CN103220727A - 一种调度方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种调度方法和系统，其中，待调度用户利用基于其QoS需求所得到的信干噪比阈值，来确定当满足该信干噪比阈值时可以同时调度的最大用户数UI_k，基站则基于待调度用户反馈的最大用户数UI_k以及相应的信干噪比和码本信息，得到在确保同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k的前提下，使系统和速率达到最大值时可以同时调度的用户数，并进行相应的调度。采用本发明，一方面可尽量获得较大的系统和速率，另一方面可确保所调度用户的QoS需求。

Description

一种调度方法和系统

技术领域

本发明涉及移动通信系统中的调度技术，特别是涉及一种多用户-多入多出(MU-MIMO)系统的调度方法和系统。

背景技术

一般说来，和单用户-多入多出(SU-MIMO)系统相比，MU-MIMO系统可以利用空域的多用户调度增益提供更大系统吞吐量。为了合理利用多用户分集增益，需要在发端和收端处理共道干扰问题。用户端对干扰信息的估计准确度很大程度上影响了MU-MIMO系统的增益。在传统SDMA算法的多用户系统中，每个用户不知道与其共同调度的用户信息，仍然反馈单用户传输的CQI，这样，由于所反馈的CQI无法反应出实际的用户间干扰，因此严重影响了多用户系统的性能增益。针对该问题，目前提出了一种PU2RC算法，该算法让共同调度的多个用户在一个各列正交的码本组中选择使其信干噪比最大的预编码矢量，而与此列矢量构成码本组的其余列矢量视为干扰矢量，从一定程度上提高了干扰信息的可知性，进而提高了多用户系统的性能。

PU2RC算法的实现基于用户单天线基站多天线(MISO)系统模型，该模型中考虑单小区情况下，有一个基站和K个用户的系统，基站的天线数目为Nt，用户为单天线。进行通信的用户集合记为S＝{π(1)，...，π(|S|}，其中，|S|表示集合S的势，且|S|≤Nt；然后，基站给每个用户分配一个波束成形矢量w_l，假设x_l为发送给用户l的符号信息，则发射符号矢量可以表示为这样，第k个被选中用户接收到的信号可以表示为：

$y_k=h_k{w}_k\sqrt{p_k}{x}_k+\underset{j\∈S,j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{h}_k{w}_j\sqrt{p_j}{x}_j+n_k,k\∈S---\left(1\right)$

其中，y_k表示用户k的接收信号；h_k表示用户k的下行信道矢量，其元素服从相互独立的0均值，单位方差的复高斯分布；p_k是分配给第k个用户数据流的功率，需要满足总功率限制

n_k表示高斯白噪声，且n_k～CN(0，σ²)。假设用户间等功率分配，选择|S|个用户同时通信，则单个用户的SNR为β＝P/(|S|σ²)。这样，可以推得用户k的SINR为

${\mathrm{SINR}}_k=\frac{{\left|h_k{w}_k\right|}^2}{{\left|h_k\underset{j\∈S,j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{w}_j\right|}^2+1/\mathrm{\β}},k\∈S---\left(2\right)$

则，系统和速率可以表示为

具体地，PU2RC算法如下所述：

1、预备工作：在基站和用户端预先存储相同的码本，假设为C＝{c₁，...，c_N}，其中N为码本向量的个数；根据码本的正交性对码本进行分组，针对用户单天线基站多天线的系统，一般可以把码本分成G组，每组Nt个码字，每一组的码字之间相互正交，则码本C可以表示为

其中，Nt为基站端天线数目，N＝Nt×G；

2、用户端反馈：

1)PVI和CQI的计算：

对于任意的用户k有：

${\mathrm{CQI}}_k=\underset{1\≤i\≤\mathrm{Nt};1\≤g\≤G}{\max }{\mathrm{SINR}}_k^{(i,g)}---\left(4\right)$

${\mathrm{PVI}}_k=\left\{(i,g)\right|\underset{1\≤i\≤\mathrm{Nt};1\≤g\≤G}{\arg \max }{\mathrm{SINR}}_k^{(i,g)}\}---\left(5\right)$

其中， ${\mathrm{SINR}}_k^{(i,g)}=\frac{{\left|h_k{c}_i^g\right|}^2}{\underset{n=1,n\≠j}{\overset{\mathrm{Nt}}{\mathrm{\Σ}}}\left|h_k{c}_n^g\right|+1/\mathrm{\β}},i=1,...,\mathrm{Nt},g=1,...,G---\left(6\right)$

2)用户将PVI和量化的CQI反馈到基站；

3、基站端的处理：

1)用户分组

根据用户反馈的PVI，将用户进行分组，PVI相同的用户分为一组。即

I(i，g)＝{1≤k≤K|PVI_k＝(i，g)}        (7)

2)用户调度

从每一个PVI对应的分组I(i，g)中确定对应CQI最大的用户及其对应的CQI值，即

$J(i,g)=\arg \underset{k\∈I(i,g)}{\max }{\mathrm{CQI}}_k^{(i,g)}---\left(8\right)$

且 ${\mathrm{CQI}}_{\max }^{(i,g)}=\underset{k\∈I(i,g)}{\max }{\mathrm{CQI}}_k^{(i,g)}---\left(9\right)$

S(g)＝{J(1，g)，...，J(Nt，g)}

计算每个正交分组对应的CQI和值，选出和值最大的正交分组，即

$\mathrm{Sum}\left(g\right)=\underset{i=1}{\overset{\left|S\left(g\right)\right|}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{CQI}}_{\max }^{(i,g)}---\left(10\right)$

其中，|S(g)|表示集合S(g)的势，即所包含的用户数目。从中选出对应Sum值最大的正交分组的编号g，即

$\tilde{g}=\arg \underset{1\≤g\≤G}{\max }\mathrm{Sum}\left(g\right)---\left(11\right)$

选择

作为进行通讯的用户组。

3)预编码

对应于用户组

将

作为预编码矩阵，对发送的数据进行预编码。

从上述方法可以看出，传统PU2RC算法将与预编码矢量构成码本组的其余列矢量视为干扰矢量的方法，从一定程度上提高了干扰信息的可知性，但是，上方法中并未考虑用户的QoS。而，MU-MIMO系统在获得系统增益的同时必须保证每个用户的QoS。因此，上述PU2RC算法无法在兼顾系统和速率的同时，满足用户的QoS需求，不能适用于MU-MIMO系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种调度方法和装置，能够在兼顾系统和速率的同时，满足用户的QoS需求。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种调度方法，该方法包括以下步骤：

a、预先根据码本的正交性对码本资源进行分组，得到G个正交码本分组，并配置在基站和用户设备UE中，其中，每个正交码本分组由Nt个码字构成，每个正交码本分组中的各码字之间相互正交，所述Nt为基站端的天线个数，所述G＝N/Nt，所述N为所述码本资源包含的码本个数；

b、对于每个待调度用户UE_k，该UE_k确定当满足自身的信干噪比阈值时可以同时调度的最大用户数UI_k以及同时调度所述UI_k个用户时所达到的最大信干噪比SINR_k和所使用的码本标识信息PVI_k，并将所述UI_k、所述SINR_k和所述PVI_k反馈给所述基站；

c、所述基站根据每个待调度用户反馈的所述UI_k、所述SINR_k和所述PVI_k，确定在确保同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k的前提下，使系统和速率达到最大值时的同时调度用户数UImax，以及所使用的正交码本分组中的码本和相应的UImax个待调度用户，并根据所确定的码本对所述UImax个待调度用户进行调度。

一种调度系统，该系统包括：

预配置单元，用于预先根据码本的正交性对码本资源进行分组，得到G个正交码本分组，并配置在基站和用户设备UE中，其中，每个正交码本分组由Nt个码字构成，每个正交码本分组中的各码字之间相互正交，所述Nt为基站端的天线个数，所述G＝N/Nt，所述N为所述码本资源包含的码本个数；

用户设备，用于在作为待调度用户UE_k时，确定当满足自身的信干噪比阈值时可以同时调度的最大用户数UI_k以及同时调度所述UI_k个用户时所达到的最大信干噪比SINR_k和所使用的码本标识信息PVI_k，并将所述UI_k、所述SINR_k和所述PVI_k反馈给所述基站；

基站，用于根据每个待调度用户反馈的所述UI_k、所述SINR_k和所述PVI_k，确定在确保同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k的前提下，使系统和速率达到最大值时的同时调度用户数UImax，以及所使用的正交码本分组中的码本和相应的UImax个待调度用户，并根据所确定的码本对所述UImax个待调度用户进行调度。

综上所述，本发明提出的调度方法和系统中，待调度用户利用基于其QoS需求所得到的信干噪比阈值，来确定当满足该信干噪比阈值时可以同时调度的最大用户数UI_k，基站则基于待调度用户反馈的最大用户数UI_k以及相应的信干噪比和码本信息，得到在确保同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k的前提下，使系统和速率达到最大值时可以同时调度的用户数，并进行相应的调度。如此，一方面可尽量获得较大的系统和速率，另一方面可确保所调度用户的QoS需求。

附图说明

图1为本发明实施例一的方法流程示意图；

图2为本发明实施例一的系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

本发明的核心思想在于：UE首先根据自身的QoS需求，确定满足该QoS需求时可以同时调度的最大用户数，并将该用户数及相应的码本、SINR通知给基站，基站再基于各UE反馈的上述信息，在满足用户的QoS需求的情况下选择使系统和速率达到最大值的用户组进行调度。如此，即则可在兼顾系统和速率的同时，满足用户的QoS需求。

图1为本发明实施例一的方法流程示意图，如图1所示，该方法主要包括：

步骤101、预先根据码本的正交性对码本资源进行分组，得到G个正交码本分组，并配置在基站和用户设备UE中，其中，每个正交码本分组由Nt个码字构成，每个正交码本分组中的各码字之间相互正交，所述Nt为基站端的天线个数，所述G＝N/Nt，所述N为所述码本资源包含的码本个数。

这里，首先需要对码本进行分组，以便在后续步骤中，选择出用于调度的正交码本分组。

本步骤的具体可采用现有的PU2RC方法中的实现方法，在此不再赘述。

步骤102、对于每个待调度用户UE_k，该UE_k确定当满足自身的信干噪比阈值时可以同时调度的最大用户数UI_k以及同时调度所述UI_k个用户时所达到的最大信干噪比SINR_k和所使用的码本标识信息PVI_k，并将所述UI_k、所述SINR_k和所述PVI_k反馈给所述基站。

本步骤，主要用于确定当满足自身的信干噪比阈值时可以同时调度的最大用户数UI_k以及相应的SINR和码本资源，以便后续步骤中基站可以在确保调度用户的QoS的情况下，确定最大的系统和速率。

这里，所述信干噪比阈值根据所述待调度用户UE_k的QoS需求得到的，具体方法本领域人员所已知，在此不再赘述。

所述码本标识信息PVI_k，即预编码指示信息。

步骤103、所述基站根据每个待调度用户反馈的所述UI_k、所述SINR_k和所述PVI_k，确定在确保同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k的前提下，使系统和速率达到最大值时的同时调度用户数UImax，以及所使用的正交码本分组中的码本和相应的UImax个待调度用户，并根据所确定的码本对所述UImax个待调度用户进行调度。

这里，基站在选择进行调度的用户以及同时可以调度的用户时，考虑了用户反馈的可以同时调度的最大用户数UI_k，使得同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k，同时还考虑了系统和速率的最大化，从而可以使调度的用户数随每个用户的速率要求和信道状态信息自适应变化，提高了系统和速率

较佳地，本步骤可以采用下述方法实现：

步骤1031、所述基站根据所述待调度用户反馈的所述PVI_k，将PVI_k相同的待调度用户划分为一组。

本步骤，用于根据用户反馈的所述PVI_k对用户分组，每个用户组中的PVI_k相同，这样，一个码本将对应一个用户组。

步骤1032、对于每个所述正交码本分组，所述基站根据该正交码本分组中各码本所对应的用户UI_k反馈的所述最大信干噪比SINR_k，确定当同时调度用户数分别为[2，...，Nt-1，Nt]中的任一值n_i时，在满足同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k的前提下，所能达到的系统和速率最大值。

较佳地，本步骤具体可以采用下述方法实现：

对于每个所述正交码本分组，在同时调度用户数分别为[2，...，Nt-1，Nt]中的任一值n_i时，对于该正交码本分组中的每个码本，所述基站在该码本对应的用户组中的所有所述UI_k不小于所述n_i的待调度用户中，选择出所述SINR_k最大的待调度用户，在针对该正交码本分组的所有码本所选择出的所有所述SINR_k中，选择出前n_i个最大的所述SINR_k，并根据所选择的前n_i个最大的所述SINR_k，计算得到当同时调度用户数为n_i时使用该正交码本分组所能达到的系统和速率最大值。

步骤1033、从所确定的所有所述系统和速率最大值中，选择出最大的系统和速率最大值，并将其对应的同时调度用户数UImax作为当前的调度用户数，利用达到该最大的系统和速率最大值时所使用的码本，对该最大的系统和速率最大值对应的UImax个待调度用户进行调度。

图2为与上述方法相对应的调度系统的结构示意图，如图所示，该系统主要包括：

预配置单元，用于预先根据码本的正交性对码本资源进行分组，得到G个正交码本分组，并配置在基站和用户设备UE中，其中，每个正交码本分组由Nt个码字构成，每个正交码本分组中的各码字之间相互正交，所述Nt为基站端的天线个数，所述G＝N/Nt，所述N为所述码本资源包含的码本个数；

用户设备，用于在作为待调度用户UE_k时，确定当满足自身的信干噪比阈值时可以同时调度的最大用户数UI_k以及同时调度所述UI_k个用户时所达到的最大信干噪比SINR_k和所使用的码本标识信息PVI_k，并将所述UI_k、所述SINR_k和所述PVI_k反馈给所述基站；

基站，用于根据每个待调度用户反馈的所述UI_k、所述SINR_k和所述PVI_k，确定在确保同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k的前提下，使系统和速率达到最大值时的同时调度用户数UImax，以及所使用的正交码本分组中的码本和相应的UImax个待调度用户，并根据所确定的码本对所述UImax个待调度用户进行调度。

较佳地，所述基站可以进一步包括：

用户分组单元、用于根据所述待调度用户反馈的所述PVI_k，将PVI_k相同的待调度用户划分为一组；

系统和速率计算单元，用于对于每个所述正交码本分组，根据该正交码本分组中各码本所对应的用户UI_k反馈的所述最大信干噪比SINR_k，确定当同时调度用户数分别为[2，...，Nt-1，Nt]中的任一值n_i时，在满足同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k的前提下，所能达到的系统和速率最大值；

调度单元，用于从所确定的所有所述系统和速率最大值中，选择出最大的系统和速率最大值，并将其对应的同时调度用户数UImax作为当前的调度用户数，利用达到该最大的系统和速率最大值时所使用的码本，对该最大的系统和速率最大值对应的UImax个待调度用户进行调度。

较佳地，所述系统和速率计算单元，可以进一步用于对于每个所述正交码本分组，在同时调度用户数分别为[2，...，Nt-1，Nt]中的任一值n_i时，对于该正交码本分组中的每个码本，所述基站在该码本对应的用户组中的所有所述UI_k不小于所述n_i的待调度用户中，选择出所述SINR_k最大的待调度用户，在针对该正交码本分组的所有码本所选择出的所有所述SINR_k中，选择出前n_i个最大的所述SINR_k，并根据所选择的前n_i个最大的所述SINR_k，计算得到当同时调度用户数为n_i时使用该正交码本分组所能达到的系统和速率最大值。

综上所述，以上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。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 (6)

1.一种调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a、预先根据码本的正交性对码本资源进行分组，得到G个正交码本分组，并配置在基站和用户设备UE中，其中，每个正交码本分组由Nt个码字构成，每个正交码本分组中的各码字之间相互正交，所述Nt为基站端的天线个数，所述G＝N/Nt，所述N为所述码本资源包含的码本个数；

b、对于每个待调度用户UE_k，该UE_k确定当满足自身的信干噪比阈值时可以同时调度的最大用户数UI_k以及同时调度所述UI_k个用户时所达到的最大信干噪比SINR_k和所使用的码本标识信息PVI_k，并将所述UI_k、所述SINR_k和所述PVI_k反馈给所述基站；

c、所述基站根据每个待调度用户反馈的所述UI_k、所述SINR_k和所述PVI_k，确定在确保同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k的前提下，使系统和速率达到最大值时的同时调度用户数UImax，以及所使用的正交码本分组中的码本和相应的UImax个待调度用户，并根据所确定的码本对所述UImax个待调度用户进行调度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c为：

c1、所述基站根据所述待调度用户反馈的所述PVI_k，将PVI_k相同的待调度用户划分为一组；

c2、对于每个所述正交码本分组，所述基站根据该正交码本分组中各码本所对应的用户UI_k反馈的所述最大信干噪比SINR_k，确定当同时调度用户数分别为[2，...，Nt-1，Nt]中的任一值n_i时，在满足同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k的前提下，所能达到的系统和速率最大值；

c3、从所确定的所有所述系统和速率最大值中，选择出最大的系统和速率最大值，并将其对应的同时调度用户数UImax作为当前的调度用户数，利用达到该最大的系统和速率最大值时所使用的码本，对该最大的系统和速率最大值对应的UImax个待调度用户进行调度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤c2为：

对于每个所述正交码本分组，在同时调度用户数分别为[2，...，Nt-1，Nt]中的任一值n_i时，对于该正交码本分组中的每个码本，所述基站在该码本对应的用户组中的所有所述UI_k不小于所述n_i的待调度用户中，选择出所述SINR_k最大的待调度用户，在针对该正交码本分组的所有码本所选择出的所有所述SINR_k中，选择出前n_i个最大的所述SINR_k，并根据所选的前n_i个最大的所述SINR_k，计算得到当同时调度用户数为n_i时使用该正交码本分组所能达到的系统和速率最大值。

4.一种调度系统，其特征在于，该系统包括：

预配置单元，用于预先根据码本的正交性对码本资源进行分组，得到G个正交码本分组，并配置在基站和用户设备UE中，其中，每个正交码本分组由Nt个码字构成，每个正交码本分组中的各码字之间相互正交，所述Nt为基站端的天线个数，所述G＝N/Nt，所述N为所述码本资源包含的码本个数；

用户设备，用于在作为待调度用户UE_k时，确定当满足自身的信干噪比阈值时可以同时调度的最大用户数UI_k以及同时调度所述UI_k个用户时所达到的最大信干噪比SINR_k和所使用的码本标识信息PVI_k，并将所述UI_k、所述SINR_k和所述PVI_k反馈给所述基站；

基站，用于根据每个待调度用户反馈的所述UI_k、所述SINR_k和所述PVI_k，确定在确保同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k的前提下，使系统和速率达到最大值时的同时调度用户数UImax，以及所使用的正交码本分组中的码本和相应的UImax个待调度用户，并根据所确定的码本对所述UImax个待调度用户进行调度。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述基站进一步包括：

用户分组单元、用于根据所述待调度用户反馈的所述PVI_k，将PVI_k相同的待调度用户划分为一组；

系统和速率计算单元，用于对于每个所述正交码本分组，根据该正交码本分组中各码本所对应的用户UI_k反馈的所述最大信干噪比SINR_k，确定当同时调度用户数分别为[2，...，Nt-1，Nt]中的任一值n_i时，在满足同时调度的用户数不超过所调度用户的所述UI_k的前提下，所能达到的系统和速率最大值；

调度单元，用于从所确定的所有所述系统和速率最大值中，选择出最大的系统和速率最大值，并将其对应的同时调度用户数UImax作为当前的调度用户数，利用达到该最大的系统和速率最大值时所使用的码本，对该最大的系统和速率最大值对应的UImax个待调度用户进行调度。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统和速率计算单元，进一步用于对于每个所述正交码本分组，在同时调度用户数分别为[2，...，Nt-1，Nt]中的任一值n_i时，对于该正交码本分组中的每个码本，所述基站在该码本对应的用户组中的所有所述UI_k不小于所述n_i的待调度用户中，选择出所述SINR_k最大的待调度用户，在针对该正交码本分组的所有码本所选择出的所有所述SINR_k中，选择出前n_i个最大的所述SINR_k，并根据所选的前n_i个最大的所述SINR_k，计算得到当同时调度用户数为n_i时使用该正交码本分组所能达到的系统和速率最大值。

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