CN104378146B - 一种上行mu-mimo系统中的用户设备配对方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种上行多用户多输入多输出（MU‑MIMO）系统中的用户设备配对方法，该方法包括：将给定小区中的任一个用户设备作为第一用户设备，选择该小区中满足如下条件的第二用户设备与第一用户设备配对：条件a：与第一用户设备的信噪比的差值小于第二阈值；条件b：与第一用户设备的到达角的差值大于第三阈值。通过应用本申请技术方案，可以取得较好的MU‑MIMO配对效果。

Description

一种上行MU-MIMO系统中的用户设备配对方法
技术领域
本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种上行多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统中的用户设备配对方法。
背景技术
对于上行多用户多输入多输出（MU-MIMO），每一个用户设备（UE）均发送一个数据流，通过动态的将两个单天线发送的UE配成一对（Pairing），进行虚拟的MIMO（V-MIMO）发送，这样2个MIMO信道具有较好正交性的UE可以共享相同的时频资源，从而提高上行系统的容量。从接收机来看，这同单用户多天线传输是一致的，可以使用与单用户多输入多输出（SU-MIMO）类似的处理方法。
图1a所示为传统的SU-MIMO系统中的信号传输，图1b所示为MU-MIMO系统中的信号传输。从图中可以看出，SU-MIMO中所有的MIMO信号都是来自同一用户设备的天线，而对于MU-MIMO，信号是来自不同的用户设备，由于用户设备的体积限制，MU-MIMO相比SU-MIMO更容易获得信道之间的独立性，可获得多用户设备分集增益。上行MU-MIMO可以在不增加用户设备硬件成本的基础上，提高系统吞吐量。
在MU-MIMO系统中，配对的两个用户设备占用相同的时频资源，通过信道的空间特性实现多址传输。在条件合适的场景下，上行多用户设备MIMO相比单用户设备的情况，其吞吐量可以翻倍。对于上行MU-MIMO系统，其核心就是用户设备配对，因此在小区中快速有效的选出符合要求的配对用户设备，是MU-MIMO实现的关键。
现有技术中的一种随机用户设备配对算法，其基本思想就是：对于信道冲激响应较高的用户设备，基站将子信道分配给第一个MU-MIMO用户设备，并随机挑选另一用户设备作为第二个MU-MIMO用户设备，为这两个用户设备分配不同的正交导频，实现上行MU-MIMO。随机配对算法的优点是实现简单，UE子信道分配灵活，可以在不增加用户设备天线数目的情况下，取得与多天线相似的性能。但是随机配对算法没有考虑配对用户设备的信道独立性，可能带来较大干扰，性能上会受到一定的损失。
发明内容
本申请提供了一种上行MU-MIMO的用户设备配对方法，考虑到用户设备的信道独立性，能够取得较好的性能增益。
本申请实施例提供的一种上行MU-MIMO系统中的用户设备配对方法，包括：
将给定小区中的任一个用户设备作为第一用户设备，选择该小区中满足如下条件的第二用户设备与第一用户设备配对：
条件a：与第一用户设备的信噪比的差值小于第二阈值；
条件b：与第一用户设备的到达角的差值大于第三阈值。
较佳地，所述第一用户设备和第二用户设备进一步满足如下条件：第一用户设备与第二用户设备的信噪比均大于第一阈值。
较佳地，该方法包括：
步骤A、从给定小区的所有激活用户设备中，筛选出信噪比大于第一阈值的用户设备组成候选的配对用户设备集合；
步骤B、从候选的配对用户设备集合中，任选一个尚未执行过步骤C的用户设备作为第一用户设备；若不存在这样的用户设备，则结束本流程；
步骤C、判断候选的配对用户设备集合中，是否存在尚未配对且未与第一用户设备进行步骤D中判断的用户设备，若是，选择一个满足上述条件的用户设备作为第二用户设备；否则返回步骤B；
步骤D、判断第一用户设备与第二用户设备的信噪比的差值是否小于第二阈值，若是，执行步骤E；否则，返回步骤C；
E、判断第一用户设备与第二用户设备的信噪比的差值是否大于第三阈值，若是将第一用户设备与第二用户设备配对，否则返回步骤C。
从以上技术方案可以看出，将具有相近信道条件和空间相关性较低的两个用户设备进行配对，可以取得较好的MU-MIMO配对效果。
附图说明
图1a为传统的SU-MIMO系统中的信号传输示意图；
图1b为MU-MIMO系统中的信号传输示意图；
图2为本申请实施例提供的上行MU-MIMO系统的用户设备配对方法流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的上行MU-MIMO的配对方法基于如下原则：
（1）、要求参与配对的用户设备具有相近的信道条件，避免两个用户设备信道质量相差很大，使得信号较好的用户设备对信号较弱的用户设备造成较大的干扰。
（2）、由于在MU-MIMO系统中，两个用户设备占用相同的时频资源，期望两个用户设备信道的空间相关性较低，以便能够实现空间多址传输。
（3）、在满足上述两个原则的基础上，期望参与MU-MIMO配对的用户设备信道条件较为良好，可以考虑把用户设备的信噪比（SNR）作为一个选择条件。原则（3）为可选。
因此，本申请方案提供的配对方法中，对于给定小区中的任一个用户设备作为第一用户设备，选择该小区中满足如下条件的第二用户设备与第一用户设备配对：
条件a：与第一用户设备的到达角的差值大于第二阈值；
条件b：与第一用户设备的信噪比差值为满足条件a的所有用户设备中最小。
较佳地，所述第一用户设备和第二用户设备进一步满足如下条件：第一用户设备与第二用户设备的信噪比均大于第一阈值。
为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。
本申请实施例提出了一种上行MU-MIMO系统的用户设备配对方法，包括如下基本步骤：
步骤A、从给定小区的所有激活用户设备中，筛选出信噪比大于第一阈值的用户设备组成候选的配对用户设备集合；
步骤B、从候选的配对用户设备集合中，任选一个尚未执行过步骤C的用户设备作为第一用户设备；若不存在这样的用户设备，则结束本流程；
步骤C、判断候选的配对用户设备集合中，是否存在尚未配对且未与第一用户设备进行步骤D中判断的用户设备，若是，选择一个满足上述条件的用户设备作为第二用户设备；否则返回步骤B；
步骤D、判断第一用户设备与第二用户设备的信噪比的差值是否小于第二阈值，若是，执行步骤E；否则，返回步骤C；
E、判断第一用户设备与第二用户设备的信噪比的差值是否大于第三阈值，若是将第一用户设备与第二用户设备配对，否则返回步骤C。
上述阈值的实际取值需要根据仿真和实际应用场景而定，第一阈值和第二阈值都是信噪比dB值；第三阈值为角度。
本申请实施例提供的上行MU-MIMO系统的用户设备配对方法流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤201：判断小区A中每个激活用户设备的SNR是否大于设定的阈值threshold1，如果SNR大于阈值，则该用户设备进入配对用户设备候选集合；否则，该用户设备不进入候选集合。
步骤202：对候选集合的用户设备按照SNR从大到小进行排列，记作Un，n=1，2，…，N。同时，初始化参数i=1，j=i+1。
步骤203：如果i等于N，则结束；否则，从配对用户设备候选集合中选择一个用户设备i。
步骤204：判断该用户设备i是否已配对，如果是，i++，重复步骤203；否则，进入步骤205。
步骤205：如果j大于N，则i++，j=i+1，重复步骤203；否则，从候选集合中选择一个用户设备j。
步骤206：判断该用户设备j是否已配对，如果是，则j++，重复步骤205；否则，进入步骤207。
步骤207：比较用户设备i和用户设备j的SNR差值是否小于设定的阈值threshold2，如果小于该阈值，则这两用户设备适合配对，进入步骤208；否则，两用户设备不适合配对，j++，重复步骤205。
步骤208：比较用户设备i和用户设备j的AOA差值绝对值是否大于设定的阈值threshold3，如果大于该阈值，执行步骤209；否则，两用户设备配对失败，j++，重复步骤205。
步骤209：两用户设备配对成功，并标记用户设备i和用户设备j已配对，i++，j=i+1，重复步骤203。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种上行多用户多输入多输出MU-MIMO系统中的用户设备配对方法，其特征在于，该方法包括：
将给定小区中的任一个用户设备作为第一用户设备，选择该小区中满足如下条件的第二用户设备与第一用户设备配对：
条件a：与第一用户设备的信噪比的差值小于第二阈值；
条件b：与第一用户设备的到达角的差值大于第三阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一用户设备和第二用户设备进一步满足如下条件：第一用户设备与第二用户设备的信噪比均大于第一阈值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法包括：
步骤A、从给定小区的所有激活用户设备中，筛选出信噪比大于第一阈值的用户设备组成候选的配对用户设备集合；
步骤B、从候选的配对用户设备集合中，任选一个尚未执行过步骤C的用户设备作为第一用户设备；若不存在这样的用户设备，则结束本流程；
步骤C、判断候选的配对用户设备集合中，是否存在尚未配对且未与第一用户设备进行步骤D中判断的用户设备，若是，选择一个满足上述条件的用户设备作为第二用户设备；否则返回步骤B；
步骤D、判断第一用户设备与第二用户设备的信噪比的差值是否小于第二阈值，若是，执行步骤E；否则，返回步骤C；
E、判断第一用户设备与第二用户设备的到达角的差值是否大于第三阈值，若是将第一用户设备与第二用户设备配对，否则返回步骤C。
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