四根天线，用户端有两根天线，信道比为10dB，用户端的移动速度为30Km/h；

图5-E是示出根据本发明的技术方案与相关技术的总吞吐量的比较关系的示意图，其中，基站有四根天线，用户端有一根天线，用户端的移动速度为3Km/h；以及

图5-F是示出根据本发明的技术方案与相关技术的总吞吐量的比较关系的示意图，其中，基站有四根天线，用户端有一根天线，信道比为10dB，用户端的移动速度为30Km/h。

具体实施方式

本发明的发明原理是，在基站和发射端都预先设计好一组预编码矩阵或波束，用户端根据自身的信道信息从码本中选择合适的预编码矩阵或波束，并把相关信息以少量的标量形式通过低速反馈信道报告给基站，这样可以大大减少系统反馈的开销。基站在收集所有请求用户的反馈信息后需进行统筹调度，此外，本发明在设计码本时对空间划分的细致程度和调度算法复杂度进行了很好的折中。

以下将参照附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

第一实施例

首先，本发明的实施例提供了一种空分多址接入(SDMA)码本的构造方法，在实现该方法的过程中，本发明所使用的装置包括移动端的信道估计单元、反馈信息单元、以及基站的调度单元和SDMA发射单元。

目前的3GPP/3GPP2的演化版本基站一般布置4根发射天线，移动端一般配置1～2根天线。从信息论角度出发，当用户端都配置两根天线时，基站最多可以在同一时频资源同时向两个用户发送数据，每个用户发送两个数据流，此时单个用户的预编码矩阵为4×2的尺度。当用户端配置单天线时，基站最多可以同时向四个用户发送数据，每个用户发送一个数据流，此时单个用户将以单波束发送。考虑到上述两种情况，SDMA码本由两个部分(Part1，Part2)组成，Part1中的元素为列矢量(波束)，主要用于单天线用户；Part2中的元素为4×2的预编码矩阵，主要用于两天线配置的用户。

以下将参照图1来描述根据本发明实施例的SDMA码本的构造方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S102：设置两个4×4的基矩阵B₁和B₂，用于生成空分多址接入码本的簇；

步骤S104：通过使用基矩阵B₁的第一列和第二列，即，B₁(：，1：2)作为生成基生成簇I，并使用基矩阵B₁的第三列和第四列，即，B₁(：，3：4)作为生成基生成簇II，将簇I和簇II作为第一对簇；步骤S106，通过使用基矩阵B₂的第一列和第二列，即，B₂(：，1：2)作为生成基生成簇I’，并使用基矩阵B₂的第三列和第四列，即，B₂(：，3：4)作为生成基生成簇II’，将簇I’和簇II’作为第二对簇；值得注意的是，在该处理中，被选择作为生成基的两列可以是基矩阵中的任意两列，而不限于上述情况；此外，也可能作为生成基的两列分别来自不同的基矩阵，比如B₁(：，1)和B₂(：，2)这两列，例如，4个生成基分别是：B₁(：，1)和B₂(：，2)、B₁(：，2)和B₂(：，3)、B₁(：，3)和B₂(：，4)、B₁(：，4)和B₂(：，1)。

在上述步骤S104中，定义U_i□Δ_iD，其中，

φ_i1，φ_i2为0到2π之间均匀分布的随机变量，D为2×2的离散傅立叶变换矩阵，值得注意的是，Δ_i的取值是发射端和接收端预先约定的固定值；

具体而言，将生成基与相应的矩阵U_i相乘得到簇中的第i个元素。例如，在生成基为B₁(：，1：2)的情况下，簇I中的第i个元素为B₁(：，1：2)U_i，其中，B₁(：，1：2)表示矩阵B₁的第1和第2列，类似地，簇II中的第i个元素为B₁(：，3：4)U_i，B₁(：，3：4)表示矩阵B₁的第3和第4列，

此外，例如，当簇中的i取1、2时，指的是簇中有2个元素，当簇中的i取1、2、3、4、5、6时，指的是簇中有6个元素，以此类推；

步骤S108，使用第一对簇(簇I和簇II)和第二对簇(簇I’和簇II’)形成SDMA码本的Part2，进而使用Part2形成SDMA码本。

其中，Part2包括两个组，并且第一对簇和第二对簇分别构成两个组中的一个组。另外，不同的用户采用的预编码矩阵选自所述簇I、簇II、簇I’、和簇II’中的不同的簇，更具体地，每个用户都使用某个簇中的某个元素，即，空分复用的用户，也就是占用同样的时频资源的多个用户，所用的预编码矩阵必然来自不同的簇。

为了提供对本发明实施例的进一步理解，对SDMA码本作进一步描述。SDMA码本由两个部分(Part1，Part2)组成，Part1由两个集合(Set1，Set2)组成，每个集合包含四个元素

Set1由以下酉矩阵中的四列组成， $B_1=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& e^{\mathrm{j\π}/2}& e^{\mathrm{j\π}}& e^{j3\mathrm{\π}/2}\\ 1& e^{\mathrm{j\π}}& e^{j2\mathrm{\π}}& e^{j3\mathrm{\π}}\\ 1& e^{j3\mathrm{\π}/2}& e^{j3\mathrm{\π}}& e^{j9\mathrm{\π}/2}\end{array}\right]$

Set2由以下酉矩阵中的四列组成， $B_2=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ e^{\mathrm{j\π}/4}& e^{j3\mathrm{\π}/4}& e^{j5\mathrm{\π}/4}& e^{j7\mathrm{\π}/4}\\ e^{\mathrm{j\π}/2}& e^{j3\mathrm{\π}/2}& e^{j5\mathrm{\π}/2}& e^{j7\mathrm{\π}/2}\\ e^{j3\mathrm{\π}/4}& e^{j9\mathrm{\π}/4}& e^{j15\mathrm{\π}/4}& e^{j21\mathrm{\π}/4}\end{array}\right]$

因此，可以看出，在上述步骤S108中形成的SDMA码本中的Part2的长度为簇中的元素的个数的四倍，例如，假设构成SDMA码本的Part1的长度固定，为8个元素，则当簇中有6个元素时，Part2的长度为24，SDMA码本的总长度为32，当簇中只有2个元素时，Part2的长度为8，SDMA码本的总长度为16。

应当注意，在本实施例中描述了使用两个4×4的基矩阵B₁和B₂来形成SDMA码本的情况，但是本发明不限于此，可以理解，可以使用两个或多个其他结构的基矩阵来实现本发明。即，本发明的码本的Part2包括两个组，并且第一对簇和第二对簇分别构成两个组中的一个组，从而共有四个簇。实际中，可以有多于两个的组，比如三个组或者四个组；每一组中的簇的数目也可以多于两个。增加组或者簇的数目，会导致实现复杂度的增加，但是可以实现，而这样的实现，并没有脱离本发明的精神。

第二实施例

在本实施例中，提供了一种使用在第一实施例中提供的SDMA码本的构造方法构造的SDMA码本，其主要特点是，SDMA码本的Part2由两个组(group)组成，每个组又由一对簇构成(所以共有4个簇)，另外，每一对簇由一个基矩阵生成。

在本实施例中提供的SDMA码本具有如下特点：(1)码本兼顾了移动端配置单根和两根天线配置的情况；(2)码本的产生具有一定的随机性，基站和用户可以每隔一段时间同步更新；(3)码本Part2中矩阵元素的两列都是正交归一的，即，预编码矩阵具有半酉特性；(4)同簇中不同元素W_i，W_j，i≠j满足 $W_i{W}_i^H=W_j{W}_j^H$ ，例如，给定用户的信道矩阵H_k，以W_i为预编码矩阵的复用用户对用户k的干扰主要由 ${\left|\right|H_k{W}_i\left|\right|}_F^2=\mathrm{tr}\left(H_k{W}_i{W}_i^H{H}_k^H\right)$ 的值决定，因此同一簇中的元素对给定用户的干扰是相同的；(5)一个成对簇中簇I中任意元素

和簇II中任意元素

满足 $W_{i,1}^H{W}_{j,2}=0$ ，即，簇I中任意元素和簇II中任意元素满足各列相互正交的特性。

此外，对于根据本发明实施例的SDMA码本的使用，遵循如下规则：(1)对于两天线配置用户的SDMA调度，由于每个簇是由两个列生成的，因此它只能张成部分发射空间，为了充分利用空间资源，使复用用户采用的预编码矩阵必须选自不同的簇；(2)对于单天线配置用户的SDMA调度，由于一个酉矩阵的各个列在方向上尽可能拉开以分割整个发射空间，所以使SDMA的四个用户采用的发送波束必须选自码本Part1中的同一个集合。

因此，本发明实施例提供的SDMA码本充分考虑了多用户预编码的特性，同时其构成特性有利于减少用户反馈信息比特和降低移动端反馈信息单元的复杂度。

第三实施例

在本实施例中，提供了一种空分多址接入的调度方法，其可以使用在上述实施例中提供的SDMA码本的构造方法以及SDMA码本。

如图2所示，根据本发明实施例的SDMA调度方法包括以下步骤：

步骤S202，用户端根据自己的信道状态信息(CSI)从SDMA码本中选择最匹配的预编码矩阵(将其编号为index1)以及对其干扰最小的簇(将其编号为index2，由于SDMA码本中有4个簇，因此index2为2bit的数据)，而所述最匹配的预编码矩阵包括最匹配的簇以及该簇中最匹配的元素；需要说明的是，对于给定用户的CSI，属于同簇的预编码矩阵对其的干扰是相同的，因此，用户端从码本中搜索对其干扰最小的预编码矩阵时只需以簇为单位来进行即可；

步骤S204，计算用户端被干扰最小的簇干扰，即被干扰最小的簇中的任意一个预编码矩阵干扰时，所能支持的数据传输速率C(实际上，C可以视为采用SDMA方案后该用户所能支持的最大容量)；以及

步骤S206：用户端将编号index1、编号index2、以及数据传输速率C反馈给基站。

在上述处理中，用户k的等效基带接收信号矢量为y_k＝H_kU₁s₁+H_kU₂s₂+n_k，其中，U₁为该用户的发送预编码矩阵，由两个波束构成，即用户可以同时发送两个独立数据流。其中右边第二项认为是其他用户数据的干扰项。由码本使用约定可知，U₁，U₂虽然都选自码本Part2部分，但他们属于不同的簇。假设用户端采用MMSE检测方法，线性处理后的接收信号可以表示为

$z_k=G_k^H{y}_k=G_k^H{H}_k{U}_1{s}_1+G_k^H{H}_k{U}_2{s}_2+G_k^H{n}_k$

其中， $G_k={(H_k{U}_1{U}_1^H{H}_k^H+H_k{U}_2{U}_2^H{H}_k^H+\frac{N_0}{E_s}{I}_N)}^{-1}{H}_k{U}_1,$ 则对于(U₁，U₂)在码本中的第i种取值，第n个数据流的SINR可以表示为：上式中(A)_nm表示矩阵A的第(n，m)个元素，(A)_n表示矩阵A的第n行；

则用户k所能支持的速率为： $C_{k,i}=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\log (1+{\mathrm{\μ}}_{k,n,i})$

为了得到用户k所能支持的最大速率，必须遍历U₁，U₂所有可能的情形。假设码本Part2中每个簇的尺度为L，由于码本使用上述规定(1)的约束，所以(U₁，U₂)共有4L*3L种可能。但由于码本的上述性质(4)，遍历时当选定U₁后，再在同一簇中遍历U₂已经没有必要，这是因为，同一簇中的预编码矩阵对用户k具有相同的干扰，因此，只需遍历4L*3种可能。

在上述步骤S206之后，本实施例中的调度方法进一步包括以下步骤：

步骤S208：基站根据在步骤S206中发送的编号index1所指向的簇和编号index2将用户分成多个类(12个，这是因为，index1所指向的簇为m＝1、2、3、4，即，4个簇，而index2＝n不等于m，且n＝1、2、3、4，因此分成12类)；

在该步骤中，如果多个用户反馈的最匹配预编码矩阵指向同一个簇，同时它们反馈的干扰最小簇也相同，则该多个用户属于同一个类；其中，类用(m，n)表示，其中，m为编号index1指向的SDMA码本中的簇的编号，n为编号index2的值，m，n为不大于4的自然数；

步骤S210：分别选择各个类中反馈的数据传输速率最大的用户，并且优选地，将该最大数据传输速率C标记为C_m，n，并将反馈最大值的用户标记为K_m，n；在该步骤中，如果某类中无对应反馈用户，即为空类，则该类的C_m，n和k_m，n则皆置为零；

步骤S212，对在步骤S210中标记的用户进行匹配，从而形成其每个都包括两个用户的一个或多个匹配对，即，使用户K_m，n与用户K_n，m匹配，并分别计算每对匹配的用户的和速率，其中，和速率＝C_m，n+C_n，m；

在该步骤中形成的匹配对所包括的两个用户中，一个用户反馈的最匹配预编码矩阵指向的簇与另一个用户反馈的干扰最小簇相同，即，让用户K_m，n与用户K_n，m匹配是因为该两个用户反馈的index1和index2指向相同的两个簇，若复用该对中的两个用户，并同时选择各自反馈的index1指向的矩阵分别作为发送预编码矩阵，则两个用户之间的相互干扰可以在码本的控制范围内达到最小，按这样的匹配方式，一共可以得到1～2与2～1，1～3与3～1，1～4与4～1，2～3与3～2，2～4与4～2，3～4与4～3六个匹配对；

如果上述的六个匹配对中，任意一个匹配对中没有两个双天线的用户供调度，那么就调度一个双天线的用户和两个单天线的用户，称为一个双天线用户和两个单天线用户的混合匹配对。所调度的两个单天线用户分别对应的两个最匹配列，就是上述的被调度的一个双天线的用户的干扰最小的簇的生成基的两个列。例如，使用两个4×4的基矩阵B₁和B₂生成码本，如步骤S104所述，码本Part2的生成基分别为B₁(：，1：2)、B₁(：，3：4)、B₂(：，1：2)和B₂(：，3：4)，而如前所述，码本Part1由两个集合(Set1，Set2)组成，每个集合包含四个元素，是相应基矩阵的4列，即Set1包括的4个元素是基矩阵B₁的4列B₁(：，1)、B₁(：，2)、B₁(：，3)、B₁(：，4)，而Set2包括的4个元素是基矩阵B₂的4列B₂(：，1)、B₂(：，2)、B₂(：，3)、B₂(：，4)。那么，所调度的一个双天线的用户和两个单天线的用户可以是，比如，被调度的一个双天线的用户的干扰最小簇的生成基是B₂(：，3：4)，而所调度的两个单天线用户分别对应的两个最匹配列，就是B₂(：，3)和B₂(：，4)。

如果上述的六个匹配对中，任意一个匹配对中既没有两个双天线的用户供调度，也没有上述的一个双天线用户和两个单天线用户组成的混合匹配对供调度，那么就调度一个双天线的用户和一个单天线的用户，称为一个双天线用户和一个单天线用户的混合匹配对。所调度的一个单天线用户对应的一个最匹配列，就是上述的被调度的一个双天线的用户的干扰最小簇的生成基的两个列中的任意一列。例如，所调度的一个双天线的用户和一个单天线的用户可以是，被调度的一个双天线的用户的干扰最小簇的生成基是B₂(：，3：4)，而所调度的一个单天线用户对应的一个最匹配列，是B₂(：，3)或者B₂(：，4)。

如果上述的六个匹配对中，任意一个匹配对中没有两个双天线的用户供调度，没有上述的一个双天线用户和两个单天线用户组成的混合匹配对供调度，没有上述的一个双天线用户和一个单天线用户的组成的混合匹配对供调度，即，如果上述的三种匹配对都不存在，则认为该匹配对中的两个用户中有一个指向零数据，则说明此时不存在匹配用户对，此时将发送单个用户的数据，并且不需要空分复用。

如果上述的六个匹配对中，任意一个匹配对中没有用户供调度，那么这个匹配对的传输速率为零，必然不考虑调配这个匹配对。

通过上述的方法，可以得到上述的六个匹配对的每一个中所对应的供调度的两个双天线的用户、或者一个双天线用户和两个单天线用户、或者一个双天线用户和一个单天线用户，或者一个双天线的用户。

以及步骤S214，选择最大和速率对应的匹配对中所包括的用户作为当前调度的发送用户；由上所述，它可能是两个双天线的用户、或者一个双天线用户和两个单天线用户、或者一个双天线用户和一个单天线用户，或者一个双天线的用户。

可选地，在步骤S210中，出于对各个用户公平的角度考虑，可以选择长时间没有得到服务的用户，而不是反馈的数据传输速率最大的用户，优选地，将该用户标记为K_m，n，并将其反馈的数据传输速率标记为C_m，n；相应地，在步骤S214中，可以选择其中的两个用户中的至少一个是长时间没有得到服务的用户的匹配对，并将其中包括的两个用户作为当前调度的发送用户。从上述技术方案可以看出，根据本发明实施例的用于SM-SDMA模式的反馈比特需包含两个index，一个index指向首选的预编码矩阵，另一个比特指向首选的干扰簇，当采用单波束SDMA模式时，只需要反馈一个index即可。

第四实施例

在本实施例中，提供了一种空分多址接入码本调度方法，本方法主要适用于但不限于双天线或多天线用户，如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤S302：基站根据用户发送的最匹配预编码矩阵的编号(index1)所指向的簇和干扰最小簇的编号(index2)将用户分成多个类；其中，一个类中的多个用户反馈的最匹配预编码矩阵指向同一个簇，同时多个用户反馈的干扰最小簇也相同；

步骤S304，分别选择各个类中的反馈的数据传输速率最大的用户，并且优选地，将该最大数据传输速率C标记为C_m，n，并将反馈最大值的用户标记为K_m，n；在该步骤中，如果某类中无对应反馈用户，即为空类，则该类的C_m，n和k_m，n则皆置为零；

可选地，在该步骤中，出于对各个用户公平的角度考虑，可以选择长时间没有得到服务的用户，而不是反馈的数据传输速率最大的用户，优选地，将该用户标记为K_m，n，并将其反馈的数据传输速率标记为C_m，n；

步骤S306，对在步骤S304中标记的用户进行匹配，从而形成其每个都包括两个用户的一个或多个匹配对，即，使用户K_m，n与用户K_n，m匹配，并分别计算每对匹配的用户的和速率，其中，和速率＝C_m，n+C_n，m；

在该步骤中形成的匹配对所包括的两个用户中，一个用户反馈的最匹配预编码矩阵指向的簇与另一个用户反馈的干扰最小簇相同，即，让用户K_m，n与用户K_n，m匹配是因为该两个用户反馈的index1和index2指向相同的两个簇，若复用该对中的两个用户，并同时选择各自反馈的index1指向的矩阵分别作为发送预编码矩阵，则两个用户之间的相互干扰可以在码本的控制范围内达到最小，按这样的匹配方式，一共可以得到1～2与2～1，1～3与3～1，1～4与4～1，2～3与3～2，2～4与4～2，3～4与4～3六个匹配对；

如前所述，如果上述的六个匹配对中，任意一个匹配对中没有两个双天线的用户供调度，那么就调度一个双天线的用户和两个单天线的用户，称为一个双天线用户和两个单天线用户的混合匹配对。而如果上述的六个匹配对中，任意一个匹配对中即没有两个双天线的用户供调度，也没有上述的一个双天线用户和两个单天线用户组成的混合匹配对供调度，那么就调度一个双天线的用户和一个单天线的用户，称为一个双天线用户和一个单天线用户的混合匹配对。最后，如果上述的六个匹配对中，任意一个匹配对中没有两个双天线的用户供调度，没有上述的一个双天线用户和两个单天线用户组成的混合匹配对供调度，没有上述的一个双天线用户和一个单天线用户的组成的混合匹配对供调度，即，如果上述的三种匹配对都不存在，则认为该匹配对中的两个用户中有一个指向零数据，则说明此时不存在匹配用户对，此时将发送单个用户的数据，并且不需要空分复用。而如果上述的六个匹配对中，任意一个匹配对中没有用户供调度，那么这个匹配对的传输速率为零，必然不考虑调配这个匹配对。

通过上述的方法，可以得到上述的六个匹配对的每一个中所对应的供调度的两个双天线的用户、或者一个双天线用户和两个单天线用户、或者一个双天线用户和一个单天线用户、或者一个双天线用户。

以及步骤S308，选择最大和速率对应的匹配对中所包括的用户作为当前调度的发送用户；由上所述，它可能是两个双天线的用户、或者一个双天线用户和两个单天线用户、或者一个双天线用户和一个单天线用户，或者一个双天线的用户。

第五实施例

在本实施例中，提供了一种空分多址接入码本调度方法，本方法主要适用于但不限于单天线用户，如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤S402，基站根据用户的最匹配列的编号将用户分成多个类，其中，类中的多个用户的最匹配列的编号指向同一个列，其中，列是构成空分多址接入码本的Part1的多个矩阵(可以标记为set1、set2......)所包括的多个列(j＝1......n)中的一个；

步骤S404，分别选择每个矩阵中所包括的多个类中的特定用户，并计算每个矩阵的特定用户的数据传输速率和，其中，该用户是传输速率最大的用户，其速率标记为C_j；以及

步骤S406，比较多个矩阵的数据传输速率和的大小，选择数据传输速率和最大的矩阵所包括的用户作为当前调度的发送用户。

可选地，在步骤S404中，所选择的用户是长时间没有得到服务的用户，相应地，在步骤S406中选择的矩阵是其中的至少一个用户是长时间没有得到服务的用户的矩阵。

值得注意的是，上述实施例中示出的处理仅是示例性的，目的是为了提供对本发明的透彻理解，然而，本发明并不局限于此，例如，在TDD的情况下，有可能不需要用户反馈，基站就可以知道上述的最匹配预编码矩阵的编号(index1)和干扰最小簇的编号(index2)信息。

因此，本发明的技术方案能够充分抑制SDMA用户之间的干扰。就仿真结果而言，MIMO信道采用3GPP SCM模型进行仿真，信道假设为平坦衰落，载波为2GHz。系统每隔5ms进行一次SDMA调度。比较曲线为高通公司提出的SDMA随机调度方案(IEEE802.20)。如图5-A至图5-F所示，仿真结果表明，本发明的技术方案在系统平均吞吐量(throughput)性能方面明显优于比较曲线。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (36)

1.一种空分多址接入码本的构造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，设置多个基矩阵用于生成空分多址接入码本的簇；以及

步骤B，分别通过所述多个基矩阵形成多个簇，并使用所述簇形成所述空分多址接入码本的Part2，进而使用所述Part2形成所述空分多址接入码本。

2.根据权利要求1所述的空分多址接入码本的构造方法，其特征在于，在所述步骤A中，设置两个基矩阵B₁和B₂。

3.根据权利要求2所述的空分多址接入码本的构造方法，其特征在于，所述步骤B包括以下步骤：

步骤B-1，通过使用所述基矩阵B₁的任意多个列作为生成基生成簇I，并使用所述基矩阵B₁的其余列作为生成基生成簇II，将所述簇I和所述簇II作为第一对簇；

步骤B-2，通过使用所述基矩阵B₂的任意多个列作为生成基生成簇I’，并使用所述基矩阵B₂的其余列作为生成基生成簇II’，将所述簇I’和所述簇II’作为第二对簇；以及

步骤B-3，使用所述第一对簇和所述第二对簇形成所述空分多址接入码本的Part2，进而使用所述Part2形成所述空分多址接入码本。

4.根据权利要求3所述的空分多址接入码本的构造方法，其特征在于，在所述步骤B-1和步骤B-2中，通过定义U_i□Δ_iD来生成所述各个簇中的元素，其中，

φ_i1，φ_i2为0到2π之间均匀分布的随机变量，D为2×2的离散傅立叶变换矩阵。

5.根据权利要求3所述的空分多址接入码本的构造方法，其特征在于，将所述生成基与相应的矩阵U_i相乘得到所述簇中的第i个元素。

6.根据权利要求3所述的空分多址接入码本的构造方法，其特征在于，所述Δ_i的取值是发射端和接收端预先约定的固定值。

7.根据权利要求3所述的空分多址接入码本的构造方法，其特征在于，在所述步骤B-3中生成的所述Part2包括两个组，并且所述第一对簇和所述第二对簇分别构成所述两个组中的一个组。

8.根据权利要求3所述的空分多址接入码本的构造方法，其特征在于，不同的用户采用的预编码矩阵选自所述簇I、簇II、簇I’、和簇II’中的不同的簇，即，空分复用的多个用户所用的预编码矩阵来自不同的簇。

9.一种使用根据权利要求1至8中的任一项所述的构造方法构造的空分多址接入码本，其特征在于，所述空分多址接入码本由Part1和Part2两部分组成，其中，所述Part2由两个组构成，并且所述两个组中的每个都由一对簇构成。

10.一种使用根据权利要求9所述的空分多址接入码本的调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步骤，用户端根据自己的信道状态信息从空分多址接入码本中选择最匹配的预编码矩阵以及对其干扰最小的簇；

第二步骤，计算所述用户端被所述干扰最小的簇干扰时所能支持的数据传输速率；以及

第三步骤，所述用户端将所述最匹配预编码矩阵的编号、所述干扰最小簇的编号、以及所述数据传输速率反馈给基站。

11.根据权利要求10所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述第三步骤之后，进一步包括以下步骤：

第四步骤，所述基站根据在所述第三步骤中发送的所述最匹配预编码矩阵的编号所指向的簇和所述干扰最小簇的编号将用户分成多个类；

第五步骤，分别选择所述各个类中的特定用户；

第六步骤，对在所述第五步骤中选择的所述特定用户进行匹配，从而形成其每个都包括两个用户的一个或多个匹配对，并计算所述匹配对中的两个用户反馈的数据传输速率的和；以及

第七步骤，比较各个匹配对的数据传输速率的和，选择其中的一个特定匹配对，将所述特定匹配对所包括的两个用户作为当前调度的发送用户。

12.根据权利要求11所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述第四步骤中，如果多个用户反馈的最匹配预编码矩阵指向同一个簇，同时所述多个用户反馈的干扰最小簇也相同，则所述多个用户属于同一个类。

13.根据权利要求11所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述第五步骤中，选择的所述特定用户是反馈的所述数据传输速率具有最大值的用户。

14.根据权利要求11所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述第五步骤中，选择的所述特定用户是长时间没有得到服务的用户。

15.根据权利要求13或14所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述第六步骤中形成的所述匹配对所包括的两个用户中，一个用户反馈的最匹配预编码矩阵所在的簇与另一个用户反馈的干扰最小簇是同一个簇。

16.根据权利要求11所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述第七步骤中，所选择的所述特定匹配对中的两个用户反馈的数据传输速率的和具有最大值。

17.根据权利要求11所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述第七步骤中，所选择的所述特定匹配对中的两个用户中的至少一个是长时间没有得到服务的用户。

18.根据权利要求11所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述第四步骤中，所述类用(m，n)表示，其中，m为所述最匹配预编码矩阵的编号指向的所述空分多址接入码本中的簇的编号，n为所述干扰最小簇的编号的值，m，n为不大于4的自然数。

19.根据权利要求18所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述第四步骤中，将用户分成12个类。

20.根据权利要求11所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，当在所述第四步骤中分成的一个类中没有相应的反馈用户时，所述类为空类。

21.根据权利要求11所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，当在所述第六步骤中形成的匹配对所包括的两个用户中有一个用户指向零数据时，发送单个用户的数据，并且不需要空分复用。

22.一种空分多址接入码本调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：基站根据用户的最匹配预编码矩阵的编号和干扰最小簇的编号将用户分成多个类；其中，所述类中的多个用户的最匹配预编码矩阵指向同一个簇，同时所述类中的多个用户反馈的干扰最小簇相同；

步骤B：分别选择所述各个类中的特定用户；

步骤C：对在所述步骤B中选择的所述特定用户进行匹配，从而形成其每个都包括两个用户的一个或多个匹配对，并计算所述匹配对中的两个用户的数据传输速率的和；以及

步骤D：比较各个匹配对的数据传输速率的和，选择其中的一个特定匹配对，将所述特定匹配对所包括的两个用户作为当前调度的发送用户。

23.根据权利要求22所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述步骤B中选择的所述特定用户是反馈的所述数据传输速率具有最大值的用户或长时间没有得到服务的用户。

24.根据权利要求23所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述步骤C中形成的所述匹配对所包括的两个用户中，一个用户反馈的最匹配预编码矩阵所在的簇与另一个用户反馈的干扰最小簇是同一个簇。

25.根据权利要求22所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述步骤D中，所选择的所述特定匹配对中的两个用户反馈的数据传输速率的和具有最大值。

26.根据权利要求22所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述步骤D中，所选择的所述特定匹配对中的两个用户中的至少一个是长时间没有得到服务的用户。

27.一种空分多址接入码本调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，基站根据用户的最匹配列的编号将用户分成多个类，其中，所述类中的多个用户的最匹配列的编号指向同一个列，其中，所述列是构成空分多址接入码本的Part1的多个矩阵所包括的多个列中的一个；

步骤B，分别选择每个矩阵中所包括的多个类中的特定用户，并计算每个矩阵的所述特定用户的数据传输速率和；

步骤C，比较所述多个矩阵的数据传输速率和的大小，选择特定矩阵所包括的用户作为当前调度的发送用户。

28.根据权利要求27所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述特定用户是数据传输速率最大的用户。

29.根据权利要求27所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述步骤C中，所选择的特定矩阵是数据传输速率之和最大的矩阵。

30.根据权利要求27所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述特定用户是长时间没有得到服务的用户。

31.根据权利要求27所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述步骤C中，所选择的特定矩阵是其中的至少一个用户是长时间没有得到服务的用户的矩阵。

32.一种使用根据权利要求9所述的空分多址接入码本的调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步骤，部分用户端根据自己的信道状态信息从空分多址接入码本中选择最匹配的预编码矩阵以及对其干扰最小的簇；另外一些用户端根据自己的信道状态信息从空分多址接入码本中选择最匹配的列。

第二步骤，计算所述部分用户端被所述干扰最小的簇干扰时所能支持的数据传输速率和所述选择最匹配的列的用户端所能支持的数据传输速率；以及

第三步骤，所述部分用户端将所述最匹配预编码矩阵的编号、所述干扰最小簇的编号、以及所述数据传输速率反馈给基站；所述选择最匹配的列的用户端将所述最匹配的列的编号、以及所能支持的数据传输速率反馈给基站。

33.根据权利要求32所述的空分多址接入码本调度方法，其特征在于，在所述第三步骤之后，进一步包括以下步骤：

第四步骤，所述基站根据在所述第三步骤中发送的所述最匹配预编码矩阵的编号所指向的簇和所述干扰最小簇的编号将用户分成多个类；

第五步骤，分别选择所述各个类中的特定用户；

第六步骤，对在所述第五步骤中选择的所述特定用户进行匹配，从而形成其每个都包括两个用户的一个或多个匹配对，并计算所述匹配对中的两个用户反馈的数据传输速率的和；某些匹配对包括一个反馈最匹配预编码矩阵的编号和干扰最小簇的编号的用户以及一个或多个反馈最匹配的列的编号的用户；

第七步骤，比较各个匹配对的数据传输速率的和，选择其中的一个特定匹配对，将所述特定匹配对所包括的两个或多个用户作为当前调度的发送用户。

34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，在所述第六步骤中，所述某些匹配对包括的一个反馈最匹配预编码矩阵的编号和干扰最小簇的编号的用户以及一个或多个反馈最匹配的列的编号的用户，有以下特征：

一个或多个反馈最匹配的列的编号的用户，其最匹配列是与一个反馈最匹配预编码矩阵的编号和干扰最小簇的编号的用户的干扰最小簇的基矩阵中的任意一列平行的列。

35.一种空分多址接入码本调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：基站根据用户的最匹配预编码矩阵的编号和干扰最小簇的编号将用户分成多个类；其中，所述类中的多个用户的最匹配预编码矩阵指向同一个簇，同时所述类中的多个用户反馈的干扰最小簇相同；基站还调度一些存在最匹配的列的用户；

步骤B：分别选择所述各个类中的特定用户；

步骤C：对在所述步骤B中选择的所述特定用户进行匹配，从而形成其每个都包括两个用户的一个或多个匹配对，并计算所述匹配对中的两个用户的数据传输速率的和；某些匹配对包括一个存在最匹配预编码矩阵和干扰最小簇的用户以及一个或多个存在最匹配列的用户；以及

步骤D：比较各个匹配对的数据传输速率的和，选择其中的一个特定匹配对，将所述特定匹配对所包括的两个或多个用户作为当前调度的发送用户。

36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，在所述步骤C中，某些匹配对包括的一个存在最匹配预编码矩阵和干扰最小簇的用户以及一个或多个存在最匹配列的用户，有以下特征：

一个或多个存在最匹配列的用户，其最匹配列是与存在最匹配预编码矩阵和干扰最小簇的用户的干扰最小簇的基矩阵的任意一列平行的列。

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