CN108449798A - 用户终端、基站及其用户终端的调度方法和装置 - Google Patents

用户终端、基站及其用户终端的调度方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用户终端、基站及其用户终端的调度方法和装置，所述调度方法包括：基站对各候选用户终端进行单边波束训练，接收各候选用户终端反馈的波束信息；所述基站根据接收的信息，确定用户终端间的波束相关性；并根据确定的用户终端间的波束相关性，将所有候选用户终端进行分组；基站从分组结果中的各用户终端组选取本轮调度中的被服务用户终端。应用本发明调度用户的选择和模拟域发射及接收波束的确定无需预先获取高维的模拟域信道状态信息CSI矩阵，即可在较低的算法复杂度下实现以较大系统频谱利用率为目的的用户终端调度，具有很强的实用性。

Description

用户终端、基站及其用户终端的调度方法和装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是指一种用户终端、基站及其用户终端的调度方法和装置。
背景技术
为实现5G系统高速率传输的愿景，一个基本手段就是利用毫米波波段中大块尚未开发的频谱资源。为解决毫米波高频传输中信号衰减过大的问题，利用联合多用户波束成形的大规模MIMO技术可以产生空间方向性强的收发波束，通过较高的定向增益有效补偿毫米波信号的高路损。
波束成形用于基站与用户终端进行信号的定向发送或接收，是一项经典传统的天线技术，可分为数字域波束成形和模拟域波束成形。然而在收发端均配置大规模天线阵的通信系统中，单独采用模拟域波束成形技术或数字域波束成形技术都不太可行。采用全数字域波束成形可以最大化系统容量，但是需要在收发端配置与天线数目相等的射频链路，功耗和实施成本较高；同时该技术对实时信号处理的要求也比较高，因此在高频的毫米波段上进行纯数字域波束成形是完全不现实的。另一方面，单独使用模拟域波束成形则只能传输一路数据流，虽然硬件实现复杂度较低，但是系统容量大为受限，无法满足5G系统高速率传输的需求。因此，使用多条射频链路、但射频链路数量远小于天线数量的混合数字域与模拟域波束成形的结构成为更加现实和经济的选择。
在使用混合波束成形结构的多用户终端系统中，基站可以在同一时频资源中服务多个用户终端来获得多用户终端复用增益。下行链路中等待被服务的候选用户终端数往往大于基站端射频链路数(即基站能够在同一时频资源上服务的最大用户终端数)。同时，各候选用户终端的信道间往往存在相互干扰，因此，基站需要从众多的候选用户终端中选择某个用户终端子集在同一时频资源上服务，从而保证良好的系统性能。这个过程被称为用户终端调度，用户终端调度的结果则直接决定了系统容量的高低。
在毫米波混合波束成形系统中，用户终端调度面临的挑战和难题与仅采用数字域波束成形的LTE系统相比更为严峻。由于大规模天线阵产生的是空间方向性较强的窄波束，用户终端与基站采用不同的波束进行通信对其他用户终端产生的干扰差别很大，因此用户终端调度演变成了既要确定基站同时服务的用户终端子集、也要确定各用户终端与基站间通信时所用波束对的联合优化问题，即需要同时考虑用户终端选择和波束选择两个维度。现有技术的局限和挑战主要包括：
现有的基于穷举法的用户终端调度方法虽然可以获得最优的系统性能，但是在各用户终端均配置混合波束成形系统的场景下，巨大的计算复杂度带来了过高的系统开销以及处理时延，无法实用。
现有工作多基于基站与用户终端均已知信道状态信息(CSI)的假设。然而在毫米波混合波束成形系统中，当收发端均配置天线数动辄上百的阵列时，要获取完整的高维度信道矩阵信息会产生较大的系统开销和算法复杂度。此时，能够在收发端未知CSI场景下工作的用户终端调度方法具有更高的实用价值。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种用户终端、基站及其用户终端的调度方法和装置，无需预先获取高维的模拟信道状态信息CSI矩阵，即可在较低的算法复杂度下实现以较大系统频谱利用率为目的的用户终端调度，具有很强的实用性。
基于上述目的本发明提供一种用户终端的调度方法，包括：
基站对各候选用户终端进行单边波束训练，接收各候选用户终端反馈的波束信息；
所述基站根据接收的信息，确定用户终端间的波束相关性；并根据确定的用户终端间的波束相关性，将所有候选用户终端进行分组；
基站从分组结果中的各用户终端组选取本轮调度中的被服务用户终端。
进一步，在所述基站根据分组结果，从各用户终端分组选取本轮调度中的被服务用户终端后，还包括：
所述基站根据各被服务用户终端反馈的波束信息，确定本基站与每个被服务用户终端通信时所采用的发射波束。
进一步，在所述基站根据分组结果，从各用户终端分组选取本轮调度中的被服务用户终端后，还包括：
在基站对选取的被服务用户终端进行双边细波束训练的过程中，各被服务用户终端分别确定与基站通信时所采用的接收波束。
本发明还提供一种用户终端的调度装置，设置于基站中，包括：
单边波束扫描训练模块，用于对各候选用户终端进行单边波束训练，接收各候选用户终端反馈的波束信息；
终端分组模块，用于根据所述单边波束扫描训练模块接收的信息，确定用户终端间的波束相关性；并根据确定的用户终端间的波束相关性，将所有候选用户终端进行分组；
终端调度模块，用于根据所述终端分组模块得到的分组结果，从各用户终端组中选取本轮调度中的被服务用户终端。
进一步，所述终端调度模块还用于根据各被服务用户终端反馈的波束信息，确定所述基站与每个被服务用户终端通信时所采用的发射波束。
进一步，所述装置还包括：
双边细波束训练模块，用于对选取的被服务用户终端进行双边细波束训练。
本发明还提供一种基站，包括上述的用户终端的调度装置。
本发明还提供一种用户终端，包括：
单边波束扫描训练模块，用于在基站发起单边波束扫描训练时，使用准全向接收波束接收基站发送的发射波束的信号，并向所述基站反馈波束信息；接收基站发送的发射波束的匹配信息。
进一步，所述用户终端还包括：
双边细波束训练模块，用于在基站发起双边细波束训练后，在基站发送与本终端匹配的发射波束时，分别采用各接收波束进行信号的接收，并记录采用每个接收波束时的接收信号能量值，将最大的接收信号能量值所对应的接收波束匹配为本终端与基站通信时所采用的接收波束。
本发明的技术方案中，基站先基于复杂度较小的单边波束训练做了用户终端分组和被服务用户终端的选择，因此与理论最优的穷举法相比，本发明的技术方案复杂度有很大程度的降低，其数量级与算法复杂度最低的随机用户选择方法近似相同；同时，本发明的技术方案还根据确定的用户终端间的波束相关性选取本轮调度中的被服务用户终端，在无需预先获取信道状态信息CSI的情况下，相比现有的算法复杂度最低的随机用户选择方法，却可以获得更大的系统频谱利用率。
进一步，本发明的技术方案中，还基于单边波束训练过程中各用户终端反馈的信息，为被服务用户终端选择具有较大接收信号能量的发射波束，以进一步提高系统频谱利用率。
进一步，本发明的技术方案中，对选取的被服务用户终端进行双边细波束训练，并基于训练结果，每个被服务用户终端可以选择具有较大接收信号能量的接收波束，以获得最大化的系统频谱利用率。而且，由于本发明提供的基于波束训练的用户终端调度方法在第一阶段基于单边波束训练做了用户终端分组和用户终端选择，因此双边细波束训练仅发生在基站与被选择的N名用户终端之间。相比较基于穷举法的用户调度方法中需要在基站与所有候选用户终端间进行细波束训练，本发明提供的方法将细波束扫描次数从穷举法的指数级别降低到了线性级别。
附图说明
图1为本发明使用的混合波束成形系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种用户终端的调度方法流程图；
图3为本发明实施例提供的基站对各候选用户终端进行单边波束训练的示意图；
图4为本发明实施例提供的基站对各被服务用户终端进行双边细波束训练的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种用户终端的调度装置内部结构框图；
图6为本发明实施例提供的一种用户终端内部结构框图；
图7为本发明实施例提供的用户终端调度方法与现有方法的频谱利用率曲线对比图；
图8为本发明实施例提供的用户终端调度方法与现有方法基于基站端配置天线数NBS下的算法复杂度对比图；
图9为本发明实施例提供的用户终端调度方法与现有方法基于下行链路中所有候选用户终端数K下的算法复杂度对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本发明的技术方案中，基站先基于复杂度较小的单边波束训练做了用户终端分组和被服务用户终端的选择，因此与理论最优的穷举法相比，本发明的技术方案复杂度有很大程度的降低，其数量级与算法复杂度最低的随机用户选择方法近似相同；同时，本发明的技术方案还根据确定的用户终端间的波束相关性选取本轮调度中的被服务用户终端，在无需预先获取信道状态信息CSI的情况下，相比现有的算法复杂度最低的随机用户选择方法可以获得更大的系统频谱利用率。
下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。
如图1所示，为本发明使用的5G毫米波MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出技术)系统中混合波束成形系统结构示意图；其中，小区中单个基站配置具有NBS根天线的UPA(Uniform Planar Array：均匀面阵)和MBS(MBS＜NBS)条射频链路，小区中等待被服务的用户终端数为K并且均配置具有NMS根天线的UPA和MMS(MMS＜NMS)条射频链路，能够传输Ns路数据流。假设基站能够在同一时频资源上服务的用户终端总数为N，则有NNs≤MBS。在基站端，发射信号s首先经由基带数字域波束成形预编码矩阵进行信号幅度和相位的处理，进一步通过射频端模拟域波束成形预编码矩阵进行信号相位的处理。其中，FRF矩阵中各项元素的幅度满足另外，为了满足基站端发射功率限制，数字端与模拟端波束成形预编码矩阵需满足
在窄带平衰落信道中，第k个用户终端在天线侧接收到的信号表示为yk：
yk＝HkFRFFBBs+nk,k＝1,2,…,N
其中，s∈CN×1表示基站向被服务的N名用户终端发射的信号向量，且满足E[ssH]＝PIN/N，其中P表示基站端的平均发射功率，IN表示N×N的单位矩阵。代表用户终端k与基站之间的信道矩阵，nk代表用户终端k的信道中NMS×1维加性噪声向量，符合高斯分布CN(0,σ2I)，因此传输信号的信噪比可以表示为P/σ2。经用户终端k接收端数字域和模拟域的合并矩阵处理后的接收信号可以由表示：
其中，代表用户终端k的模拟域合并矩阵并且代表用户终端k的数字域合并矩阵。用户终端k的模拟域合并矩阵对接收信号进行相位的处理，矩阵中第(i,j)个元素的幅度满足
进一步地，经用户终端k接收端数字域和模拟域的合并矩阵处理后的接收信号又可以被表示为：
其中，代表矩阵FBB的第k列，sk代表向量s的第k个元素。因此N位同时被服务的用户终端可以获得的系统和速率可以由R来表示：
其中，Rk代表第k名用户终端在下行链路传输中接收到的用户间干扰和噪声的协方差矩阵。本发明提供方法中仅研究收发端传输数据流数等于射频链路数，即MBS＝NNs，MMS＝Ns和用户端传输单路数据流的通信场景，即Ns＝1。
信道H建模为双向信道模型，其中传播模型采用散射体稀疏的毫米波信道模型，可以表示为：
其中，Nc代表稀疏径毫米波信道中散射簇的个数，Np代表每个散射簇中射线径的数目，传输信号在每条传输径上经历独立的小尺度衰落。αil代表第l个散射簇中第i个射线径的复增益。和分别表示稀疏径毫米波下行信道第l个散射簇中第i个射线径的发射角的方位角和仰角。同理，和分别表示稀疏径毫米波下行信道第l个散射簇中第i个射线径的到达角的方位角和仰角。和θil的均值分别在取值范围和[θmin,θmax]内均匀分布。另外，和θil的取值均服从Laplace分布并且具有取值固定的角度域扩展和σθ。和分别代表用户端在到达角和基站端在发射角的天线阵列响应。
在混合波束成形系统中，本发明实施例提供的一种用户终端的调度方法，流程如图2所示，包括如下步骤：
S201：基站对各候选用户终端进行单边波束训练，接收各候选用户终端反馈的波束信息。
如图3所示，基站对各候选用户终端进行单边波束训练时，根据已有的固定码本按照时序扫描发送各发射方向的发射波束，比如，扫描发送各发射方向、序号分别为1、2、3……NBS的发射波束。
各候选用户终端可以使用准全向接收波束接收基站发送的各发射方向的发射波束的信号，并记录下各序号发射波束下所接收的信号能量值；比如，第k个候选用户终端测量并记录来自基站不同发射方向波束的接收信号能量，记录值可以被标识为：
{[BeamIndexk1,SignalPowerk1],[BeamIndexk2,SignalPowerk2],…}(k＝1,2,…,K)
其中，BeamIndexk1表示第k个候选用户终端接收到的第1个发射波束的序号，SignalPowerk1表示第k个候选用户终端接收到的第1个发射波束的信号能量值。其中，K为候选用户终端总数。
进而各候选用户将来自基站不同发射方向波束的接收能量按降序排列，将前L个具有最大接收信号能量的发射波束的序号，以及所述序号对应的接收信号能量值反馈给基站；其中，L为设定值，由本领域技术人员根据实际情况设定，比如，可以设定为5。
由此，基站接收各候选用户终端反馈的波束信息中包括前L个具有最大接收信号能量的发射波束的序号，以及所述序号对应的接收信号能量值。
S202：基站根据接收的信息，确定用户终端间的波束相关性；并根据确定的用户终端间的波束相关性，将所有候选用户终端进行分组。
本步骤中，基站根据接收的信息，将所有候选用户终端分为N个用户终端组，其中，波束相关性高的用户终端分为同一组，波束相关性低的用户终端分为不同组。其中，N为基站能够在同一时频资源上服务的用户终端总数。
具体地，首先确定第n个用户终端组的中心用户终端(n为1～N的自然数)：
求得总用户终端集合Ω与前n-1个用户终端子集的差集：
进而，令第n个用户终端子集Ωn，即第n个用户终端组的中心用户终端cn为中的一个用户终端，比如序号为1的用户终端，即
之后，确定第n个用户终端组的成员用户：计算第n个用户终端组中中心用户终端cn与剩余用户终端集合中每名用户终端反馈的波束组之间的相关性，即若用户终端s与中心用户终端cn反馈的波束组间的相关性大于等于提前设定的阈值βth，则认为用户终端s是第n个用户终端组的成员，即令Ωn＝Ωn∪{s}；若用户终端s与中心用户终端cn反馈的波束组间的相关性小于提前设定的阈值βth，则认为用户终端s不是第n个用户终端组的成员用户，即令Ωn＝Ωn。各个用户终端组成员个数无上限，若首次分组后因仍有用户未达到各个组相关性阈值从而造成用户分组不完全，则将首次未分组的用户分入相关性最大的组别。最后分出的组别数不会大于系统最大服务用户数。
其中，第n个用户终端组中心用户终端cn与剩余用户集合中用户终端反馈的波束组之间的相关性是根据用户终端cn与s反馈的波束组等效发射角之差计算得到，即
其中，表示第n个用户终端组中心用户终端cn与剩余用户集合中用户终端反馈的波束组之间的相关性。
其中，第k个用户终端经上行链路反馈的具有最大接收信号能量的前L个基站不同发射方向的波束组的等效发射角可以表示为：
其中，表示排前j个的接收信号能量值，表示所对应的发射波束的发射角，j为1～L的自然数。
S203：基站根据分组结果，从各用户终端组中选取本轮调度中的被服务用户终端。
具体地，基站将每个用户终端分组里接收信号能量值最大的用户终端作为本轮调度中的被服务用户终端。
进一步，基站还可通过如下步骤，为被服务用户终端选择发射波束和接收波束：
S204：所述基站根据各被服务用户终端反馈的波束信息，确定本基站与每个被服务用户终端通信时所采用的发射波束。
本步骤中，基站根据各被服务用户终端反馈的最大接收信号能量的发射波束的序号，为每个被服务用户终端分别匹配与本基站通信时本基站所采用的发射波束，也就是说，对于每个被服务用户终端，基站将该被服务用户终端反馈的最大接收信号能量所对应的发射波束匹配给该被服务用户终端；并将发射波束的匹配信息发送给被服务用户终端。基站在确定本基站与每个被服务用户终端通信时所采用的发射波束后，即确认了基站发送端的模拟域预编码矩阵。用户终端接收到基站发送的发射波束的匹配信息后，确认本终端为被选取的被服务用户终端，并确认与基站通信时可采用该匹配的发射波束。
S205：在基站对选取的被服务用户终端进行双边细波束训练的过程中，各被服务用户终端分别确定与基站通信时所采用的接收波束。
本步骤中，基站对选取的被服务用户终端进行双边细波束训练过程中，根据已有的固定码本按照时序扫描发送各发射方向的发射波束；
每个被服务用户终端根据如下方法确定与基站通信时所采用的接收波束：
其中一个被服务用户终端在基站发送与其匹配的发射波束时，分别采用各接收波束进行信号的接收，比如，采用NMS个接收波束分别为进行信号的接收；并记录采用每个接收波束时的接收信号能量值；
该被服务用户终端将最大的接收信号能量值所对应的接收波束匹配为本终端与基站通信时所采用的接收波束。
S206：被服务用户终端确定本终端的模拟域合并矩阵和数字域合并矩阵。
具体地，被服务用户终端根据匹配的接收波束，即确定本终端的模拟域合并矩阵，进而确定数字域合并矩阵，并进行信号接收单元的配置。
此外，基站根据各被服务用户终端匹配的接收波束，以及之前确定的发送端的模拟域预编码矩阵和对数字域信道的信道估计，进而可以确定数字域预编码矩阵。
基于上述的方法，本发明实施例提供的一种用户终端的调度装置，可以设置于基站中，其内部模块化的结构框图如图5所示，包括：单边波束扫描训练模块501、终端分组模块502、终端调度模块503。
单边波束扫描训练模块501用于对各候选用户终端进行单边波束训练，接收各候选用户终端反馈的波束信息；具体地，单边波束扫描训练模块501根据已有的固定码本按照时序扫描发送各发射方向的发射波束；接收各候选用户终端反馈的波束信息中包括前L个具有最大接收信号能量的发射波束的序号，以及所述序号对应的接收信号能量值；其中，L为设定值，由本领域技术人员根据实际情况设定。在此期间，各候选用户终端是使用准全向接收波束接收所述发射波束的信号的。
终端分组模块502用于根据所述单边波束扫描训练模块501接收的信息，确定用户终端间的波束相关性；并根据确定的用户终端间的波束相关性，将所有候选用户终端进行分组；具体地，终端分组模块502根据单边波束扫描训练模块501接收的信息，将所有候选用户终端分为N个用户终端组，其中，波束相关性高的用户终端分为同一组，波束相关性低的用户终端分为不同组；其中，N为所述基站在同一时频资源上服务的用户终端总数。具体方法可参见上述步骤S202中的内容，此处不再赘述。
终端调度模块503用于根据所述终端分组模块得到的分组结果，从各用户终端组中选取本轮调度中的被服务用户终端。具体地，终端调度模块503将每个用户终端组里接收信号能量值最大的用户终端作为本轮调度中的被服务用户终端。
进一步，所述终端调度模块503还用于根据各被服务用户终端反馈的波束信息，确定每个被服务用户终端分别与本基站通信时本基站所采用的发射波束。具体地，终端调度模块503根据各被服务用户终端反馈的最大接收信号能量的发射波束的序号，为每个被服务用户终端分别匹配与本基站通信时所采用的发射波束。终端调度模块503在确认各被服务用户终端匹配的发射波束的情况下，即确认了基站发送端的模拟域预编码矩阵。
进一步，本发明实施例提供的用户终端的调度装置，还可以包括：双边细波束训练模块504。
双边细波束训练模块504用于对终端调度模块503选取的被服务用户终端进行双边细波束训练。双边细波束训练模块504在对选取的被服务用户终端进行双边细波束训练时，根据已有的固定码本按照时序扫描发送各发射方向的发射波束。
基于上述的方法，本发明实施例提供的一种用户终端，其内部模块化的结构框图如图6所示，包括：单边波束扫描训练模块601，进一步还可以包括：双边细波束训练模块602，以及矩阵配置模块603。
其中，单边波束扫描训练模块601用于在基站发起单边波束扫描训练时，使用准全向接收波束接收基站发送的发射波束的信号，并向所述基站反馈波束信息；接收基站发送的发射波束的匹配信息。具体地，单边波束扫描训练模块601反馈的波束信息包括前L个具有最大接收信号能量的发射波束的序号，以及所述序号对应的接收信号能量值；其中，L为设定值。
双边细波束训练模块602用于在基站发起双边细波束训练后，在基站发送与本终端匹配的发射波束时，分别采用各接收波束进行信号的接收，并记录采用每个接收波束时的接收信号能量值将最大的接收信号能量值所对应的接收波束匹配为本终端与基站通信时所采用的接收波束。
矩阵配置模块603用于根据确定的本终端与所述基站通信时所采用发射波束、接收波束确定本终端的模拟域合并矩阵和数字域合并矩阵后，进行模拟、数字域合并矩阵的配置。矩阵配置模块603计算模拟、数字域合并矩阵的方法可参见上述步骤S206，此处不再赘述。
相应地，进一步，本发明实施例提供的一种用户终端的调度装置中的终端调度模块503还可用于根据各被服务用户终端匹配的接收波束，以及之前确定的发送端的模拟域预编码矩阵，确定出数字域预编码矩阵。
为验证上述用户调度方法在盲信道状态下的算法性能和复杂度，考虑基站配置64根天线的全连接天线阵和10个射频链路，能够在同一时频资源服务的用户数N为10。下行链路中等待被服务的用户数K为20，各用户均配置16根天线的全连接天线阵和单个射频链路，能够同时传输的数据流数Ns为1，采用UPA天线阵进行仿真，并取L＝1。收发双方均采用DFT码本，即CNBS＝NBS,CNMS＝NMS。信道采用毫米波稀疏散射体模型，详细参数配置如下表1所示：
表1
仿真中比较了性能最优的基于穷举法的用户调度方法、本发明提供的盲信道混合波束成形系统用户调度方法以及代表性能下界的基于随机用户选择的用户调度方法。图7所示为三种调度方法各自获得的系统频谱利用率。其中，十字标记曲线代表穷举法，该方法可以获得最大的系统频谱利用率；乘号标记曲线代表本发明所提方法；菱形标记曲线代表基于随机用户选择的用户调度方法。仿真结果显示，本发明所提方法获得的系统频谱利用率可达到最优性能的93.6％。
图8所示为上述三种用户调度方法(包括本发明的调度方法和现有的两种调度方法)的波束训练阶段复杂度与基站端配置天线数NBS的关系；图9所示为三种用户调度方法(包括本发明的调度方法和现有的两种调度方法)的波束训练阶段复杂度与下行链路中等待被服务的用户终端总数K的关系；此处波束训练复杂度用收发波束配对的次数表示。仿真结果显示，由于本发明提供的方法基于复杂度较小的波束训练机制首先做了用户终端分组和用户终端选择，因此与理论最优的穷举法相比，波束训练复杂度有很大程度的降低，其数量级与算法复杂度最低的随机用户选择方法近似相同。
本发明的技术方案中，基站先基于复杂度较小的单边波束训练做了用户终端分组和被服务用户终端的选择，因此与理论最优的穷举法相比，本发明的技术方案复杂度有很大程度的降低，其数量级与算法复杂度最低的随机用户选择方法近似相同；同时，本发明的技术方案还根据确定的用户终端间的波束相关性选取本轮调度中的被服务用户终端，在无需预先获取信道状态信息CSI的情况下，相比现有的算法复杂度最低的随机用户选择方法，却可以获得更大的系统频谱利用率。
进一步，本发明的技术方案中，还基于单边波束训练过程中各用户终端反馈的信息，为被服务用户终端选择具有较大接收信号能量的发射波束，以进一步提高系统频谱利用率。
进一步，本发明的技术方案中，对选取的被服务用户终端进行双边细波束训练，并基于训练结果，每个被服务用户终端可以选择具有较大接收信号能量的接收波束，以获得最大化的系统频谱利用率。而且，由于本发明提供的基于波束训练的用户终端调度方法由于在第一阶段基于单边波束训练做了用户终端分组和用户终端选择，因此双边细波束训练仅发生在基站与被选择的N名用户终端之间。相比较基于穷举法的用户调度方法中需要在基站与所有候选用户终端间进行细波束训练，本发明提供的方法将细波束扫描次数从穷举法的指数级别降低到了线性级别。
本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用户终端的调度方法，包括：
基站对各候选用户终端进行单边波束训练，接收各候选用户终端反馈的波束信息；
所述基站根据接收的信息，确定用户终端间的波束相关性；并根据确定的用户终端间的波束相关性，将所有候选用户终端进行分组；
基站从分组结果中的各用户终端组选取本轮调度中的被服务用户终端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基站根据分组结果，从各用户终端分组选取本轮调度中的被服务用户终端后，还包括：
所述基站根据各被服务用户终端反馈的波束信息，确定本基站与每个被服务用户终端通信时所采用的发射波束。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述基站根据分组结果，从各用户终端分组选取本轮调度中的被服务用户终端后，还包括：
在基站对选取的被服务用户终端进行双边细波束训练的过程中，各被服务用户终端分别确定与基站通信时所采用的接收波束。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述基站对各候选用户终端进行单边波束训练，接收各候选用户终端反馈的波束信息，具体包括：
所述基站根据已有的固定码本按照时序扫描发送各发射方向的发射波束；
所述基站接收各候选用户终端反馈的波束信息中包括前L个具有最大接收信号能量的发射波束的序号，以及所述序号对应的接收信号能量值；其中，L为设定值；
其中，各候选用户终端是使用准全向接收波束接收所述发射波束的信号的。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基站根据接收的信息，确定用户终端间的波束相关性；并根据确定的用户终端间的波束相关性，将所有候选用户终端进行分组，具体包括：
所述基站根据接收的信息，将所有候选用户终端分为N个用户终端组，其中，波束相关性高的用户终端分为同一组，波束相关性低的用户终端分为不同组；其中，N为所述基站在同一时频资源上服务的用户终端总数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基站从分组结果中的各用户终端组中选取本轮调度中的被服务用户终端，具体包括：
所述基站将每个用户终端组里接收信号能量值最大的用户终端作为本轮调度中的被服务用户终端。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基站根据各被服务用户终端反馈的波束信息，确定本基站与每个被服务用户终端通信时所采用的发射波束，具体包括：
所述基站根据各被服务用户终端反馈的最大接收信号能量的发射波束的序号，为每个被服务用户终端分别匹配与本基站通信时所采用的发射波束。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在基站对选取的被服务用户终端进行双边细波束训练的过程中，各被服务用户终端分别确定与基站通信时所采用的接收波束，具体包括：
基站对选取的被服务用户终端进行双边细波束训练过程中，根据已有的固定码本按照时序扫描发送各发射方向的发射波束；每个被服务用户终端根据如下方法确定与基站通信时所采用的接收波束：
其中一个被服务用户终端在基站发送与其匹配的发射波束时，分别采用各接收波束进行信号的接收，并记录采用每个接收波束时的接收信号能量值；
该被服务用户终端将最大的接收信号能量值所对应的接收波束匹配为本终端与基站通信时所采用的接收波束。
9.一种用户终端的调度装置，设置于基站中，其特征在于，包括：
单边波束扫描训练模块，用于对各候选用户终端进行单边波束训练，接收各候选用户终端反馈的波束信息；
终端分组模块，用于根据所述单边波束扫描训练模块接收的信息，确定用户终端间的波束相关性；并根据确定的用户终端间的波束相关性，将所有候选用户终端进行分组；
终端调度模块，用于根据所述终端分组模块得到的分组结果，从各用户终端组中选取本轮调度中的被服务用户终端。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，
所述终端调度模块还用于根据各被服务用户终端反馈的波束信息，确定所述基站与每个被服务用户终端通信时所采用的发射波束。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：
双边细波束训练模块，用于对选取的被服务用户终端进行双边细波束训练。
12.一种基站，其特征在于，包括如权利要求10-12任一所述的用户终端的调度装置。
13.一种用户终端，其特征在于，包括：
单边波束扫描训练模块，用于在基站发起单边波束扫描训练时，使用准全向接收波束接收基站发送的发射波束的信号，并向所述基站反馈波束信息；接收基站发送的发射波束的匹配信息。
14.根据权利要求13所述的用户终端，其特征在于，还包括：
双边细波束训练模块，用于在基站发起双边细波束训练后，在基站发送与本终端匹配的发射波束时，分别采用各接收波束进行信号的接收，并记录采用每个接收波束时的接收信号能量值将最大的接收信号能量值所对应的接收波束匹配为本终端与基站通信时所采用的接收波束。
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