CN102611535A - 一种多用户多输入多输出的调度方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多用户多输入多输出的调度方法，包括：在待配对的用户中选择第一用户，在除第一用户外的待配对用户中，选择频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的第二用户与所述第一用户配对，其中，初始时，所述待配对的用户包括所有用户，在完成至少一次配对后所述待配对的用户包括除已配对用户外的其他用户。本发明还提供一种多用户多输入多输出的调度装置。本发明提供的多用户MIMO调度方法，根据待配对的第一用户的频偏值来确定与其进行配对的第二用户的集合，大大降低了用户配对的计算复杂度，并且使得配对用户的频偏值在预先设定的范围之内，便于接收机对配对用户进行频偏补偿。

Description

一种多用户多输入多输出的调度方法和装置
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种多用户多输入多输出的调度方法和装置。
背景技术
MIMO(Multiple-input Multiple-output，多输入多输出)技术通过采用多根天线发送和多根天线接收，来对抗无线衰落信道的影响，获得空间分集增益，极大地提高了无线通信系统的系统容量和频谱效率，是下一代移动通信的关键技术。未来移动通信对更小更轻设备的普遍需求，终端的天线数量将受到限制，这就使得MIMO技术的优势在上行传输中很难完全发挥。因此为了解决这个问题，可以将多个采用单天线发送的用户与基站的多天线构成多用户MIMO(MU-MIMO)，从而提高上行信道的容量。多用户MIMO技术也已被全球微波互连接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)、长期演进(Long Term Evolution，LTE)等通信标准所采纳。
多用户MIMO中用户间的传输是相互独立的，而且可以共享相同的上行时频资源。基站根据空间信道的特性将两个单天线用户发送的用户进行配对，将其分配到相同的时频资源内，配对的用户则需要发送相互正交的参考信号，以便通过信道估计获取数据解调所需的信道信息。基站接收到的信号由于来自不同的用户，经过不同的信道，用户间互相干扰的程度不同，因此，只有通过合理的多用户调度方法进行用户配对，使得基站较容易的两个发送信号分开，以便进行正确解调，这样才能有效地提高系统吞吐量。
由于基站需要根据一定的调度方法，将两个用户配对构成多用户MIMO传输，涉及的调度方法会对系统产生较大的影响。通常情况下会将两个信道正交性较好的用户进行配对，以便在接收端比较容易将两个发送信号分开，但是由于配对是在小区内的所有用户中进行，计算的复杂度很高；同时配对过程中没有考虑用户频偏的差异，在配对用户出现频偏的较大差异后，由于无法在补偿配对的两个用户的频偏同时分离出两个用户的导频或者数据，这就使得多用户MIMO系统除其特有的用户间干扰(MultiAccess Inference，MAI)外，还存在各用户自身的、严重的载波间干扰(Inter-Carrier Inference，ICI)，进而引起解调错误，使得吞吐量下降。这样的用户配对即便组成了多用户MIMO，接收机处理的复杂度也将会急剧增加，或系统的信令开销也将显著增加。而这个频偏包括用户终端移动引起的多普勒频偏和晶振引起的频偏，是不可避免存在的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多用户MIMO的调度方法和装置，以达到降低用户配对的技术复杂度和提高多用户MIMO系统吞吐量的目的。
为了解决上述问题，本发明提供了一种多用户多输入多输出的调度方法，包括：
在待配对的用户中选择第一用户，在除第一用户外的待配对用户中，选择频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的第二用户与所述第一用户配对，其中，初始时，所述待配对的用户包括所有用户，在完成至少一次配对后所述待配对的用户包括除已配对用户外的其他用户。
进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述选择第二用户包括：在除第一用户外的待配对用户中，确定频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的用户集合，根据预设的配对算法从所述用户集合中选择所述第二用户。
进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述预设条件包括：所述第二用户与所述第一用户的频偏值之差的绝对值不超过预设的频偏门限值。
进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述方法还包括，根据所述第一用户的调制编码方式和/或信干噪比确定所述频偏门限值。
进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述方法还包括，在对所有用户配对结束后，通知各用户对进行数据传输；接收各用户对发送的数据，在时域对各用户对进行频偏补偿。
进一步的，上述方法还看具有以下特点，所述在时域对各用户对进行频偏补偿包括：使用每个用户对包含的两个用户的频偏值的平均值对所述用户对进行补偿，或者，使用在同一个时隙内进行数据传输，且频偏差异在预设范围内的多个用户对包含的用户的频偏值的平均值对该多个用户对进行频偏补偿。
本发明还提供一种多用户多输入多输出的调度装置，包括：
配对单元：用于在待配对的用户中选择第一用户，在除第一用户外的待配对用户中，选择频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的第二用户与所述第一用户配对，其中，初始时，所述待配对的用户包括所有用户，在完成至少一次配对后所述待配对的用户包括除已配对用户外的其他用户。
进一步的，上述装置还可具有以下特点，所述配对单元是用于按如下方式选择第二用户：在除第一用户外的待配对用户中，确定频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的用户集合，根据预设的配对算法从所述用户集合中选择所述第二用户。
进一步的，上述装置还可具有以下特点，所述预设条件包括：所述第二用户与所述第一用户的频偏值之差的绝对值不超过预设的频偏门限值。
进一步的，上述装置还可具有以下特点，所述配对单元还用于：根据所述第一用户的调制编码方式和/或信干噪比确定所述频偏门限值。
进一步的，上述装置还可具有以下特点，所述装置还包括，
通知单元，用于在对所有用户配对结束后，通知各用户对进行数据传输；
补偿单元，用于接收各用户对发送的数据，在时域对各用户对进行频偏补偿。
进一步的，上述装置还可具有以下特点，所述补偿单元是用于使用每个用户对包含的两个用户的频偏值的平均值对所述用户对进行频偏补偿，或者，使用在同一个时隙内进行数据传输，且频偏差异在预设范围内的多个用户对包含的用户的频偏值的平均值对该多个用户对进行频偏补偿。
本发明提供的多用户MIMO调度方法，根据待配对的第一用户的频偏值来确定与其进行配对的第二用户的集合，大大降低了用户配对的计算复杂度，并且使得配对用户的频偏值在预先设定的范围之内，便于接收机对配对用户进行频偏补偿；对接收到的配对用户发送信号预先进行频偏补偿，可以极大地降低MAI和ICI，解决了现有技术中存在的由于配对用户频偏差异较大导致吞吐量下降的问题，提高了配对用户解调的正确性，提高了调度的有效性，使系统获得较高的吞吐量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的多用户MIMO调度方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的多用户MIMO调度装置框图。
具体实施方式
本发明提供了一种多用户MIMO的调度方法，包括：
在待配对的用户中选择第一用户，在除第一用户外的待配对用户中，选择频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的第二用户与所述第一用户配对，其中，初始时，所述待配对的用户包括所有用户，在完成至少一次配对后所述待配对的用户包括除已配对用户外的其他用户；
在对所有用户配对结束后，通知各用户对进行数据传输；
接收各用户对发送的数据，在时域对各用户对进行频偏补偿。
其中，所述选择第二用户包括：在除第一用户外的待配对用户中，确定频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的用户集合，根据预设的配对算法从所述用户集合中选择所述第二用户。具体配对算法参见后续实施例中的说明。
所述预设条件包括：所述第二用户与所述第一用户的频偏值之差的绝对值不超过预设的频偏门限值。也可以基于其他条件，比如，所述第二用户与所述第一用户的频偏值之差的平方不超过预设的频偏门限值。其中，根据所述第一用户的调制编码方式和/或信干噪比确定所述频偏门限值。
其中，所述在时域对各用户对进行频偏补偿：使用每个用户对包含的两个用户的频偏值的平均值对所述用户对进行补偿，或者，使用在同一个时隙内进行数据传输，且频偏差异在预设范围内的多个用户对包含的用户的频偏值的平均值对该多个用户对进行频偏补偿。
下面结合附图对技术方案的实施作进一步地详细描述。
本发明实施例可以应用于LTE系统和WiMAX系统等支持多用户MIMO的无线通信系统。以LTE系统为例，参考附图1，本发明实施例提供的多用户MIMO调度方法基本流程示意图，该实施例的流程具体可以通过基站实现，其主要包括以下步骤：
S101，基站确定用户集合A以及频偏门限值。
具体地，对于初次配对的情况，用户集合A为小区内的所有用户，需要对用户集合A中的所有用户进行频偏测量和信干噪比测量。对于非初次配对的情况，用户集合A为步骤S105中更新后的用户集合。
然后，根据信干噪比来映射相应的调制编码方式，基站可以根据每个调制编码方式确定相应的频偏门限值，基站也可以将所支持的调制编码方式进行分组，每组对应一个频偏门限值。基站也可以直接根据信干噪比，来确定频偏门限值。
优选地，相同调制编码方式采用一个频偏门限值，以降低复杂度。
S102，基站从所述集合A中选择第一用户。
具体地，可以采用现有的算法来选择第一用户。如果优先考虑服务环境和信道质量好的用户，则采用最大干比算法在所述集合A中来选择第一用户；如果优先考虑调度时间的公平性，则采用轮询算法(Round Robin)在所述集合A中来选择第一用户；如果优先考虑用户的吞吐量和公平性，则采用比例公平算法或改进的比例公平算法在所述集合A中来选择第一用户。所述的算法已有详细解决方案，此处不再赘述。本发明对此不作限定，也可随机选择第一用户。
S103，确定与该第一用户进行用户配对的用户集合B。
具体地，用户集合B通过以下方式确定：根据S102确定的第一用户的调制编码方式或者信干噪比选择相应的频偏门限值，并从用户集合A中挑选出其频偏值与该第一用户频偏值的差值的绝对值不超过所述频偏门限值的所有用户。也即根据公式(1)来确定用户集合B的用户：
arg k ∈ K , k ≠ i | f k - f i | f Threshold - - - ( 1 )
上式中，fThreshold为对于第一用户的频偏门限值，fk为用户k(k∈K，K为用户集合A中的用户索引集合)的频偏值，第一用户的索引为i。由公式(1)可以得到满足条件的用户集合B的所有用户。
S104，在所述的用户集合B中，选择第二用户与第一用户进行配对。
具体地，在所述的用户集合B的所有用户中，选择第二个用户进行配对。可以采用一定的配对算法来选择第二个用户，所述的配对算法可以是正交配对法、行列式配对法和基于后处理信干噪比配对方法等，所述的用户配对算法已有详细解决方案，此处不再赘述。由于用户集合B所包含的用户数目一般远小于小区内的所有用户数目，这大大降低了选择第二用户的复杂度。本发明对配对算法不作限定，也可随机选择第二用户。
假设第二用户为用户j。
S105，更新用户集合A。
具体地，更新用户集合A的方式是将S102～S104确定的配对用户(用户i和用户j)从集合A中删除。
S106，判断用户配对是否结束。
如果配对没有结束，则重复步骤S102～S105，进行下一次用户配对的操作。如果配对结束，则执行步骤S107。
S107，基站通知各用户对进行数据传输。
具体地，基站通过信令通知各用户对进行数据传输，每个用户对在各自的时频资源上传输数据，不同的用户对占用的时频资源不同。
S108，基站收到各用户对发送的数据后，在解调之前在时域对各用户对进行频偏补偿。
具体地，补偿的频偏值是用户对所包含的两个用户的频偏值的平均值。或者，使用在同一个时隙内进行数据传输，且频偏差异在预设范围内的多个用户对包含的用户的频偏值的平均值对该多个用户对进行频偏补偿。
本发明在时域进行频偏补偿，补偿之后认为残留频偏很小，信道估计中就不需要对频偏进行处理，可以简化信道估计处理，同时性能也能得到保证。另外，通过频偏补偿，使得残留频偏大大减小，可以极大地降低MAI和ICI，提高了对配对用户的解调能力。
如图2所示，本发明提供的多用户MIMO调度装置包括：
配对单元：用于在待配对的用户中选择第一用户，在除第一用户外的待配对用户中，选择频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的第二用户与所述第一用户配对，其中，初始时，所述待配对的用户包括所有用户，在完成至少一次配对后所述待配对的用户包括除已配对用户外的其他用户；
通知单元：用于在对所有用户配对结束后，通知各用户对进行数据传输；
补偿单元，用于接收各用户对发送的数据，在时域对各用户对进行频偏补偿。
其中，所述配对单元是用于按如下方式选择第二用户：在除第一用户外的待配对用户中，确定频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的用户集合，根据预设的配对算法从所述用户集合中选择所述第二用户。
其中，所述预设条件包括：所述第二用户与所述第一用户的频偏值之差的绝对值不超过预设的频偏门限值。
其中，所述配对单元还用于：根据所述第一用户的调制编码方式和/或信干噪比确定所述频偏门限值。
其中，所述补偿单元是用于使用每个用户对包含的两个用户的频偏值的平均值对所述用户对进行频偏补偿，或者，使用在同一个时隙内进行数据传输，且频偏差异在预设范围内的多个用户对包含的用户的频偏值的平均值对该多个用户对进行频偏补偿。
本发明实施例根据待配对的第一用户的频偏值来确定与其进行配对的第二用户的集合，大大降低了用户配对的计算复杂度，并且使得配对用户的频偏值在预先设定的范围之内，便于接收机对配对用户进行频偏补偿；对接收到的配对用户的数据预先进行频偏补偿，可以极大地降低了MAI和ICI，解决了现有技术中存在的由于配对用户频偏差异较大导致吞吐量下降的问题，提高了配对用户解调的正确性，提高了调度的有效性，使系统获得较高的吞吐量。
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。
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，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。

Claims (12)

1.一种多用户多输入多输出的调度方法，其特征在于，包括：
在待配对的用户中选择第一用户，在除第一用户外的待配对用户中，选择频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的第二用户与所述第一用户配对，其中，初始时，所述待配对的用户包括所有用户，在完成至少一次配对后所述待配对的用户包括除已配对用户外的其他用户。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择第二用户包括：在除第一用户外的待配对用户中，确定频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的用户集合，根据预设的配对算法从所述用户集合中选择所述第二用户。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述预设条件包括：所述第二用户与所述第一用户的频偏值之差的绝对值不超过预设的频偏门限值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，根据所述第一用户的调制编码方式和/或信干噪比确定所述频偏门限值。
5.如权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在对所有用户配对结束后，通知各用户对进行数据传输；接收各用户对发送的数据，在时域对各用户对进行频偏补偿。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在时域对各用户对进行频偏补偿包括：使用每个用户对包含的两个用户的频偏值的平均值对所述用户对进行补偿，或者，使用在同一个时隙内进行数据传输，且频偏差异在预设范围内的多个用户对包含的用户的频偏值的平均值对该多个用户对进行频偏补偿。
7.一种多用户多输入多输出的调度装置，其特征在于，包括：
配对单元：用于在待配对的用户中选择第一用户，在除第一用户外的待配对用户中，选择频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的第二用户与所述第一用户配对，其中，初始时，所述待配对的用户包括所有用户，在完成至少一次配对后所述待配对的用户包括除已配对用户外的其他用户。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述配对单元是用于按如下方式选择第二用户：在除第一用户外的待配对用户中，确定频偏值与所述第一用户的频偏值之间满足预设条件的用户集合，根据预设的配对算法从所述用户集合中选择所述第二用户。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于：
所述预设条件包括：所述第二用户与所述第一用户的频偏值之差的绝对值不超过预设的频偏门限值。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述配对单元还用于：根据所述第一用户的调制编码方式和/或信干噪比确定所述频偏门限值。
11.如权利要求7至10任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括，
通知单元，用于在对所有用户配对结束后，通知各用户对进行数据传输；
补偿单元，用于接收各用户对发送的数据，在时域对各用户对进行频偏补偿。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述补偿单元是用于使用每个用户对包含的两个用户的频偏值的平均值对所述用户对进行频偏补偿，或者，使用在同一个时隙内进行数据传输，且频偏差异在预设范围内的多个用户对包含的用户的频偏值的平均值对该多个用户对进行频偏补偿。
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