CN103491639A - 一种多点协作中的用户调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多点协作中的用户调度方法，其利用空间分离度，对待选用户集合D进行初选，得到更新待选用户集合D′，然后从D′中选取一个信道容量最大的用户，接着，在剩下的用户集中，基站根据待选用户反馈的信道信息进行计算，计算出相应用户的SLNR值，在此基础上对SLNR值排序，按照从大到小的顺序排列，直到选出K个用户。在基站协同前提下，通过本发明选择最佳用户集来进行通信，可以有效利用各小区频谱，保证多用户的分集增益，其不仅使得调度计算的复杂度更低，系统性能更好，并且会随着待选用户数的增加而使系统的性能显著增加。

Description

一种多点协作中的用户调度方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种多点协作中的用户调度方法。

背景技术

对于蜂窝移动通信系统，小区边缘用户的性能因为信号衰落及干扰等原因一直相对较差，因此小区边缘和中心区域具有较明显的性能差异，LTE采用多天线技术可以提高小区中心的数据速率，却很难提高小区边缘的性能，从而进一步造成小区中心和边缘的性能差异。在小区边缘信干比(Signal to Interference Ratio，SIR)较低时，很难支持多流传输。同时，LTE系统的下行和上行都采用基于OFDM的正交多址方式，因此对于LTE来说，小区间干扰成为主要的干扰。CDMA系统利用软容量可实现同频组网，而LTE则很难直接实现同频组网。因此，如何减少小区间干扰，提高同频组网的性能，成为LTE及LTE-Advanced的一个主要问题。

基于上述因素，LTE-Advanced提出了多点协作CoMP(CoordinatedMultiple Points)技术。通过基站间协作传输来达到减少小区间干扰、提高系统容量、改善小区边缘覆盖的目的。多点协作传输是指地理位置上分离的多个传输点，协同参与为一个终端的数据(PDSCH)传输或者联合接收一个终端发送的数据(PUSCH)。参与协作的多个传输点通常指不同小区的基站。CoMP技术通过移动网络中多节点(基站、用户、中继节点等)协作传输，解决现有移动蜂窝单跳网络中的单小区单站点传输对系统频谱效率的限制，更好地克服小区间干扰，提高无线频谱传输效率，提高系统的平均边缘吞吐量，进一步扩大小区的覆盖。

小区用户处于不同的地理位置，与基站相对距离的不同，会导致用户接收到的基站信号强弱不同。粗略的可将小区用户可分为两类：小区边缘用户和小区中心用户。小区边缘用户因大尺度衰落和相邻小区的干扰的影响又可细分为信道较差的小区边缘用户和信道很差的小区边缘用户，处于小区中心的用户则属于信道质量较好的用户。

一般来说，信道较好的小区中心用户只需使用传统的单小区进行传输即可的传输模式，而小区边缘用户则要考虑优先级别的不同选择采用不同的传输模式，信道较差的小区边缘用户相较信道很差的小区边缘用户级别高，前者采用CS／CB传输，后者采用JP传输。协调调度／波束赋形技术(CS／CB，Coordinate Schedule／Beamforming)和联合处理(JP，JointProcessing)。好的调度方法必须要兼顾系统容量和用户间的公平性，系统容量是指单位时间内的传输数据量，公平性是指请求服务的用户是否能获得等同的被服务的机会。在无线通信系统中，有许多经典的动态资源分配方法，主要包括：最大载干比调度法(Max C／I)、轮询调度法(RoundRobin，RR)、比例公平调度法(Proportional Fair，PF)。

然而，Max C／I调度法总是C／I好的用户接受服务。即当采用MaxC／I调度法时，信道条件好的用户，会得到较多的服务机会，而那些小区边缘区域用户，处于深度衰落的用户，则很有可能完全不会被调度，因此，这种调度算法没有考虑用户的公平性，但可以提供最大的系统容量作为系统容量上限。RR调度法可以有序的调度用户，基本思想是根据顺序轮流地调用各个用户，是一种标准的资源公平调度的调度方法。该调度法只考虑接入机会的公平性，每次服务占用资源时间相等，保证了待调度用户的公平性，不考虑用户的瞬时信道质量变化情况，所以由无线信道时变特性带来的用户分集增益没有得到合理利用。PF调度法不能保证用户间的短期公平性。因此，需要一种能够更好地实现用户调度的方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种多点协作中的用户调度方法，其包括以下步骤：

假设需调度的用户数为X，选取的用户数为K，D′表示更新待选用户集合，初始化S=Φ，D={1，2，…K}，S代表选中的用户集合，D代表待选用户集，

步骤一、对待选用户集D进行初选，以获取更新待选用户集D′，其包括三个步骤：

a、每个待选用户反馈各自的CSI，中继设备接收每个用户反馈的CSI，所述CSI包括信道方向指示CDI和信道质量指示CQI，所述信道质量指标CQI值包括信道模值、信干噪比SINR或信号泄漏噪声比SLNR；

b、在这些待选用户中挑选出具有最大CQI的用户，令，D′(1)表示选出的具有最大CQI的用户，H_k表示第k个用户的信道矩阵；

c、设定门限α的值，0.1≤α≤0.6，然后利用空间分离度公式，对用户进行初选，

即对于 $j\≠\underset{k\∈D}{\arg \max }{\left|\right|H_k\left|\right|}^2,$ 则有：

则D′=D′∪{j}，∪表示集合的并，j表示选出的第j个用户，对用户集合进行更新，得到更新后的用户集合D′，这里假设|D′|=X′。

步骤二、初始化D′={1，2，…X′}；

步骤三、更新待选用户集D′中的每个用户反馈各自的信道状态指示CSI，中继设备接收这些反馈的CSI，所述CSI包括信道方向指示CDI和信道质量指示CQI；

步骤四、依据反馈的信道信息，中继设备计算出每个用户的相对应的SLNR预编码矩阵，按所得的SLNR值进行排序，则筛选出具有最大CQI的第1个用户，

将所述S(1)放入选中用户集合S中，并且从更新待选用户集合D′中去除已选中的S(1)，S(1)表示选出的第1个用户，S(n)表示选出的第n个用户。

步骤五、重复步骤四，接着从去除了S(1)之后的更新用户集合D′中筛选具有最大CQI的用户，如此循环，当n=K时，循环结束了，这K个用户即为挑选出的用户，对以上K个用户进行资源调度。

通过本发明，在基站协同前提下，选择最佳用户集来进行通信，可以有效利用各小区频谱，保证多用户的分集增益，其不仅使得调度计算的复杂度更低，系统性能更好，并且会随着待选用户数的增加而使系统的性能显著增加。

附图说明

图1为与本发明一致的用户1的信号泄漏示意图；

图2为与本发明一致的方法流程示意图。

具体实施例

用户调度要同时兼顾公平性和系统吞吐量。本发明的用户调度方法是基站根据当前信道状态信息，在遵循系统总吞吐量达到最大准则的前提下，对用户的所有组合进行全搜索，其基于信号泄漏噪声比SLNR(Signal to Leakage plus Noise Ratio)预编码的用户调度，用SLNR预编码算法计算预编码矩阵，不同用户组合对应着不同的预编码矩阵。

虽然SLNR预编码是本领域熟知的技术手段，但是为了便于理解，对其作一个简单介绍。

信号泄漏噪声比(Signal to Leakage plus NoiseRatio，SLNR)是一项专门针对目标用户的指标，其值等于信号功率与泄漏功率和噪声功率和的比值。基站在给每个用户发送信号时会不可避免地发送到其他的用户，每个用户也无可避免地会将自己部分的信号功率泄漏给其它用户，那么在通信系统中，泄漏从某个角度讲即为干扰。SLNR预编码是可以平衡相邻小区用户干扰和本小区用户等效信道增益的预编码。各个基站对其它小区的干扰相对减小，则也相应地减小了本小区受到的干扰，但该方案并不能完全消除用户与用户之间的干扰。

SLNR预编码是为了将每个用户的SLNR最大化，如图1中，其中RRE表示无线远程设备(Radio Remote Equipment)，JP表示联合处理器(JointProcessor)。对于发送给用户k的信号流来说，流向用户i的信号为H_iw_i，流向其他用户的信号为

则用户i的SLNR如下式：

${\mathrm{SLNR}}_i=\frac{{\left|\right|H_i{w}_i\left|\right|}^2}{N_0+\underset{k\≠i}{\mathrm{\Σ}}{\left|\right|H_k{w}_i\left|\right|}^2},$

其中，N₀=N_rδ²，N_r为接收天线数，δ为常量，最大化SLNR_i就是要最大化上式中的w_i。令

则用户i的SLNR预编码矩阵为：

$w_i=\arg \max {\mathrm{SLNR}}_i=\arg \max \frac{{\left|\right|H_i{w}_i\left|\right|}^2}{N_0+{\left|\right|{\tilde{H}}_i{w}_i\left|\right|}^2}.$

本发明是利用空间分离度，对待选用户集合D进行初选，得到更新待选用户集合D′，然后从D′中选取一个信道容量最大的用户，接着，在剩下的用户集中，基站根据待选用户反馈的信道信息进行计算，计算出相应用户的SLNR值，在此基础上对SLNR值排序，按照从大到小的顺序排列，直到选出K个用户。

其具体步骤如下：

假设的前提条件如下：需调度的用户数为X，选取的用户数为K，D′表示更新待选用户集合。

初始化S=Φ，D={1，2，…K}，S代表选中的用户集合，D代表待选用户集。

步骤一、对待选用户集D进行初选，以获取更新待选用户集D′，其包括三个步骤：

a、每个待选用户反馈各自的CSI，中继设备接收每个用户反馈的CSI，所述CSI包括信道方向指示CDI(Channel Direction Indicator)和信道质量指示CQI(Channel Quality Indicator)，这里的CQI表征的是信道模值。

b、在这些待选用户中挑选出具有最大CQI的用户，令

D′(1)表示选出的具有最大CQI的用户，H_k表示第k个用户的信道矩阵。

c、设定门限α的值，0.1≤α≤0.6，然后利用空间分离度公式，对用户进行初选，

即对于 $j\≠\underset{k\∈D}{\arg \max {\left|\right|H_k\left|\right|}^2},$ 则有：则D′=D′∪{j}，∪表示集合的并，j表示选出的第j个用户，对用户集合进行更新，得到更新后的用户集合D′，这里假设|D′|=X′。

步骤二、初始化D′={1，2，…X′}，D′代表更新待选用户集合；

步骤三、更新待选用户集D′中每个用户反馈各自的信道状态指示CSI，中继设备接收这些反馈的CSI，所述CSI包括信道方向指示CDI和信道质量指示CQI。

步骤四、依据反馈的信道信息，中继设备计算出每个用户的相对应的SLNR预编码矩阵，按所得的SLNR值进行排序，则筛选出具有最大CQI的第1个用户，

将所述S(1)放入选中用户集合S中，并且从更新待选用户集合D′中去除已选中的S(1)，S(1)表示选出的第1个用户，S(n)表示选出的第n个用户。

步骤五、重复步骤四，接着从去除了S(1)之后的更新用户集合D′中筛选具有最大CQI的用户，如此循环，当n=K时，循环结束了，这K个用户即为挑选出的用户，对以上K个用户进行资源调度。

所述信道质量指标CQI值包括信道模值、信干噪比SINR或SLNR。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干可以预期的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种多点协作中的用户调度方法，其包括以下步骤：

假设需调度的用户数为X，选取的用户数为K，D′表示更新待选用户集合，初始化S=Φ，D={1，2，…K}，S代表选中的用户集合，D代表待选用户集，

步骤一、对待选用户集D进行初选，以获取更新待选用户集D′。

步骤二、初始化D′={1，2，…X′}；

步骤三、更新待选用户集D′中每个用户反馈各自的信道状态指示CSI，中继设备接收这些反馈的CSI，所述CSI包括信道方向指示CDI和信道质量指示CQI；

步骤四、依据反馈的信道信息，中继设备计算出每个用户的相对应的SLNR预编码矩阵，按所得的SLNR值进行排序，则筛选出具有最大CQI的第1个用户，

将所述S(1)放入选中用户集合S中，并且从更新待选用户集合D′中去除已选中的S(1)，S(1)表示选出的第1个用户，S(n)表示选出的第n个用户。

步骤五、重复步骤四，接着从去除了S(1)之后的更新用户集合D′中筛选具有最大CQI的用户，如此循环，当n=K时，循环结束了，这K个用户即为挑选出的用户，对以上K个用户进行资源调度。

2.如权利要求1所述多点协作中的用户调度方法，所述步骤一还包括以下步骤：

a、每个待选用户反馈各自的CSI，中继设备接收每个用户反馈的CSI，所述CSI包括信道方向指示CDI和信道质量指示CQI，所述信道质量指标CQI值包括信道模值、信干噪比SINR或信号泄漏噪声比SLNR；

b、在这些待选用户中挑选出具有最大CQI的用户，令

D′(1)表示选出的具有最大CQI的用户，H_k表示第k个用户的信道矩阵；

c、设定门限α的值，0.1≤α≤0.6，然后利用空间分离度公式，对用户进行初选，

即对于 $j\≠\underset{k\∈D}{\arg \max {\left|\right|H_k\left|\right|}^2},$ 则有：

，则D′=D′∪{j}，∪表示集合的并，j表示选出的第j个用户，对用户集合进行更新，得到更新后的用户集合D′，这里假设|D′|=X′。

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