CN103731923A - 多用户调度方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多用户调度方法和设备，通过应用本发明实施例的技术方案，基站在为各主用户分配第一层资源后，通过卡庞波束赋形算法确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA，保证了DoA的高准确度，然后，根据DoA差异以及信道相关性对当前的主用户和剩余用户进行配对，并为配对成功的剩余用户分配第二层资源，从而，在基站进行下行多用户调度时，采用一种基于DoA的多用户调度方法，在保证DoA具有较高的估计准确度，并利用DoA进行初步配对用户选取后，进一步根据用户的信道相关性来选取最优的用户进行配对，提高了配对的准确性，保证了多用户调度过程中，将干扰最低的用户进行配对，降低了多用户调度方案的复杂度。

Description

多用户调度方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种多用户调度方法和设备。

背景技术

下行MU-MIMO（Multi User-Multiple Input Multiple Output，多用户-多入多出）在相同的时频资源上复用多个用户，用户间存在着干扰，这就要求用户间具有较好的隔离度。同时，上行各UE（User Equipment，用户设备，即终端设备）根据自身的信道环境反馈CQI（Channel Quality Indication，信道质量指示），基站根据各UE反馈的CQI选择合适的MCS（Modulation and CodingScheme，调制编码策略），进行数据发送。

如图1所示，为现有技术中的MU（Multi User，多用户）的MAC（MediaAccess Control，媒体接入控制）层调度简化流程示意图。

MAC调度多用户的信道应具有较好的正交性，才能保证接收端检测时具有较好的检测性能。现有技术包括根据容量，信道相关性和DOA（Direction OfArrival，到达方向角）估计信息进行多用户配对。

基于容量最大化准则计算当前主用户与所有满足CQI门限的剩余用户配对后的预编码矩阵，然后，选取与当前主用户配对后系统容量最大的用户作为配对用户，其中满足CQI门限是指配对用户和主用户的CQI大于门限值Thres1，同时两者的CQI差值的绝对值不能大于门限值Thres2（门限取值根据仿真获得）。

基于信道相关性的配对方法根据用户间的信道相关矩阵计算相关性，选取满足CQI门限并且与当前主用户相关性最弱的用户进行配对。

基于DOA的用户配对方法根据各用户相对于基站法线方向的夹角的差异选择合适的用户进行多用户数据发送，配对原则是首先选择满足CQI门限并且与主用户相对于基站法线夹角差异大于门限值的用户集合，然后在该用户集合中选择与主用户夹角差异最大的用户作为配对用户，如果用户集合为空，则配对失败。

同时，现有技术首先根据用户反馈的CQI选择对应的MCS，然后MU各用户的MCS等级回退固定的量级作为最终各用户的调制编码方式。

如图2所示，为现有技术中的TD-LTE（Time Division-Long TermEvolution，时分长期演进）系统下行MU调度的处理流程示意图。

在这样的应用场景中，所有主用户和配对用户进行相同等级的MCS回退，来补偿MU时增加的用户间干扰对各用户的影响。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

现有技术中的几种配对原则分别具有不同的缺陷，具体说明如下：

根据容量最大化的用户配对准则需要计算当前主UE与满足CQI门限的所有UE的预编码矩阵，同时根据UE的信道矩阵和预编码信息计算系统容量，复杂度过高，存在较难接受的算法开销。

根据信道相关性的用户配对准则基于用户的信道矩阵计算相关性，涉及较多的矩阵乘法和加法，仍然具有较大的复杂度，同时配对精度相比较与基于容量准则差。

基于DOA的配对准则通过UE之间的角度信息进行配对，由于多径信道的存在，基站基于GOB（Grid Of Beam，波束扫描）算法估计的UE的地理角度信息存在着误差，因此用户配对的精度较低。

另外，当前的MU配对用户的MCS回退固定等级，但是由于不同的UE配对时干扰量级不同，因此固定的MCS回退等级无法有效的跟踪UE配对后信干噪比的变化。

发明内容

本发明实施例提供一种多用户调度方法和设备，解决现有的多用户调度方法复杂度高，以及其所采用的配对准则的准确性差，配对精度低的问题。

为达到上述目的，本发明实施例一方面提供了一种多用户调度方法，至少包括以下步骤：

基站为各主用户分配第一层资源；

所述基站通过卡庞波束赋形算法，确定满足信道质量指示CQI门限的主用户和剩余用户的到达方向角DoA；

所述基站根据满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA差异，以及信道相关性，对当前的主用户和剩余用户进行配对；

所述基站为配对成功的剩余用户分配第二层资源。

另一方面，本发明实施例还提供了一种基站，包括：

第一分配模块，用于确定主用户，并为各主用户分配第一层资源；

确定模块，通过卡庞波束赋形算法，确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA；

配对模块，用于根据满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA差异，以及信道相关性，对当前的主用户和剩余用户进行配对；

第二分配模块，用于为所述配对模块配对成功的剩余用户分配第二层资源。

与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点：

通过应用本发明实施例的技术方案，基站在为各主用户分配第一层资源后，通过卡庞波束赋形算法确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA，保证了DoA的高准确度，然后，根据DoA差异以及信道相关性对当前的主用户和剩余用户进行配对，并为配对成功的剩余用户分配第二层资源，从而，在基站进行下行多用户调度时，采用一种基于DoA的多用户调度方法，在保证DoA具有较高的估计准确度，并利用DoA进行初步配对用户选取后，进一步根据用户的信道相关性来选取最优的用户进行配对，提高了配对的准确性，保证了多用户调度过程中，将干扰最低的用户进行配对，降低了多用户调度方案的复杂度。

附图说明

图1为现有技术中的MU的MAC层调度简化流程；

图2为现有技术中的TD-LTE系统下行MU调度的处理流程示意图；

图3为本发明实施例所提出的一种多用户调度方法的流程示意图；

图4为本发明实施例所提出的一种基站的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，在多用户调度的场景下，下行多用户占用相同的时频资源，会导致用户间干扰增加，而现有的技术方案中，是通过采用基于Doa的配对准则，将干扰较小的用户进行配对的方式来减小干扰，但是，由于多径信道的存在，基站基于GOB算法估计的各用户的地理角度信息存在着误差，因此用户配对的精度较低。

为了克服这样的缺陷，本发明实施例提出了一种多用户调度方法，能有效的降低用户间干扰，同时能根据用户间干扰水平更准确地选择用户的调制编码方式，来提高系统性能。

如图3所示，为本发明实施例所提出的一种多用户调度方法的流程示意图，该方法具体包括以下步骤：

步骤S301、基站为各主用户分配第一层资源。

步骤S302、所述基站通过卡庞波束赋形算法，确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA。

在具体的处理场景中，本步骤的处理过程，具体包括：

步骤A、所述基站确定当前满足CQI门限的主用户和剩余用户。

通过本步骤，确定了需要进行DoA确定的用户范围，避免对没有满足CQI门限的用户进行DoA确定过程所带来的系统资源的浪费。

步骤B、所述基站根据SRS信道，分别确定当前满足CQI门限的各主用户和剩余用户的频域信道矩阵h_i。

其中，h_i为一个8乘1的矩阵，i表示一个用户的第i根天线。

步骤C、所述基站采用卡庞波束赋形算法（Capon Beamforming），分别确定各用户在不同DoA下基站天线阵列的接收信号功率值P_i。

在具体的应用场景中，本步骤的处理过程如下：

所述基站按照预设的规则遍历一个用户所有可能的DoA取值，并按照以下公式，确定所述用户在不同DoA下基站天线阵列的P_i：

$P_i=\frac{1}{a_{\mathrm{\θ}}^{*}{R}_{\mathrm{hh}}^{-1}{a}_{\mathrm{\θ}}};$

其中，R_hh为信道h_i的空间相关矩阵，具体为：

$R_{\mathrm{hh}}=E(h_{i,s}*h_{i,s}^{*})=\frac{1}{S}\underset{s=1}{\overset{S}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{i,s}*h_{i,s}^{*},$ S表示子载波个数，

表示h_i,s的共轭转置；

θ表示用户的天线i的有效径和所述基站的法线方向的夹角，作为当前的DoA取值，θ的取值范围为[-90°，90°]；

a_θ表示DoA取值为θ时所对应的基站天线阵列响应，具体为：

$a_{\mathrm{\θ}}=\left[\begin{array}{cccc}1& e^{j2\mathrm{\π}{d}_2\sin \mathrm{\θ}/\mathrm{\λ}}& \·\·\·& e^{j2\mathrm{\π}{d}_N\sin \mathrm{\θ}/\mathrm{\λ}}\end{array}\right].$

步骤D、所述基站比较同一个用户所对应的全部P_i值，并确定其中最大的P_i值所对应的DoA为当前用户的DoA。

在具体的应用场景中，本步骤的处理过程如下：

所述基站比较同一个用户所对应的全部P_i值，并将其中最大的P_i值所对应的θ作为当前用户的第i根天线对应信道的有效径的DoA；

当所述基站确定当前用户所对应的进行SRS发送的天线为1根时，所述基站确定所述第i根天线对应信道的有效径的DoA为当前用户的DoA；

当所述基站确定当前用户所对应的进行SRS发送的天线多于1根，且为单极化天线时，所述基站确定当前用户所对应的所有天线对应信道的有效径的DoA平均值为当前用户的DoA；

当所述基站确定当前用户所对应的进行SRS发送的天线多于1根，且为双极化天线时，所述基站分别将当前用户所对应的所有天线在每个极化方向上对应信道的有效径的DoA的集合确定为当前用户的DoA。

步骤S303、所述基站根据满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA差异，以及信道相关性，对当前的主用户和剩余用户进行配对。

在具体的处理场景中，上述的配对过程的操作如下：

所述基站根据优先级，将满足CQI门限的各剩余用户依次与当前的主用户进行DoA比较，确定相应的DoA角度差。

所述基站将与当前的主用户的DoA角度差的绝对值大于预设的角度差阈值的剩余用户放入暂存集合。

所述基站通过确定当前的主用户与所述暂存集合中的各剩余用户之间的信道相关性，选取相关性最弱的剩余用户作为所述当前的主用户的配对用户；

所述基站确定所述当前的主用户配对成功，将作为配对用户的所述剩余用户放入配对用户集合中，并清空所述暂存集合，继续对其他尚未配对成功的主用户和其他的满足CQI门限的各剩余用户进行配对处理。

需要说明的是，上述的基站确定当前的主用户与所述暂存集合中的各剩余用户之间的信道相关性r所依据的公式，具体为：

$r=E\left({\left|\right|H_{\mathrm{main}}-H_{\mathrm{paired}}\left|\right|}^2\right)=\frac{1}{S}\underset{s=1}{\overset{S}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left|\right|H_{\mathrm{main},s}-H_{\mathrm{paired},s}\left|\right|}^2\right),$

其中，S为选取的子载波个数，H_main为当前的主用户的信道矩阵，H_paired为当前进行配对处理的剩余用户的信道矩阵，H_main,s为第s个子载波上主用户的信道矩阵，H_paired,s为第s个子载波上配对用户的信道矩阵，||X||表示矩阵X的范数。

需要进一步指出的是，当所述基站确定当前用户所对应的进行SRS发送的天线多于1根，且为双极化天线时，所述基站确定一个满足CQI门限的剩余用户与当前的主用户的DoA角度差的方式，具体为：

如果所述基站确定当前的主用户所对应的进行SRS发送的天线多于1根，且为双极化天线，所述基站分别确定所述满足CQI门限的剩余用户的DoA与所述当前的主用户的每个极化方向上的DoA之间的角度差，并将所得到的各角度差的平均值作为所述满足CQI门限的剩余用户与当前的主用户的DoA角度差；

如果所述基站确定所述满足CQI门限的剩余用户所对应的进行SRS发送的天线多于1根，且为双极化天线，所述基站分别确定所述当前的主用户的DoA与所述满足CQI门限的剩余用户的每个极化方向上的DoA之间的角度差，并将所得到的各角度差的平均值作为所述满足CQI门限的剩余用户与当前的主用户的DoA角度差；

如果所述基站确定所述满足CQI门限的剩余用户和所述当前的主用户所对应的进行SRS发送的天线均多于1根，且均为双极化天线，所述基站分别确定所述当前的主用户的每个极化方向上的DoA与所述满足CQI门限的剩余用户的每个极化方向上的DoA之间的角度差，并将所得到的各角度差的平均值作为所述满足CQI门限的剩余用户与当前的主用户的DoA角度差。

步骤S304、所述基站为配对成功的剩余用户分配第二层资源。

在本步骤完成之后，还包括进一步的MCS的调整过程，具体说明如下：

当所述基站进行多用户数据收发时，各配对成功的用户获取自身以及自身的配对用户的预编码矩阵；

所述各配对成功的用户根据自身以及自身的配对用户的信道矩阵和预编码矩阵，以及反馈的信号与干扰加噪声比SINR，确定当前的信干噪比值；

所述各配对成功的用户根据最新的信干噪比值调整自身的调制与编码策略MCS，选择与当前的信干噪比值相匹配的MCS。

在具体的处理场景中，上述的各配对成功的用户根据自身以及自身的配对用户的信道矩阵和预编码矩阵，以及反馈的SINR，确定当前的信干噪比值的操作过程，具体为：

所述各配对成功的用户确定自身的信道矩阵为H₁，自身的配对用户的信道矩阵H₂；

所述各配对成功的用户确定自身反馈的SINR为SINR_org；

所述各配对成功的用户根据以下公式，确定当前的信干噪比值SINR₁：

${\mathrm{SINR}}_1=\frac{{\mathrm{\σ}}_{s_1}^2}{{\mathrm{\σ}}_{I_1}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_1}^2+{\widetilde{\mathrm{\σ}}}_{I_1}^2}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{s_1}^2}{{\mathrm{\σ}}_{I_1}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_1}^2+{\left|v_1^{*}{H}_1{w}_2\right|}^2},$

其中， ${\mathrm{\σ}}_{I_1}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_1}^2=\frac{{\mathrm{\σ}}_{s_1}^2}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{org}}};$

表示当前用户的信号功率值，w₁表示当前用户的预编码矩阵，v₁＝H₁w₁表示当前用户的检测矩阵，

表示v₁的共轭转置；

表示当前用户接收到的来自自身的配对用户的干扰功率，w₂表示当前用户的配对用户的预编码矩阵。

与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点：

通过应用本发明实施例的技术方案，基站在为各主用户分配第一层资源后，通过卡庞波束赋形算法确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA，保证了DoA的高准确度，然后，根据DoA差异以及信道相关性对当前的主用户和剩余用户进行配对，并为配对成功的剩余用户分配第二层资源，从而，在基站进行下行多用户调度时，采用一种基于DoA的多用户调度方法，在保证DoA具有较高的估计准确度，并利用DoA进行初步配对用户选取后，进一步根据用户的信道相关性来选取最优的用户进行配对，提高了配对的准确性，保证了多用户调度过程中，将干扰最低的用户进行配对，降低了多用户调度方案的复杂度。

下面，结合具体的应用场景，对本发明实施例所提出的技术方案进行说明。

为了能够更清楚地说明本发明实施例所提出的技术方案，接下来，将分为三个部分对具体的处理过程进行说明。

第一部分、用户的DoA估计过程。

本发明实施例所提出的技术方案在本部分中使用比现有技术中的GoB方案估计精确度更高的卡庞波束赋形算法估计满足CQI门限的当前活跃的各用户有效径的DoA。

基站根据SRS信道估计获得频域信道矩阵h_i，h_i为一个8乘1的矩阵，其中i代表UE第i根天线。

需要说明的是，用户是一种身份概念，其在具体的应用场景中是需要对应到具体的终端设备（即UE）后，才能够与基站进行通信，因此，UE与用户在本发明实施例中是属于等同的概念，在后文中也是如此，不再一一说明。

由于UE端SRS一般采用天线轮流发送的方式，因此，基站端最终可获得UE所有天线到基站的信道矩阵。

在上述的处理基础上，基站采用卡庞波束赋形算法计算获得的不同到达角θ下天线阵接收信号功率值P_i为

$P_i=\frac{1}{a_{\mathrm{\θ}}^{*}{R}_{\mathrm{hh}}^{-1}{a}_{\mathrm{\θ}}};$

其中，R_hh为信道h_i的空间相关矩阵，具体为：

$R_{\mathrm{hh}}=E(h_{i,s}*h_{i,s}^{*})=\frac{1}{S}\underset{s=1}{\overset{S}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{i,s}*h_{i,s}^{*},$ S表示子载波个数，表示h_i,s的共轭转置；

θ表示用户的天线i的有效径和所述基站的法线方向的夹角，作为当前的DoA取值，θ的取值范围为[-90°，90°]；

a_θ表示DoA取值为θ时所对应的基站天线阵列响应，具体为：

$a_{\mathrm{\θ}}=\left[\begin{array}{cccc}1& e^{j2\mathrm{\π}{d}_2\sin \mathrm{\θ}/\mathrm{\λ}}& \·\·\·& e^{j2\mathrm{\π}{d}_N\sin \mathrm{\θ}/\mathrm{\λ}}\end{array}\right].$

在具体的处理场景中，基站将上述的θ以一定的步长（具体可以为1-2度，需要提前设置，具体度数大小的变化并不会影响本发明实施例的保护范围），遍历[-90°，90°]中的所有角度，根据上述的P_i的公式分别计算不同θ下的P_i值，将最大的接收信号功率值P_i所对应的θ作为当前UE第i根天线对应信道的有效径的到达角，即取：

${\mathrm{\θ}}_i=\underset{\mathrm{\θ}}{\arg \max }\left(P_i\left(\mathrm{\θ}\right)\right).$

上述方案可以实现只具有一个天线的UE的DoA估算处理，但是在具体的处理场景中，如果UE的SRS发送天线多于1根，则基站将获得各天线的到达角θ_i，并通过进一步处理获取相应的DoA。

以UE两天线单极化发送为例，UE的到达角θ_DOA为

即取各天线的到达角θ_i的平均值。

而如果UE配置为双极化两天线，不同极化方向上的到达角可能相关性较弱，因此，此时θ_DOA不能简单做天线间平均，只能确定相应的到达角θ_DOA为：

θ_DOA＝[θ₁ θ₂]。

并且，对于此种情况，在后续进行用户配对计算两个UE的DOA角度差异时，需要分别计算每个极化方向上的DOA角度差异，然后取平均值，才能得到最后的结果。

第二部分、用户配对过程。

在前述的处理过程中，已分配第一层资源的用户形成主用户集合，而满足CQI门限的剩余用户组成了待配对的剩余用户集合。

在具体的处理场景中，待配对的剩余用户集合中的各UE根据优先级依次与主用户集合中的UE进行配对，配对成功的UE进入配对用户集合，已配对的主用户集合中的UE不再与待配对的剩余用户集合中的UE判断是否满足配对条件。

具体的配对过程如下：

首先，待配对的剩余用户集合中的UE与已分配第一层资源的主用户集合中的UE（以下简称为“主UE”）进行DOA比较，将比较确定的DoA角度差异的绝对值大于门限θ_thres的UE选取出来形成集合Ω，其中θ_thres可通过仿真和经验获得。

然后，分别计算主UE与集合Ω中的UE的信道相关性r，选取与主UE相关性最弱的UE作为配对UE。

如果配对成功，则将该剩余用户从集合Ω中删除，放入配对用户集合中，同时，将集合Ω中对应当前的主UE的UE清空。

基站在获得主UE和配对UE的信道矩阵后，计算UE间的信道相关性。从简化算法复杂度，提高基站数据处理效率方面考虑，计算UE间的信道相关性的公式可为：

$r=E\left({\left|\right|H_{\mathrm{main}}-H_{\mathrm{paired}}\left|\right|}^2\right)=\frac{1}{S}\underset{s=1}{\overset{S}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left|\right|H_{\mathrm{main},s}-H_{\mathrm{paired},s}\left|\right|}^2\right),$

其中，S为选取的子载波个数，H_main为主UE的信道矩阵，H_paired为配对UE的信道矩阵，以UE配置两天线，基站配置8天线为例，H_main,H_paired都为2x8的信道矩阵，H_main,s为第s个子载波上主用户的信道矩阵，H_paired,s为第s个子载波上配对用户的信道矩阵，||X||为矩阵X的范数。

通过上述方案，本发明实施例所提的下行MU多用户配对方案根据各用户的DOA和信道相关性判断用户隔离度，具有很高的准确度，能更好的降低多用户之间的干扰。

第三部分、MCS回退。

当采用MU进行数据收发时，各UE在接收到自身信号的同时，也收到其配对UE的干扰。以UE1为例，计算其与UE2配对后的信干噪比值，同理也可获得UE2的信干噪比。

需要说明的是，本发明实施例所提出的MCS回退处理过程是发生在CQI基于ACK/NACK调整之后。

假设UE1接收到的数据为：

x=H₁w₁s₁+H₁w₂s₂+N，

其中，H₁w₂s₂为UE2对UE1的干扰。也就是说，进行MU传输时，当前UE的信干噪比SINR根据配对用户的不同而不同，在获得UE反馈的SINR之后，需要根据当前配对UE的干扰水平进行MCS的调整，使其匹配配对后的SINR值。

以终端两天线接收为例，H_iw_j为一个2x1的矢量，可用a_i来代替，这样，上述公式变成：

x=a₁s₁+a₂s₂+N。

简单起见，将

作为UE1的检测矩阵v₁＝a₁，而v₂＝a₂，这样UE1接收到的来自UE2的干扰功率

为：

${\widetilde{\mathrm{\σ}}}_{I_1}^2={\left|v_1^{*}{H}_1{w}_2\right|}^2,$

UE1的信号功率值

为：

${\mathrm{\σ}}_{s_1}^2={\left|v_1^{*}{H}_1{w}_1\right|}^2.$

假设UE1反馈的信干噪比值（线性值）为SINR_org，SINR_org根据CRS计算获得的信干噪比进行反馈，

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{org}}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{s_1}^2}{{\mathrm{\σ}}_{I_1}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_1}^2},$

其中，

为UE1的信号功率，可等效为

为UE1接收到的干扰，包含了其它小区对该UE的干扰等，从而可获得等效的干扰和噪声值，

因此进行用户配对后UE1的信干噪比值变为：

${\mathrm{SINR}}_1=\frac{{\mathrm{\σ}}_{s_1}^2}{{\mathrm{\σ}}_{I_1}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_1}^2+{\widetilde{\mathrm{\σ}}}_{I_1}^2}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{s_1}^2}{{\mathrm{\σ}}_{I_1}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_1}^2+{\left|v_1^{*}{H}_1{w}_2\right|}^2},$

假设UE1反馈的信干噪比为UE1根据上述公式计算获得的信干噪比值进行MCS选取，由于MU数据发送时干扰用户的存在，配对的UE选取的MCS一般会比反馈的低。

与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点：

通过应用本发明实施例的技术方案，基站在为各主用户分配第一层资源后，通过卡庞波束赋形算法确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA，保证了DoA的高准确度，然后，根据DoA差异以及信道相关性对当前的主用户和剩余用户进行配对，并为配对成功的剩余用户分配第二层资源，从而，在基站进行下行多用户调度时，采用一种基于DoA的多用户调度方法，在保证DoA具有较高的估计准确度，并利用DoA进行初步配对用户选取后，进一步根据用户的信道相关性来选取最优的用户进行配对，提高了配对的准确性，保证了多用户调度过程中，将干扰最低的用户进行配对，降低了多用户调度方案的复杂度。

为了实现本发明实施例的技术方案，本发明实施例还提供了一种基站，其结构示意图如图4所示，至少包括：

第一分配模块41，用于确定主用户，并为各主用户分配第一层资源；

确定模块42，通过卡庞波束赋形算法，确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA；

配对模块43，用于根据满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA差异，以及信道相关性，对当前的主用户和剩余用户进行配对；

第二分配模块44，用于为所述配对模块43配对成功的剩余用户分配第二层资源。

优选的，所述确定模块42，具体用于：

确定当前满足CQI门限的主用户和剩余用户；

根据探测参考信号SRS信道，分别确定当前满足CQI门限的各主用户和剩余用户的频域信道矩阵h_i，其中，h_i为一个8乘1的矩阵，i表示一个用户的第i根天线；

采用卡庞波束赋形算法，分别确定各用户在不同DoA下基站天线阵列的接收信号功率值P_i；

比较同一个用户所对应的全部P_i值，并确定其中最大的P_i值所对应的DoA为当前用户的DoA。

优选的，所述配对模块43，具体用于：

根据优先级，将满足CQI门限的各剩余用户依次与当前的主用户进行DoA比较，确定相应的DoA角度差；

与当前的主用户的DoA角度差的绝对值大于预设的角度差阈值的剩余用户放入暂存集合；

通过确定当前的主用户与所述暂存集合中的各剩余用户之间的信道相关性，选取相关性最弱的剩余用户作为所述当前的主用户的配对用户；

确定所述当前的主用户配对成功，将作为配对用户的所述剩余用户放入配对用户集合中，并清空所述暂存集合，继续对其他尚未配对成功的主用户和其他的满足CQI门限的各剩余用户进行配对处理。

与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点：

通过应用本发明实施例的技术方案，基站在为各主用户分配第一层资源后，通过卡庞波束赋形算法确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA，保证了DoA的高准确度，然后，根据DoA差异以及信道相关性对当前的主用户和剩余用户进行配对，并为配对成功的剩余用户分配第二层资源，从而，在基站进行下行多用户调度时，采用一种基于DoA的多用户调度方法，在保证DoA具有较高的估计准确度，并利用DoA进行初步配对用户选取后，进一步根据用户的信道相关性来选取最优的用户进行配对，提高了配对的准确性，保证了多用户调度过程中，将干扰最低的用户进行配对，降低了多用户调度方案的复杂度。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或网络侧设备等）执行本发明实施例各个实施场景所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明实施例所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明实施例的几个具体实施场景，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明实施例的业务限制范围。

Claims (12)

1.一种多用户调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

基站为各主用户分配第一层资源；

所述基站通过卡庞波束赋形算法，确定满足信道质量指示CQI门限的主用户和剩余用户的到达方向角DoA；

所述基站根据满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA差异，以及信道相关性，对当前的主用户和剩余用户进行配对；

所述基站为配对成功的剩余用户分配第二层资源。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站通过卡庞波束赋形算法，确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA，具体包括：

所述基站确定当前满足CQI门限的主用户和剩余用户；

所述基站根据探测参考信号SRS信道，分别确定当前满足CQI门限的各主用户和剩余用户的频域信道矩阵h_i，其中，h_i为一个8乘1的矩阵，i表示一个用户的第i根天线；

所述基站采用卡庞波束赋形算法，分别确定各用户在不同DoA下基站天线阵列的接收信号功率值P_i；

所述基站比较同一个用户所对应的全部P_i值，并确定其中最大的P_i值所对应的DoA为当前用户的DoA。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站采用卡庞波束赋形算法，分别确定各用户在不同DoA下基站天线阵列的P_i，具体为：

所述基站按照预设的规则遍历一个用户所有可能的DoA取值，并按照以下公式，确定所述用户在不同DoA下基站天线阵列的P_i：

$P_i=\frac{1}{a_{\mathrm{\θ}}^{*}{R}_{\mathrm{hh}}^{-1}{a}_{\mathrm{\θ}}};$

其中，R_hh为信道h_i的空间相关矩阵，具体为：

$R_{\mathrm{hh}}=E(h_{i,s}*h_{i,s}^{*})=\frac{1}{S}\underset{s=1}{\overset{S}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{i,s}*h_{i,s}^{*},$ S表示子载波个数，

表示h_i,s的共轭转置；

θ表示用户的天线i的有效径和所述基站的法线方向的夹角，作为当前的DoA取值，θ的取值范围为[-90°，90°]；

a_θ表示DoA取值为θ时所对应的基站天线阵列响应，具体为：

$a_{\mathrm{\θ}}=\left[\begin{array}{cccc}1& e^{j2\mathrm{\π}{d}_2\sin \mathrm{\θ}/\mathrm{\λ}}& \·\·\·& e^{j2\mathrm{\π}{d}_N\sin \mathrm{\θ}/\mathrm{\λ}}\end{array}\right].$

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基站比较同一个用户所对应的全部P_i值，并确定其中最大的P_i值所对应的DoA为当前用户的DoA，具体为：

所述基站比较同一个用户所对应的全部P_i值，并将其中最大的P_i值所对应的θ作为当前用户的第i根天线对应信道的有效径的DoA；

当所述基站确定当前用户所对应的进行SRS发送的天线为1根时，所述基站确定所述第i根天线对应信道的有效径的DoA为当前用户的DoA；

当所述基站确定当前用户所对应的进行SRS发送的天线多于1根，且为单极化天线时，所述基站确定当前用户所对应的所有天线对应信道的有效径的DoA平均值为当前用户的DoA；

当所述基站确定当前用户所对应的进行SRS发送的天线多于1根，且为双极化天线时，所述基站分别将当前用户所对应的所有天线在每个极化方向上对应信道的有效径的DoA的集合确定为当前用户的DoA。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA差异，以及信道相关性，对当前的主用户和剩余用户进行配对，具体包括：

所述基站根据优先级，将满足CQI门限的各剩余用户依次与当前的主用户进行DoA比较，确定相应的DoA角度差；

所述基站将与当前的主用户的DoA角度差的绝对值大于预设的角度差阈值的剩余用户放入暂存集合；

所述基站通过确定当前的主用户与所述暂存集合中的各剩余用户之间的信道相关性，选取相关性最弱的剩余用户作为所述当前的主用户的配对用户；

所述基站确定所述当前的主用户配对成功，将作为配对用户的所述剩余用户放入配对用户集合中，并清空所述暂存集合，继续对其他尚未配对成功的主用户和其他的满足CQI门限的各剩余用户进行配对处理。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基站确定当前的主用户与所述暂存集合中的各剩余用户之间的信道相关性r所依据的公式，具体为：

$r=E\left({\left|\right|H_{\mathrm{main}}-H_{\mathrm{paired}}\left|\right|}^2\right)=\frac{1}{S}\underset{s=1}{\overset{S}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left|\right|H_{\mathrm{main},s}-H_{\mathrm{paired},s}\left|\right|}^2\right),$

其中，S为选取的子载波个数，H_main为当前的主用户的信道矩阵，H_paired为当前进行配对处理的剩余用户的信道矩阵，H_main,s为第s个子载波上主用户的信道矩阵，H_paired,s为第s个子载波上配对用户的信道矩阵，||X||表示矩阵X的范数。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述基站确定当前用户所对应的进行SRS发送的天线多于1根，且为双极化天线时，所述基站确定一个满足CQI门限的剩余用户与当前的主用户的DoA角度差的方式，具体为：

如果所述基站确定当前的主用户所对应的进行SRS发送的天线多于1根，且为双极化天线，所述基站分别确定所述满足CQI门限的剩余用户的DoA与所述当前的主用户的每个极化方向上的DoA之间的角度差，并将所得到的各角度差的平均值作为所述满足CQI门限的剩余用户与当前的主用户的DoA角度差；

如果所述基站确定所述满足CQI门限的剩余用户所对应的进行SRS发送的天线多于1根，且为双极化天线，所述基站分别确定所述当前的主用户的DoA与所述满足CQI门限的剩余用户的每个极化方向上的DoA之间的角度差，并将所得到的各角度差的平均值作为所述满足CQI门限的剩余用户与当前的主用户的DoA角度差；

如果所述基站确定所述满足CQI门限的剩余用户和所述当前的主用户所对应的进行SRS发送的天线均多于1根，且均为双极化天线，所述基站分别确定所述当前的主用户的每个极化方向上的DoA与所述满足CQI门限的剩余用户的每个极化方向上的DoA之间的角度差，并将所得到的各角度差的平均值作为所述满足CQI门限的剩余用户与当前的主用户的DoA角度差。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站为配对成功的剩余用户分配第二层资源之后，还包括：

当所述基站进行多用户数据收发时，各配对成功的用户获取自身以及自身的配对用户的预编码矩阵；

所述各配对成功的用户根据自身以及自身的配对用户的信道矩阵和预编码矩阵，以及反馈的信号与干扰加噪声比SINR，确定当前的信干噪比值；

所述各配对成功的用户根据最新的信干噪比值调整自身的调制与编码策略MCS，选择与当前的信干噪比值相匹配的MCS。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述各配对成功的用户根据自身以及自身的配对用户的信道矩阵和预编码矩阵，以及反馈的SINR，确定当前的信干噪比值，具体为：

所述各配对成功的用户确定自身的信道矩阵为H₁，自身的配对用户的信道矩阵H₂；

所述各配对成功的用户确定自身反馈的SINR为SINR_org；

所述各配对成功的用户根据以下公式，确定当前的信干噪比值SINR₁：

${\mathrm{SINR}}_1=\frac{{\mathrm{\σ}}_{s_1}^2}{{\mathrm{\σ}}_{I_1}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_1}^2+{\widetilde{\mathrm{\σ}}}_{I_1}^2}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{s_1}^2}{{\mathrm{\σ}}_{I_1}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_1}^2+{\left|v_1^{*}{H}_1{w}_2\right|}^2},$

其中， ${\mathrm{\σ}}_{I_1}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_1}^2=\frac{{\mathrm{\σ}}_{s_1}^2}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{org}}};$

表示当前用户的信号功率值，w₁表示当前用户的预编码矩阵，v₁＝H₁w₁表示当前用户的检测矩阵，表示v₁的共轭转置；

表示当前用户接收到的来自自身的配对用户的干扰功率，w₂表示当前用户的配对用户的预编码矩阵。

10.一种基站，其特征在于，包括：

第一分配模块，用于确定主用户，并为各主用户分配第一层资源；

确定模块，通过卡庞波束赋形算法，确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA；

配对模块，用于根据满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA差异，以及信道相关性，对当前的主用户和剩余用户进行配对；

第二分配模块，用于为所述配对模块配对成功的剩余用户分配第二层资源。

11.如权利要求10所述的基站，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

确定当前满足CQI门限的主用户和剩余用户；

根据探测参考信号SRS信道，分别确定当前满足CQI门限的各主用户和剩余用户的频域信道矩阵h_i，其中，h_i为一个8乘1的矩阵，i表示一个用户的第i根天线；

采用卡庞波束赋形算法，分别确定各用户在不同DoA下基站天线阵列的接收信号功率值P_i；

比较同一个用户所对应的全部P_i值，并确定其中最大的P_i值所对应的DoA为当前用户的DoA。

12.如权利要求10所述的基站，其特征在于，所述配对模块，具体用于：

根据优先级，将满足CQI门限的各剩余用户依次与当前的主用户进行DoA比较，确定相应的DoA角度差；

与当前的主用户的DoA角度差的绝对值大于预设的角度差阈值的剩余用户放入暂存集合；

通过确定当前的主用户与所述暂存集合中的各剩余用户之间的信道相关性，选取相关性最弱的剩余用户作为所述当前的主用户的配对用户；

确定所述当前的主用户配对成功，将作为配对用户的所述剩余用户放入配对用户集合中，并清空所述暂存集合，继续对其他尚未配对成功的主用户和其他的满足CQI门限的各剩余用户进行配对处理。

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