CN103906253B - 一种用户调度方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用户调度方法、装置及系统，涉及通信技术，对每个用户都确定适合该用户的协作区域，然后确定每个协作区域使用的频带资源，根据协作区域中每个用户的比例公平优先级，确定被调度的用户，再由该协作区域中的基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP‑MU‑MIMO传输。由于确定每个用户的协作区域后，确定了每个协作区域使用的频带资源，减少了各协作区域间的协调，降低了处理复杂度，同时，由于每个用户的协作区域都是适合自身的协作区域，所以提高了提高用户传输速率。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术，尤其涉及一种用户调度方法、装置及系统。
背景技术
CoMP(Coordinated multi-point transmission,协作多点传输)可以有效降低小区之间的干扰，提升小区边缘用户的性能。在进行CoMP操作之后，协作区域内的小区间干扰会减小，但是协作区域之间的干扰仍然存在，处于协作区域边缘的用户的性能依然比较差，协作区域之间的干扰严重影响了系统的整体性能以及用户之间公平性。另一方面，在CoMP-MU-MIMO传输模式中，若干小区的多个基站同时给多个用户发送数据，这些用户之间的干扰在一定程度上制约了CoMP性能的提升。因此，在调度的过程中，选择相互之间干扰比较小的用户集合就变得非常重要。
为了提高小区边缘用户性能，减小小区间干扰，传统蜂窝网提出了许多解决方案，如软切换、频率规划、智能接收机设计及一些资源分配方案等。LTE利用小区间干扰随机化、小区间干扰消除及小区间干扰协调等方法来减少小区间干扰。相对于传统方案，另外一些可以有效提高小区平均吞吐量和小区边缘吞吐量的技术，如协作通信、分布式天线系统、小区间协作、网络MIMO等技术也相继被提出，这些技术的本质都是通过联合处理把干扰变成有用信号。LTE-Advanced引入了分布式MIMO的概念，提出了协作多点传输/接收技术。协作多点(CoMP)技术能够充分利用分布式多天线信道独立的优点，或者获得更高空间复用增益，或者提高发送分集增益，从而有效提高链路吞吐率和可靠性。CoMP中的“多点”相当于协作发射或接收的各个分布式天线。CoMP技术主要分为以下两类：
联合处理(Joint Processing，JP)：发送给特定UE(user equipment，用户设备)的数据同时来自协作集中的多个基站，以提高接收信号的质量并且取消其他用户的干扰。
协作调度/波束赋形(Coordinated Scheduling and/or Beamforming，CS/CB)：发送给特定UE的数据只来自该UE所在的服务小区基站，但相应的调度和发射权重等需要小区间进行动态信息交互和协调，以尽可能减小多个小区的不同传输之间的互干扰。
在所有的基站之间协作能提供很大的小区边缘和小区平均吞吐量，但是在所有基站之间共享数据和CSI信息需要很高的回传容量，复杂度较高，难于实现。为了减小复杂度，协作只能在有限数目的基站之间进行。因此，需要确定哪些基站组成一个协作集合以及按照什么原则组成该协作集合，该协作集合下覆盖的范围称为协作区域。设计协作区域的目标是在一个可接受的调度复杂度和反馈速率的前提下最大化小区吞吐量。在3GPP的一些提案里，把CoMP协作集合的划分叫做CoMP分簇。按照协作区域的决定方法，可以分为网络决定、用户决定、网络定义用户辅助。
网络决定的分簇方法，不考虑单个用户的差异性，面向全部用户，一般是静态的。这种分簇方法也叫固定分簇，该方法考虑网络规划，尽量合并相互之间有最强干扰的那些小区。在固定分簇方法中，网络分成不相交的协作簇，调度只需在簇内基站间进行，相同簇内的基站只为位于簇内的用户服务，一个典型的站间协作的网络决定的协作区域示意图如图1所示。
图1中数字代表网络中的小区编号，同一种纹路的三个小区组成固定的协作区域，共同为属于这三个小区的用户提供服务。这种分簇方法得到的协作区域固定而且相互之间不重叠，调度可在簇内独立进行，复杂度较低，容易实现。
用户决定的分簇方法就是基于每个用户的最强干扰源确定该用户的协作区域。为了达到这个目的，所有用户必须测量并记录各自最强干扰小区的集合，然后发送给用户的服务基站，服务基站根据一定的门限值选择合适数目的基站作为协作集合。因为这种决定方法基于每个用户，得到的是每个用户的最佳协作集合，因而有较高的协作增益。
网络定义用户辅助的分簇方法联合了网络决定和用户决定两种方法的优点。网络可以根据反馈信息(比如RSRP:Reference signal received power,参考信号接收功率)预定义一个可供选择的协作区域集合。该方法采用一个半静态的协作区域，所需的簇内基站间交互量会大幅度减小。对候选的协作区域数量进行必要的限制还会使进行CoMP操作的无线资源管理的实现复杂度降低。综上所述，这种半静态的分簇方法在降低复杂度的同时还最大限度的满足了用户的性能增益。
在无线蜂窝网络中，比例公平调度机制是一种典型的调度机制，该机制定义的调度优先级同时考虑了用户的瞬时信道质量和平均传输速率。它的主要优点是综合考虑了用户的信道条件与用户之间的服务公平性，能够在系统吞吐量和服务公平性之间取得一定的折中，是目前采用较多的一种调度机制。
在CoMP-JP场景下的CoMP-MU-MIMO(协作多点多用户多输入多输出)传输模式中，可以采用小区独立调度机制。即每个基站在本小区的所有用户中按照比例公平调度机制在每个信道上调度优先级最高的用户，然后簇内所有小区的被调度用户组成进行CoMP-MU-MIMO传输的用户集合。该机制的优点是实现简单，调度过程中基站之间不需要交互调度结果信息。还有一种调度方法是基于最大化和速率的调度机制，即簇内所有小区进行统一调度，选出能够最大化系统和速率的CoMP-MU-MIMO传输用户集合，该机制需要利用用户反馈的CQI(Channel Quality Indicator,信道质量指示)以及CSI(Channel StatementInformation,信道状态信息)等信息。另外，还有人提出一种考虑簇间协作的调度机制，通过避免相邻簇的邻近小区同时调度用户而减小簇间干扰，提高簇边缘用户的吞吐量。
可见，在上述三种分簇方法中，网络决定的分簇方法不能适应快速变化的信道条件，没有考虑用户之间的差异性及特殊性，簇边缘用户距离基站较远且受到相邻协作区域同频干扰严重，所以协作增益比较有限。在用户决定的分簇方法中，不同用户的协作区域有可能是相互重叠的，这样在整个网络中，重叠的协作区域数目会很大，调度的时候需要各个协作区域之间的协调，于是变成了整个网络的协调，从调度的角度来看，该方法的实现复杂度很大。另一方面，用户需要测量周围较多小区的信道条件，然后反馈给服务小区，反馈量和系统开销会大幅度增加，复杂度较高。网络定义用户辅助的分簇方法联合了上述两种分簇方法的优点，但是如果不能定义合适数量和形式的候选协作区域的集合，这种方法依然不能够充分发挥分集和复用增益，达到提升系统性能的目的。
发明内容
本发明实施例提供一种用户调度方法、装置及系统，以提高用户传输速率并降低处理复杂度。
一种用户调度方法，包括：
对小区中的每个用户，确定该用户的协作区域；
确定每个协作区域使用的频带资源；
在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域的用户中，根据该协作区域中每个用户的比例公平优先级，在该协作区域中的每个小区中确定一个被调度的用户；
由该协作区域中的基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输。
一种用户调度装置，包括：
协作区域确定单元，用于对小区中的每个用户，确定该用户的协作区域；
频带资源确定单元，用于确定每个协作区域使用的频带资源；
调度单元，用于在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域的用户中，根据该协作区域中每个用户的比例公平优先级，在该协作区域中的每个小区中确定一个被调度的用户；
传输单元，用户由该协作区域中的基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输。
一种用户调度系统，包括多个基站，其中：
第一基站，用于对小区中的每个用户，确定该用户的协作区域；确定每个协作区域使用的频带资源；在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域中，根据该协作区域中每个用户的比例公平优先级，在该协作区域中的每个小区中确定一个被调度的用户；由该协作区域中的基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输；
与所述第一基站位于同一协作区域的基站，用于接收所述第一基站发送的协作区域中的用户信息、使用的频带资源信息及被调度的用户信息，并和所述第一基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输。
本发明实施例提供一种用户调度方法、装置及系统，对每个用户都确定适合该用户的协作区域，然后确定每个协作区域使用的频带资源，根据协作区域中每个用户的比例公平优先级，确定被调度的用户，再由该协作区域中的基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输。由于确定每个用户的协作区域后，确定了每个协作区域使用的频带资源，减少了各协作区域间的协调，降低了处理复杂度，同时，由于每个用户的协作区域都是适合自身的协作区域，所以提高了提高用户传输速率。
附图说明
图1为现有技术中协作区域划分示意图；
图2为本发明实施例提供的用户调度方法流程图；
图3a为本发明实施例提供的网络拓扑结构示意图；
图3b-图3d为本发明实施例提供的分簇图案示意图；
图4a-图4c为本发明实施例提供的用户的协作区域示意图；
图5为本发明实施例提供的用户调度方法中信息交互示意图；
图6为本发明实施例提供的用户调度装置结构示意图；
图7为本发明实施例提供的用户调度系统结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种用户调度方法、装置及系统，对每个用户都确定适合该用户的协作区域，然后确定每个协作区域使用的频带资源，根据协作区域中每个用户的比例公平优先级，确定被调度的用户，再由该协作区域中的基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输。由于确定每个用户的协作区域后，确定了每个协作区域使用的频带资源，减少了各协作区域间的协调，降低了处理复杂度，同时，由于每个用户的协作区域都是适合自身的协作区域，所以提高了提高用户传输速率。
如图2所示，本发明实施例提供的用户调度方法包括：
步骤S201、对小区中的每个用户，确定该用户的协作区域；
步骤S202、确定每个协作区域使用的频带资源；
步骤S203、在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域的用户中，根据该协作区域中每个用户的比例公平优先级，在该协作区域中的每个小区中确定一个被调度的用户；
步骤S204、由该协作区域中的基站对所确定的用户进行CoMP-MU-MIMO传输。
在执行步骤S201之前，可以先确定可能的分簇图案，分簇图案可以由地理位置上相邻的小区组成，也可以由干扰严重的几个小区组成，通常，包括同一个小区的分簇图案有多种，主分簇图案为涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案，记为pattern1，除主分簇图案的其它分簇图案为与主分簇图案重叠的重叠分簇图案，记为pattern2…patternI，I为可行的分簇图案的数量。
采用地理位置上相邻的小区组成分簇图案时，在如图3a所示的场景下，每个基站下有3个小区，则分簇图案如图3b-图3d所示，其中，图3b是由同一基站的3个小区构成的分簇图案，为主分簇图案，图3c和图3d为与主分簇图案重叠的重叠分簇图案。
对于主分簇图案对应的协作区域，可以在该协作区域中的每个小区中确定一个被调度的用户；由该协作区域中的基站对所确定的用户进行CoMP-MU-MIMO传输；对应重叠分簇图案对应的协作区域，则由该协作区域中的基站对该用户进行CoMP-SU-MIMO(协作多点单用户多输入多输出)传输。
由于小区中心用户通常采用主分簇图案对应的区域作为协作区域，所以可以先筛选出小区边缘用户，而小区边缘用户中，也有部分用户采用主分簇图案对应的区域作为协作区域时，传输效果较佳，所以需要对小区边缘用户进行进一步筛选，选出位于主分簇图案的边缘的簇边缘用户，再确定每个簇边缘用户的协作区域。
具体的，在步骤S201中，对小区中的每个用户，确定该用户的协作区域，具体包括：
确定小区中位于小区边缘的小区边缘用户；
从小区边缘用户中，确定小区中位于主分簇图案的边缘的簇边缘用户，主分簇图案为涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案。
对每个簇边缘用户确定协作增益最大的分簇图案对应的区域为其协作区域；
对除簇边缘用户的其它用户，确定主分簇图案对应的区域为其协作区域。
可以采用以下几种方法来确定小区边缘用户：
根据各用户设备到基站的距离，确定小区中位于小区边缘的小区边缘用户，即，设定一个距离阈值，到基站的距离大于该阈值的用户定义为小区边缘用户，否则定义为小区中心用户；或者
根据用户的大尺度SINR来确定小区边缘用户，同样需要设定一个SINR阈值，计算用户的大尺度SINR，大于所设阈值的用户定义为小区中心用户，反之定义为小区边缘用户，即，确定信噪比小于设定阈值的用户为小区中位于小区边缘的小区边缘用户；或者
通过用户的RSRP来定义小区边缘用户，首先定义一个阈值，如果用户的RSRP小于所定义的RSRP阈值，则该用户为小区边缘用户，即确定RSRP小于设定阈值的用户为小区中位于小区边缘的小区边缘用户；或者
还可以确定信干噪比小于设定阈值的用户为小区中位于小区边缘的小区边缘用户，具体的，某个用户k接收到的来自小区s的参考信号接收功率是：Ps k＝||Hs，kws，k||2·Pt，在单小区传输方案中，用户k的信干噪比的表达式为：其中，sk代表用户k的服务小区，n是噪声。为了区分小区边缘用户和小区中心用户，系统会设立一个阈值：Τ，它的大小可以决定小区边缘用户所占比例。如果大于Τ，那么用户k为小区中心用户；如果小于Τ，则用户k为小区边缘用户。这样，系统中的所有用户就被分成了两类：小区中心用户和小区边缘用户。
确定簇边缘用户时，可以利用用户所处位置来确定簇边缘用户，即如果用户处于若干小区组成的协作区域的边缘，则把该用户定义为簇边缘用户，但是，这种确定簇边缘用户的方法仅利用了用户的位置信息，没有考虑不同地理环境下信号衰减的差异，不能够准确地找到协作区域中性能较差而且采用另一种协作区域会使性能得到增强的用户。
为了能够确定出每个用户的较佳的协作区域，可以采用协作增益评估准则来确定簇边缘用户，根据用户在各协作区域中的协作增益筛选出簇边缘用户。即，确定小区边缘用户中，各用户在主分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益，以及各用户在各重叠分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益，重叠分簇图案为除主分簇图案外的其它分簇图案；当存在重叠分簇图案使得用户在该重叠分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益减去在主分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益的差值大于设定阈值时，确定该用户为簇边缘用户。
具体的，对于所有的小区边缘用户如果采用pattern2…patternI传输的增益减去采用pattern1传输的增益大于一定阈值的话，则把该用户定义为pattern1的簇边缘用户。对于用户k，I种分簇图案下JP传输的协作增益为：
其中，表示第k个小区边缘用户采用第i种分簇图案进行JP传输的信干噪比，表示第i种分簇图案中用户k对应的协作区域小区集合，N为噪声功率。
由此获得I个协作区域下，第k个小区边缘用户的协作增益：对于用户k，如果中至少有一个协作增益满足：
则用户k被定义为pattern1的簇边缘用户，其中，Γ为预先设定的阈值，Γ越大，簇边缘用户所占比例越小。
对每个簇边缘用户，即可确定协作增益最大的分簇图案对应的区域为其协作区域；对除簇边缘用户的其它用户，确定主分簇图案对应的区域为其协作区域。
对于选出的簇边缘用户，从中选取协作增益最大值所对应的分簇图案patterni'对应的协作区域即为簇边缘用户k对应的协作区域。即，确定并确定所对应的分簇图案patterni'对应的协作区域为用户k的协作区域。
对于非簇边缘用户k，该用户的协作区域为pattern1对应的协作区域
在确定每个用户的协作区域的过程中，具有协作关系的基站之间需要交互相关的用户信息，例如，用户标识、用户的CQI、用户的CSI等信息。
如图4a-图4c所示，为小区0中不同用户对应的协作区域，其中图4a中的用户对应的协作区域为主分簇图案对应的区域，图4b、图4c中的用户对应的协作区域为重叠分簇图案对应的区域。
在确定每个用户的协作区域后，需要确定每个协作区域使用的频带资源，从而避免调度时造成的资源冲突，减少调度的计算复杂度。
为了保证不同分簇图案所用频带资源之间的正交性，需要在每个传输时间间隔(TTI,Transmission Time Interval)对每种分簇图案使用的频带资源(也就是RB(Resource Block，资源块))进行划分，然后分别在各自频带资源上进行调度。
此时，确定每个协作区域使用的频带资源，具体包括：
对于每个重叠分簇图案，确定该重叠分簇图案中对应的所有协作区域中的用户数量，并根据该用户数量、共用频带资源的用户总数、资源块总数确定该重叠分簇图案对应的所有协作区域需要的资源块数量；
根据各个资源块对应该重叠分簇图案的优先级和该重叠分簇图案对应的所有协作区域需要的资源块数量，确定该重叠分簇图案使用的频带资源；
从所有资源块中去除已确定属于重叠分簇图案的资源块，得到主分簇图案使用的频带资源；
根据所确定的各分簇图案使用的频带资源，确定各分簇图案对应的各协作区域使用的频带资源。
其中，根据所确定的各分簇图案使用的频带资源，确定各分簇图案对应的各协作区域使用的频带资源，具体包括：
对每个分簇图案，根据该分簇图案对应的各个协作区域中的用户数量，确定每个协作区域需要的资源块数量；
根据该分簇图案使用的频带资源中各个资源块对应各协作区域的优先级，以及每个协作区域需要的资源块数量，确定各协作区域使用的频带资源。
具体的，针对每种分簇图案，需要根据相应分簇图案下的用户数量来确定各自使用的候选频带资源集合。由于pattern2…patternI是重叠的分簇图案，只有主分簇图案的簇边缘用户才采用重叠分簇的协作方式，对应的用户数量比较少，所需要使用的频带资源也比较少。而这部分用户也是最需要提升性能的用户，所以优先给重叠分簇图案及其对应的用户分配RB较佳。为了保证不同分簇图案之间的公平性，采用随机顺序对pattern2…patternI进行RB的分配。
为了公平起见，重叠的分簇图案所使用的候选频带资源所占比例与该图案下用户所占比例相等。确定了每个分簇图案所使用候选频带资源的数量以后，需要计算该图案下的用户在每个RB上的优先级，选择优先级之和最大的频带资源作为分簇图案的候选频带资源集合。没有被重叠的分簇图案选择的频带资源就被主协作区域分簇图案用来进行CoMP-MU-MMO的传输。由于一个分簇图案可能对应多个协作区域，而在该分簇图案下各个协作区域的用户数可能不同，如果将分配给该图案的候选RB都用于每个协作区域的传输的话，会造成资源的浪费。所以需要计算每个协作区域所使用的RB数量，同样采用与用户数所占比例相等的方法。最后为每个协作区域选出优先级最高的相应数量的RB作为该协作区域进行CoMP-SU-MIMO传输所使用的频带资源。在候选频带资源中没有被选择用于进行CoMP-SU-MIMO传输的RB则可以进一步分配给相应的小区进行单小区SU-MIMO的传输。具体实施方法如下：
重叠的分簇图案pattern2…patternI的候选RB数量为：
其中，表示第i种分簇图案对应的候选RB数量，是第i个分簇图案中拥有最多用户数的协作区域包含的用户数量，代表分簇图案patterni中的协作区域的数量。为系统中的用户总数，表示系统整个频带包含的RB总数。此时，即使某个分簇图案对应的一个协作区域当中有比较多的用户，也能够保证这些用户有足够的频带资源。确定了重叠分簇图案使用的RB数量以后，总的RB数量减去各个重叠分簇图案候选RB数量之和的差就是主分簇图案使用的RB数量。
然后需要在系统整个带宽中为每个分簇图案选出数量分别为的RB。因此，针对分簇图案patterni，需要在每个RB上计算得到这个分簇图案对该RB的使用优先级：
其中，是分簇图案patterni在RB j上的优先级，代表用户k在RB j的当前信道质量下所能支持的信息速率。代表了该分簇图案下的用户对使用RB j的趋向程度，优先级越大表示其中的用户更迫切的要求使用RB j。对尚未被分配的RB进行优先级上的排序，选择优先级最大的个RB作为分簇图案的候选频带资源集合。于是，对于每个重叠的分簇图案pattern2…patternI，都会得到相应的候选RB集合：Β2,...ΒI。那么就是主分簇图案pattern1用来进行CoMP-MU-MIMO传输使用的频带资源。
重叠的分簇图案patterni所使用的候选频带资源集合为Βi，但是若该分簇图案对应的每个协作区域所包含的用户数量差别比较大，而各协作区域都使用该分簇图案候选频带的所有资源，则会造成频带资源的浪费以及频谱利用率的下降。为此，需要确定每个协作区域进行CoMP-SU-MIMO传输使用的频带资源。假设patterni对应M个协作区域，表示为：第m个协作区域中包含的用户数为可以确定使用的RB数量为：
其中，为patterni中使用的RB数量，是该分簇图案对应的拥有最多用户数的协作区域所包含的用户数量，是为patterni分配的候选频带资源集合中RB的数量。然后下一步需要在候选频带资源集合Βi中为选出数量为的RB，选择方法同样采用为每个候选RB计算优先级：
为分簇图案patterni中的在RB j上的优先级。按照优先级从大到小排序，选出优先级最高的个RB作为最终使用的RB，表示为在这部分RB上，通过在协作区域内部调度优先级最高的用户来进行CoMP-SU-MIMO传输。
这样，在重叠分簇图案的某些协作区域内，就会有多余的频带资源：其中，Βi为该协作区域对应的分簇图案所使用的资源块集合，为该协作区域进行CoMP-SU-MIMO传输使用的资源块集合，可以将这部分频带资源分配给相应的小区进行单小区SU-MIMO的传输。于是，在同一系统内部，就出现了CoMP-MU-MIMO、CoMP-SU-MIMO以及单小区SU-MIMO的传输模式，充分利用了频率分集增益。
在进行频带资源的划分后，即可对用户进行调度，在小区独立调度机制中，基站各自选择相应小区中比例公平优先级最高的用户进行服务。但是如果协作区域内不同小区独立调度的用户之间的信道相关性比较大，采用CoMP-MU-MIMO传输方案会造成比较严重的用户间干扰，限制系统性能的提升，尤其会对小区边缘用户的吞吐量产生影响。因此，基于最大化和速率的调度机制没有考虑小区间以及用户间的公平性，达不到提高小区边缘用户传输速率的目的。而协作的调度机制要求某些基站在特定的时隙内不发送数据，也降低了系统的频谱利用率，无法提升系统性能。
为了保证小区之间的公平性，在CoMP-MU-MIMO调度的过程中，可以采用在每个小区调度一个用户的方式。调度的原则可以只考虑用户的比例公平因子，即每个小区分别选出比例公平优先级最大的用户；也可以只考虑用户之间的信道相关性，选出相关性最小的用户集合；第三种方法是用户的比例公平因子与用户间相关性的结合。设定一个调度权重，在考虑用户的比例公平优先级的同时考虑该用户与已调度用户信道矩阵之间的相关性，使系统的性能得到较大程度的提升。
首先在协作区域内部选出比例公平优先级最高的用户作为第一个被调度的用户。然后依次由各个小区利用已调度用户的信息以及该小区中用户的优先级计算出每个用户的调度权重，选择调度权重最大的用户。最后，由协作区域内基站对所调度用户执行CoMP-MU-MIMO传输。
此时，步骤S203中，在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域的用户中，根据该协作区域中每个用户的比例公平优先级，在该协作区域中的每个小区中确定一个被调度的用户，具体包括：
在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域的用户中，根据协作区域中各用户的比例公平优先级，确定出比例公平优先级最大的用户，作为第一个被调度的用户；
接收在协作区域中除比例公平优先级最大的用户所在的小区以外的每个小区中，对应的基站确定一个被调度的用户后，发送的该用户的用户信息，其中，对应的基站根据各用户的用户信道矩阵与已选择的用户的用户信道矩阵之间的相关性确定被调度的用户；
确定第一个被调度的用户以及接收到的用户信息对应的用户为该协作区域中的被调度的用户。
其中，根据各用户的用户信道矩阵与已选择的用户的用户信道矩阵之间的相关性，确定一个被调度的用户，具体包括：
分别确定当前小区各用户的用户信道矩阵与已选择的用户的用户信道矩阵之间的相关性；
对当前小区的每个用户，根据相关性以及该用户的比例公平优先级，确定该用户的调度权重因子；
确定调度权重因子最大的用户为当前小区所确定的用户。
例如，在由若干个小区组成的协作区域内，假设协作区域中包括的小区数为M，每个小区内的用户数为N，那么首先构造一个M×N的用户优先级矩阵：
矩阵中的元素priormn表示代表小区m中第n个用户的比例公平优先级，表示的是该用户被调度的优先级大小。在调度的过程中，首先从上述矩阵中选择最大的一个元素：
小区m(1)中的用户n(1)即为该簇中第一个被调度的用户。
在其余的M-1个小区中随机选择一个小区进行用户的调度，假设选择的小区为m(2)，对该小区中的每个用户，分别计算此用户信道矩阵与首个被调度用户信道矩阵之间的相关性：
其中，||x||F为……，为小区m(2)中第μ(2)个用户的用户信道矩阵，为小区m(1)中的用户n(1)的用户信道矩阵，在得到小区m(2)中的每个用户与首个被调度用户的相关性以后，联合用户的比例公平因子得到每个用户的调度权重因子。调度权重因子定义如下：
其中，α'和β'为调整因子，α′+β′＝1。
然后从该小区的所有用户当中选出调度权重因子最大的用户作为第二个被调度的用户：
小区m(2)中的用户n(2)为第二个被调度的用户，接下来采用相同的方法确定第3,…,M个被调度的用户。不同的是，确定第m个被调度的用户的时候，在计算信道矩阵相关性和调度权重因子的时候需要计算与前面m-1个确定的被调度的用户之间的用户信道矩阵的相关性，然后联合用户的比例公平因子得到调度权重因子：
式中，分子是小区中该用户的比例公平因子，反映的是用户自己本身的速率预测值以及小区中用户的公平性之间的折中；分母是该用户与p-1个已调度用户信道矩阵相关性之和，反映的是该用户被调度以后与已调度用户之间的干扰，考虑了系统的整体性能。整个调度权重公式体现了单个用户优先级与系统整体性能之间的折中。
此时，即可得到由协作区域内M个用户组成的用户集合，由该协作区域内的基站对此用户集合进行CoMP-MU-MIMO的传输。
在进行协作区域确定的过程中，协作区域内的各个基站需要交互用户的相关信息，如用户标识、用户的CQI、用户的CSI等，从而便于基站确定用户的信噪比、协作增益等参数；在进行频带资源划分的过程中，共用频带资源的各基站之间需要交互划分结果；在进行确定被调度的用户的过程中，协作区域内的各基站需要交互用户标识、用户的CSI等用户信息。
具体的基站间的信息交互流程如图5所示，首先用户需要向服务基站反馈CQI、CSI等信息，基站根据这些信息判断用户是否是小区边缘用户，然后将小区边缘用户的CQI信息发给在主分簇图案内与服务基站处于同一协作区域的基站，服务基站与协作基站共同确定主分簇图案内的簇边缘用户，簇边缘用户的服务基站将该用户的CQI与用户标识等信息发给在重叠分簇图案内与服务基站处于同一协作区域的基站，最后基站将分簇结果通知用户；在调度阶段，簇内首个被调度用户的服务基站需要将该用户的CSI和用户标识等信息发给第二个基站，第二个基站确定第二个被调度的用户后，将调度的前两个用户的信息发给第三个基站的同时需要将本基站确定的被调度的用户的信息发给第一个基站；依次类推，第M-1个基站需要将前M-1个调度用户的信息发给第M个基站，同时将本基站的调度用户信息发给前M-2个基站；最后一个基站M将本基站的调度信息发给前M-1个基站。
本发明实施例还相应提供一种用户调度装置，该装置可以具体为用户的服务基站，如图6所示，该装置包括：
协作区域确定单元601，用于对小区中的每个用户，确定该用户的协作区域；
频带资源确定单元602，用于确定每个协作区域使用的频带资源；
调度单元603，用于在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域的用户中，根据该协作区域中每个用户的比例公平优先级，在该协作区域中的每个小区中确定一个被调度的用户；
传输单元604，用户由该协作区域中的基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输。
其中，协作区域确定单元601具体用于：
确定小区中位于小区边缘的小区边缘用户；
从小区边缘用户中，确定小区中位于主分簇图案的边缘的簇边缘用户，主分簇图案为涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案。
对每个簇边缘用户确定协作增益最大的分簇图案对应的区域为其协作区域；
对除簇边缘用户的其它用户，确定主分簇图案对应的区域为其协作区域。
协作区域确定单元601确定小区中位于小区边缘的小区边缘用户，具体包括：
根据各用户设备到基站的距离，确定小区中位于小区边缘的小区边缘用户；或者
确定信噪比小于设定阈值的用户为小区中位于小区边缘的小区边缘用户；或者
确定RSRP小于设定阈值的用户为小区中位于小区边缘的小区边缘用户；或者
确定信干噪比小于设定阈值的用户为小区中位于小区边缘的小区边缘用户。
协作区域确定单元601从小区边缘用户中，确定小区中位于主分簇图案的边缘的簇边缘用户，具体包括：
确定小区边缘用户中，各用户在主分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益，以及各用户在各重叠分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益，重叠分簇图案为除主分簇图案外的其它分簇图案；
当存在重叠分簇图案使得用户在该重叠分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益减去在主分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益的差值大于设定阈值时，确定该用户为簇边缘用户。
频带资源确定单元602具体用于：
对于每个重叠分簇图案，确定该重叠分簇图案中对应的所有协作区域中的用户数量，并根据该用户数量、共用频带资源的用户总数、资源块总数确定该重叠分簇图案对应的所有协作区域需要的资源块数量；
根据各个资源块对应该重叠分簇图案的优先级和该重叠分簇图案对应的所有协作区域需要的资源块数量，确定该重叠分簇图案使用的频带资源；
从所有资源块中去除已确定属于重叠分簇图案的资源块，得到主分簇图案使用的频带资源；
根据所确定的各分簇图案使用的频带资源，确定各分簇图案对应的各协作区域使用的频带资源。
频带资源确定单元602根据所确定的各分簇图案使用的频带资源，确定各分簇图案对应的各协作区域使用的频带资源，具体包括：
对每个分簇图案，根据该分簇图案对应的各个协作区域中的用户数量，确定每个协作区域需要的资源块数量；
根据该分簇图案使用的频带资源中各个资源块对应各协作区域的优先级，以及每个协作区域需要的资源块数量，确定各协作区域使用的频带资源。
频带资源确定单元602还用于：
对每个协作区域，确定该协作区域中用于单小区单用户多输入多输出SU-MIMO传输的资源块集合为：其中，Βi为该协作区域对应的分簇图案所使用的资源块集合，为该协作区域使用的资源块集合。
调度单元603具体用于：
在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域的用户中，根据协作区域中各用户的比例公平优先级，确定出比例公平优先级最大的用户，作为第一个被调度的用户；
接收在协作区域中除比例公平优先级最大的用户所在的小区以外的每个小区中，对应的基站确定一个被调度的用户后，发送的该用户的用户信息，对应的基站根据各用户的用户信道矩阵与已选择的用户的用户信道矩阵之间的相关性确定被调度的用户；
确定第一个被调度的用户以及接收到的用户信息对应的用户为该协作区域中的被调度的用户。
对应的基站的调度单元603根据各用户的用户信道矩阵与已选择的用户的用户信道矩阵之间的相关性，确定一个被调度的用户，具体包括：
分别确定当前小区各用户的用户信道矩阵与已选择的用户的用户信道矩阵之间的相关性；
对当前小区的每个用户，根据相关性以及该用户的比例公平优先级，确定该用户的调度权重因子；
确定调度权重因子最大的用户为当前小区所确定的用户。
本发明实施例还相应提供一种用户调度系统，如图7所示，该系统中包括多个基站，其中：
第一基站701，用于对小区中的每个用户，确定该用户的协作区域；确定每个协作区域使用的频带资源；在每个协作区域中，根据该协作区域中每个用户的比例公平优先级，在该协作区域中的每个小区中确定一个被调度的用户；由该协作区域中的基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输；
与第一基站位于同一协作区域的基站702，用于接收第一基站发送的协作区域中的用户信息、使用的频带资源信息及被调度的用户信息，并和第一基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输。
本发明实施例提供一种用户调度方法、装置及系统，对每个用户都确定适合该用户的协作区域，然后确定每个协作区域使用的频带资源，根据协作区域中每个用户的比例公平优先级，确定被调度的用户，再由该协作区域中的基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输。由于确定每个用户的协作区域后，确定了每个协作区域使用的频带资源，减少了各协作区域间的协调，降低了处理复杂度，同时，由于每个用户的协作区域都是适合自身的协作区域，所以提高了提高用户传输速率。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (17)
1.一种用户调度方法，其特征在于，包括：
对小区中的每个用户，确定该用户的协作区域；
确定每个协作区域使用的频带资源，具体包括：对于每个重叠分簇图案，确定该重叠分簇图案中对应的所有协作区域中的用户数量，并根据该用户数量、共用频带资源的用户总数、资源块总数确定该重叠分簇图案对应的所有协作区域需要的资源块数量；根据各个资源块对应该重叠分簇图案的优先级和该重叠分簇图案对应的所有协作区域需要的资源块数量，确定该重叠分簇图案使用的频带资源；从所有资源块中去除已确定属于重叠分簇图案的资源块，得到主分簇图案使用的频带资源；根据所确定的各分簇图案使用的频带资源，确定各分簇图案对应的各协作区域使用的频带资源；
在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域的用户中，根据该协作区域中每个用户的比例公平优先级，在该协作区域中的每个小区中确定一个被调度的用户；
由该协作区域中的基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对小区中的每个用户，确定该用户的协作区域，具体包括：
确定小区中位于小区边缘的小区边缘用户；
从所述小区边缘用户中，确定小区中位于主分簇图案的边缘的簇边缘用户，所述主分簇图案为涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案；
对每个簇边缘用户确定协作增益最大的分簇图案对应的区域为其协作区域；
对除簇边缘用户的其它用户，确定主分簇图案对应的区域为其协作区域。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定小区中位于小区边缘的小区边缘用户，具体包括：
根据各用户设备到基站的距离，确定小区中位于小区边缘的小区边缘用户；或者
确定信噪比小于设定阈值的用户为小区中位于小区边缘的小区边缘用户；或者
确定RSRP小于设定阈值的用户为小区中位于小区边缘的小区边缘用户；或者
确定信干噪比小于设定阈值的用户为小区中位于小区边缘的小区边缘用户。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从所述小区边缘用户中，确定小区中位于主分簇图案的边缘的簇边缘用户，具体包括：
确定小区边缘用户中，各用户在主分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益，以及各用户在各重叠分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益，所述重叠分簇图案为除主分簇图案外的其它分簇图案；
当存在重叠分簇图案使得用户在该重叠分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益减去在主分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益的差值大于设定阈值时，确定该用户为簇边缘用户。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所确定的各分簇图案使用的频带资源，确定各分簇图案对应的各协作区域使用的频带资源，具体包括：
对每个分簇图案，根据该分簇图案对应的各个协作区域中的用户数量，确定每个协作区域进行协作多点单用户多输入多输出CoMP-SU-MIMO传输需要的资源块数量；
根据该分簇图案使用的频带资源中各个资源块对应各协作区域的优先级，以及每个协作区域进行CoMP-SU-MIMO传输需要的资源块数量，确定各协作区域进行CoMP-SU-MIMO传输使用的频带资源。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
对每个协作区域，确定该协作区域中用于单小区单用户多输入多输出SU-MIMO传输的资源块集合为：其中，Βi为该协作区域对应的分簇图案所使用的资源块集合，为该协作区域进行CoMP-SU-MIMO传输使用的资源块集合。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域的用户中，根据该协作区域中每个用户的比例公平优先级，在该协作区域中的每个小区中确定一个被调度的用户，具体包括：
在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域的用户中，根据协作区域中各用户的比例公平优先级，确定出比例公平优先级最大的用户，作为第一个被调度的用户；
接收在协作区域中除比例公平优先级最大的用户所在的小区以外的每个小区中，对应的基站确定一个被调度的用户后，发送的该用户的用户信息，所述对应的基站根据各用户的用户信道矩阵与已选择的用户的用户信道矩阵之间的相关性确定被调度的用户；
确定所述第一个被调度的用户以及接收到的用户信息对应的用户为该协作区域中的被调度的用户。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据各用户的用户信道矩阵与已选择的用户的用户信道矩阵之间的相关性，确定一个被调度的用户，具体包括：
分别确定当前小区各用户的用户信道矩阵与已选择的用户的用户信道矩阵之间的相关性；
对当前小区的每个用户，根据所述相关性以及该用户的比例公平优先级，确定该用户的调度权重因子；
确定调度权重因子最大的用户为当前小区所确定的用户。
9.一种用户调度装置，其特征在于，包括：
协作区域确定单元，用于对小区中的每个用户，确定该用户的协作区域；
频带资源确定单元，用于确定每个协作区域使用的频带资源，具体用于：对于每个重叠分簇图案，确定该重叠分簇图案中对应的所有协作区域中的用户数量，并根据该用户数量、共用频带资源的用户总数、资源块总数确定该重叠分簇图案对应的所有协作区域需要的资源块数量；根据各个资源块对应该重叠分簇图案的优先级和该重叠分簇图案对应的所有协作区域需要的资源块数量，确定该重叠分簇图案使用的频带资源；从所有资源块中去除已确定属于重叠分簇图案的资源块，得到主分簇图案使用的频带资源；根据所确定的各分簇图案使用的频带资源，确定各分簇图案对应的各协作区域使用的频带资源；
调度单元，用于在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域的用户中，根据该协作区域中每个用户的比例公平优先级，在该协作区域中的每个小区中确定一个被调度的用户；
传输单元，用户由该协作区域中的基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述协作区域确定单元，具体用于：
确定小区中位于小区边缘的小区边缘用户；
从所述小区边缘用户中，确定小区中位于主分簇图案的边缘的簇边缘用户，所述主分簇图案为涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案；
对每个簇边缘用户确定协作增益最大的分簇图案对应的区域为其协作区域；
对除簇边缘用户的其它用户，确定主分簇图案对应的区域为其协作区域。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述协作区域确定单元确定小区中位于小区边缘的小区边缘用户，具体包括：
根据各用户设备到基站的距离，确定小区中位于小区边缘的小区边缘用户；或者
确定信噪比小于设定阈值的用户为小区中位于小区边缘的小区边缘用户；或者
确定RSRP小于设定阈值的用户为小区中位于小区边缘的小区边缘用户；或者
确定信干噪比小于设定阈值的用户为小区中位于小区边缘的小区边缘用户。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述协作区域确定单元从所述小区边缘用户中，确定小区中位于主分簇图案的边缘的簇边缘用户，具体包括：
确定小区边缘用户中，各用户在主分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益，以及各用户在各重叠分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益，所述重叠分簇图案为除主分簇图案外的其它分簇图案；
当存在重叠分簇图案使得用户在该重叠分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益减去在主分簇图案对应的区域为协作区域时的协作增益的差值大于设定阈值时，确定该用户为簇边缘用户。
13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述频带资源确定单元根据所确定的各分簇图案使用的频带资源，确定各分簇图案对应的各协作区域使用的频带资源，具体包括：
对每个分簇图案，根据该分簇图案对应的各个协作区域中的用户数量，确定每个协作区域进行协作多点单用户多输入多输出CoMP-SU-MIMO传输需要的资源块数量；
根据该分簇图案使用的频带资源中各个资源块对应各协作区域的优先级，以及每个协作区域进行CoMP-SU-MIMO传输需要的资源块数量，确定各协作区域进行CoMP-SU-MIMO传输使用的频带资源。
14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，频带资源确定单元还用于：
对每个协作区域，确定该协作区域中用于单小区单用户多输入多输出SU-MIMO传输的资源块集合为：其中，Βi为该协作区域对应的分簇图案所使用的资源块集合，为该协作区域进行CoMP-SU-MIMO传输使用的资源块集合。
15.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述调度单元具体用于：
在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域的用户中，根据协作区域中各用户的比例公平优先级，确定出比例公平优先级最大的用户，作为第一个被调度的用户；
接收在协作区域中除比例公平优先级最大的用户所在的小区以外的每个小区中，对应的基站确定一个被调度的用户后，发送的该用户的用户信息，所述对应的基站根据各用户的用户信道矩阵与已选择的用户的用户信道矩阵之间的相关性确定被调度的用户；
确定所述第一个被调度的用户以及接收到的用户信息对应的用户为该协作区域中的被调度的用户。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述对应的基站的调度单元根据各用户的用户信道矩阵与已选择的用户的用户信道矩阵之间的相关性，确定一个被调度的用户，具体包括：
分别确定当前小区各用户的用户信道矩阵与已选择的用户的用户信道矩阵之间的相关性；
对当前小区的每个用户，根据所述相关性以及该用户的比例公平优先级，确定该用户的调度权重因子；
确定调度权重因子最大的用户为当前小区所确定的用户。
17.一种用户调度系统，其特征在于，包括多个基站，其中：
第一基站，用于对小区中的每个用户，确定该用户的协作区域；确定每个协作区域使用的频带资源，具体用于：对于每个重叠分簇图案，确定该重叠分簇图案中对应的所有协作区域中的用户数量，并根据该用户数量、共用频带资源的用户总数、资源块总数确定该重叠分簇图案对应的所有协作区域需要的资源块数量；根据各个资源块对应该重叠分簇图案的优先级和该重叠分簇图案对应的所有协作区域需要的资源块数量，确定该重叠分簇图案使用的频带资源；从所有资源块中去除已确定属于重叠分簇图案的资源块，得到主分簇图案使用的频带资源；根据所确定的各分簇图案使用的频带资源，确定各分簇图案对应的各协作区域使用的频带资源；在每个涉及基站数量最少的相应个数的小区组成的分簇图案对应的协作区域中，根据该协作区域中每个用户的比例公平优先级，在该协作区域中的每个小区中确定一个被调度的用户；由该协作区域中的基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输；
与所述第一基站位于同一协作区域的基站，用于接收所述第一基站发送的协作区域中的用户信息、使用的频带资源信息及被调度的用户信息，并和所述第一基站对所确定的用户进行协作多点多用户多输入多输出CoMP-MU-MIMO传输。
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |