CN102340879A - 一种基于mimo系统的用户调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MIMO系统的用户调度方法，设置信道质量门限，计算每一用户的度量值，并获取其中最大的度量值及相应的用户；分别获取各配对用户数量下用户配对组合的最大的联合度量值及相应的用户配对组合，所述最大的联合度量值相应的用户配对组合中所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限；选择所述获取的最大的度量值和最大的联合度量值中的最大值对应的用户或用户配对组合进行调度。本发明还相应地公开了一种基于MIMO系统的用户调度系统。本发明通过对多用户配对时各个配对组合中单个用户的配对条件进行限制，使得只有当用户性能足够好时才能够进行多用户配对，从而减小用户间的干扰，提高系统性能。

Description

一种基于MIMO系统的用户调度方法及系统

技术领域

本发明涉及多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put，MIMO)技术，尤其涉及一种基于MIMO系统的用户调度方法及系统。 

背景技术

在无线通信中，随着人们对多媒体等业务的需求越来越高，要求移动通信系统可以提供更高的数据速率和系统容量。LTE利用OFDM技术、多天线技术和预编码技术可以较好的满足用户高数据速率的要求。 

但是随着LTE-A需求的提出，人们对小区平均频谱效率和小区边缘频谱效率越来越重视。LTE系统的上下行都是以OFDM为基础多址复用方式的频分系统，与传统的以CDMA为基本多址复用方式的无线通信系统不同，LTE系统没有处理增益，因为小区内部完全频分正交。如果频率不能复用，要进一步提高频谱效率则变得异常困难，如是研究者引入了多用户MIMO(Multiple user MIMO，MU-MIMO)，MU-MIMO技术是指多个用户复用相同的时频资源发送数据，然后利用MIMO处理消除复用用户间的干扰或在干扰信号中仅检测本用户有用信号的MIMO技术。 

但是，由于LTE系统构架等方面的限制，MU-MIMO的性能很不理想，因而没有得到足够的重视。但是随之LTE-A系统的提出，MU-MIMO技术受到业界广泛的研究兴趣，它可以增加系统吞吐量，提高系统的频谱效率，是4G通信的突破性技术之一。本发明就是针对MU-MIMO技术中如何进行MU配对和调度这一问题展开的。 

在MU-MIMO的实际应用中，挑选适合的用户复用在相同的物理资源即为对算法，这是MU-MIMO最基础和重要的部分，将影响MU-MIMO系统的性 能，而且，不同的MU-MIMO算法配对准则也有不同的设计方法。目前常见的MU-MIMO配对准则有两种：一种是基于信漏噪比准则，一种是循环寻优的信干比准则，具体的算法有随机配对法、行列式配对法、正交配对方法等。 

在一个系统中还涉及到调度问题，在无线资源管理调度算法的研究中，一般需要考虑的两个重要因素是吞吐量和公平性。吞吐量包括小区吞吐量和用户吞吐量，公平性一般认为是各用户或不同分组业务占用信道资源的统计结果。目前有三种常见的调度算法：最大吞吐量算法、轮训算法和比例公平算法。 

现有MU-MIMO技术的应用中，当允许多用户复用相同资源的情况下，可以采用目前通用的多用户配对准则和调度准则，但是没有完全考虑到随着用户配对数量的增加，单个用户受到的干扰变得更加复杂这一情况，此情况可能使系统性能降低。 

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于MIMO系统的用户调度方法及系统，能够减小用户间的干扰，提高系统性能。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 

一种基于MIMO系统的用户调度方法，设置信道质量门限，该方法包括： 

计算每一用户的度量值，并获取其中最大的度量值及相应的用户； 

分别获取各配对用户数量下用户配对组合的最大的联合度量值及相应的用户配对组合，所述最大的联合度量值相应的用户配对组合中所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限； 

选择所述获取的最大的度量值和最大的联合度量值中的最大值对应的用户或用户配对组合进行调度。 

所述分别获取各配对用户数量下用户配对组合的最大的联合度量值及相应的用户配对组合为： 

a、获取所有可能的n用户配对组合，分别计算所获取的所有可能的n用户配对组合中各用户的度量值，所述n为初始值为2的正整数； 

b、获取其中所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限的n用户配对组合的联合度量值，并获取其中最大的联合度量值Mn及相应的用户配对组合； 

c、判断是否遍历所有可能调度的用户配对组合，遍历所有可能调度的用户配对组合，则确定进行调度的用户或用户配对组合；未遍历所有可能调度的用户配对组合，则n＝n+1，返回步骤a。 

所述判断是否遍历所有可能调度的用户配对组合为：判断n的取值是否不小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，n的取值不小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，则判定已遍历所有可能调度的用户配对组合；n的取值小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，则判定未遍历所有可能调度的用户配对组合。 

所述计算每一用户的度量值为：根据公式 

进行计算，其中，N_bit表示在用户在当前信道条件下，能够正确传输的比特数；β是一个常数，V_thruput表示用户在规定的统计时间段内已完成的吞吐量。 

所述获取用户配对组合的联合度量值为： 

计算所述用户配对组合中每一个用户在所述用户配对组合中其他用户信道干扰情况下的度量值； 

将所述用户配对组合中的每个用户的度量值相加得到所述用户配对组合的联合度量值。 

所述信道质量门限为信干噪比或者信道质量指示CQI。 

一种基于MIMO系统的用户调度系统，该系统包括：第一用户度量值计算单元、第二用户度量值计算单元、判断单元、用户配对组合联合度量值计算单元、最大度量值/联合度量值获取单元、调度单元；其中， 

所述第一用户度量值计算单元，用于计算非用户配对组合中每一用户的度量值； 

所述第二用户度量值计算单元，用于计算用户配对组合中每一用户的度量值； 

所述判断单元，用于根据第二用户度量值计算单元的计算结果，判断用户配对组合中各用户的度量值是否大于相应的信道质量门限； 

所述用户配对组合联合度量值计算单元，用于结合判断单元的判断结果以及第二用户度量值计算单元的计算结果，计算所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限的用户配对组合的联合度量值； 

所述最大度量值/联合度量值获取单元，用于根据第一用户度量值计算单元的计算结果获取其中最大的度量值及相应的用户，以及根据用户配对组合联合度量值计算单元的计算结果获取各配对用户数量下用户配对组合的最大的联合度量值及相应的用户配对组合； 

所述调度单元，用于选择所述最大度量值/联合度量值获取单元获取的最大的度量值和最大的联合度量值中的最大值对应的用户或用户配对组合进行调度。 

所述用户配对组合联合度量值计算单元结合判断单元的判断结果，计算所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限的用户配对组合的联合度量值为； 

a′、获取所有可能的n用户配对组合，分别计算所获取的所有可能的n用户配对组合中各用户的度量值，所述n为初始值为2的正整数； 

b′、获取其中所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限的n用户配对组合的联合度量值，并获取其中最大的联合度量值Mn及相应的用户配对组合； 

c′、判断是否遍历所有可能调度的用户配对组合，遍历所有可能调度的用户配对组合，则确定进行调度的用户或用户配对组合；未遍历所有可能调度的用户配对组合，则n＝n+1，返回步骤a′。 

所述用户配对组合联合度量值计算单元判断是否遍历所有可能调度的用户配对组合为：判断n的取值是否不小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，n的取值不小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，则判定已遍历所有可能调度的用户配对组合；n的取值小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，则判定未遍历所有可能调度的用户配对组合。 

所述第一用户度量值计算单元计算每一用户的度量值为：根据公式 

进行计算，其中，N_bit表示在用户在当前信道条件下，能够正确传输的比特数；β是一个常数，V_thruput表示用户在规定的统计时间段内已完成的吞吐量。 

所述用户配对组合联合度量值计算单元获取用户配对组合的联合度量值为： 

计算所述用户配对组合中每一个用户在所述用户配对组合中其他用户信道干扰情况下的度量值； 

将所述用户配对组合中的每个用户的度量值相加得到所述用户配对组合的联合度量值。 

所述度量值为信干噪比或者CQI。 

本发明基于MIMO系统的用户调度方法及系统，在用户调度场景下同时考虑用户当前的信道特性和公平性原则，在每一个可能的配对组合中，只有当此组合中的每一个用户的度量值都满足一定的门限，此配对组合才有可能被调度。本发明通过对多用户配对时各个配对组合中单个用户的配对条件进行限制，使得只有当用户性能足够好时才能够进行多用户配对，这样能够保证在用户信道受到较多干扰时仍能正常传输，从而减小用户间的干扰，提高系统性能。 

附图说明

图1为本发明基于MIMO系统的用户调度方法流程示意图。 

具体实施方式

本发明的基本思想是：在用户调度场景下同时考虑用户当前的信道特性和公平性原则，在每一个可能的配对组合中，只有当此组合中的每一个用户的度量值都满足一定的门限，此配对组合才有可能被调度。所谓的公平性原则是指在一定的时间段内，用户完成的数据吞吐量越大，那么此用户再次获得调度的概率就会较低，反之用户获得调度的概率就会较高，这样能够使所有用户都能获得平等的处理。 

图1为本发明基于MIMO系统的用户调度方法流程示意图，如图1所示，该方法包括： 

步骤101：计算每一用户的度量值，并获取其中最大的度量值M1及相应的用户。 

这里，度量值按照以下原则确定：用户当前信道质量越好，则度量值越大，反之越小；在一定的统计时间段内，如果该用户被调度传输的数据量越大，则度量值越小，反之越大。查找最大度量值，记录此最大度量值M1及相应的用户。 

例如，可以采用以下公式进行计算： 

$\frac{N_{\mathrm{bit}}}{N_{\mathrm{bit}}/\mathrm{\β}(1-1/\mathrm{\β})*V_{\mathrm{thruput}}}---\left(1\right)$

其中，N_bit表示在用户在当前信道条件下，能够正确传输的比特数；β是一个常数，V_thruput表示用户在规定的统计时间段内已完成的吞吐量。 

步骤102：获取所有可能的n用户配对组合，分别计算所获取的所有可能的n用户配对组合中各用户的度量值。 

这里，n为初始值为2的正整数，其含义为配对的用户数量。 

信道质量门限的取值与系统所处的应用场景有关，在给定的应用场景下，采用合适的信道质量门限可以使系统的平均谱效率和边缘谱效率达到最佳或高于设定的基准值。给定系统所处的信道环境，信道质量门限的最佳取值要通过大量的系统级仿真确定。不同数量的用户配对组合包含的用户数量不同时，其所采用的信道质量门限可以相同也可以不同。 

通常，信道质量门限可以采用用户的信干噪比或者信道质量指示(CQI)。 

步骤103：获取其中所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限的n用户配对组合的联合度量值，并获取其中最大的联合度量值Mn及相应的用户配对组合。 

以信道质量门限采用用户的信干噪比的情况下，某一n用户配对为例，首先，分别计算其中n个用户中每一个用户的信干噪比，然后与相应的信干噪比门限α_n比较，只要有一个用户的信干噪比低于或低于等于相应的门限，则放弃 此配对组合(实际应用中，可以将此配对组合的联合度量值设为一个极小数)；如果用户配对组合中的所有用户的信干噪比都大于等于或大于门限，则按照步骤101中所述原则确定每一个用户的度量值，不同之处是用户的信道是存在配对组合中的其他用户信道干扰情况下的信道。最后将组合中的每个用户的度量值相加得到此组合的联合度量值。 

步骤104：判断是否遍历所有可能调度的用户配对组合，如果是，执行步骤105；否则，n＝n+1，返回步骤102。 

这里，判断是否遍历所有可能调度的用户配对组合为：判断n的取值是否不小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，n的取值不小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，则判定已遍历所有可能调度的用户配对组合；n的取值小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，则判定未遍历所有可能调度的用户配对组合。可以同时占用同一时频资源的最大用户数可以由系统根据实际需求设置。 

需要说明的是，在进行不同数量用户配对度量计算时，不同数量的用户配对度量可以并行进行，即2用户配对度量、3用户配对度量一直到N用户配对度量可同时进行；也可以先进行数量少的用户配对度量计算，数量多的用户配对度量计算可以利用已得到的数量少的用户配对度量的结果来简化处理过程。 

步骤105：选择所述获取的最大的度量值M1和多个最大的联合度量值(M2等)中的最大值对应的用户/用户配对组合进行调度。 

本发明还提出一种基于MIMO系统的用户调度系统，该系统包括：第一用户度量值计算单元、第二用户度量值计算单元、判断单元、用户配对组合联合度量值计算单元、最大度量值/联合度量值获取单元、调度单元；其中， 

所述第一用户度量值计算单元，用于计算非用户配对组合中每一用户的度量值； 

所述第二用户度量值计算单元，用于计算用户配对组合中每一用户的度量值； 

所述判断单元，用于根据第二用户度量值计算单元的计算结果，判断用户 配对组合中各用户的度量值是否大于相应的信道质量门限； 

所述用户配对组合联合度量值计算单元，用于结合判断单元的判断结果以及第二用户度量值计算单元的计算结果，计算所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限的用户配对组合的联合度量值； 

所述最大度量值/联合度量值获取单元，用于根据第一用户度量值计算单元的计算结果获取其中最大的度量值及相应的用户，以及根据用户配对组合联合度量值计算单元的计算结果获取各配对用户数量下用户配对组合的最大的联合度量值及相应的用户配对组合； 

所述调度单元，用于选择所述最大度量值/联合度量值获取单元获取的最大的度量值和最大的联合度量值中的最大值对应的用户或用户配对组合进行调度。 

所述用户配对组合联合度量值计算单元结合判断单元的判断结果，计算所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限的用户配对组合的联合度量值为； 

a′、获取所有可能的n用户配对组合，分别计算所获取的所有可能的n用户配对组合中各用户的度量值，所述n为初始值为2的正整数； 

b′、获取其中所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限的n用户配对组合的联合度量值，并获取其中最大的联合度量值Mn及相应的用户配对组合； 

c′、判断是否遍历所有可能调度的用户配对组合，遍历所有可能调度的用户配对组合，则确定进行调度的用户或用户配对组合；未遍历所有可能调度的用户配对组合，则n＝n+1，返回步骤a′。 

所述用户配对组合联合度量值计算单元判断是否遍历所有可能调度的用户配对组合为：判断n的取值是否不小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，n的取值不小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，则判定已遍历所有可能调度的用户配对组合；n的取值小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，则判定未遍历所有可能调度的用户配对组合。 

所述第一用户度量值计算单元计算每一用户的度量值为：根据公式 

进行计算，其中，N_bit表示在用户在当前信道条件下，能够 正确传输的比特数；β是一个常数，V_thruput表示用户在规定的统计时间段内已完成的吞吐量。 

所述用户配对组合联合度量值计算单元获取用户配对组合的联合度量值为： 

计算所述用户配对组合中每一个用户在所述用户配对组合中其他用户信道干扰情况下的度量值； 

将所述用户配对组合中的每个用户的度量值相加得到所述用户配对组合的联合度量值。 

所述度量值为信干噪比或者CQI。 

下面结合实施例对本发明技术方案的实施作进一步的详细描述。 

实施例1 

假定系统采用MU-MIMO技术，且在同一个时频资源上最多可以同时分配给4个用户使用。 

假定在某一时频资源上，要复用此资源的用户共有5个，分别称之为用户a、用户b、用户c、用户d和用户e，其中，用户c和用户e是强干扰用户，假定用户d在统计时间内完成的吞吐量非常少。 

假定信道质量用用户的信干噪比表示。 

用户调度时，要同时考虑用户当前的信道特性和公平性原则。单用户的度量值计算公式如公式(1)所示。 

在某给定信道场景中，通过大量的系统仿真获取合适的信干噪比门限，其中，α₂＝-11dB，α₃＝3dB，α₄＝6dB。 

本实施例的详细调度过程如下： 

(一)进行单用户调度，每一个用户获得一个度量值。度量值按照公式(1)计算，在此实施例中，共有5个用户，因而会得到5个度量值，假定度量值最大的用户是用户c，其度量值为0.9，即M1＝0.9。 

(二)进行2用户配对调度，计算每个2用户配对的联合度量值。 

以计算配对组合(a，b)联合度量值为例，该计算过程具体包括： 

计算用户a在用户b干扰下的信干噪比，假定为14dB，高于2用户配对下的信干噪比门限α₂＝-11dB； 

计算用户b在用户a干扰下的信干噪比，假定为10dB，高于2用户配对下的信干噪比门限α₂＝-11dB； 

然后按照公式(1)计算用户a度量值，注意代入公式(1)中的N_bit是用户a在受到用户b干扰下得到的，同样按照公式(1)计算用户b的度量值； 

将用户a的度量值和用户b的度量值相加得到配对组合(a，b)的联合度量值。 

需要说明的是，计算用户a在用户b干扰下的信干噪比和计算用户b在用户a干扰下的信干噪比这两个步骤可以同时进行，也可以以任意顺序进行。 

再以计算配对组合(c，e)联合度量值为例，该计算过程具体包括： 

计算用户c在用户e干扰下的信干噪比，假定为-15dB，低于2用户配对的信干噪比门限α₂＝-11dB，之所以这么低是因为本实施例中假定用户c和用户e是强干扰用户，因而无需再做任何计算，直接将此配对组合的联合度量值设置为-inf(表示极小数)。 

5个用户进行2用户配对，共有10个可能的2用户配对组合，遍历这10个组合，因而会得到10个联合度量值，在本实施例中假定联合度量值最大的用户对是用户(b，e)，其联合度量值为1.2，即最大联合度量值M2＝1.2。 

(三)进行3用户配对调度，计算每个3用户配对的联合度量值。 

以计算配对组合(a，b，c)联合度量值为例，该计算过程包括： 

计算用户a在用户b和用户c干扰下的信干噪比，假定为9dB，高于3用户配对下的信干噪比门限α₃＝3dB； 

计算用户b在用户a和用户c干扰下的信干噪比，假定为8dB，高于3用户配对下的信干噪比门限α₃＝3dB； 

计算用户c在用户a和用户b干扰下的信干噪比，假定为7dB，高于3用 户配对下的信干噪比门限α₃＝3dB； 

三个用户的信干噪比都高于设定门限，然后按照公式(1)计算用户a度量值，注意代入公式(1)中的N_bit是用户a在受到用户b和用户c干扰下得到的，同样按照公式(1)计算用户b的度量值和用户c的度量值； 

最后将用户a、用户b和用户c的度量值相加得到配对组合(a，b，c)的联合度量值。 

需要说明的是，计算用户a、b、c在其他用户干扰下的信干噪比的步骤可以同时进行，也可以以任意顺序进行。 

再以计算配对组合(b，c，e)联合度量值为例，该计算过程包括： 

计算用户b在用户c和用户e干扰下的信干噪比，假定为7.8dB，高于3用户配对下的信干噪比门限α₃＝3dB； 

计算用户c在用户b和用户e干扰下的信干噪比，假定为-16dB，低于3用户配对下的信干噪比门限α₃＝3dB，之所以这么低是因为本实施例中假定用户c和用户e是强干扰用户，因而无需再做任何计算，直接将此配对组合的联合度量值设置为-inf。 

5个用户进行3用户配对，共有10个可能的3用户配对组合，遍历这10个组合，因而会得到10个联合度量值，查找10个联合度量值中最大的联合度量值M3，假定为M3＝1.3，对应的组合为(a，b，e)。 

(四)进行4用户配对调度，计算每个4用户配对的联合度量值。 

以计算配对组合(a，b，c，d)联合度量值为例，该计算过程包括： 

计算用户a在用户b、用户c和用户d干扰下的信干噪比，假定为7.1dB，高于4用户配对下的信干噪比门限α₄＝6dB； 

计算用户b在用户a、用户c和用户d干扰下的信干噪比，假定为7.5dB，高于4用户配对下的信干噪比门限α₄＝6dB； 

计算用户c在用户a、用户b和用户d干扰下的信干噪比，假定为6.2dB，高于4用户配对下的信干噪比门限α₄＝6dB； 

计算用户d在用户a、用户b和用户d干扰下的信干噪比，假定为6.3dB，高于4用户配对下的信干噪比门限α₄＝6dB； 

四个用户的信干噪比都高于设定门限，然后按照公式(1)计算用户a度量值，注意代入公式(1)中的N_bit是用户a在受到用户b、用户c和用户d干扰下得到的，同样按照公式(1)计算用户b的度量值、用户c的度量值和用户d的度量值； 

最后将用户a、用户b、用户c和用户d的度量值相加得到配对组合(a，b，c，d)的联合度量值； 

需要说明的是，计算用户a、b、c、d在其他用户干扰下的信干噪比的步骤可以同时进行，也可以以任意顺序进行。 

再以计算配对组合(a，b，c，e)联合度量值为例，该计算过程包括： 

计算用户a在用户b、用户c和用户e干扰下的信干噪比，假定为8.5dB，高于4用户配对下的信干噪比门限α₄＝6dB； 

计算用户b在用户a、用户c和用户e干扰下的信干噪比，假定为7.6dB，高于4用户配对下的信干噪比门限α₄＝6dB； 

计算用户c在用户a、用户b和用户d干扰下的信干噪比，假定为-17.3dB，低于4用户配对下的信干噪比门限α₄＝6dB，因而无需再做任何计算，直接将此配对组合的联合度量值设置为-inf(表示极小数)。 

5个用户进行4用户配对，共有5个可能的4用户配对组合，遍历这5个组合，因而会得到5个联合度量值，查找5个联合度量值中最大的联合度量值M4，假定为M4＝1.8，对应的组合为(a，b，d，e)。 

(五)比较本实施例(一)、(二)、(三)、(四)四个过程分别得到的最大度量值M1、M2、M3和M4，取四个值中的最大值，并将此最大值对应的用户作为即将调度的用户，完成调度。本实施例中，M4是最大的，所以此时频资源上采用3用户调度，调度的用户组合是(a，b，d，e)。 

实施例2 

假定系统采用MU-MIMO技术，且在同一个时频资源上最多可以同时分配给4个用户使用。 

假定在某一时频资源上，要复用此资源的用户共有5个，分别称之为用户a、用户b、用户c、用户d和用户e，其中，用户c和用户e是强干扰用户，假定用户d在统计时间内完成的吞吐量非常大。 

假定信道质量用用户的信干噪比表示。 

用户调度时，要同时考虑用户当前的信道特性和公平性原则。单用户的度量值计算公式如公式(1)所示。 

在某给定信道场景中，通过大量的系统仿真获取合适的信干噪比门限α_n，具体的，α₂＝-11dB，α₃＝3dB，α₄＝6dB。 

本实施例详细调度过程如下： 

(一)进行单用户调度，每一个用户获得一个度量值。度量值按照公式(1)计算，在此实施例中，共有5个用户，因而会得到5个度量值，假定度量值最大的用户是用户c，其度量值为0.9，即M1＝0.9。 

(二)进行2用户配对调度，计算每个2用户配对的联合度量值。 

以计算配对组合(a，b)联合度量值为例，该计算过程包括： 

计算用户a在用户b干扰下的信干噪比，假定为14dB，高于2用户配对下的信干噪比门限α₂＝-11dB； 

计算用户b在用户a干扰下的信干噪比，假定为10dB，高于2用户配对下的信干噪比门限α₂＝-11dB； 

然后按照公式(1)计算用户a度量值，注意代入公式(1)中的N_bit是用户a在受到用户b干扰下得到的，同样按照公式(1)计算用户b的度量值； 

将用户a的度量值和用户b的度量值相加得到配对组合(a，b)的联合度量值； 

需要说明的是，计算用户a在用户b干扰下的信干噪比和计算用户b在用户a干扰下的信干噪比这两个步骤可以同时进行，也可以以任意顺序进行。 

再以计算配对组合(c，e)联合度量值为例，该计算过程具体包括： 

计算用户c在用户e干扰下的信干噪比，假定为-15dB，低于2用户配对的信干噪比门限α₂＝-11dB，之所以这么低是因为本实施例中假定用户c和用户e是强干扰用户，因而无需再做任何计算，直接将此配对组合的联合度量值设置为-inf。 

5个用户进行2用户配对，共有10个可能的2用户配对组合，遍历这10个组合，因而会得到10个联合度量值，在本实施例中假定联合度量值最大的用户对是用户(b，e)，其联合度量值为1.2，即最大联合度量值M2＝1.2。 

(三)进行3用户配对调度，计算每个3用户配对的联合度量值。 

以计算配对组合(a，b，c)联合度量值为例，该计算过程具体包括： 

查看本实施例步骤(二)中的计算结果，用户a，用户b和用户c任意两者的组合的联合度量在本实施例(二)中都没有设置为-inf； 

计算用户a在用户b和用户c干扰下的信干噪比，假定为9dB，高于3用户配对下的信干噪比门限α₃＝3dB； 

计算用户b在用户a和用户c干扰下的信干噪比，假定为8dB，高于3用户配对下的信干噪比门限α₃＝3dB； 

计算用户c在用户a和用户b干扰下的信干噪比，假定为7dB，高于3用户配对下的信干噪比门限α₃＝3dB； 

三个用户的信干噪比都高于设定门限，然后按照公式(1)计算用户a度量值，注意代入公式(1)中的N_bit是用户a在受到用户b和用户c干扰下得到的，同样按照公式(1)计算用户b的度量值和用户c的度量值； 

最后将用户a、用户b和用户c的度量值相加得到配对组合(a，b，c)的联合度量值。 

需要说明的是，计算用户a、b、c在其他用户干扰下的信干噪比的步骤可以同时进行，也可以以任意顺序进行。 

再以计算配对组合(b，c，e)联合度量值为例，该计算过程包括： 

查看本实施例(二)中的计算结果，发现用户c和用户e进行2用户配对的联合度量值被标记为-inf，因而无需再做任何计算，直接将此配对组合的联合 度量值设置为-inf。 

5个用户进行3用户配对，共有10个可能的3用户配对组合，遍历这10个组合，因而会得到10个联合度量值，查找10个联合度量值中最大的联合度量值M3，假定为M3＝1.3，对应的组合为(a，b，e)。 

(四)进行4用户配对调度，计算每个4用户配对的联合度量值。 

以计算配对组合(a，b，c，d)联合度量值为例，该计算过程包括： 

查看本实施例(二)中的计算结果，用户a，用户b、用户c和用户d任意两者的组合的联合度量在本实施例(二)中都没有设置为-inf； 

查看本实施例(三)中的计算结果，用户a，用户b、用户c和用户d任意三者的组合的联合度量在本实施例(三)中都没有设置为-inf； 

计算用户a在用户b、用户c和用户d干扰下的信干噪比，假定为7.1dB，高于4用户配对下的信干噪比门限α₄＝6dB； 

计算用户b在用户a、用户c和用户d干扰下的信干噪比，假定为7.5dB，高于4用户配对下的信干噪比门限α₄＝6dB； 

计算用户c在用户a、用户b和用户d干扰下的信干噪比，假定为6.2dB，高于4用户配对下的信干噪比门限α₄＝6dB； 

计算用户d在用户a、用户b和用户d干扰下的信干噪比，假定为6.3dB，高于4用户配对下的信干噪比门限α₄＝6dB； 

四个用户的信干噪比都高于设定门限，然后按照公式(1)计算用户a度量值，注意代入公式(1)中的N_bit是用户a在受到用户b、用户c和用户d干扰下得到的，同样按照公式(1)计算用户b的度量值、用户c的度量值和用户d的度量值； 

最后将用户a、用户b、用户c和用户d的度量值相加得到配对组合(a，b，c，d)的联合度量值； 

需要说明的是，计算用户a、b、c、d在其他用户干扰下的信干噪比的步骤可以同时进行，也可以以任意顺序进行。 

再以计算配对组合(a，b，c，e)联合度量值为例，该计算过程包括： 

查看本实施例(二)中的计算结果，用户a，用户b、用户c和用户e任意两者的组合的联合度量，发现在本实施例(二)中用户c和用户e进行2用户配对的联合度量值被标记为-inf，因而无需再做任何计算，直接将此配对组合的联合度量值设置为-inf。 

需要说明的是，也可以是查看本实施例(三)中的计算结果，检测用户a，用户b、用户c和用户e任意三者的组合的联合度量是否被标记为-inf。 

5个用户进行4用户配对，共有5个可能的4用户配对组合，遍历这5个组合，因而会得到5个联合度量值，查找5个联合度量值中最大的联合度量值M4，假定为M4＝1.25，对应的组合为(a，b，d，e)。 

(五)比较本实施例(一)、(二)、(三)、(四)四个过程分别得到的最大度量值M1、M2、M3和M4，取四个值中的最大值，并将此最大值对应的用户作为即将调度的用户，完成调度。本实施例中，M3是最大的，所以此时频资源上采用3用户调度，调度的用户组合是(a，b，e)。 

实施例3 

假定系统采用MU-MIMO技术，且在同一个时频资源上最多可以同时分配给4个用户使用。 

假定在某一时频资源上，要复用此资源的用户共有5个，分别称之为用户a、用户b、用户c、用户d和用户e，其中，用户b、用户c、用户d和用户e两两之间都是强干扰用户。 

假定信道质量用用户的信干噪比表示。 

用户调度时，要同时考虑用户当前的信道特性和公平性原则。单用户的度量值计算公式如公式(1)所示。 

在某给定信道场景中，通过大量的系统仿真获取合适的信干噪比门限αn，其中，α₂＝-5dB，α₃＝5dB，α₄＝5dB。 

本实施例详细调度过程如下： 

(一)进行单用户调度，每一个用户获得一个度量值。度量值按照公式(1) 计算，在此实施例中，共有5个用户，因而会得到5个度量值，假定度量值最大的用户是用户c，其度量值为1，即M1＝1。 

(二)进行2用户配对调度，计算每个2用户配对的联合度量值。 

以计算配对组合(a，b)联合度量值为例，该计算过程具体包括： 

计算用户a在用户b干扰下的信干噪比，假定为14dB，高于2用户配对下的信干噪比门限α₂＝-5dB； 

计算用户b在用户a干扰下的信干噪比，假定为10dB，高于2用户配对下的信干噪比门限α₂＝-5dB； 

然后按照公式(1)计算用户a度量值，注意代入公式(1)中的N_bit是用户a在受到用户b干扰下得到的，同样按照公式(1)计算用户b的度量值； 

将用户a的度量值和用户b的度量值相加得到配对组合(a，b)的联合度量值。 

需要说明的是，计算用户a在用户b干扰下的信干噪比和计算用户b在用户a干扰下的信干噪比这两个步骤可以同时进行，也可以以任意顺序进行。 

再以计算配对组合(c，e)联合度量值为例，该计算过程具体包括： 

假如先计算用户c在用户e干扰下的信干噪比，假定为-15dB，低于2用户配对的信干噪比门限α₂＝-5dB，因而无需再做任何计算，直接将此配对组合的联合度量值设置为-inf(表示极小数)。 

5个用户进行2用户配对，共有10个可能的2用户配对组合，遍历这10个组合，因而会得到10个联合度量值，在本实施例中，由于5个用户中4个用户相互之间都存在强干扰，所以10个度量值中至少有6个是-inf，假定联合度量值最大的用户对是用户(a，b)，其联合度量值为2，即最大联合度量值M2＝2。 

(三)进行3用户配对调度，计算每个3用户配对的联合度量值。 

以计算配对组合(a，b，c)联合度量值为例，该计算过程具体包括： 

查看本实施例(二)中的计算结果，用户b和用户c的联合度量在本实施例(二)中设置为-inf，因而无需再做任何计算，直接将此配对组合的联合度量 值设置为-inf(表示极小数)。 

再以计算配对组合(b，c，e)联合度量值为例，该计算过程具体包括： 

查看本实施例(二)中的计算结果，发现这三个用户的任意两个组合的联合度量值被标记为-inf，因而无需再做任何计算，直接将此配对组合的联合度量值设置为-inf。 

5个用户进行3用户配对，共有10个可能的3用户配对组合，遍历这10个组合，因而会得到10个联合度量值，查找10个联合度量值中最大的联合度量值M3，根据本实施例的假设可知，本实施例不可能进行3用户配对，所以M3＝-inf。 

(四)进行4用户配对调度，计算每个4用户配对的联合度量值。 

以计算配对组合(a，b，c，d)联合度量值为例，该计算过程具体包括： 

查看本实施例(三)中的计算结果，所有的三用户配对用户a，的联合度量在本实施例(三)中都设置为-inf，因而无需再做任何计算，直接将此配对组合的联合度量值设置为-inf(表示极小数)。 

再以计算配对组合(b，c，d，e)联合度量值为例，该计算过程具体包括： 

查看本实施例(二)中的计算结果，发现用户a，用户b、用户c和用户e任意两者的组合的联合度量在本实施例(二)中被标记为-inf，因而无需再做任何计算，直接将此配对组合的联合度量值设置为-inf。 

5个用户进行4用户配对，共有5个可能的4用户配对组合，遍历这5个组合，因而会得到5个联合度量值，查找5个联合度量值中最大的联合度量值M4，本实施例中M4＝-inf。 

(五)比较本实施例(一)、(二)、(三)、(四)过程分别得到的最大度量值M1、M2、M3和M4，取四个值中的最大值，并将此最大值对应的用户作为即将调度的用户，完成调度。本实施例中，M2是最大的，所以此时频资源上采用2用户调度，调度的用户组合是(a，b)。 

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 

Claims (12)

1.一种基于MIMO系统的用户调度方法，其特征在于，设置信道质量门限，该方法包括：

计算每一用户的度量值，并获取其中最大的度量值及相应的用户；

分别获取各配对用户数量下用户配对组合的最大的联合度量值及相应的用户配对组合，所述最大的联合度量值相应的用户配对组合中所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限；

选择所述获取的最大的度量值和最大的联合度量值中的最大值对应的用户或用户配对组合进行调度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别获取各配对用户数量下用户配对组合的最大的联合度量值及相应的用户配对组合为：

a、获取所有可能的n用户配对组合，分别计算所获取的所有可能的n用户配对组合中各用户的度量值，所述n为初始值为2的正整数；

b、获取其中所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限的n用户配对组合的联合度量值，并获取其中最大的联合度量值Mn及相应的用户配对组合；

c、判断是否遍历所有可能调度的用户配对组合，遍历所有可能调度的用户配对组合，则确定进行调度的用户或用户配对组合；未遍历所有可能调度的用户配对组合，则n＝n+1，返回步骤a。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断是否遍历所有可能调度的用户配对组合为：判断n的取值是否不小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，n的取值不小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，则判定已遍历所有可能调度的用户配对组合；n的取值小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，则判定未遍历所有可能调度的用户配对组合。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算每一用户的度量值为：根据公式

进行计算，其中，N_bit表示在用户在当前信道条件下，能够正确传输的比特数；β是一个常数，V_thruput表示用户在规定的统计时间段内已完成的吞吐量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取用户配对组合的联合度量值为：

计算所述用户配对组合中每一个用户在所述用户配对组合中其他用户信道干扰情况下的度量值；

将所述用户配对组合中的每个用户的度量值相加得到所述用户配对组合的联合度量值。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述信道质量门限为信干噪比或者信道质量指示CQI。

7.一种基于MIMO系统的用户调度系统，其特征在于，该系统包括：第一用户度量值计算单元、第二用户度量值计算单元、判断单元、用户配对组合联合度量值计算单元、最大度量值/联合度量值获取单元、调度单元；其中，

所述第一用户度量值计算单元，用于计算非用户配对组合中每一用户的度量值；

所述第二用户度量值计算单元，用于计算用户配对组合中每一用户的度量值；

所述判断单元，用于根据第二用户度量值计算单元的计算结果，判断用户配对组合中各用户的度量值是否大于相应的信道质量门限；

所述用户配对组合联合度量值计算单元，用于结合判断单元的判断结果以及第二用户度量值计算单元的计算结果，计算所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限的用户配对组合的联合度量值；

所述最大度量值/联合度量值获取单元，用于根据第一用户度量值计算单元的计算结果获取其中最大的度量值及相应的用户，以及根据用户配对组合联合度量值计算单元的计算结果获取各配对用户数量下用户配对组合的最大的联合度量值及相应的用户配对组合；

所述调度单元，用于选择所述最大度量值/联合度量值获取单元获取的最大的度量值和最大的联合度量值中的最大值对应的用户或用户配对组合进行调度。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述用户配对组合联合度量值计算单元结合判断单元的判断结果，计算所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限的用户配对组合的联合度量值为；

a′、获取所有可能的n用户配对组合，分别计算所获取的所有可能的n用户配对组合中各用户的度量值，所述n为初始值为2的正整数；

b′、获取其中所有用户的度量值均大于相应的信道质量门限的n用户配对组合的联合度量值，并获取其中最大的联合度量值Mn及相应的用户配对组合；

c′、判断是否遍历所有可能调度的用户配对组合，遍历所有可能调度的用户配对组合，则确定进行调度的用户或用户配对组合；未遍历所有可能调度的用户配对组合，则n＝n+1，返回步骤a′。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述用户配对组合联合度量值计算单元判断是否遍历所有可能调度的用户配对组合为：判断n的取值是否不小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，n的取值不小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，则判定已遍历所有可能调度的用户配对组合；n的取值小于可以同时占用同一时频资源的最大用户数，则判定未遍历所有可能调度的用户配对组合。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一用户度量值计算单元计算每一用户的度量值为：根据公式进行计算，其中，N_bit表示在用户在当前信道条件下，能够正确传输的比特数；β是一个常数，V_thruput表示用户在规定的统计时间段内已完成的吞吐量。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述用户配对组合联合度量值计算单元获取用户配对组合的联合度量值为：

计算所述用户配对组合中每一个用户在所述用户配对组合中其他用户信道干扰情况下的度量值；

将所述用户配对组合中的每个用户的度量值相加得到所述用户配对组合的联合度量值。

12.根据权利要求7至11任一项所述的系统，其特征在于，所述度量值为信干噪比或者CQI。

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