CN101466151A - 用于多用户mimo的调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于多用户MIMO的调度方法。优先级计算过程使用接收SINR计算每个用户对于每个RB(资源块)的优先级。最大优先级用户选择/RB分配过程选择对于未分配RB具有最大优先级的用户并且将该RB分配给该用户。如果在频率轴或空间轴上存在未分配RB，则频率轴/空间轴未分配RB存在确定过程进行到用于下一个用户的调度。投影信道向量更新过程通过GS正交化更新未选择用户的投影信道向量。正交化系数计算过程计算正交化系数。校正的SINR计算过程计算校正的SINR。下一个MIMO层优先级计算过程计算未选择用户对于下一个多MIMO层中对应的RB的优先级。未选择用户的优先级在下一个用户调度过程中使用。

Description

用于多用户MIMO的调度方法

技术领域

本发明涉及多用户MIMO调度方法，并且尤其涉及用于考虑频率轴和空间轴上的接收质量而将系统频带内通过频率划分所生成的资源块分配给最优的用户的调度方法。

背景技术

多用户多输入多输出(以下，简称为MU-MIMO)是一种用于提高下一代移动通信系统的上行链路无线接入中的小区吞吐量的有前景的通信技术。在MU-MIMO通信中，多个终端发送具有同样频率的数据信号，并且，基站划分由多个用户(移动台或发送装置)发送的信号，同时考虑为MIMO信号。人们认为，MU-MIMO通信系统是除了一般使用的时间和频率资源之外，还使用了空间信道作为资源的空分多址(以下，简称为SDMA)系统。SDMA的使用使得能够通过适当地选择同时发送数据的用户对获得显著的多用户分集效应，并且因此能够提高移动通信系统的小区吞吐量。

图1示出上行链路MU-MIMO通信系统的配置。在此假定用户发送装置(移动台或通信终端)301-1到301-M(M是正整数)中的每一个都具有一根发送天线。然而，可能存在这样的情况：用户发送装置中的每一个都具有多根发送天线，并且通过选择所述发送天线之一来发送数据，或者使用所述多根发送天线来发送数据。当用M来表示同时发送的用户的数量时，所述用户的发送装置301-1到301-M中的每一个都将数据信号转换成纠错编码并且对其进行数字调制。每一个用户的每一个数据信号从用户的发送天线302-1到302-M中的每一个发送。接收天线303-1到303-N(N是正整数)从用户接收复用的数据信号。接收装置(基站)304将来自用户的数据信号进行划分和解调，以解码所述纠错编码。接收装置304根据用户的信道质量测量结果为每个分组选择同时发送数据的用户对。使用下式(1)和下式(2)，由下式(3)表示接收装置304接收到的接收信号y，式(1)指示成对的用户J₁到J_M的发送符号，并且式(2)指示信道矩阵。

$S_k={\left[\begin{array}{cccc}{S}_{J_1}& S_{J_2}& \·\·\·& S_{J_M}\end{array}\right]}^T---\left(1\right)$

$H_k=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{J_1}& h_{J_2}& \·\·\·& h_{J_M}\end{array}\right]---\left(2\right)$

y＝H_ks_k+n                       (3)

在上式(3)中，n表示噪声向量。

在MU-MIMO的情况中，必须考虑用户对的信道正交性选择用户对，并且可以使用完全搜索方法，用于实现最优的特性。在完全搜索方法中，计算所有用户的组合MIMO容量，并且选择容量最大的用户对。当用Hk表示用户组合k(k＝1，2，…，N_all)的信道矩阵时，可以用下式(4)表示MIMO容量。

$C\left(H_K\right)={\log }_2\det (I+\frac{P_s}{P_n}{H}_k{H}_k^H)\≈M{\log }_2\frac{P_s}{P_n}+{\log }_2\det \left(H_k{H}_k^H\right)---\left(4\right)$

在上式(4)中，P_s表示每个用户的发送功率，而P_n表示噪声功率。在完全搜索方法中，选择MIMO容量C(H_K)最大的用户组合k_opt。k_opt可以由下式(5)表示。

$k_{\mathrm{opt}}=\arg \underset{k}{\max }C\left(H_k\right)---\left(5\right)$

根据使用完全搜索方法的用户选择方法，必须完成对许多与所有用户的组合数量N_all(N_all＝_NuC_M)相对应的多个MIMO容量C(H_K)的计算，并且因此当用户数N_u和/或同时发送的用户数M很大时，计算量变得很大。

为了减少完全搜索方法中的计算量，已经提出了一种方法，其中，通过采用Gram-Schmitd(以下简称GS)正交化来执行多MIMO层中每一层上的顺序处理来选择用户【例如参见非专利文献1(Z.Tu and R.S.Blum，“Multiuser diversity for a dirty paper approach，”IEEE Commun.Lett.，vol.7，no.8，pp.370-372，Aug.2003)和非专利文献2(T.Yoo and A.Goldsmith，“Onthe optimality of multiantenna broadcast scheduling using zero-forcing beamforming，”IEEE J.Select.Areas Commun.，vol.24，no.3，pp.528-541，March2006)】。在此使用的术语“多MIMO层(MIMO层)”是指已经独立地转换成纠错编码并且在MIMO复用中经过调制的所发送的数据信号。

将描述使用GS正交化的MU-MIMO用户选择方法的原理。当对信道矩阵H_k应用QR分解(H_k＝Q_kP_k)时，由下式(6)表示MIMO容量最大的用户组合k_opt。

$k_{\mathrm{opt}}=\arg \underset{k}{\max }{\left|\det \left(R_k\right)\right|}^2=\arg \underset{k}{\max }\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Π}}}{r}_{k,\mathrm{mm}}^2---\left(6\right)$

在上式(6)中，r_k，mm表示R_k的对角元素。可以通过选择用户使得r_k，mm的平方最大，从而使MIMO容量最大化。为了次优地实现此，采用了GS正交化。GS正交化对应于这样的过程：在顺序地选择用户使得r_K，mm最大的同时执行QR分解。

图2示出了GS正交化和QR分解之间的关系。GS正交化(QR分解)处理在从N_u个用户中选择了第M个用户后结束。

图3示出GS正交化的概念。GS正交化重复这样的过程，其中，相继选择信道向量h_j能够投影得尽可能大的用户和对应于此的正交轴，与此同时，更新投影在由已经选择的用户的m个正交轴组成的正交系统Q^(m)的补空间Q^(m)⊥上的h_j的投影信道向量h_j ^(m+1)。

图4示出了使用GS正交化的用户选择(调度)方法，作为MU-MIMO调度方法的示例。该调度方法包括信道向量测量过程101、信道功率计算过程102、最大功率用户选择过程103、投影信道功率计算执行确定过程104、投影信道向量更新过程105和投影信道功率计算过程106。该调度方法使用GS正交化计算用户的投影信道向量的功率值(或幅度值)，以为多MIMO层中的每一个选择最大功率用户。

信道向量测量过程101使用参考信号为每个用户测量上行链路信道向量(当没有数据发送时主要周期地发送探测参考信号)。信道功率计算过程102根据每个用户的信道向量计算信道功率。最大功率用户选择过程103为多MIMO层中的每一个选择投影信道功率最大的用户。为第m个多MIMO层选择的用户J_m由下式(7)表示。

$J_m=\arg \underset{j}{\max }{\left|\right|h_j^{\left(m\right)}\left|\right|}^2---\left(7\right)$

在上式(7)中，当m＝1时， $h_j^{\left(1\right)}=h_j$ 。如果m<M，则投影信道功率计算执行确定过程104进行到用于下一个多MIMO层的投影信道功率计算过程，而如果m＝M，则结束用户选择(调度)并且输出用户选择信息。

投影信道向量更新过程105通过GS正交化更新投影在与已经选择的用户相对应的正交系统Q^(m)的补空间Q^(m)⊥上的未选择的用户的投影信道向量h_j ^(m+1)。投影信道向量h_j ^(m+1)由下式(8)表示。

$h_j^{(m+1)}=h_j^{\left(m\right)}-\frac{\left({h_{J_m}^{\left(m\right)}}^H{h}_j^{\left(m\right)}\right)h_{J_m}^{\left(m\right)}}{{\left|\right|h_{J_m}^{\left(m\right)}\left|\right|}^2}---\left(8\right)$

投影信道功率计算过程106计算通过GS正交化更新的投影信道向量h_j ^(m+1)的功率。未选择的用户的投影信道功率输入最大功率用户选择过程103，使得用于下一个多MIMO层的用户被选择。

另一方面，采用单载波频分多址(以下称为SC-OFDM)和正交频分多址(以下称为OFDMA)，用于下一代移动通信系统中的上行链路无线接入。根据这些FDMA方法，将无线资源频率划分成系统频带内的多个资源块(以下称为RB)。可以组合多个RB形成载波以增大通信容量。经过频率划分的RB分配给多个用户。在用于将RB分配给多个用户的调度方法中，用于根据沿频率轴的信道变化将RB分配给具有最大优先级的用户的频率调度方法在提高吞吐量中特别有效。

在日本特许公开第2007-214993(专利文献1)中描述的通信系统是用于通过控制调度而提高吞吐量的公知技术之一。根据专利文献1，如果等待开始通信的终端台装置可以由其自身满足需要的发送速率，则其自主地向基站请求空间复用调度。因此，该技术往往能通过利用从终端台装置到基站的调度请求而执行有效的调度来提高吞吐量并且减少基站的计算负荷。通过软件和硬件的协作，基站一般具有调度器功能。例如，在日本特许公开第2007-221755(专利文献2)中还描述了调度器功能。尽管专利文献2描述了用于在MU-MIMO中使用的调度器(调度单元)，但是，它并没有提到构成调度器的主要操作的调度方法。

图5示意性地示出使用最大CIR方法的频率调度。在频率调度中，为每个RB测量用户的接收SINR(信号与干扰和噪声功率比)，使得RB分配给具有最大接收SINR的用户。在图5中所示的示例中，RB2和RB3分配给用户#1，RB1分配给用户#2，以及RB4分配给用户#3。

图6示出频率调度方法。该调度方法包括对于每一个RB的接收SINR测量过程201、对于每一个RB的优先级计算过程202、最大优先级用户选择/RB分配过程203、多个RB的分配204和频率轴上的未分配RB的存在的确定205。

接收SINR测量过程201使用用户的参考信号为每个RB测量上行链路接收SINR。接收SINR通常用作移动通信系统中的指示信道质量的指示符或者CQI(信道质量指示符)。因此，CQI可以用作接收SINR。优先级计算过程202根据最大CIR方法或者比例公平(PF)方法，使用接收SINR为每个RB计算用户的优先级。最大优先级用户选择/RB分配过程203为未分配的RB选择具有最大优先级的用户，使得该RB分配给该用户。如果在最大优先级用户选择/RB分配过程203中分配了RB的用户还对其它RB具有最大优先级，则多个RB的分配过程204将那些RB分配给该用户。例如，在需要连续RB的分配的SC-FDMA方法中，如果用户对于邻近已分配的RB的RB具有最大优先级，则这些RB分配给该用户。如果有沿着频率轴的未分配的RB，则频率轴未分配RB的存在确定过程205进行到用于下一个用户的调度，而如果没有未分配的RB，则结束所述调度，并且输出用户选择和RB分配信息。

发明内容

上述MU-MIMO调度方法只在空间轴方向(多MIMO层)上提供调度，同时假定频率轴上是单载波。并且，信号功率标准基于每个用户的投影信道功率，而不考虑干扰功率。人们相信，当在MU-MIMO系统中执行频率调度时，对于每个RB，干扰功率将根据其它小区的通信环境而不同。因此，需要在调度方法中考虑干扰功率。

并且，上述MU-MIMO调度方法提供基于最大MIMO容量的调度，换而言之，使用信道感知(CA)方法。在先技术文献没有提到对使用PF方法的调度方法或者考虑信道质量之外的其它因素的调度方法的应用，所述其它因素例如是延迟请求或重传请求的优先级。尽管CA方法对应于传统的最大CIR方法，但是，在此称作CA方法，这是因为MU-MIMO不仅考虑CIR还考虑了信道正交性。

本发明提供了与公知的使用接收SINR的频率调度方法一致的MU-MIMO调度方法。在该MU-MIMO调度方法中，在考虑以频率轴和空间轴的两维表示的接收质量(SINR)的同时，将通过系统频带内的频率划分而生成的RB分配给最优用户。

根据本发明技术方案的MU-MIMO调度方法是用于将经过频率划分和空间划分的RB分配给用户的MU-MIMO调度方法。

根据该MU-MIMO调度方法，执行RB到第n个用户的分配，使得一个或多个RB分配给具有最大优先级的用户，所述最大优先级根据每个RB的接收SINR(第一多MIMO层)或者校正的SINR(第二和以上的多MIMO层)而确定。然后，对于已分配的RB的下一多MIMO层中的RB，计算未选择用户的校正的SINR。随后，计算由校正的SINR的函数表示的优先级，并且，根据未分配RB的优先级将RB分配给第(n+1)个用户，所述未分配RB包括已经为之计算过优先级的那些未分配的RB。

根据本发明的技术方案的MU-MIMO调度方法可以使得将RB分配给用户而不对频率轴和空间轴上的RB的分配顺序施加限制，或者可以使得对于每一个空间轴，将频率轴上的所有RB分配给用户。

并且，根据本发明技术方案的MU-MIMO调度方法可以使得通过以下步骤来执行校正的SINR的计算：为第n个用户更新未选择的用户的投影信道向量，根据投影信道向量计算在下一个多MIMO层中的RB的正交化系数，并且将接收SINR乘以正交化系数以获得校正的SINR。

根据如上所述的MU-MIMO调度方法，在考虑以频率轴和空间轴的两维表示的接收质量(SINR)的同时，将在系统频带内通过频率划分生成的RB分配到最优的用户，藉此能够获得显著的多用户分集效应，并且能够提高移动通信系统的小区吞吐量。

并且，该MU-MIMO调度方法是基于对于每个多MIMO层用GS正交化系数校正过的SINR的调度方法。因此，能够以较小的计算量实现该方法，并且可应用于使用任何需要的优先级功能的调度方法。

附图说明

图1是示出现有技术的上行链路MU-MIMO通信系统的配置示例的图；

图2是用于说明GS正交化和QR分解之间的关系的图；

图3是示出GS正交化的概念的图；

图4是用于说明MU-MIMO调度方法的一般示例的流程图；

图5是示出采用一般最大CIR方法的频率调度方法的图；

图6是用于说明一般频率调度方法的流程图；

图7A和7B是用于说明根据本发明的MU-MIMO调度方法的概要的图；

图8是示出根据本发明的MU-MIMO调度方法的第一说明性实施例的图；

图9是示出根据第一说明性实施例的MU-MIMO调度方法中如何分配RB的图；

图10是示出根据本发明的MU-MIMO调度方法的第二说明性实施例的图；

图11是示出根据第二说明性实施例的MU-MIMO调度方法中如何分配RB的图。

具体实施例

在采用SC-FDMA或OFDMA方法的上行链路MU-MIMO通信中，无线资源被按频率划分成I(I是1或大于1的整数)个RB，与此同时，使用MIMO在同一频率(RB)处被M空分复用。因此，I×M个无线资源分配给最优用户。

在应用于本发明的MU-MIMO通信方法中，在考虑以频率轴和空间轴的两维表示的接收质量(SINR)的同时，将在系统频带内通过频率划分生成的RB分配给最优的用户。

图7A和7B示出两维调度方法的概要。在两维调度中，RB分配中的自由度更高，因此随着调度期间总是存在的可分配RB数增加可以预期更好的特性。相信考虑到其RB分配中的高自由度，图7A和7B中所示的方法是可取的。

图7A是将RB分配给用户而不在频率轴和空间轴上的RB的分配顺序上施加限制的方法。该方法在RB分配中提供最高的自由度。具体而言，在M个RB沿空间轴分配之前总是确保在RB分配中与I个RB相对应的自由度。在图7A所示的示例中，不是沿着频率轴从RB1开始顺序地执行分配，而是通过这样的方法将RB分配给用户：在分配任意RB之后，沿空间轴选择随后要分配的RB。

图7B示出对于每个空间轴，将频率轴上的所有RB分配给用户的方法。因为当在每个空间轴上，频率轴上的未分配RB的数量变小时，分配中的自由度降低，所以，就特性来看，该方法可能劣于图7A中所示的方法。然而，因为第一多MIMO层中的调度与一般频率调度一样，所以可以使用现有的设备，仅通过增强其功能就能够容易地执行该方法。

参考图8，将描述根据本发明的MU-MIMO调度方法的说明性实施例。因为能够通过使用一般的MU-MIMO配置实施本发明，所以，在此将省略用于实现本发明的硬件配置的详细描述。这意味着，任何具有用于将经过频率划分或空间划分的资源块分配给多个用户的调度器的MU-MIMO通信系统都可适用于根据本发明的调度方法。

第一说明性实施例涉及如图7A所示的将RB分配给用户而不对分配RB的顺序施加任何限制的方法。根据第一说明性实施例的调度方法包括对于每个RB的接收SINR/信道向量测量过程1、对于每个RB的优先级计算过程2、最大优先级用户选择/RB分配过程3、多个RB分配过程4、频率/空间轴未分配RB的存在确定过程5、下一个MIMO层优先级计算执行确定过程6、投影信道向量更新过程7、正交化系数计算过程8、校正的SINR计算过程9和下一个MIMO层优先级计算过程10。上述过程通过软件和/或硬件实现。

接收SINR/信道向量测量过程1通过使用用户的参考信号为每个上行链路RB测量接收SINR和信道向量。在此使用的参考信号是探测参考信号，主要当没有数据发送时，周期性地发送探测参考信号。在移动通信系统中，接收SINR一般用作指示信道质量的指示符，即，CQI。因此，CQI可以用作接收SINR。

优先级计算过程2通过使用基于CA或PF方法的接收SINR对每个RB计算用户的优先级。

最大优先级用户选择/RB分配过程3选择对于未分配RB具有最大优先级的用户，并且将该RB分配给该用户。

如果由最大优先级用户选择/RB分配过程3分配了RB的用户对于任何除已经分配的这个以外的其它RB仍然具有最高优先级，则多个RB分配过程4将那些RB分配给该用户。例如，在需要连续RB的分配的SC-FDMA方法中，如果用户对于邻近已经分配的RB的RB具有最大优先级，则将这些RB分配给该用户。

如果频率轴或者空间轴上存在任何未分配的RB，则频率/空间轴未分配RB的存在确定过程5进行到用于下一个用户的调度，而如果不存在未分配的RB，则结束该调度并且输出用户选择和RB分配信息。

如果m(i)<M，则下一个MIMO层优先级计算执行确定过程6进行到对于下一个多MIMO层计算优先级的过程，而如果m(i)＝M，则进行到用于下一个用户的调度。

投影信道向量更新过程7通过GS正交化更新投影在与已经选择的用户对应的正交系统Q^(m)的补空间Q^(m)⊥上的未选择用户的子载波k(1≤k≤K：K是子载波的平均数)的投影信道向量投影信道向量

由下式(9)表示。

$h_j^{(m+1)}\left(k\right)=h_j^{\left(m\right)}\left(k\right)-\frac{\left({h_{J_m}^{\left(m\right)}}^H\left(k\right)h_j^{\left(m\right)}\left(k\right)\right)h_{J_m}^{\left(m\right)}\left(k\right)}{{\left|\right|h_{J_m}^{\left(m\right)}\left(k\right)\left|\right|}^2}---\left(9\right)$

在上式(9)中， $h_j^{\left(1\right)}\left(k\right)=h_j\left(k\right).$

尽管假定基本上对于每个子载波执行投影信道向量更新过程7，但出于减少计算量的目的，也可以对与相干带宽(coherent bandwidth)对应的每个子载波群执行该过程。

通过以下步骤来计算正交化系数 ${\mathrm{\&rho;}}_j^{(m+1)}(0\&le;{\mathrm{\&rho;}}_j^{(m+1)}\&le;1)$ ：在预定频率带宽(RB带宽，或单载波带宽)上将由GS正交化更新的用户的子载波k的投影信道向量

的功率进行平均(或求和)，并且用所述带宽中经过平均(或求和)的信道功率对其进行归一化。对于每个用户，第(m+1)多MIMO层的正交化系数由下式(10)表示。

${\mathrm{\&rho;}}_j^{(m+1)}=\frac{\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|\right|h_j^{(m+1)}\left(k\right)\left|\right|}^2}{\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|\right|h_j\left(k\right)\left|\right|}^2}---\left(10\right)$

在上式(10)中， ${\mathrm{\&rho;}}_j^{\left(1\right)}=1.$

校正的SINR计算过程9通过将每个用户的接收

乘以正交化系数

而计算校正的 $\mathrm{SINR}{\mathrm{\&rho;}}_j^{(m+1)}{\mathrm{SINR}}_j.$

下一个MIMO层优先级计算过程10根据校正的SINR计算在下一个多MIMO层中未选择用户对于对应的载波(RB)的优先级。根据CA方法，校正的

本身表示优先级。另一方面，根据PF方法，从校正的

计算支持数据速率

并且通过用平均支持数据速率R_I的倒数来加权该支持数据速率而获得的值

表示优先级。

通过使用综合优先级执行调度可以将这应用到考虑除信道质量以外的其它因素的优先级的调度算法中，所述其它因素例如是延迟请求或重传请求，所述综合优先级通过将除信道质量以外的因素的优先级与由校正的SINR表示的优先级相加而获得。

由下一个MIMO层优先级计算过程10计算的未选择用户的优先级提供给最大优先级用户选择/RB分配过程3，在其中为下一个用户执行调度。例如可以通过监控每个分组中的延迟量来执行延迟请求的优先级的计算，使得当延迟量增加时优先级增加。例如可以通过监控每个分组中重传数来执行重传请求的优先级的计算，使得当重传数增加时优先级增加。并且，还可以使用其它方法来计算延迟请求或重传请求的优先级。

图9示出了根据本发明第一说明性实施例分配RB的方式。所示出的实施例涉及将RB分配给用户而不对频率轴和空间轴上的RB的分配顺序施加限制的方法。例如，当由第三多MIMO层中的RB4和RB5组成的载波分配给第n个用户时，计算未选择用户对于由第四多MIMO层中的RB4和RB5组成的载波的优先级，使得RB分配给作为第(n+1)个用户的、对于包括该载波的由半密度带点网格指示的未分配RB具有最大优先级的用户。

参考图10，将描述根据本发明的MU-MIMO调度方法的第二说明性实施例。所示的说明性实施例涉及图7B中所述的方法。

根据该说明性实施例的调度方法包括对于每个RB的接收SINR/信道向量测量过程1、对于每个RB的优先级计算过程2、最大优先级用户选择/RB分配过程3、多个RB分配过程4、频率轴未分配RB的存在确定过程11、下一个MIMO层优先级计算执行确定过程6、投影信道向量更新过程7、正交化系数计算过程8、校正的SINR计算过程9和下一个MIMO层优先级计算过程10。

接收SINR/信道向量测量过程1通过使用用户的参考信号测量对于每个上行链路RB的接收SINR和信道向量。优先级计算过程2使用基于CA或PF方法的接收SINR来计算用户对于每个RB的优先级。最大优先级用户选择/RB分配过程3选择对于未分配RB具有最大优先级的用户并且将该RB分配给该用户。如果由最大优先级用户选择/RB分配过程3分配了RB的用户对于任何除已经分配的RB以外的其它RB仍然具有最高优先级，则多个RB分配过程4将那些RB分配给该用户。例如，在需要连续RB的分配的SC-FDMA方法中，如果所选择的用户对于邻近已经分配的RB的RB具有最大优先级，则将这些RB分配给该用户。

如果频率轴上存在任何未分配的RB，则频率轴未分配RB的存在确定处理11进行到用于下一个用户的调度，而如果不存在未分配的RB，则进行到对下一个多MIMO层计算优先级的过程。如果m(i)<M，则下一个MIMO层优先级计算执行确定过程6进行到对于下一个多MIMO层的优先级的计算的过程，而如果m(i)＝M，则结束调度并且输出用户选择和RB分配信息。

投影信道向量更新过程7通过GS正交化更新投影在与已经选择的用户对应的正交系统Q^(m)的补空间Q^(m)⊥上的未选择用户的子载波k的投影信道向量

投影信道向量

由上式(9)表示。正交化系数计算过程8根据上式(10)通过以下步骤来计算正交化系数

在预定频率带宽(RB带宽，或单载波带宽)上将通过GS正交化更新的用户的子载波k的投影信道向量

的功率进行平均(或求和)，并且在同样带宽中用经过平均(或求和)的信道功率对其进行归一化。

校正的SINR计算过程9通过将每个用户的接收

乘以正交化系数

而计算校正的

下一个MIMO层优先级计算过程10根据校正的SINR计算在下一个多MIMO层中未选择用户对于对应的载波(RB)的优先级。由下一个MIMO层优先级计算过程计算的未选择用户的优先级提供给最大优先级用户选择/RB分配过程3使得执行下一个用户的调度。

图11示出根据说明性实施例分配RB的方式。该说明性实施例涉及对于每个空间轴，将频率轴上的所有RB分配给用户的方法。例如，当由第二多MIMO层中的RB4和RB5组成的载波作为最后的RB分配给第n个用户时，计算未选择用户对于第三多MIMO层中的所有载波(RB)的优先级，使得RB分配给作为第(n+1)个用户的、对于由半密度带点网格指示的未分配RB具有最大优先级的用户。

根据图8和10中所示的说明性实施例，以简单的方式为每个用户执行基站(接收机或接收装置)处的MIMO信号分离处理。因此，假定给第二以及以上的多MIMO层中的用户的RB分配频带(RB分配模式)与第一多MIMO层中所分配的频带一样。然而，本发明并不限于此，而是可以通过在其中向多MIMO层之间的用户分配任意频带和模式的RB的方法来实现本发明，或者通过将不同多MIMO层的RB分配到相同用户的方法来实现本发明。本发明包括这些方法。

假定，在图8和10中所示的实施例中，对N_u个用户中所有未选择用户执行GS正交化处理。然而，可以通过这样的方法实施本发明：当选择第一多MIMO层中的用户时，用户缩减为具有高优先级的用户，并且当选择第二层以及以上的多MIMO层的用户时，只考虑那些用户。因为当考虑某一数量(例如，大约16)的具有高优先级的用户时，具有高正交性的用户将包括在这些用户中，并且对于第一多MIMO层具有低优先级的用户由于信道正交性效应而被选择用于第二和以上的多MIMO层的机会低，所以该方法显著减少了计算量。

尽管关于上行链路MU-MIMO调度方法描述了图8和10中所示的实施例，但是本发明的调度方法还可以应用于下行链路MU-MIMO调度方法。

如上所述，本发明的MU-MIMO调度方法在考虑以频率轴和空间轴的两维表示的接收质量(SINR)的同时，分配在系统频带内通过频率划分而生成的RB，由此获得显著的多用户分集效应并且因此能够提高移动通信系统的小区吞吐量。

并且，可以以少量的计算量执行本发明的MU-MIMO调度方法，并且将其应用到使用任何需要的优先级功能的调度方法中，本发明的MU-MIMO调度方法是基于对于每个多MIMO层用GS正交化系数校正的SINR的调度方法。

本发明至少可以应用于具有图1中所示的配置的MU-MIMO通信系统。具体而言，通过在基站(接收装置)中提供的调度器中引入的操作程序实现本发明的调度方法。在这种情况中，调度器具有用于存储所述程序的存储装置和用于从该存储装置获取程序并且执行所述程序的计算机或者CPU(中央处理单元)。

根据本发明，随着同时进行通信的发送装置的数量增加，能够更为显著地减少接收装置(基站)的计算量。

尽管已经联系本发明的一些说明性实施例描述了本发明，但是本发明并不限于前述说明性实施例，而是可以在所附权利要求的范围以内以各种其它方式进行修改。

本申请基于并且要求日本特许公开第2008-053048号的优先权，通过引用将其公开全部结合于此。

Claims (21)

1.一种MU-MIMO调度方法，用于将经过频率划分和空间划分的资源块分配给用户，所述方法包括：

通过确定在资源块向用户的分配中使用的最大优先级，使得将基于每一个资源块的接收信号与干扰和噪声功率比的优先级用于第一多MIMO层，并且将基于校正的信号与干扰和噪声功率比的优先级用于第二以及以上的多MIMO层，从而将一个或多个资源块分配给具有最大优先级的用户；

计算未选择用户对已分配的资源块的多MIMO层的下一个多MIMO层中的资源块的校正的信号与干扰和噪声功率比；

计算由所述校正的信号与干扰和噪声功率比的函数表示的优先级；以及

通过使用未分配资源块的优先级将资源块分配给下一个用户，所述未分配资源块包括已经为其计算了所述优先级的资源块。

2.根据权利要求1所述的MU-MIMO调度方法，其中，将信道质量指示符用作接收信号与干扰和噪声功率比。

3.根据权利要求1所述的MU-MIMO调度方法，其中，将资源块分配给用户，而不对频率轴和空间轴上的资源块的分配顺序施加任何限制。

4.根据权利要求1所述的MU-MIMO调度方法，其中，对于每个空间轴，将频率轴上的所有资源块分配给用户。

5.根据权利要求1所述的MU-MIMO调度方法，其中，通过以下步骤执行校正的信号与干扰和噪声功率比的计算：为第n个用户更新未选择用户的投影信道向量，基于所述投影信道向量计算所述下一个多MIMO层的资源块的正交化系数，并且将所述接收信号与干扰和噪声功率比与所述正交化系数相乘。

6.根据权利要求5所述的MU-MIMO调度方法，其中，通过以下步骤为每个预定的频率分辨率执行所述投影信道向量的更新：通过GS正交化更新与已经选择的用户对应的正交系统的补空间上的投影信道向量。

7.根据权利要求6所述的MU-MIMO调度方法，其中，所述预定的频率分辨率是子载波或与相干带宽对应的子载波群的频率分辨率。

8.根据权利要求5所述的MU-MIMO调度方法，其中，通过如下方法执行所述投影信道向量的更新：当在第m多MIMO层中的用户j的子载波k的投影信道向量用

表示，其中，1≤k≤K，1≤j≤N_u，K是子载波的平均数，并且N_u是用户数，并且在第m多MIMO层中的已选择的用户由J_m表示时，更新第(m+1)多MIMO层中的子载波k的投影信道向量使得满足下式(11)。

$h_j^{(m+1)}\left(k\right)=h_j^{\left(m\right)}\left(k\right)-\frac{\left(h_{J_m}^{{\left(m\right)}^H}\left(k\right)h_j^{\left(m\right)}\left(k\right)\right)h_{J_m}^{\left(m\right)}\left(k\right)}{{\left|\right|h_{J_m}^{\left(m\right)}\left(k\right)\left|\right|}^2}---\left(11\right)$

9.根据权利要求5所述的MU-MIMO调度方法，其中，通过如下的方法执行所述正交化系数的计算：在预定频率带宽上对未选择用户的投影信道向量的功率进行平均或求和，并且在同样带宽上用经过平均或求和的信道功率对所述未选择用户的投影信道向量的功率进行归一化。

10.根据权利要求9所述的MU-MIMO调度方法，其中，所述预定频率带宽是资源块或单载波的带宽。

11.根据权利要求5所述的MU-MIMO调度方法，其中，通过如下方法执行正交化系数的计算：当在第(m+1)多MIMO层中的用户j的子载波k的投影信道向量用

表示，并且用户j的子载波k的信道向量用h_j(k)表示时，计算在第(m+1)多MIMO层中的用户j的正交化系数

$(0\&le;{\mathrm{\&rho;}}_j^{(m+1)}\&le;1)$ 使得满足下式(12)。

${\mathrm{\&rho;}}_j^{(m+1)}=\frac{\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|\right|h_j^{(m+1)}\left(k\right)\left|\right|}^2}{\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|\right|h_j\left(k\right)\left|\right|}^2}---\left(12\right)$

12.根据权利要求1所述的MU-MIMO调度方法，其中，通过将校正的信号与干扰和噪声功率比用作优先级来执行优先级的计算。

13.根据权利要求1所述的MU-MIMO调度方法，其中，通过以下步骤来执行所述优先级的计算：根据校正的信号与干扰和噪声功率比计算支持数据速率，并且将用平均支持数据速率的倒数加权的支持数据速率用作所述优先级。

14.根据权利要求1所述的MU-MIMO调度方法，其中，通过计算综合优先级来执行所述优先级的计算，所述综合优先级是通过将延迟请求或重传请求的优先级与由所述校正的信号与干扰和噪声功率比的函数表示的优先级相加而计算的。

15.根据权利要求1所述的MU-MIMO调度方法，其中，当选择用于所述第一多MIMO层的用户时，将用户缩减为具有高优先级的用户，并且只从所述具有高优先级的用户中选择用于所述第二以及以上多MIMO层的用户。

16.一种在将经过频率划分和空间划分的载波分配给用户的MU-MIMO通信系统中使用的调度方法，所述方法用于执行将载波分配给用户的调度并且所述方法包括：

根据形成载波的每一个资源块的接收信号与干扰和噪声功率比计算每个用户对于每个载波的优先级；

选择对于未分配载波具有最大优先级的用户；

将所述未分配载波分配给所述具有最大优先级的用户；

如果在空间轴方向上存在未分配载波，则通过GS正交化更新未选择用户的载波的投影信道向量以获得正交化系数，并且通过将所述未选择用户的接收信号与干扰和噪声功率比与所述正交化系数相乘来计算校正的信号与干扰和噪声功率比；

根据所计算的校正的信号与干扰和噪声功率比来计算未选择用户对于所述载波的优先级；以及

将具有最大优先级的所述未选择用户分配给空间轴方向上的所述未分配载波。

17.一种用于在将经过频率划分和空间划分的载波分配给用户的MU-MIMO通信系统中使用的调度方法，所述方法用于执行将载波分配给用户的调度并且所述方法包括：

根据形成载波的每个资源块的接收信号与干扰和噪声功率比计算每个用户对于每个载波的优先级；

选择对于未分配载波具有最大优先级的用户；

将所述未分配载波分配给所述具有最大优先级的用户；

如果在空间轴方向存在允许的下一个多MIMO层，并且如果在频率轴上不存在未分配载波，则通过GS正交化更新未选择用户的载波的投影信道向量以获得正交化系数，并且将所述未选择用户的接收信号与干扰和噪声功率比与所述正交化系数相乘来计算校正的信号与干扰和噪声功率比；

根据所计算的校正的信号与干扰和噪声功率比来计算所述未选择用户对于所述载波的优先级；以及

将具有最大优先级的所述未选择用户分配给所述下一个MIMO层中的所述未分配载波。

18.根据权利要求16所述的调度方法，其中，分配给所述用户的每个载波是由频率轴方向上的单个资源块或者允许数量的资源块组成。

19.一种使用如权利要求1所述的调度方法的基站，用于将资源块或载波分配给移动台或发送装置。

20.一种执行调度的调度器，用于通过使用如权利要求1所述的MU-MIMO调度方法将经过频率划分和空间划分的资源块或载波分配给移动台或发送装置。

21.一种使得基站执行如下操作的程序产品：通过使用如权利要求1所述的MU-MIMO调度方法将经过频率划分和空间划分的资源块或载波分配给移动台或发送装置。

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