CN101790228A - 一种td-scdma增强演进系统的下行传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种TD-SCDMA增强演进系统的下行传输方法，在TD-HSPA+多用户MIMO系统的下行链路上，基站侧基于块对角化预编码进行用户调度和调制编码方式的选择，并按照选择的调制编码方式对调度的用户进行下行传输。其中，移动台根据下行信道状况选择下次下行数据传输使用的调制编码方式，并将选择的调制编码方式反馈给基站；基站调度下行资源时，综合考虑配对移动台的信道正交性和吞吐量，根据配对移动台的信道信息对移动台反馈的调制编码方式进行调整，量化并去除由块对角化预编码造成的信道增益变化对调制编码方式的影响，并使用调整后的调制编码方式对该移动台进行下行传输。通过使用本发明，能够提高系统传输的正确率和吞吐量。

Description

一种TD-SCDMA增强演进系统的下行传输方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种TD-SCDMA增强演进系统的下行传输方法。

背景技术

TD-HSPA+(Time Division-High Speed Packet Access Plus，增强时分高速分组接入)系统是TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code DivisionMultiple Access，时分同步码分复用接入)系统的演进版本，用于减少传输时延，增强上下行数据业务的传输能力，其关键技术包括MIMO(Multiple Inputand Multiple Output，多输入多输出)技术。

MIMO技术通过在发射端和接收端配置多根天线，抑制信号的多径衰落，从而可以在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，解决了未来移动通信系统大容量高速率传输和日益紧张的频谱资源间的矛盾，成为TD-HSPA+必不可少的组成部分。3GPP(3rd Generation PartnershipProject，第三代合作伙伴计划)在RAN(Radio Access Network，无线接入网络)#18次会议将MIMO技术引入到TDD(Time Division Duplex，时分双工)系统中，系统下行引入MIMO技术后，假设发射端和接收端分别设有N_T，N_R根天线(其中，N_T为发射天线数，N_R为接收天线数)，理论上则会有min(N_T，N_R)倍的系统吞吐量增益。

相比于单用户MIMO，多用户MIMO可以充分利用多用户的分集增益来提升系统性能，且多用户MIMO降低了对移动台终端的要求，只有一根天线的移动台可以通过与其他移动台进行配对的方式实现多用户MIMO，将多个调度用户的信道矢量组成信道矩阵，利用该信道矩阵的信息对配对用户进行块对角化预编码，从而获得多用户分集增益，提高系统性能。

相对于WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址接入)等FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)系统，由于TD-HSPA+系统为TDD模式，上下行位于同一频点上，基站能够利用信道的互异性得到全部信道状态信息，省去大量的信道状态信息反馈。由于3GPP协议中规定TD-HSPA+系统只能同时发送两个独立的数据流，因此，TD-HSPA+多用户MIMO系统最多只能同时调度两个用户。

现有技术中存在的问题在于：

在TD-HSPA+多用户MIMO系统的下行链路中，系统每次向移动台发送数据所选用的调制编码方式是根据该移动台上次被调度时的反馈信息得到的。由于移动台在反馈CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示)时，并不能获取其他移动台的信道信息，更不能获知下次传输的配对用户信息，因此，移动台计算的SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio，信号干扰噪声比)不包含块对角化预编码对信道增益的影响，得到的SINR值较高。如果基站直接按照移动台反馈的调制编码方式等级向该移动台发送数据，或者按照将用户反馈的调制编码方式减去保护间隔后得到的结果向移动台发送数据，没有对由块对角化预编码方法带来的信道增益的衰减进行有效评估和去除，会导致移动台在接收时的差错概率增大，需要多次混合自动重传请求过程才能传输正确，浪费系统资源。

此外，现有技术在针对多用户MIMO进行下行资源调度时，只考虑移动台之间的信道正交性，选择正交性较好的用户进行配对，忽略了系统的吞吐量性能，导致系统数据传输速率低。

发明内容

本发明提供一种TD-SCDMA增强演进系统的下行传输方法，用于提高系统传输的正确率和吞吐量。

本发明提供了一种TD-SCDMA增强演进系统的下行传输方法，应用于包括基站和多个移动台的无线网络系统中，所述方法包括：

所述基站获取当前调度的第一移动台反馈的传输块大小和当前调度的第二移动台反馈的传输块大小，根据所述第一移动台反馈的传输块大小和所述第二移动台反馈的传输块大小分别获取所述第一移动台的信号干扰噪声比SINR和第二移动台的SINR，所述基站根据所述第一移动台的信道矩阵和所述第二移动台的信道矩阵分别获取块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量和对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量；

所述基站根据所述第一移动台的SINR和所述第一移动台信道增益的衰减量获取所述第一移动台的包含块对角化预编码因素的SINR，将所述包含块对角化预编码因素的SINR映射到对应的调制编码方式，将该调制编码方式作为调整后的第一移动台的调制编码方式，所述基站根据所述第二移动台的SINR和所述第二移动台信道增益的衰减量获取所述第二移动台的包含块对角化预编码因素的SINR，将所述包含块对角化预编码因素的SINR映射到对应的调制编码方式，将该调制编码方式作为调整后的第二移动台的调制编码方式；

所述基站按照调整后的调制编码方式对所述第一移动台和所述第二移动台进行下行传输。

优选地，所述的方法，还包括：

所述基站轮循未调度用户集合中除第一移动台之外的各个移动台，获取所述各个移动台反馈的传输块大小，根据所述各个移动台反馈的传输块大小获取所述各个移动台的SINR，并根据所述各个移动台的信道矩阵和所述第一移动台的信道矩阵，获取所述各个移动台与所述第一移动台配对时块对角化预编码对所述第一移动台和所述各个移动台的信道增益造成的衰减量；

所述基站根据所述第一移动台的SINR和第一移动台信道增益的衰减量获取所述第一移动台的包含块对角化预编码因素的SINR，将所述第一移动台的包含块对角化预编码因素的SINR映射到对应的包含块对角化预编码因素的调制编码方式，所述基站根据所述各个移动台的SINR和各个移动台信道增益的衰减量获取所述各个移动台的包含块对角化预编码因素的SINR，将所述各个移动台的包含块对角化预编码因素的SINR映射到对应的包含块对角化预编码因素的调制编码方式，并分别计算所述各个移动台和所述第一移动台的包含块对角化预编码因素的调制编码方式相应的传输块大小之和，获取最大的包含块对角化预编码因素的传输块大小之和；

所述基站选择所述最大的包含块对角化预编码因素的传输块大小之和对应的移动台作为与所述第一移动台配对的第二移动台。

优选地，所述基站根据所述第一移动台的信道矩阵和所述第二移动台的信道矩阵获取块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量，包括：

所述基站根据所述第一移动台的信道矩阵以及与所述第一移动台配对的第二移动台的信道矩阵，计算所述第一移动台与所述第二移动台配对时所述第一移动台的预编码矢量，并获取所述第一移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量；

所述基站根据所述预编码矢量和所述右奇异向量计算所述块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量。

优选地，所述基站根据预编码矢量和右奇异向量计算所述块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量，包括：

所述基站根据以下公式获取所述块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量：

${\mathrm{\ρ}}_i=10\×\log 10\left(\frac{\left|\right|F_i^H\×F_i^{\′}\left|\right|}{\left|\right|F_i\left|\right|\left|\right|F_i^{\′}\left|\right|}\right)$

其中，ρ_i为所述第一移动台的信道增益的衰减量，F_i为所述第一移动台的预编码矢量，F_i′为所述第一移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量，(·)^H为共轭转置运算，‖·‖为取模运算。

优选地，所述基站根据所述第一移动台的信道矩阵和所述第二移动台的信道矩阵获取块对角化预编码对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量，包括：

所述基站根据所述第一移动台的信道矩阵和所述第二移动台的信道矩阵，计算所述第一移动台与所述第二移动台配对时所述第二移动台的预编码矢量，并获取所述第二移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量；

所述基站根据所述预编码矢量和所述右奇异向量计算所述块对角化预编码对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量。

优选地，所述基站根据预编码矢量和右奇异向量计算所述块对角化预编码对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量，包括：

所述基站根据以下公式获取所述块对角化预编码对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量：

${\mathrm{\ρ}}_j=10\×\log 10\left(\frac{\left|\right|F_j^H\×F_j^{\′}\left|\right|}{\left|\right|F_j\left|\right|\left|\right|F_j^{\′}\left|\right|}\right)$

其中，ρ_j为所述第二移动台的信道增益的衰减量，F_j为所述第二移动台的预编码矢量，F_j′为所述第二移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量，(·)^H为共轭转置运算，‖·‖为取模运算。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

通过使用本发明，利用对调制编码方式的选择和调整，准确量化并去除由块对角化预编码造成的信道增益的变化对调制编码方式的影响，可以准确地选定适合多用户MIMO传输的调制编码方式，能够提高系统传输的正确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中的一种TD-SCDMA增强演进系统的下行传输方法流程图；

图2为本发明应用场景中的多用户MIMO系统的传输结构模型示意图；

图3为本发明应用场景中的下行传输方法流程图；

图4为本发明应用场景中的预编码矩阵相关性同信道增益衰减的关系图；

图5为本发明方法同四种对比方法的系统吞吐量对比图。

具体实施方式

本发明提供的技术方案的核心思想包括，在TD-HSPA+多用户MIMO系统的下行链路上，基于块对角化预编码进行用户调度和调制编码方式的选择，并按照选择的调制编码方式与调度的用户进行下行传输。其中，移动台根据下行信道状况选择下次下行数据传输使用的调制编码方式，并将选择的调制编码方式反馈给基站；基站调度下行资源时，综合考虑配对移动台的信道正交性和吞吐量，根据配对移动台的信道信息对移动台反馈的调制编码方式进行调整，量化并去除由块对角化预编码造成的信道增益的变化对调制编码方式的影响，并使用调整后的调制编码方式与该移动台进行下行传输。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明中的一种TD-SCDMA增强演进系统的下行传输方法流程图，应用于包括基站和多个移动台的无线网络系统中，该方法包括：

步骤101，基站获取当前调度的第一移动台反馈的传输块大小和当前调度的第二移动台反馈的传输块大小，根据第一移动台反馈的传输块大小和第二移动台反馈的传输块大小分别获取第一移动台的SINR和第二移动台的信号干扰噪声比SINR，基站根据第一移动台的信道矩阵和第二移动台的信道矩阵分别获取块对角化预编码对第一移动台的信道增益造成的衰减量和对第二移动台的信道增益造成的衰减量。

具体地，基站根据第一移动台的信道矩阵和所述第二移动台的信道矩阵获取块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量，包括：基站根据所述第一移动台的信道矩阵以及与所述第一移动台配对的第二移动台的信道矩阵，计算所述第一移动台与所述第二移动台配对时所述第一移动台的预编码矢量，并获取所述第一移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量；所述基站根据所述预编码矢量和所述右奇异向量计算所述块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量。

上述基站根据预编码矢量和右奇异向量计算所述块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量，包括：所述基站根据以下公式获取所述块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量：

${\mathrm{\ρ}}_i=10\×\log 10\left(\frac{\left|\right|F_i^H\×F_i^{\′}\left|\right|}{\left|\right|F_i\left|\right|\left|\right|F_i^{\′}\left|\right|}\right)$

其中，ρ_i为所述第一移动台的信道增益的衰减量，F_i为所述第一移动台的预编码矢量，F_i′为所述第一移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量，(·)^H为共轭转置运算，‖·‖为取模运算。

此外，基站根据所述第一移动台的信道矩阵和所述第二移动台的信道矩阵获取块对角化预编码对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量，包括：所述基站根据所述第一移动台的信道矩阵和所述第二移动台的信道矩阵，计算所述第一移动台与所述第二移动台配对时所述第二移动台的预编码矢量，并获取所述第二移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量；所述基站根据所述预编码矢量和所述右奇异向量计算所述块对角化预编码对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量。

上述基站根据预编码矢量和右奇异向量计算所述块对角化预编码对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量，包括：所述基站根据以下公式获取所述块对角化预编码对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量：

${\mathrm{\ρ}}_j=10\×\log 10\left(\frac{\left|\right|F_j^H\×F_j^{\′}\left|\right|}{\left|\right|F_j\left|\right|\left|\right|F_j^{\′}\left|\right|}\right)$

其中，ρ_j为所述第二移动台的信道增益的衰减量，F_j为所述第二移动台的预编码矢量，F_j′为所述第二移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量，(·)^H为共轭转置运算，‖·‖为取模运算。

步骤102，基站根据第一移动台的SINR和第一移动台信道增益的衰减量获取第一移动台的包含块对角化预编码因素的SINR，将所述包含块对角化预编码因素的SINR映射到对应的调制编码方式，将该调制编码方式作为调整后的第一移动台的调制编码方式，基站根据第二移动台的SINR和第二移动台信道增益的衰减量获取第二移动台的包含块对角化预编码因素的SINR，将所述包含块对角化预编码因素的SINR映射到对应的调制编码方式，将该调制编码方式作为调整后的第二移动台的调制编码方式。

步骤103，基站按照调整后的调制编码方式对第一移动台和第二移动台进行下行传输。

优选地，基站还可以轮循未调度用户集合中除第一移动台之外的各个移动台，获取所述各个移动台反馈的传输块大小，根据所述各个移动台反馈的传输块大小获取所述各个移动台的SINR，并根据所述各个移动台的信道矩阵和所述第一移动台的信道矩阵，获取所述各个移动台与所述第一移动台配对时块对角化预编码对所述第一移动台和所述各个移动台的信道增益造成的衰减量；所述基站根据所述第一移动台的SINR和第一移动台信道增益的衰减量获取所述第一移动台的包含块对角化预编码因素的SINR，将所述第一移动台的包含块对角化预编码因素的SINR映射到对应的包含块对角化预编码因素的调制编码方式，所述基站根据所述各个移动台的SINR和各个移动台信道增益的衰减量获取所述各个移动台的包含块对角化预编码因素的SINR，将所述各个移动台的包含块对角化预编码因素的SINR映射到对应的包含块对角化预编码因素的调制编码方式，并分别计算所述各个移动台和所述第一移动台的包含块对角化预编码因素的调制编码方式相应的传输块大小之和，获取最大的包含块对角化预编码因素的传输块大小之和；所述基站选择所述最大的包含块对角化预编码因素的传输块大小之和对应的移动台作为与所述第一移动台配对的第二移动台。

通过使用本发明，利用对调制编码方式的选择和调整，准确量化并去除由块对角化预编码造成的信道增益的变化对调制编码方式的影响，可以准确地选定适合多用户MIMO传输的调制编码方式，能够提高系统传输的正确率。通过使用本发明的用户调度算法，利用用户配对方法和调制编码方式选择方法的有机结合，能够提高系统传输的吞吐量。

在TD-HSPA+多用户MIMO系统中，通常采用基站8根天线、移动台1根或2根天线的配置。本发明的一个应用场景中，可以采用基站8根天线和移动台2根天线的配置，如图2所示。基站在同一时隙码道同时调度两个移动台，形成8×4的天线配置。基站的8根天线采用基于非码本的块对角化预编码进行波束赋形，消除多用户的流间干扰，赋形出两路数据流分别服务两个移动台。基站在调度用户时，可以将用户配对方法与调制编码方式选择方法相结合。在系统调度之前，所有移动台均处于未调度用户集合。系统调度某一帧的下行资源时，分别对每一部分资源进行用户调度和调制编码方式的调整，直至所有资源分配完毕，退出调度器。

以下结合上述应用场景，对本发明中的下行传输方法进行详细、具体的描述。

如图3所示，为本发明应用场景中的下行传输方法流程图，具体包括以下步骤：

步骤301，基站选择未调度用户集合中优先级最高的移动台，作为当前调度的第一移动台，并将该第一移动台记为移动台i，未调度用户集合中剩余的移动台数目为K。

具体地，基站依据系统设定的用户优先级比较方法，从未调度用户集合中选出优先级最高的移动台，记为移动台i，作为当前调度的第一个移动台。

步骤302，基站对未调度用户集合中的移动台k(k∈{1，2，…，K}且k≠i)进行轮循，并对用户配对方法进行初始化，令k＝1，最大传输块大小TBS_max＝0。

步骤303，基站判断k是否大于K，如果判断结果为否，则执行步骤304；如果判断结果为是，则执行步骤310。

步骤304，基站根据移动台i和移动台k上一次调度反馈的传输块大小TBS_i和TBS_k，分别获取两个移动台上次调度的信号干扰噪声比SINR_i和SINR_k。

步骤305，基站根据移动台i和移动台k的信道矩阵H_i和H_k，利用块对角化预编码方法分别计算该两个移动台配对时各自的预编码矢量F_i和F_k，并利用奇异值分解分别得到两个移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量F_i′和F_k′，利用F_i和F_i′、F_k和F_k′分别计算块对角化预编码对移动台i和移动台k的信道增益造成的衰减量ρ_i和ρ_k(ρ_i≤0，ρ_k≤0)。

其中，移动台i和移动台k的信道矩阵H_i和H_k的获得方法为：基站根据移动台发送的上行单独Midamble(导频序列)码估计该移动台的上行信道状态信息，再根据TDD系统上下行信道的对称性，获得该移动台的等效下行信道状态信息。TD-HSPA+系统信道存在多径，在对移动台的信道进行估计时只取功率最强的主径，即H_i和H_k均为2×8矩阵。

移动台i和移动台k配对时，移动台i的块对角化预编码矢量F_i的计算过程包括：

(1)将移动台k的信道矩阵H_k进行奇异值分解，得到：

$H_k=U_k\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_k& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[V_k^{\left(1\right)}{V}_k^{\left(0\right)}\right]}^H$

其中，V_k ⁽¹⁾为8×2矩阵，对应于H_k的两个非零奇异值；V_k ⁽⁰⁾为8×6矩阵，对应于H_k的6个零奇异值，且有 $H_k{V}_k^{\left(0\right)}=0.$

(2)以V_k ⁽⁰⁾为移动台i的预编码矩阵，则来自移动台k的干扰会被完全消除，此时，移动台i的等效信道矩阵为：

$H_{i-\mathrm{equ}}=H_i{V}_k^{\left(0\right)}$

将移动台i的等效信道进行奇异值分解，得到：

$H_{i-\mathrm{equ}}=\left[\begin{array}{cc}{\tilde{U}}_i^{\left(0\right)}& {\tilde{U}}_i^{\left(1\right)}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_i& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[{\tilde{V}}_i^{\left(1\right)}{\tilde{V}}_i^{\left(0\right)}\right]}^H$

其中，

为2×2矩阵， ${\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_i=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\ω}}_1& 0\\ 0& {\mathrm{\ω}}_2\end{array}\right],$ ω₁和ω₂为移动台i等效信道矩阵的两个非零奇异值，且ω₁＞ω₂；

为对应于两个非零奇异值的两个右奇异向量组成的6×2矩阵，且 ${\tilde{V}}_i^{\left(1\right)}=\left[\begin{array}{cc}{\tilde{V}}_{i-1}^{\left(1\right)}& {\tilde{V}}_{i-2}^{\left(1\right)}\end{array}\right],$

和

分别为对应于两个非零奇异值ω₁和ω₂的右奇异向量，均为6×1矢量。

(3)用

对移动台i的等效信道矩阵做波束赋形，获取移动台i的预编码矩阵 $F_i=V_k^{\left(0\right)}{\tilde{V}}_{i-1}^{\left(1\right)},$ 该矩阵为8×1矢量；经块对角化预编码后，移动台i在多用户MIMO系统中的等效信道增益为ω₁。

需要说明的是，移动台i和移动台k配对时，移动台k的块对角化预编码矢量F_k的计算过程与移动台i的块对角化预编码矢量F_i的计算过程类似，不再赘述。

移动台i的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量F_i′的计算过程包括：

将移动台i的信道矩阵H_i进行奇异值分解，得到：

$H_i=U_i\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_i& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[V_i^{\left(1\right)}{V}_i^{\left(0\right)}\right]}^H$

其中，∑_i为2×2矩阵， ${\mathrm{\Σ}}_i=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\ω}}_1^{\′}& 0\\ 0& {\mathrm{\ω}}_2^{\′}\end{array}\right],$ ω₁′和ω₂′为H_i的两个非零奇异值，且ω₁′＞ω₂′； $V_i^{\left(1\right)}=\left[\begin{array}{cc}{V}_{i-1}^{\left(1\right)}& V_{i-2}^{\left(1\right)}\end{array}\right]$ 为8×2矩阵，V_i-1 ⁽¹⁾和V_i-2 ⁽¹⁾分别为对应于两个非零奇异值的右奇异向量；取 $F_i^{\′}=V_{i-1}^{\left(1\right)}.$

需要说明的是，移动台k的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量F_k′的计算过程与移动台i的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量F_i′的计算过程类似，不再赘述。

在步骤305中，块对角化预编码方法对移动台的信道增益造成的衰减量是指移动台在经多用户MIMO块对角化预编码后的等效信道增益，相对于基于奇异值分解的波束赋形方法所得到的信道增益的衰减量，该衰减量会造成基站选择的调制编码方式偏高，导致较高的传输错误率。

在单用户MIMO方式下，基站向移动台i发送一个数据流采用的预编码矩阵 $F_i^{\′}=V_{i-1}^{\left(1\right)},$ 具有信道增益ω₁′，基站仅需按照移动台反馈的调制编码方式向移动台发送数据；而在多用户MIMO方式下，设系统调度的两个移动台为i和j，经块对角化预编码，移动台i的预编码矩阵为 $F_i=V_j^{\left(0\right)}{\tilde{V}}_{i-1}^{\left(1\right)},$ 具有等效信道增益为ω₁，必有ω₁ ≤ω₁′，因此，块对角化预编码对移动台i的信道增益造成的衰减量为 ${\mathrm{\ρ}}_i=10\×\log 10\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_1}{{\mathrm{\ω}}_1^{\′}}\right)\left(\mathrm{dB}\right){\mathrm{\ρ}}_i\≤0.$ 具体地，在步骤305中，块对角化预编码对移动台i和移动台k的信道增益造成的衰减量ρ_i和ρ_k的计算公式分别为 ${\mathrm{\ρ}}_i=10\×\log 10\left(\frac{\left|\right|F_i^H\×F_i^{\′}\left|\right|}{\left|\right|F_i\left|\right|\left|\right|F_i^{\′}\left|\right|}\right)$ 和 ${\mathrm{\ρ}}_k=10\×\log 10\left(\frac{\left|\right|F_k^H\×F_k^{\′}\left|\right|}{\left|\right|F_k\left|\right|\left|\right|F_k^{\′}\left|\right|}\right).$ 其中，(·)^H为共轭转置运算，‖·‖为取模运算。

步骤306，基站分别计算移动台i和移动台k的包含块对角化预编码因素的信号干扰噪声比SINR_i′＝SINR_i+ρ_i和SINR′_k＝SINR_k+ρ_k，将得到的SINR_i′和SINR′_k分别映射到相应的调制编码方式MCS_i′和MCS′_k以及对应的传输块大小TBS_i′和TBS_k′。

步骤307，基站判断TBS_i′+TBS_k′＞TBS_max是否成立，如果成立，则执行步骤308；否则，执行步骤309。

步骤308，基站进行赋值，令TBS_max＝TBS_i′+TBS_k′，j＝k。

步骤309，基站进行赋值，令k＝k+1。

执行完本步骤后，可以继续执行步骤303，开始轮循下一个用户。

步骤310，基站完成本部分资源的用户调度和调制编码方式调整，选定的调度移动台为i和j，调整后的调制编码方式分别为移动台i与移动台j配对时计算得到的MCS_i′和MCS_j′，将移动台i和j移出未调度用户集合并放入已调度用户集合。

通过使用本发明，在调度用户时，将用户配对方法与调制编码方式选择方法相结合，综合考虑移动台之间的信道正交性和系统的吞吐量增益；通过对调制编码方式的选择，准确量化并去除由块对角化预编码造成的信道增益的变化对调制编码方式的影响，可以准确地选定适合多用户MIMO传输的调制编码方式，在保证传输正确率的同时，能够明显提高系统吞吐量，并获得最大的系统增益，且不需要对现有的TD-HSPA+协议进行修改，不需要增加额外信令开销，运算复杂度低，便于在TD-HSPA+实际系统中使用。在移动台配对效果不佳时，仍能保证系统首次传输正确率和基站平均吞吐量。

此外，在选择多用户调度的第一个移动台时，可根据系统策略灵活选择用户优先级比较方法；基站在调度用户时先通过系统设定的用户优先级比较方法选定一个优先级最高的移动台，再经过配对方法为该选定的移动台选择一个最佳的配对移动台，相比穷举的用户选择方法，能够大大降低运算量。

在具体实施过程中，可以对本发明的方法进行仿真实验和评估。具体地，可以根据3GPP 25.996协议，先利用MATLAB软件编写SCM(Spatial ChannelModel，空间信道模型)信道链路级程序，对本发明方法的调制编码方式选择方法的理论根据进行验证；再利用OPNET软件编写TD-HSPA+下行链路系统级仿真平台，将多径空间相关信道模型和MIMO接收机检测算法放在系统级进行实施验证，链路级输入AWGN信道下的SNR-BLER接口文件。仿真实施试验对在TD-HSPA+基于块对角化预编码的多用户MIMO系统下行链路中，采用本发明的用户调度及调制编码方式选择方法与传统方法的性能增益结果进行了比较和评估。

如表1和表2所示，分别为基于MATLAB软件搭建的SCM信道链路级仿真参数表和TD-HSPA+多用户MIMO系统级仿真参数表。

表1  SCM信道链路级仿真参数表

链路级仿真参数	参数设置
		BS端天线数目	8
UE端天线数目	2
		BS端天线平均离开角	20°
BS端天线角度扩展	5°
		BS端天线间距	0.5λ
UE端天线平均到达角	67.5°
		UE端天线角度扩展	35°
UE端天线间距	0.5λ

表2  TD-HSPA+多用户MIMO系统级仿真参数表

系统级仿真参数	参数设置
		仿真场景	市区宏小区
径数(N)	6
		每一径的子径数目(M)	20
小区布局	19个小区，3扇区/小区
		预编码方案	块对角化(非码本)
用户优先级比较方法	Proportional Fair(PF Factor 1/1000)
		同时调度用户数	2
仿真场景	Urban Macro

系统级仿真参数	参数设置
		载频	1900MHz
BS端天线数	8(天线间距0.5λ)
		UE端天线数	2(天线间距0.5λ)
BS端天线增益	14dBi
		UE端天线增益	0dBi
BS噪声指数	5dB
		UE噪声指数	9dB
热噪声功率谱密度	-113dBm/Hz
		BS端总发射功率	43dBm
用户数	10个用户/扇区
		业务类型	Full Buffer
CQI时延	间隔2TTI
		反馈错误率	0％
HARQ方法	Chase Combining
		最大重传次数	3
接收检测方式	Linear MMSE
		MCS选择	首次传输BLER 10％
UE移动速度	3km/h
		HS-PDSCH数目	3时隙/子帧

在上述仿真实验和评估过程中，可以使用MATLAB按照3GPP 25.996协议构建SCM信道，仿真得到F_i和F_i′的矢量相关性R_i同信道增益衰减量ρ_i的关系，如图4所示。其中， $R_i=\frac{\left|\right|F_i^H\×F_i^{\′}\left|\right|}{\left|\right|F_i\left|\right|\left|\right|F_i^{\′}\left|\right|},$ 经验证，块对角化预编码后信道增益的衰量减ρ_i具有下限ρ_i＝10×log10(R_i)，即 ${\mathrm{\ρ}}_i=10\×\log 10\left(\frac{\left|\right|F_i^H\×F_i^{\′}\left|\right|}{\left|\right|F_i\left|\right|\left|\right|F_i^{\′}\left|\right|}\right),$ 证明了本发明方法的正确性。

如表3所示，为本发明方法同传统的调度方法及调制编码方式选择方法的基站平均吞吐量及首传正确率对比表。

表3基站平均吞吐量及首传正确率对比表

方法	基站平均吞吐量(kbps)	吞吐量增益
			本发明方法	1540.995	0％
对比方法一	1321.657	-14.2％
			对比方法二	1294.792	-16.0％
对比方法三	1313.952	-14.7％
			对比方法四	1271.061	-17.5％

其中，四种对比方法的用户调度和调制编码方式选择方法的设置如下：

对比方法一为传统调度方法(用户配对方法为用户信道正交性准则)+不对用户反馈的调制编码方式进行调整；对比方法二为传统调度方法+在用户反馈的调制编码方式基础上减去1dB保护间隔；对比方法三为基于调制编码方式选择方法的和容量最大化调度(用户配对方法为当前调制编码方式选择下的传输块TBS总和最大)+不对用户反馈的调制编码方式进行调整；对比方法四为基于调制编码方式选择方法的和容量最大化调度+在用户反馈的调制编码方式基础上减去1dB保护间隔。

如图5所示，为上述四种对比方法与本发明方法的系统吞吐量对比示意图。其中，对比方法一、二中用户配对方法只考虑用户信道之间的正交性，没有考虑到系统吞吐量增益，可以保证首传正确率但吞吐量性能偏差；对比方法三、四中用户配对方法只考虑到吞吐量增益，没有考虑到用户信道之间的正交性，选择的调制编码方式偏高，导致首传正确率低，依靠重传获得吞吐量的提升。综合对比以上几种方法，本发明的方法在保证首传正确率的同时在吞吐量上得到了巨大的提升，相比其他几种方法，吞吐量提升均在14％以上。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的单元或流程并不一定是实施本发明所必须的。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

Claims (6)

1.一种TD-SCDMA增强演进系统的下行传输方法，应用于包括基站和多个移动台的无线网络系统中，其特征在于，所述方法包括：

所述基站获取当前调度的第一移动台反馈的传输块大小和当前调度的第二移动台反馈的传输块大小，根据所述第一移动台反馈的传输块大小和所述第二移动台反馈的传输块大小分别获取所述第一移动台的信号干扰噪声比SINR和第二移动台的SINR，所述基站根据所述第一移动台的信道矩阵和所述第二移动台的信道矩阵分别获取块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量和对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量；

所述基站根据所述第一移动台的SINR和所述第一移动台信道增益的衰减量获取所述第一移动台的包含块对角化预编码因素的SINR，将所述包含块对角化预编码因素的SINR映射到对应的调制编码方式，将该调制编码方式作为调整后的第一移动台的调制编码方式，所述基站根据所述第二移动台的SINR和所述第二移动台信道增益的衰减量获取所述第二移动台的包含块对角化预编码因素的SINR，将所述包含块对角化预编码因素的SINR映射到对应的调制编码方式，将该调制编码方式作为调整后的第二移动台的调制编码方式；

所述基站按照调整后的调制编码方式对所述第一移动台和所述第二移动台进行下行传输。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述基站轮循未调度用户集合中除第一移动台之外的各个移动台，获取所述各个移动台反馈的传输块大小，根据所述各个移动台反馈的传输块大小获取所述各个移动台的SINR，并根据所述各个移动台的信道矩阵和所述第一移动台的信道矩阵，获取所述各个移动台与所述第一移动台配对时块对角化预编码对所述第一移动台和所述各个移动台的信道增益造成的衰减量；

所述基站根据所述第一移动台的SINR和第一移动台信道增益的衰减量获取所述第一移动台的包含块对角化预编码因素的SINR，将所述第一移动台的包含块对角化预编码因素的SINR映射到对应的包含块对角化预编码因素的调制编码方式，所述基站根据所述各个移动台的SINR和各个移动台信道增益的衰减量获取所述各个移动台的包含块对角化预编码因素的SINR，将所述各个移动台的包含块对角化预编码因素的SINR映射到对应的包含块对角化预编码因素的调制编码方式，并分别计算所述各个移动台和所述第一移动台的包含块对角化预编码因素的调制编码方式相应的传输块大小之和，获取最大的包含块对角化预编码因素的传输块大小之和；

所述基站选择所述最大的包含块对角化预编码因素的传输块大小之和对应的移动台作为与所述第一移动台配对的第二移动台。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述第一移动台的信道矩阵和所述第二移动台的信道矩阵获取块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量，包括：

所述基站根据所述第一移动台的信道矩阵和所述第二移动台的信道矩阵，计算所述第一移动台与所述第二移动台配对时所述第一移动台的预编码矢量，并获取所述第一移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量；

所述基站根据所述预编码矢量和所述右奇异向量计算所述块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基站根据预编码矢量和右奇异向量计算所述块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量，包括：

所述基站根据以下公式获取所述块对角化预编码对所述第一移动台的信道增益造成的衰减量：

${\mathrm{\ρ}}_i=10\×\log 10\left(\frac{\left|\right|F_i^H\×F_i^{\′}\left|\right|}{\left|\right|F_i\left|\right|\left|\right|F_i^{\′}\left|\right|}\right)$

其中，ρ_i为所述第一移动台的信道增益的衰减量，F_i为所述第一移动台的预编码矢量，F_i′为所述第一移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量，(·)^H为共轭转置运算，‖·‖为取模运算。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述第一移动台的信道矩阵和所述第二移动台的信道矩阵获取块对角化预编码对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量，包括：

所述基站根据所述第一移动台的信道矩阵和所述第二移动台的信道矩阵，计算所述第一移动台与所述第二移动台配对时所述第二移动台的预编码矢量，并获取所述第二移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量；

所述基站根据所述预编码矢量和所述右奇异向量计算所述块对角化预编码对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基站根据预编码矢量和右奇异向量计算所述块对角化预编码对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量，包括：

所述基站根据以下公式获取所述块对角化预编码对所述第二移动台的信道增益造成的衰减量：

${\mathrm{\ρ}}_j=10\×\log 10\left(\frac{\left|\right|F_j^H\×F_j^{\′}\left|\right|}{\left|\right|F_j\left|\right|\left|\right|F_j^{\′}\left|\right|}\right)$

其中，ρ_j为所述第二移动台的信道增益的衰减量，F_j为所述第二移动台的预编码矢量，F_j′为所述第二移动台的信道矩阵的最大非零奇异值对应的右奇异向量，(·)^H为共轭转置运算，‖·‖为取模运算。

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