CN105429741B - 基于动态用户配对的联合虚拟mimo资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信领域中基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法。主要解决现有技术无法动态调整系统的用户配对和资源分配而造成频谱利用率低和通信质量差的问题。其技术方案是：以资源分配约束矩阵、用户配对约束矩阵和用户对容量向量为参数，构建用户配对和资源分配的模型并求解，得到最优用户配对和资源分配结果向量；根据该结果向量和用户调制矩阵对每个用户携带的数据信息进行调制；将调制后的数据信号在用户分配到的资源块上发送给信号接收机。本发明能高效地进行动态的多用户配对和资源分配，在满足系统通信质量要求的情况下最大化通信系统的频谱利用率。可用于对虚拟MIMO系统中的手机用户进行用户配对和资源分配。

Description

基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种虚拟多输入多输出MIMO资源分配方法，用于在虚拟MIMO系统的上行链路中，动态地将资源块分配给已经配对好的手机用户对，使得手机用户对中各个手机用户所携带的信息在其分配到的资源块上同时发送给基站的信号接收器，最大化系统的频谱利用率

背景技术

多输入多输出MIMO技术在各种无线通信系统已被广泛地用于提高频谱效率。然而，由于用户设备的成本和尺寸等实际操作方面的困难，使得多输入多输出MIMO技术在上行链路的应用受到局限。为了解决这个问题，提出了虚拟多输入多输出MIMO的概念，即上行链路对两个或多个用户进行配对，在相同的频带和时隙内对每个配对用户部署单个发射天线。与常规的多输入多输出MIMO系统相比，虚拟多输入多输出MIMO能通过设计良好的用户配对和资源调度策略来得到最大的频谱利用率和较小的误比特率。因此，用户配对和资源调度是直接影响多输入多输出系统性能的两个关键问题。

现有的资源分配技术多是将用户配对问题和资源分配问题分开考虑，一般是先考虑用户配对问题，即进行固定数目的用户配对；再考虑资源分配问题，即以系统频谱利用率最大化为优化目标，将资源块分配给已经配好的用户对。这种方法没有将用户配对问题和资源分配问题联合起来考虑，也不能根据信道状态进行动态的用户配对，所以不能得到最大的系统频谱利用率；同时现有方法由于没有考虑系统的误码率性能，故不能保证系统的误码率在某一门限值之下，影响通信质量的提高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，以动态的调整系统内的用户配对和资源分配，实现对用户的自适应调制，在保证系统误比特率的同时确保系统频谱利用率达到最大。

本发明实现上述目的的具体思路是，通过基站获得用户配对约束矩阵、资源分配约束矩阵和用户对容量向量，用这些参数构建联合用户配对和资源分配的数学模型并求解，以得到最优的用户配对结果和资源分配结果。其实现方案如下：

(1)基站获得当前时隙的待配对用户集合l、待配对用户数Nu、资源块集合r、资源块个数N以及接收天线数Nr；

(2)根据资源块集合r和资源块个数N，形成可选资源块分配集合P；根据该可选资源块分配集合P，生成资源块分配模式矩阵T，得到资源分配约束矩阵：其中1_N表示长度与资源块个数N相同，且元素取值都等于1的向量，表示求克罗内克积的运算；

(3)根据待配对用户集合l和接收天线数Nr，生成可选用户对集合G；根据可选用户对集合G，生成用户配对模式矩阵B，得到用户配对约束矩阵：，其中1_Nu表示长度与待配对用户数Nu相同，且元素取值都等于1的向量；

(4)通过迭代生成大小为N*Nu行，Na列的用户调制阶数矩阵M，及大小是N行、Na列的用户对容量矩阵ψ，其中，Na数值上等于可选用户对集合G中的元素个数；

(5)根据步骤(2)得到的资源块分配模式矩阵T和步骤(4)得到的用户对容量矩阵ψ，得到容量向量η；

(6)以步骤(2)得到的资源分配约束矩阵C1、步骤(3)得到的用户配对约束矩阵C2和步骤(5)得到的容量向量η为参数，构建用户配对和资源分配模型：

其中，x表示用户配对和资源分配的指示向量，η^Tx表示系统容量值，1_N表示长度是N且元素全部等于1的向量，1_Nu表示长度是Nu且元素全部等于1的向量，(·)^T表示转置操作，表示求出使得括号内的值最大的x的操作；

(7)利用商用软件MATLAB求解步骤(6)中得到的模型，求解出用户配对和资源分配的指示向量x，再根据x得到用户配对和资源分配的结果向量U；

(8)根据用户配对和资源分配的结果向量U和步骤(4)得到的用户调制阶数矩阵M，对每个用户携带的信息进行调制，再将每个用户调制后的信息在这个用户所分配到的资源块中发送给信号接收器，完成本时隙用户流的用户配对和资源分配；

(9)判断是否存在下一时隙的用户流，若是，选择下一时隙的用户流，返回(1)；否则，完成所有用户流的用户配对和资源分配。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，由于本发明采用构建用户配对和资源分配联合模型的方法，将用户配对问题和资源分配问题联合起来同时考虑，克服了现有技术中不能同时进行用户配对和资源分配的问题，也克服了现有技术只能进行固定的2用户配对的问题，使得本发明能高效地同时进行动态的多用户配对和资源分配，进而最大化系统的频率利用率；

第二，由于本发明采用在给定系统误比特率门限的情况下，根据信道状态动态地进行用户配对和资源分配的方法，克服了现有技术在资源分配过程中不能保证系统通信质量的问题，使得本发明能在最大化系统的频率利用率的同时，保证系统的误比特率在门限值之下，进而提高了系统通信质量。

附图说明：

图1是本发明的实现流程图；

图2是用本发明和现有技术对用户配对和资源分配后系统的频谱利用率仿真对比图；

图3是用本发明和现有技术对用户配对和资源分配后系统的平均配对用户数仿真对比图。

图4是用本发明和现有技术对用户配对、资源分配后系统的平均调制阶数仿真对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

参照附图1，本发明的具体实施步骤如下：

步骤1，基站获得当前时隙的待配对用户集合l、待配对用户数Nu、资源块集合r、资源块个数N以及接收天线数Nr。

待配对用户集合l表示为：l＝{l₁,l₂,…,l_i,…,l_Nu}，其中，l_i表示第i个待配对用户的编号，i∈[1,Nu]，Nu表示待配对用户数；

资源块集合r表示为：r＝{r₁,r₂,…,r_j,…,r_N}，其中，r_j表示第j个资源块的编号，j∈[1,N]，N表示资源块个数。

步骤2，根据资源块集合r和资源块个数N，形成可选资源块分配集合P。

2a)生成一个空的初始可选资源块分配集合P₀；

2b)在资源块集合r中选取1个资源块，将这个资源块的编号作为一个元素放入P₀中；

2c)在资源块集合r中选取2个连续的资源块，将这些资源块的编号作为另一个元素放入P₀中；

2d)重复步骤2b)和2c)直到在资源块集合r选择N个连续的资源块，将赋值后的初始可选资源块分配集合P₀作为可选资源块分配集合P。

步骤3，根据可选资源块分配集合P，生成资源块分配模式矩阵T。

3a)生成一个N行，Z列，且元素均为0的初始资源块分配模式矩阵T₀，其中Z等于可选资源块分配集合P中元素的个数；

3b)判断可选资源块分配集合P中第q个元素中是否包含编号等于r_j的资源块，若是，则令T₀中第r_j行、第q列的元素等于1；否则，令其等于0。

3c)将赋有元素值的初始资源块分配模式矩阵T₀作为最终的资源块分配模式矩阵T。

步骤4，根据资源块分配模式矩阵T，得到资源分配约束矩阵C1：

其中，1_N表示长度与资源块个数N相同，且元素取值都等于1的向量，表示求克罗内克积的运算，该运算的具体方法如下：

将资源块分配模式矩阵T的每一个元素都乘以向量1_N，得到一个新的矩阵C1，将C1称为资源分配约束矩阵C1。

步骤5，根据待配对用户集合l和接收天线数Nr，生成可选用户对集合G。

5a)生成一个空的初始可选用户对集合G₀；

5b)在待配对用户集合l中选取1个用户，将这个用户的编号作为一个元素放入G₀中；

5c)在待配对用户集合l中选取2个用户，将这2个用户的编号作为另一个元素放入G₀中；

5d)重复步骤5b)和5c)直到在待配对用户集合l中选取Nr个用户，将赋值后的初始可选用户对集合G₀作为可选用户对集合G。

步骤6，根据可选用户对集合G，生成用户配对模式矩阵B。

6a)生成一个Nu行、Na列，且元素均为0的初始用户配对模式矩阵B₀，其中，Na等于可选用户对集合G中元素的个数；

6b)判断可选用户对集合G的第p个元素中是否包含编号等于l_i的用户，若是，则令用户配对模式矩阵B₀的第l_i行、第p列的元素等于1，否则，令其等于0；

6c)将赋有元素值的初始用户配对模式矩阵B₀作为最终的用户配对模式矩阵B。

步骤7，根据用户配对模式矩阵B，得到用户配对约束矩阵C2：

其中1_Nu表示长度与待配对用户数Nu相同，且元素取值都等于1的向量。

步骤8，通过迭代生成大小为N*Nu行、Na列的用户调制阶数矩阵M，及大小是N行、Na列的用户对容量矩阵ψ，其中Na数值上等于可选用户对集合G中的元素个数。

8a)令u＝1，h＝1，生成一个大小为N*Nu行，Na列，且元素均等于0的初始用户调制阶数矩阵M₀；同时生成一个大小为N行、Na列，且元素均等于0的初始用户对容量矩阵ψ₀；

8b)令k＝1，从可选用户对集合G中选择第u个用户对；

8c)按照下式，计算在第h个资源块上，第u个用户对中的第k个用户的信干噪比的值SINR_u,k,h：

其中，E_k表示第k个用户的发射功率，σ²表示当前时隙的信道噪声功率，ζ_u,h表示第u个用户对在第h个资源块上的信道矩阵，I_n表示大小为n行、n列的单位矩阵，n表示第u个用户对包含的用户个数，(·)^H表示厄米转置操作，(·)^-1表示取逆操作，[·]_k,k表示矩阵第k行、第k列的元素；

8d)在给定误比特率门限值b的情况下，按照下式，计算第u个用户对中第k个用户在第h个资源块上的调制阶数,并将该放入矩阵M₀的第(h-1)*Nu+l_k行、第v₁列，其中，v₁数值上等于u，l_k表示第k个用户的编号；

其中，b是预设的系统误比特率门限值，floor(·)表示向下取整操作，log₂(·)表示取以2为底的对数操作，ln(·)表示取自然对数操作；

8e)判断k是否等于第u个用户对中包含的用户的个数n，若是，则执行8f)，否则，令k＝k+1，返回8c)；

8f)判断第u个用户对中每个用户的调制阶数是否均不等于0，若是，则将第u个用户对中所有用户的调制阶数相加，得到第u个用户对的容量；否则，令第u个用户对的容量等于0；再将得到的第u个用户对的容量值放入矩阵ψ₀的第v₂行、第v₃列，其中，v₂数值上等于h，v₃数值上等于u，执行8g)；

8g)判断u是否等于Na，若是，则执行8h)；否则，令u＝u+1，返回8b)；

8h)判断h是否等于N，若是，则将赋有元素值的初始用户调制阶数矩阵M₀作为最终的用户调制阶数矩阵M，并将赋有元素值的初始用户容量矩阵ψ₀作为最终的用户容量矩阵ψ，结束循环；否则，令h＝h+1，u＝1，返回8b)。

步骤9，根据步骤3得到的资源块分配模式矩阵T和步骤8得到的用户对容量矩阵ψ，得到容量向量η。

9a)令τ＝1、，并生成长度为Na*Z，元素全部等于0的初始容量向量η₀；

9b)将用户容量矩阵ψ的第τ列数据转置后得到的行向量与资源分配矩阵T的第列数据相乘，并将该乘积赋给初始容量向量η₀中的第个元素；

9c)判断τ是否等于Na，若是，则执行9d)；否则，则令τ＝τ+1，返回9b)；

9d)判断是否等于Z，若是，则将赋值后的初始容量向量η₀作为用户容量向量η；否则，令、τ＝1，返回9b)。

步骤10，以步骤4得到的资源分配约束矩阵C1、步骤7得到的用户配对约束矩阵C2和步骤9得到的容量向量η为参数，构建用户配对和资源分配模型：

其中，x表示用户配对和资源分配的指示向量，η^Tx表示系统容量值，1_N表示长度是N且元素全部等于1的向量，1_Nu表示长度是Nu且元素全部等于1的向量，(·)^T表示转置操作，表示求出使得括号内的值最大的x的操作。

步骤11，利用商用软件MATLAB求解步骤9中得到的模型，求解出用户配对和资源分配的指示向量x，其中，求解出的用户配对和资源分配的指示向量x的形式如下：

x＝[x_1,1,…，x_Na,1,x_1,2,…,x_Na,2,…,x_λ,θ,…,x_Na,J]^T，

其中，x_λ,θ表示第λ个用户对是否处于第θ个资源分配模式下，若x_λ,θ＝1，则表示第λ个用户对处于第θ个资源分配模式下，若x_λ,θ＝0，则表示第λ个用户对不处于第θ个资源分配模式下。

步骤12，根据用户配对和资源分配的指示向量x，得到用户配对和资源分配的结果向量U。

12a)令α＝1，并生成一个长度为Nr*N，且元素全部等于0的初始结果向量U₀；

12b)确定用户配对和资源分配的指示向量x中第α个等于1的元素的位置值，用该位置值除以Na，得到商c1以及余数c2；

12c)根据余数c2，找到用户配对模式矩阵B的与余数c2数值相同的列，得到该列中所有等于1的元素的行号，再将这些行号按从小到大的顺序排列，若这些行号的个数不够Nr个，则在这些行号后补零，得到用户对向量；

12d)对商c1做向上取整操作得到c3，找到资源分配模式矩阵T的与余数c3数值相同的列，得到该列中所有等于1的元素的行号，将这些行号按从小到大的顺序排列组成向量y＝(y₁,y₂,…y_β,…,y_N)，其中y_j表示第β个等于1的元素的行号，β∈[1,N]；

12e)令β＝1，将用户对向量中的元素分别存入初始结果向量U₀的第(y_β-1)*N+1到(y_β-1)*N+Nr个元素中；

12f)判断β是否等于N，若是，则执行11g)；否则，令β＝β+1，并返回12e)；

12g)判断α是否等于用户配对和资源分配的指示向量x中大小等于1的元素的个数，若是，则将赋值后的初始结果向量U₀作为最终的用户配对和资源分配结果向量U；否则，令α＝α+1，返回12b)。

步骤13，根据用户配对和资源分配的结果向量U和步骤8得到的用户调制阶数矩阵M，对每个用户携带的信息进行调制，再将每个用户调制后的信息在这个用户所分配到的资源块中发送给信号接收器，完成本时隙用户流的用户配对和资源分配。

13a)令δ＝1；

13b)取出用户配对和资源分配的结果向量U的第(δ-1)*Nr+1到(δ-1)*Nr+Nr个元素中不等于0的元素，并设它们为u₁,u₂,…,u_γ,…,u_d，其中，u_γ表示用户配对和资源分配的结果向量U的第(δ-1)*Nr+1到(δ-1)*Nr+Nr个元素中第γ个不等于0的元素，γ∈[1,d]，d等于用户配对和资源分配的结果向量U的第(δ-1)*Nr+1到(δ-1)*Nr+Nr个元素中不等于0的元素的总个数；

13c)根据u₁,u₂,…,u_γ,…,u_d，按照下式，计算用户对的编号w：

其中，C表示取组合数操作；

13d)令γ＝1；

13e)取用户调制阶数矩阵M中的第(δ-1)*Nu+u_γ行、第列的元素m_γ作为编号等于u_γ的用户的最佳调制阶数，对编号等于u_j的用户携带的数据信息进行m_γ阶的正交幅度调制，其中数值上等于用户对的编号w；

13f)判断γ是否等于d，若是，则执行12g)，否则，令γ＝γ+1，返回13g)；

13g)判断δ是否等于N，若是，则结束循环；否则，令δ＝δ+1，返回13b)。

步骤14，判断是否存在下一时隙的用户流，若是，选择下一时隙的用户流，返回步骤1；否则，完成所有用户流的用户配对和资源分配。

本发明的效果可通过以下仿真进一步的说明。

1.仿真条件：

本发明的仿真在单个基站的无线通信场景中进行，设待配对用户数为20，接收天线数为4，资源块个数为6，系统误比特率的门限值为10^-5，且本发明仿真实验设定信号接收机的检测方式为最小均方误差检测，并假设在单个时隙内信道矩阵是不变的。将现有的用户配对和资源分配技术和本发明的方法在系统频谱利用率、平均配对用户数和平均调制阶数这3个方面的性能进行对比。

2.仿真内容与结果分析：

仿真1，按照上述的仿真条件，分别用本发明提出的方法和现有的方法进行用户配对和资源分配后系统的频谱利用率仿真，结果如图2。

从图2中可以看出：用本发明方法得到的频谱利用率明显高于现有方法。信噪比小于4dB时，采用现有方法得到的频谱利用率几乎为0，而本发明方法得到的频谱利用率为1左右；在高信噪时，本发明方法得到的频谱效率也都明显高于现有方法。这说明采用本发明的方法可以最大化系统的频谱利用率。

仿真2，按照上述的仿真条件，分别用本发明提出的方法和现有的方法进行用户配对和资源分配后系统的平均配对用户数的仿真，结果如图3。

从图3的可以看出：在低信噪比时，用本发明方法得到的平均配对用户数是1，但采用现有方法得到的平均配对用户数是0；在高信噪比时，采用本发明的方法得到的平均配对用户数是3或者4，但现有方法的平均配对用户数一直是2。由此可知本发明方法可以在满足误比特率性能要求的前提下，得到更高的空间复用增益，因此大大提高了系统的通信质量；

仿真3，按照上述的仿真条件，分别用本发明提出的方法和现有的方法进行用户配对和资源分配后系统的平均调制阶数仿真，结果如图4。

图4中可以看出：随着信噪比的增长，用现有方法得到的平均调制阶数的增长要快于本发明。同时结合图2可以看出，本发明的方法在取得比现有的方法要高的频谱利用率的同时，所需要的调制阶数却比现有方法低，因此本发明的方法可以降低系统的复杂度，便于实际应用中设备的实现。

综上所述，本发明可以将用户配对问题和资源分配问题联合起来同时考虑，高效地同时进行动态的多用户配对和资源分配，最大化系统的频率利用率，提高系统的通信质量。

Claims (8)

1.基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，包括：

(1)基站获得当前时隙的待配对用户集合l、待配对用户数Nu、资源块集合r、资源块个数N以及接收天线数Nr；

(2)根据资源块集合r和资源块个数N，形成可选资源块分配集合P；根据该可选资源块分配集合P，生成资源块分配模式矩阵T，得到资源分配约束矩阵：其中1_N表示长度与资源块个数N相同，且元素取值都等于1的列向量，表示求克罗内克积的运算；

(3)根据待配对用户集合l和接收天线数Nr，生成可选用户对集合G；根据可选用户对集合G，生成用户配对模式矩阵B，得到用户配对约束矩阵：其中1_Nu表示长度与待配对用户数Nu相同，且元素取值都等于1的列向量；

(4)通过迭代生成大小为N*Nu行，Na列的用户调制阶数矩阵M，及大小是N行、Na列的用户对容量矩阵ψ，其中，Na数值上等于可选用户对集合G中的元素个数：

4a)令u＝1，h＝1，生成一个大小为N*Nu行，Na列，且元素均等于0的初始用户调制阶数矩阵M₀；同时生成一个大小为N行、Na列，且元素均等于0的初始用户对容量矩阵ψ₀；

4b)令k＝1，从可选用户对集合G中选择第u个用户对；

4c)按照下式，计算在第h个资源块上，第u个用户对中的第k个用户的信干噪比的值SINR_u,k,h：

其中，E_k表示第k个用户的发射功率，σ²表示当前时隙的信道噪声功率，ζ_u,h表示第u个用户对在第h个资源块上的信道矩阵，I_n表示大小为n行、n列的单位矩阵，n表示第u个用户对包含的用户个数，(·)^H表示厄米转置操作，(·)^-1表示取逆操作，[·]_k,k表示矩阵第k行、第k列的元素；

4d)在给定误比特率门限值b的情况下，按照下式，计算第u个用户对中第k个用户在第h个资源块上的调制阶数并将该放入矩阵M₀的第(h-1)*Nu+l_k行、第v₁列，其中，v₁数值上等于u，l_k表示第k个用户的编号；

其中，b是预设的系统误比特率门限值，floor(·)表示向下取整操作，log₂(·)表示取以2为底的对数操作，ln(·)表示取自然对数操作；

4e)判断k是否等于第u个用户对中包含的用户的个数n，若是，执行4f)，否则，令k＝k+1，返回4c)；

4f)判断第u个用户对中每个用户的调制阶数是否均不等于0，若是，则将第u个用户对中所有用户的调制阶数相加，得到第u个用户对的容量；否则，令第u个用户对的容量等于0；再将得到的第u个用户对的容量值放入矩阵ψ₀的第v₂行、第v₃列，其中，v₂数值上等于h，v₃数值上等于u，执行4g)；

4g)判断u是否等于Na，若是，则执行4h)；否则，令u＝u+1，返回4b)；

4h)判断h是否等于N，若是，则将赋有元素值的初始用户调制阶数矩阵M₀作为最终的用户调制阶数矩阵M，并将赋有元素值的初始用户容量矩阵ψ₀作为最终的用户容量矩阵ψ，结束；否则，令h＝h+1，u＝1，返回4b)；

(5)根据步骤(2)得到的资源块分配模式矩阵T和步骤(4)得到的用户对容量矩阵ψ，得到容量向量η；

(6)以步骤(2)得到的资源分配约束矩阵C1、步骤(3)得到的用户配对约束矩阵C2和步骤(5)得到的容量向量η为参数，构建用户配对和资源分配模型：

s.t.C1x≤1_N

C2x≤1_Nu

其中，x表示用户配对和资源分配的指示向量，η^Tx表示系统容量值，1_N表示长度是N且元素全部等于1的向量，1_Nu表示长度是Nu且元素全部等于1的向量，(·)^T表示转置操作，表示求出使得括号内的值最大的x的操作；

(7)利用商用软件MATLAB求解步骤(6)中得到的模型，求解出用户配对和资源分配的指示向量x；

再根据x得到用户配对和资源分配的结果向量U：

7a)令α＝1，并生成一个长度为Nr*N，且元素全部等于0的初始结果向量U₀；

7b)确定x中第α个等于1的元素的位置值，用该位置值除以Na，得到商c1以及余数c2；

7c)根据余数c2，找到用户配对模式矩阵B的与余数c2数值相同的列，得到该列中所有等于1的元素的行号，再将这些行号按从小到大的顺序排列，若这些行号的个数不够Nr个，则在这些行号后补零，得到用户对向量

7d)对商c1做向上取整操作得到c3，找到资源分配模式矩阵T的与余数c3数值相同的列，得到该列中所有等于1的元素的行号，将这些行号按从小到大的顺序排列组成向量y＝(y₁,y₂,…y_β,…,y_N)，其中y_j表示第β个等于1的元素的行号，β∈[1,N]；

7e)令β＝1，将用户对向量中的元素分别存入初始结果向量U₀的第(y_β-1)*N+1到(y_β-1)*N+Nr个元素中；

7f)判断β是否等于N，若是，则执行7g)；否则，令β＝β+1，并返回7e)；

7g)判断α是否等于x中大小等于1的元素的个数，若是，则将赋值后的初始结果向量U₀作为最终的用户配对和资源分配结果向量U；否则，令α＝α+1，返回7b)；

(8)根据用户配对和资源分配的结果向量U和步骤(4)得到的用户调制阶数矩阵M，对每个用户携带的信息进行调制，再将每个用户调制后的信息在这个用户所分配到的资源块中发送给信号接收器，完成本时隙用户流的用户配对和资源分配；

(9)判断是否存在下一时隙的用户流，若是，选择下一时隙的用户流，返回(1)；否则，完成所有用户流的用户配对和资源分配。

2.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(1)中待配对用户集合l，资源块集合r，分别表示为：

l＝{l₁,l₂,…,l_i,…,l_Nu}，

r＝{r₁,r₂,…,r_j,…,r_N}

其中l_i表示第i个待配对用户的编号，i∈[1,Nu]，Nu表示待配对用户数；r_j表示第j个资源块的编号，j∈[1,N]，N表示资源块个数。

3.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(2)中根据资源块集合r和资源块个数N，形成可选资源块分配集合P，根据该可选资源块分配集合P，生成资源块分配模式矩阵T，按如下步骤进行：

2a)生成一个空的初始可选资源块分配集合P₀；

2b)在资源块集合r中选取1个资源块，将这个资源块的编号作为一个元素放入P₀中；

2c)在资源块集合r中选取2个连续的资源块，将这些资源块的编号作为另一个元素放入P₀中；

2d)重复步骤2b)和2c)直到在资源块集合r选择N个连续的资源块，将赋值后的初始可选资源块分配集合P₀作为可选资源块分配集合P。

4.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(2)中根据可选资源块分配集合P，生成资源块分配模式矩阵T，按如下步骤进行：

2e)生成一个N行，Z列，且元素均为0的初始资源块分配模式矩阵T₀，其中Z等于可选资源块分配集合P中元素的个数；

2f)判断可选资源块分配集合P中第q个元素中是否包含编号等于r_j的资源块，若是，则令T₀中第r_j行、第q列的元素等于1；否则，令其等于0 ；

2g)将赋有元素值的初始资源块分配模式矩阵T₀作为最终的资源块分配模式矩阵T。

5.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(3)中根据待配对用户集合l和接收天线数Nr，生成可选用户对集合G，按如下步骤进行：

3a)生成一个空的初始可选用户对集合集合G₀；

3b)在待配对用户集合l中选取1个用户，将这个用户的编号作为一个元素放入G₀中；

3c)在待配对用户集合l中选取2个用户，将这个用户的编号作为另一个元素放入G₀中；

3d)重复步骤3b)和3c)直到在待配对用户集合l中选取Nr个用户，将赋值后的初始可选用户对集合G₀作为最终的可选用户对集合G。

6.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(3)中根据可选用户对集合G，生成用户配对模式矩阵B，按如下步骤进行：

3e)生成一个Nu行、Na列，且元素均为0的初始用户配对模式矩阵B₀，其中，Na等于可选用户对集合G中元素的个数；

3f)判断可选用户对集合G的第p个元素中是否包含编号等于l_i的用户，若是，则令用户配对模式矩阵B₀的第l_i行、第p列的元素等于1，否则，令其等于0；

3g)将赋有元素值的初始用户配对模式矩阵B₀作为最终的用户配对模式矩阵B。

7.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(5)中的根据步骤(2)得到的资源块分配模式矩阵T和步骤(4)得到的用户对容量矩阵ψ，得到容量向量η，按如下步骤进行：

5a)令τ＝1、并生成长度为Na*Z，元素全部等于0的初始容量向量η₀；

5b)将用户容量矩阵ψ的第τ列数据转置后得到的行向量与资源分配矩阵T的第列数据相乘，并将该乘积赋给初始容量向量η₀中的第个元素；

5c)判断τ是否等于Na，若是，则执行9d)；否则，则令τ＝τ+1，返回5b)；

5d)判断是否等于Z，若是，则将赋值后的初始容量向量η₀作为用户容量向量η；否则，令τ＝1，返回5b)。

8.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(8)中的用户配对和资源分配的结果向量U和步骤(4)得到的用户调制阶数矩阵M，对每个用户携带的信息进行调制，按如下步骤进行：

8a)令δ＝1；

8b)取出用户配对和资源分配的结果向量U的第(δ-1)*Nr+1到(δ-1)*Nr+Nr个元素中不等于0的元素，并设它们为u₁,u₂,…,u_γ,…,u_d，其中，u_γ表示用户配对和资源分配的结果向量U的第(δ-1)*Nr+1到(δ-1)*Nr+Nr个元素中第γ个不等于0的元素，γ∈[1,d]，d等于用户配对和资源分配的结果向量U的第(δ-1)*Nr+1到(δ-1)*Nr+Nr个元素中不等于0的元素的总个数；

8c)根据u₁,u₂,…,u_γ,…,u_d，按照下式，计算用户对的编号w：

其中，C表示取组合数操作；

8d)令γ＝1；

8e)取用户调制阶数矩阵M中的第(δ-1)*Nu+u_γ行、第列的元素m_γ作为编号等于u_γ的用户的最佳调制阶数，对编号等于u_j的用户携带的数据信息进行m_γ阶的正交幅度调制，其中数值上等于用户对的编号w；

8f)判断γ是否等于d，若是，则执行7g)，否则，令γ＝γ+1，返回8g)；

8g)判断δ是否等于N，若是，则结束循环；否则，令δ＝δ+1，返回8b)。