CN102316597A - Mimo系统中的资源调度方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MIMO系统中的资源调度方法和装置。其中，该方法包括：确定第一用户在指定资源块上使用多用户MU-MIMO模式传输数据，确定另外一个或者多个用户与第一用户配对；在当前调度时刻，将第一用户和确定的一个或者多个用户作为一组配对用户调度到指定资源块上。根据本发明，解决了MU-MIMO模式下，资源利用率不高的问题，提高了系统的容量。

Description

MIMO系统中的资源调度方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种MIMO系统中的资源调度方法和装置。

背景技术

MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)技术是无线移动通信领域中智能天线技术的重大突破。该技术能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；可以利用多径来减轻多径衰落，并能有效地消除共道干扰，提高信道的可靠性，降低误码率，是新一代移动通信系统采用的关键技术。

目前在已经成熟或者接近成熟的3G(the third generation mobilecommunications，第三代移动通信)/B3G(Beyond 3G，超3G)无线通信系统中，基站侧和终端侧通过配置多组发射/接收天线并结合MIMO信号处理的方案被广泛的采用，这种方法被称为SU-MIMO(Single User-MIMO，单用户MIMO)，因为其本质依然是BS(BaseStation，基站)与MS(Mobile Subscriber，移动用户)之间点对点的传输数据。

在新一代的无线通信协议标准中(例如：3GPP的LTE-A，IEEE802.16m)均支持多用户MIMO(MU-MIMO)这一功能，参见图1所示的多用户MIMO系统的结构示意图，其中，一个天线对应多个用户，即天线通过信道H₁、...、H_K向多个用户发送数据。由基站到用户终端的信道被称为下行信道。与下行SU-MIMO相比较，下行MU-MIMO把一个BS与一个MS之间点对点的信道扩展为一个BS与多个MS之间的点对多点的信道，通过由空间上分散的用户引起的基站侧天线阵列中空间特征的差异，基站可以在相同的频率信道中同时与多个用户通信。

发明人发现，在实际通信系统的一个基站下面，往往是一部分用户使用MU-MIMO模式传输数据，一部分用户使用SU-MIMO模式传输数据，且两模式之间还需要根据信道和业务状况等进行自适应切换，而在MU-MIMO模式状态下，相关技术仅根据用户的优先级进行资源调度，这种调度方式的无线资源利用率不高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种MIMO系统中的资源调度方法和装置，以至少解决上述的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种多输入多输出MIMO系统中的资源调度方法，包括：确定第一用户在指定资源块上使用多用户MU-MIMO模式传输数据，确定另外一个或多个用户与第一用户配对；在当前调度时刻，将第一用户和确定的另外一个或者多个用户作为一组配对用户调度到所述指定资源块上。

根据本发明的另一方面，提供了一种输入多输出MIMO系统中的资源调度装置，包括：模式确定模块，用于确定第一用户在指定资源块上使用多用户MU-MIMO模式传输数据；配对模块，用于确定另外一个或者多个用户与第一用户配对；调度模块，用于在当前调度时刻，将第一用户和另外一个或者多个用户作为一组配对用户调度到指定资源块上。

通过本发明，采用确定用户使用的传输模式，并在用户使用MU-MIMO模式时，为用户选择配对用户，在对配对用户进行资源调度，解决了无线资源利用率不高的问题，进而达到了提高了资源调度的合理性效果，并提高了系统容量。

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，本发明的示意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是根据相关技术的多用户MIMO系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例1的MIMO系统中的资源调度方法流程图；以及

图3是根据本发明实施例2的MIMO系统中的资源调度方法流程图；

图4是根据本发明实施例3的MIMO系统中的资源调度方法流程图；以及

图5是根据本发明实施例8的MIMO系统中的资源调度装置的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

MIMO系统包括BS(或者，中继站(RS，Relay Station)，家庭基站Femeto)和MS，BS通过多个天线与MS传输数据，BS可以根据MS反馈的信道信息确定用户间的相关性，在使用MU-MIMO模式的资源块的情况下，将相关性小的用户作为配对用户调度到同一个资源块上。MS与BS之间为无线连接，该无线连接遵循相关通信标准。本发明下述实施例均以该MIMO系统为例进行说明。

实施例1

图2示出了根据本发明实施例的一种MIMO系统中的资源调度方法流程图，该方法以在基站上实现调度控制为例进行说明，包括以下步骤：

步骤S202，基站确定第一用户在指定资源块上使用MU-MIMO模式传输数据；

其中，第一用户可以根据待调度用户中每个用户的调度优先级确定，用户的调度优先级大小可以和资源块有关，也可以和资源块无关；待调度用户是指在当前时刻有数据业务需要传输(即待传输业务量大于0)的用户。

例如，调度优先级和资源块无关时，第一用户和指定资源块的确定可以采用下述方式：根据待调度用户中每个用户的当前信道质量计算每个用户的调度优先级；选择调度优先级最大的用户作为第一用户；计算第一用户在每个待调度资源块上的信道质量；选择值最大的信道质量的资源块作为指定资源块。

调度优先级和资源块有关时，第一用户和指定资源块的确定可以采用下述方式：将待调度资源块中的一个资源块确定为指定资源块；计算待调度用户中每个用户在指定资源块上的调度优先级；选择调度优先级最大的用户作为第一用户。

第一用户在指定资源块上是否使用MU-MIMO模式传输数据可以根据第一用户的信道质量确定，例如：如果第一用户的信道质量大于和等于第一门限，确定第一用户在指定资源块上使用MU-MIMO模式传输数据；如果第一用户的信道质量小于第一门限(可以为系统预先设定的信道质量门限)，确定第一用户在指定资源块上使用SU-MIMO模式传输数据。

信道质量用于衡量用户对应的无线信道的质量，可以用CQI(Channel Quality Indication，信道质量指示)或者是MCS(Modulation and Coding Scheme，调制和编码方式)来表示。

步骤S204，基站确定另外一个或者多个用户与第一用户配对；

其中，本实施例将确定的一个或多个与第一用户配对的用户称为第二用户。

本实施例与第一用户进行配对的第二用户可以为1个，也可以为多个，第二用户的选取过程可以采用下述方式：计算待调度用户中除第一用户之外的其他用户在指定资源块上的信道质量；选择信道质量大于和等于第一门限(可以为系统预先设定的信道质量门限)的用户组成第一集合；将第一用户与第一集合中的每个用户进行信道相关性运算，选择信道相关性运算结果小于和等于第二门限的用户作为第二集合；或者，将第一用户与第一集合中的每个用户进行信道距离运算，选择信道距离运算结果大于和等于第二门限的用户作为第二集合；从第二集合中选择调度优先级最大的用户作为第二用户。

或者，可以继续上述步骤，将第二集合中除去上述第二用户以外的用户作为第三集合；按照上述与第一门限的比较方法从第三集合中选择与第二用户配对的用户作为另一个第二用户。以此类推，直到集合为空或者配对用户数达到系统预先设定门限值，将会得到多个第二用户。第一用户与这多个二用户将组成配对用户。

其中，信道相关性至少包括以下之一：信道状态信息相关性、信道质量信息相关性、业务类型相关性或待传输业务量相关性。

步骤S206，基站在当前调度时刻，将第一用户和第二用户作为一组配对用户调度到指定资源块上。

其中，上述步骤S202和S204可以周期性地执行，例如，系统设置一个配对周期，在每个配对周期到来的时刻，基站将进行步骤S202和S204中的配对动作。如果当前的调度时刻不是配对时刻，将会把第一用户和第二用户作为一个整体，与其他用户一起进行调度。

相关技术在MU-MIMO模式状态下，仅根据用户的优先级进行资源调度；而本实施例在MU-MIMO模式状态下，会先对用户进行配对，然后再对用户进行资源调度。

本实施例在第一用户使用MU-MIMO模式时，对第一用户进行配对，然后再对配对用户进行资源调度，在不影响信号质量的基础上，可以解决无线资源利用率不高的问题，增强了系统的性能。

实施例2

本实施例设系统中待调度用户为G，用集合Ω＝{U₁，U₂，…，U_G}表示，在每个调度时刻，如果系统可用资源块数大于S(S为大于等于0的整数)时，系统检测当前时刻是否为MU-MIMO配对时刻，如果是，则进入用户配对和调度操作，否则进入非配对调度操作；

在系统设定的MU-MIMO配对时刻，参见图3，按照如下方法进行用户配对调度操作：

步骤S302，基站首先计算每个用户对应的优先级，设为p₁，p₂，…，p_G。

步骤S304，从计算出的优先级中查找值最大的优先级，本实施例设查找出的为用户U₁的优先级P₁最大。

步骤S306，计算用户U₁在每个待调度资源块上的信道容量，选择值最大的信道容量的资源块作为指定资源块；

其中，指定资源块为资源块P，本实施例计算得出用户U₁在该资源块上的信道质量为MCS₁；

步骤S308，判断是否大于T_MCS(即第一门限)，如果是，执行步骤S310；否则执行步骤S316；

本实施例在系统可用带宽之中，用户U₁在位置(资源块)P上的信道质量最好，为MCS₁，且MCS₁大于系统预先设置的MU-MIMO信道质量门限值T_MCS，所以用户U₁将使用MU-MIMO模式传输数据。

步骤S310，在待调度的用户集合中选择信道质量大于信道质量门限值的用户构成第一集合Ω_P，MU；

例如，将Ω中除U₁之外的满足条件：在位置P的信道质量大于门限T_MCS的用户组成一组，本实施例假设为第一集合Ω_P，MU＝{U₂，…，U_K1}

步骤S312，在Ω_P，MU选择与U₁配对的用户。

步骤S314，将用户U₁和与之配对的用户从待调度集合中删除，将资源块P从可用资源中删除。

步骤S316，用户U₁在位置P上使用SU-MIMO传输数据。

步骤S318，将用户U₁从待调度集合中删除，将资源块P从可用资源中删除。

步骤S320，判断待调度用户个数是否大于0或者是否还有剩余资源，如果有，返回步骤S304；否则，执行步骤S322，MU-MIMO配对调度结束。

基站在Ω_P，MU中寻找与U₁配对使用MU-MIMO的用户，且最终有K个用户形成一个使用MU-MMO的用户组，表示为M＝{U₁，U₂，…，U_K}。如果K＝1，表示Ω_P，MU中没有用户与U₁成组使用MU-MIMO，则U₁使用SU-MIMO模式，否则M中K个用户使用MU-MIMO模式。

基站将Ω中的用户集合M＝{U₁，U₂，…，U_K}删除，即更新待调度用户集合为Ω←Ω-M，此后，在调度周期触发时刻，基站根据调度准则为该用户U₁或者用户组M分配资源，同时基站在可用资源中将当前分配的资源删除。基站保存每个用户对应的MIMO模式以及相应的用户组。

基站在Ω_P，MU中搜索与U₁配对的用户(即第二用户)，比如：计算U₁与Ω_P，MU里面除U₁外的每个用户之间的信道相关性，其值分别为r_1，2，…r_1，K1，同时每个用户的优先级分别为p₂，…p_K1，然后基站计算U₁与每个用户配对对应的等效优先级系数：

2≤i≤K1，比如

(其中α、β为实数)，然后选出

2≤i≤K1的最大值，设为

则说明U₁与U_k配对使用MU-MIMO发送数据。然后将Ω_P，MU＝{U₁，U₂，…，U_K1}更新为Ω_P，MU＝{U₂，…，U_k-1，U_k+1，…，U_K1}，将待调度用户集合更新为Ω＝{U₂，…，U_k-1，U_k+1，…，U_K1，U_K1+1，…，U_K2}，进行下一个用户的配对操作；对于再次的MU-MIMO配对，重复上述过程即可。重复该MU-MIMO配对和调度步骤直至待调度的资源块N≤0或者Ω为空集。

基站预先设置MU-MIMO用户的配对周期为T，即每隔时间T系统将完成一次MU-MIMO用户配对操作，在配对过程之前先确定用户使用的传输模式，进而完成MU-MIMO和SU-MIMO的自适应切换。

本实施例在配对时刻到来时，根据用户的调度优先级确定用户使用的传输模式，在传输模式为MU-MIMO时，为该用户选择配对用户，以在资源调度过程中提高资源利用率。

实施例3

本实施例设系统中待调度用户为G，用集合Ω＝{U₁，U₂，…，U_G}表示，在每个调度时刻，如果系统可用资源块数大于S(S为大于等于0的整数)时，系统检测当前时刻是否为MU-MIMO配对时刻，如果是，则进入用户配对和调度操作，否则进入非配对调度操作；

在系统设定的MU-MIMO配对时刻，参见图4，按照如下方法进行用户配对调度操作：

步骤S402，基站首先计算当前资源块P上每个用户对应的优先级，设为p₁，p₂，…，p_G。

步骤S404，从计算出的优先级中查找值最大的优先级，本实施例设查找出的为用户U₁的优先级P₁最大。

步骤S406，计算用户U₁在资源块P上的信道质量，本实施例计算得出用户U₁在该资源块上的信道质量为MCS₁，判断是否大于T_MCS(即第一门限)，如果是，执行步骤S408；否则执行步骤S414；

本实施例在系统可用带宽之中，用户U₁在位置(资源块)P上的信道质量最好，为MCS₁，且MCS₁大于系统预先设置的MU-MIMO信道质量门限值T_MCS，所以用户U₁将使用MU-MIMO模式传输数据。

步骤S408-步骤S420与步骤S310-步骤S322相同，这里不再详述。

对于某个可用资源块P，基站计算Ω中所有用户在可用资源块P上的优先级，设为p₁，p₂，…，p_G，设用户U₁的优先级P₁最高，U₁对应的信道质量设为MCS₁；如果MCS₁小于或等于系统预先设置的MU-MIMO信道质量门限值T_MCS，则U₁使用SU-MIMO方式传输数据，此方式下不需要对用户U₁进行配对；如果MCS₁大于T_MCS，则U₁使用MU-MIMO方式传输数据。

本实施例在配对时刻到来时，根据用户的调度优先级确定用户使用的传输模式，在传输模式为MU-MIMO时，为该用户选择配对用户，以在资源调度过程中提高资源利用率。

实施例4

系统对配对用户的资源调度完成后，可以对发生模式切换的用户调整信道质量(CQI)，本实施例以某用户上次使用的传输模式为SU-MIMO，本次使用的传输模式为MU-MIMO为例进行说明。则系统将利用以下参数至少之一调整该用户对应的信道质量：MCS(t)←MCS(t-1)；

1)MCS(t-1)对应的信噪比值SINR(t-1)；

2)该用户在SU-MIMO时对应的信道复用速率r(t-1)；

3)该用户当前对应MU-MIMO用户组包含的用户数量M，即该用户配对成组之后，组内包含的用户数；

4)该用户当前对应MU-MIMO用户组中每个用户对应的预编码矩阵w_i，1≤i≤M；

其中，该用户在SU-MIMO是对应的信道复用速率r(t-1)是指在相同资源块上传输的不同的数据流的数目。

优选地，系统通过该用户对应的用户反馈给系统的预编码矩阵索引(PMI)或者是上行的Sounding(探测符号)符号来获取用户对应的预编码矩阵w_i，1≤i≤M。

本实施例以采用第一种方式，即MCS(t-1)对应的信噪比值SINR(t-1)为例进行说明：设当前时刻t，系统完成MU-MIMO的配对和调度，对于用户U₁，在当前配对时刻之前的MIMO模式为SU-MIMO，反馈的信道质量(CQI)为MCS₁(t-1)。信道质量的具体调整方式如下：

设Ui在SU-MIMO模式时对应的信道复用速率为r(t-1)，在当前时刻经过配对之后，与其他M-1个用户形成一个具有M个用户的MU-MIMO用户组S＝{U₁，U₂，…U_M}(配对用户)。基站首先使用用户对应的MCS₁(t-1)查表得到对应的信噪比值SINR₁(t-1)dB，然后基站对该值进行调整以获得当前时刻的信噪比，其调整的方法为：

SINR₁(t)＝f(r(t-1)，SINR₁(t-1)，M，σ²，w₁，…，w_M)。

例如：

其中C为可设常数，比如1，2等。

或者：

${\mathrm{SINR}}_1\left(t\right)=10*\log 10\left(\frac{{10}^{\frac{{\mathrm{SINR}}_1(t-1)}{10}}}{{10}^{\frac{{\mathrm{SINR}}_1(t-1)}{10}}\left(\underset{j}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|w_1^H{w}_j\left|\right|}_F^2\right)+1}\right)-10*\log 10\left(\frac{M}{r(t-1)}\right)-C,$ 其中，σ²表示用户对应的噪声和干扰功率，线性值W_j表示MU-MIMO用户组S中用户j，j≠1对应的码字向量。

在得到当前时刻的信噪比值SINR₁(t)之后，基站再查表得到用户U₁在当前时刻对应的信道质量MCS₁(t)。

本实施例通过调整资源调度后模式发生切换的用户的信道质量，可以为下一次的用户配对操作提供可靠数据，有利于资源的合理分配。

实施例5

系统对配对用户的资源调度完成后，可以对发生模式切换的用户调整信道质量(CQI)，本实施例以某用户上次使用的传输模式为MU-MIMO，本次使用的传输模式为SU-MIMO为例进行说明。则系统可以利用以下参数至少之一调整该用户对应的信道质量：MCS(t)←MCS(t-1)；

1)MCS(t-1)对应的信噪比值SINR(t-1)；

2)该用户在SU-MIMO时对应的信道复用速率r(t-1)；

3)该用户当前对应MU-MIMO用户组包含的用户数量M；

4)该用户当前对应MU-MIMO用户组中每个用户对应的预编码矩阵w_i，1≤i≤M；

其中，该用户在SU-MIMO是对应的信道复用速率r(t-1)是指在相同资源块上传输的不同的数据流的数目。

优选地，系统通过该用户对应的用户反馈给系统的预编码矩阵索引(PMI)或者是上行的Sounding符号来获取用户对应的预编码矩阵w_i，1≤i≤M。

本实施例以采用第一种方式，即MCS(t-1)对应的信噪比值SINR(t-1)为例进行说明：设当前时刻t，系统完成MU-MIMO的配对和调度，对于用户U₁，在当前配对时刻之前的MIMO模式为MU-MIMO，它与其他M-1个用户形成一个具有M个用户的MU-MIMO用户组S＝{U₁，U₂，…U_M}，且反馈的信道质量(CQI)为MCS₁(t-1)。具体调整方式如下：

在当前时刻经过MU-MIMO配对之后，该用户使用SU-MIMO模式，且U_i在SU-MIMO模式时对应的信道复用速率为r(t-1)，基站首先使用用户对应的MCS₁(t-1)查表得到对应的信噪比值SINR₁(t-1)dB，然后基站对该值进行调整以便获得当前时刻的信噪比，其调整的方法为：

SINR₁(t)＝f(r(t-1)，SINR₁(t-1)，M，w₁，…，w_M)。

例如：

${\mathrm{SINR}}_1\left(t\right)={\mathrm{SINR}}_1(t-1)+10*\log 10\left(\frac{M}{r(t-1)}\right)+C;$

其中，C为可设常数，比如1，2等。

或者：

${\mathrm{SINR}}_1\left(t\right)=10*\log 10\left(\frac{M}{r(t-1)}\right)-10*\log 10\left(\frac{{10}^{\frac{{\mathrm{SINR}}_1(t-1)}{10}}}{{10}^{\frac{{\mathrm{SINR}}_1(t-1)}{10}}\left(\underset{j=2}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|w_1^H{w}_j\left|\right|}_F^2\right)+1}\right)+C;$

其中，σ²表示用户对应的噪声和干扰功率，线性值w_j表示MU-MIMO用户组S中用户j，j≠1对应的码字向量。

本实施例通过调整资源调度后模式发生切换的用户的信道质量，可以为下一次的用户配对操作提供可靠数据，有利于资源的合理分配。

实施例6

在上述实施例4和实施例5之后的下一个调度时刻，如果MIMO系统中待调度用户中存在一组或多组配对用户时，可以将每组配对用户作为一个等效用户参与资源调度，此时，需要先获取每个等效用户的调度优先级；根据获取的等效用户的调度优先级进行资源调度。

在本实施例中，设基站下面有M个用户，且基站配置MU-MIMO配对周期为1帧，在时刻t到达MU-MIMO配对时刻，此时基站下共有10个待调度用户，他们组成的集合为Ω＝{U₁，U₂，…，U₁₀}，设这10个用户最近一次反馈的信道质量信息为MCS₁，MCS₂，…，MCS₁₀。基站首先使用比例公平算法计算10个用户的调度优先级p₁(t)，p₂(t)，…，p₁₀(t)，即采用以下公式：

$p_k\left(t\right)=\frac{r_k\left(t\right)}{{\mathrm{\λ}}_k\left(t\right)}$

式中，p_k(t)表示用户k当前的优先级，r_k(t)表示用户当前的信道质量，λ_k(t)＝F(λ_k(t-1))，是每次调度后更新的用户k的历史调度容量的加权平均。

基站的MU-MIMO配对调度过程如下：

设U₃的优先级p₃(t)为10个用户的最大，所以基站首先调度用户U₃，设在当前系统中U₃对应信道质量最好的资源块位置信息为P₃，比较MCS₃大于MU-MIMO信道质量门限值T_MCS(例如为4)，说明该用户可以启用MU-MIMO模式，选择U₃的配对用户，具体选择过程如下：

设用户U₁，U₄，U₆，U₇，U₉，U₁₀在P₃上对应的MCS大于4，且U₃，U₁，U₄，U₆，U₇，U₉，U₁₀在P₃上最近一次的信道信息为CH₃，CH₁…，CH₁₀。基站计算U₃与U₁，U₄，U₆，U₇，U₉，U₁₀中任意一个的信道相关系数：R_3，1，R_3，4，…，R_3，10，其中R_3，4，R_3，6，R_3，9小于预先设定门限值Tr，所以说明用户U₄，U₆，U₉可能与U₃配对使用MU-MIMO，又由于在U₄，U₆，U₉中U₄优先级最高，所以最终U₃和U₄在P₃配对使用MU-MIMO。

将待调度集合更新为Ω＝{U₁，U₂，U₅…，U₁₀}，然后系统在剩下的资源块上重复上述配对和调度过程，设最终形成3个MU-MIMO用户对，它们分别是：M₁＝{U₁，U₅}，M₂＝{U₃，U₄}和M₅＝{U₂，U₇，U₉，U₁₀}。剩余的用户U₆和U₈则使用SU-MIMO。在完成调度之后，基站可以按照实施例4和5中的方法更新每个用户对应的历史吞吐量。

在下一个调度时刻，设该时刻没有到达MU-MIMO配对时刻，则此时设系统中待调度用户为Ω＝{U₁，U₂，U₅…，U₁₀，U₁₁，U₁₂}，此时系统将上一次MU-MIMO配对的用户看成等效用户，即此时系统中待调度的用户为：Ω＝{M₁，M₂，M₃，U₆，U₈，U₁₁，U₁₂}，其中配对用户M₁＝{U₁，U₅}，M₂＝{U₃，U₄}，M₅＝{U₂，U₇，U₉，U₁₀}。具体调度如下：

系统首先计算Ω中用户M₁，M₂，M₃和U₆，U₈，U₁₁和U₁₂的调度优先级，假设M₃的优先级最高，所以基站为M₃＝{U₂，U₇，U₉，U₁₀}的用户分配资源，然后将待调度用户更新为Ω＝{M₁，M₂，U₆，U₈，U₁₁，U₁₂}，再次重复上述调度过程。最终调度的用户集合为M₁，M₃和U₁₁，U₁₂。然后基站更新每个用户的历史吞吐量信息。

以后每个调度时刻按是否为MU-MIMO配对调度时刻分别进行上述配对和调度方法之一进行配对调度。

系统如果发现待调度的用户中存在着配对用户(即上述等效用户)时，将会为配对用户设置公用优先级，该公用优先级的设置可以根据系统需要采用多种方式，例如：配对用户中共有K个用户，则基站可以先获取配对用户中每个用户的单调度优先级，然后从下述方法中选择一种进行设置：

1)从获取的单调度优先级查找出最大单调度优先级，将最大单调度优先级设置为配对用户的公用优先级。即p_M(t)＝p_max(t)＝max(p₁(t)，p₂(t)，...，p_K(t))；其中，p_k(t)表示用户k当前的单调度优先级；

2)基站从获取的单调度优先级查找出最小单调度优先级；将最小单调度优先级设置为配对用户的公用优先级；即p_M(t)＝p_min(t)＝min(p₁(t)，p₂(t)，...，p_K(t))；

3)将获取的单调度优先级的平均值设置为配对用户的公用优先级；即p_M(t)＝p_mean(t)＝(p₁(t)+p₂(t)+...+p_K(t))/K；

4)将获取的单调度优先级的加权平均值设置为配对用户的公用优先级；即

其中α_i∈R(i＝1，2...K)，β_i∈R(i＝1，2...K)，

其中，p_k(t)可以采用比例公平算法(proportional fair)得到，即采用以下公式：式中，k为自然数，r_k(t)表示第k个用户当前的信道质量，λ_k(t)＝F(λ_k(t-1))，t为当前调度时刻，F(λ_k(t-1))是上一次调度时刻后更新的第k个用户的历史调度容量的加权平均值；例如，

本实施例通过对配对用户进行调度，在不影响信号质量的基础上提高了资源利用率。

实施例7

在本实施例中，设基站下面有M个用户，且基站配置MU-MIMO配对周期为1帧，在时刻t到达MU-MIMO配对时刻，此时基站下共有10个待调度用户，他们组成的集合为Ω＝{U₁，U₂，…，U₁₀}，设这10个用户最近一次反馈的信道质量信息为MCS₁，MCS₂，…，MCS₁₀。系统可用的资源块数为5个。

基站的MU-MIMO配对调度过程如下：

对于资源块1，基站首先使用比例公平算法计算集合Ω中的用户在资源块1上的调度优先级p₁(t)，p₂(t)，…，p₁₀(t)，即采用以下公式：

$p_k\left(t\right)=\frac{r_k\left(t\right)}{{\mathrm{\λ}}_k\left(t\right)}$

式中，p_k(t)表示用户k当前的优先级，r_k(t)表示用户当前的信道质量，λ_k(t)＝F(λ_k(t-1))，是每次调度后更新的用户k的历史调度容量的加权平均。

设U₃的优先级p₃(t)为10个用户的最大，所以基站在资源块1上调度用户U₃，且U₃在资源块1上MCS等级大于MU-MIMO信道质量门限值T_MCS(本实施例为4)，说明该用户可以启用MU-MIMO，需要为U₃选择配对用户，具体配对过程可以参考实施例6中的方式，这里不再详述。

设最终形成3个MU-MIMO用户对，它们分别是：M₁＝{U₁，U₅}，M₂＝{U₃，U₄}和M₅＝{U₂，U₇，U₉，U₁₀}。用户U₆和U₈则使用SU-MIMO。在完成调度之后，基站更新每个用户对应的历史吞吐量。

在下一个调度时刻，设该时刻没有到达MU-MIMO配对时刻，则此时设系统中待调度用户为Ω＝{U₁，U₂，U₅…，U₁₀，U₁₁，U₁₂}，此时系统将上一次MU-MIMO配对的用户看成等效用户，即此时系统中待调度的用户为：Ω＝{M_1，M₂，M₃，U₆，U₈，U₁₁，U₁₂}，其中M₁＝{U₁，U₅}，M₂＝{U₃，U₄}，M₅＝{U₂，U₇，U₉，U₁₀}。

对于资源块1，系统首先计算Ω中用户M₁，M₂，M₃和U₆，U₈，U₁₁和U₁₂的调度优先级，假设M₃的优先级最高，所以基站为M₃＝{U₂，U₇，U₉，U₁₀}的用户分配资源，然后将待调度用户更新为Ω＝{M₁，M₂，U₆，U₈，U₁₁，U₁₂}，对于剩下的资源块，再次重复上述调度过程。最终调度的用户集合为M₁，M₃和U₁₁，U₁₂。然后基站更新每个用户的历史吞吐量信息。

以后每个调度时刻按是否为MU-MIMO配对调度时刻分别进行上述配对和调度方法之一进行配对调度。

配对用户的优先级设置方式可以参考实施例6中的方法，这里不再详述。

本实施例通过对配对用户进行调度，在不影响信号质量的基础上提高了资源利用率。

实施例8

本实施例提供了一种MIMO系统中的资源调度装置，该装置可以为基站或中继站等，参见图5，该装置包括：

模式确定模块52，用于确定第一用户在指定资源块上使用多用户MU-MIMO模式传输数据；

配对模块54，用于确定另外一个或多个用户与第一用户配对；

调度模块56，用于在当前调度时刻，将第一用户和确定的另外一个或多个用户作为一组配对用户调度到指定资源块上。

本发明实施例将确定的一个或多个与第一用户配对的用户称为第二用户。

其中，模式确定模块52可以包括：

信息确定单元，用于根据待调度用户中每个用户的调度优先级确定第一用户，从待调度的资源块中确定指定资源块；

判断单元，用于根据第一用户的信道质量确定第一用户在指定资源块上是否使用MU-MIMO模式传输数据。

如果用户的调度优先级和资源块无关时，上述信息确定单元包括：第一用户选择子单元，用于计算待调度用户中每个用户的调度优先级；选择调度优先级最大的用户作为第一用户；指定资源块选择子单元，计算第一用户在每个待调度资源块上的信道容量；选择值最大的信道容量的资源块作为指定资源块。

如果用户的调度优先级和资源块有关时，上述信息确定单元包括：指定资源块确定子单元，用于将待调度资源块中的一个资源块确定为指定资源块；第一用户确定子单元，用于计算待调度用户中每个用户在指定资源块上的调度优先级，选择调度优先级最大的用户作为第一用户。

优选地，配对模块54包括：

第一集合选择单元，用于计算待调度用户中除第一用户之外的其他用户在指定资源块上的信道质量，选择信道质量大于和等于第一门限的用户组成第一集合；

第二集合选择单元，用于将第一用户与第一集合中的每个用户进行信道相关性运算，选择信道相关性运算结果小于和等于第二门限的用户作为第二集合，或者，将第一用户与第一集合中的每个用户进行信道距离运算，选择信道距离运算结果大于和等于第二门限的用户作为第二集合；

第二用户选择单元，用于从第二集合中选择调度优先级最大的用户作为第二用户。

系统可以预先设置配对周期，此时，该装置还包括：配对触发模块，用于根据MIMO系统设置的配对周期在每个配对时刻触发模式确定模块52和配对模块54启动。

本实施例在用户使用MU-MIMO模式时，为用户选择配对用户，在对配对用户进行资源调度，提高了资源调度的合理性。同时，能够根据用户的实际信道情况，切换用户的传输模式；提高了资源的利用率。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：以上实施例根据用户的实际信道情况确定用户使用的传输模式，在用户使用MU-MIMO模式时，为用户选择配对用户，在对配对用户进行资源调度，提高了资源调度的合理性，并提高了资源的利用率。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种多输入多输出MIMO系统中的资源调度方法，其特征在于，包括：

确定第一用户在指定资源块上使用多用户多输入多输出MU-MIMO模式传输数据，确定另外一个或多个用户与所述第一用户配对；

在当前调度时刻，将所述第一用户和所述另外一个或者多个用户作为一组配对用户调度到所述指定资源块上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定第一用户在指定资源块上使用MU-MIMO模式传输数据包括：

根据待调度用户中每个用户的调度优先级确定所述第一用户，从待调度的资源块中确定指定资源块；

根据所述第一用户的信道质量确定所述第一用户在所述指定资源块上是否使用MU-MIMO模式传输数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据待调度用户中每个用户的调度优先级确定所述第一用户，从待调度的资源块中确定指定资源块包括：

计算待调度用户中每个用户的调度优先级；

选择调度优先级最大的用户作为第一用户；

计算所述第一用户在每个待调度资源块上的信道容量；

选择值最大的信道容量的资源块作为指定资源块。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据待调度用户中每个用户的调度优先级确定当前所述第一用户，从待调度的资源块中确定指定资源块包括：

将待调度资源块中的一个资源块确定为指定资源块；

计算待调度用户中每个用户在所述指定资源块上的调度优先级；

选择调度优先级最大的用户作为第一用户。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一用户的信道质量确定所述第一用户在所述指定资源块上是否使用MU-MIMO模式传输数据包括：

如果所述第一用户的信道质量大于第一门限，确定所述第一用户在所述指定资源块上使用MU-MIMO模式传输数据；

如果所述第一用户的信道质量小于所述第一门限，确定所述第一用户在所述指定资源块上使用单用户多输入多输出SU-MIMO模式传输数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定另外一个用户与所述第一用户配对包括：

计算待调度用户中除所述第一用户之外的其他用户在所述指定资源块上的信道质量；

选择信道质量大于和等于第一门限的用户组成第一集合；

将所述第一用户与所述第一集合中的每个用户进行信道相关性运算，选择信道相关性运算结果小于和等于第二门限的用户作为第二集合，或者，将所述第一用户与所述第一集合中的每个用户进行信道距离运算，选择信道距离运算结果大于和等于第二门限的用户作为第二集合；

从所述第二集合中选择调度优先级最大的用户作为所述

第二用户，所述第二用户为与所述第一用户配对的用户。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定另外多个用户与所述第一用户配对包括：

将所述第二集合中除去所述第二用户以外的用户作为第三集合；从所述第三集合中选择与所述第二用户配对的用户作为另一个第二用户；

重复上述过程，直至配对用户数达到系统预先设定门限值或者所述第三集合为空集。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述信道相关性至少包括以下之一：信道状态信息相关性、信道质量信息相关性、业务类型相关性或待传输业务量相关性。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一用户当前的信道质量是基于SU-MIMO模式时，将所述第一用户和所述另外一个或者多个用户作为一组配对用户调度到所述指定资源块上之后还包括：利用以下参数至少之一调整所述第一用户对应的信道质量：

所述第一用户当前信道质量指示值；

所述第一用户当前信道质量指示值对应的信噪比值；

所述第一用户在SU-MIMO时对应的信道复用速率；

所述第一用户对应MU-MIMO用户组包含的用户数量；

所述第一用户对应MU-MIMO用户组中每个用户对应的预编码矩阵。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一用户当前的信道质量是基于MU-MIMO模式时，本次调度所述第一用户使用的是SU-MIMO模式，则完成本次调度之后，还包括：利用以下参数至少之一调整所述当前用户对应的信道质量：

所述第一用户当前信道质量指示值；

所述第一用户当前信道质量指示值对应的信噪比值；

所述第一用户在SU-MIMO时对应的信道复用速率；

所述第一用户对应MU-MIMO用户组包含的用户数量；

所述第一用户对应MU-MIMO用户组中每个用户对应的预编码矩阵。

11.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述确定另外一个或者多个用户与所述第一用户配对的步骤是根据所述MIMO系统设置的配对周期在每个配对时刻进行的。

12.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，当系统处于非配对时刻，所述MIMO系统中待调度用户中存在一组或多组配对用户，所述方法还包括：

将每组配对用户作为一个等效用户；

获取所述等效用户的调度优先级；

根据获取的所述等效用户的调度优先级进行资源调度。

13.一种多输入多输出MIMO系统中的资源调度装置，其特征在于，包括：

模式确定模块，用于确定第一用户在指定资源块上使用多用户多输入多输出MU-MIMO模式传输数据；

配对模块，用于确定另外一个或者多个用户与所述第一用户配对；

调度模块，用于在当前调度时刻，将所述第一用户和所述另外一个或者多个用户作为一组配对用户调度到所述指定资源块上。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述模式确定模块包括：

信息确定单元，用于根据待调度用户中每个用户的调度优先级确定所述第一用户，从待调度的资源块中确定指定资源块；

判断单元，用于根据所述第一用户的信道质量确定所述第一用户在所述指定资源块上是否使用MU-MIMO模式传输数据。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，信息确定单元包括：

第一用户选择子单元，用于计算待调度用户中每个用户的调度优先级；选择调度优先级最大的用户作为第一用户；

指定资源块选择子单元，计算所述第一用户在每个待调度资源块上的信道容量；选择值最大的信道容量的资源块作为指定资源块。

16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述信息确定单元包括：

指定资源块确定子单元，用于将待调度资源块中的一个资源块确定为指定资源块；

第一用户确定子单元，用于计算待调度用户中每个用户在所述指定资源块上的调度优先级，选择调度优先级最大的用户作为第一用户。

17.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述配对模块包括：

第一集合选择单元，用于计算待调度用户中除所述第一用户之外的其他用户在所述指定资源块上的信道质量，选择信道质量大于和等于第一门限的用户组成第一集合；

第二集合选择单元，用于将所述第一用户与所述第一集合中的每个用户进行信道相关性运算，选择信道相关性运算结果小于和等于第二门限的用户作为第二集合，或者，将所述第一用户与所述第一集合中的每个用户进行信道距离运算，选择信道距离运算结果大于和等于所述第二门限的用户作为第二集合；

第二用户选择单元，用于从所述第二集合中选择调度优先级最大的用户作为所述第二用户，所述第二用户为与所述第一用户配对的用户。

18.根据权利要求13-17任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：配对触发模块，用于根据所述MIMO系统设置的配对周期在每个配对时刻触发所述模式确定模块和所述配对模块启动。

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