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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Betriebsmittelzuteilungsverfahren
und einen Apparat davon und insbesondere eine Betriebsmittelzuteilung
für ein
System zur orthogonalen Frequenzteilung mit Multiplex für Mehrbenutzer
sowie Mehrfacheingabe und Mehrfachausgabe (Multi-User Multiple Input
Multiple Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing), hiernach
als MU-MIMO-OFDM-System bezeichnet, und einen Apparat davon.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Trotz
vieler Untersuchungen über
Leistung- und Bandbreiten-Zuteilungsverfahren in OFDM-Systemen diskutierten
diese Untersuchungen für
gewöhnlich,
wie Leistung jedem Unterkanal unter der Bedingung einer festgelegten
Gesamtleistung zugewiesen werden sollte. Das Mehrfacheingabe-Mehrfachausgabe-System, hiernach
als MIMO-System bezeichnet, ist eine breit untersuchte Haupttechnologie.
Durch Verwendung des MIMO-Systems wird die Übertragungsrate davon verbessert.
Da das MIMO-System seine Leistung auf jede seiner Antennen verteilt,
ist der Abdeckungsbereich davon kleiner als der des Einfacheingabe-Einfachausgabe-Systems,
hiernach als SISO-System bezeichnet.
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In
der Mehrbenutzer-Umgebung wird ein Belegungsalgorithmus angewendet,
um die Signalstärke
der Antenne, die die geringste Signalstärke aufweist, zu verbessern,
damit eine sanfte Abdeckungsverbesserung ohne Hinzufügung von
jeglicher Übertragungsleistung
an der Hardware davon erzielt wird.
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Das
MIMO-OFDM-System wurde zu einer etablierten Technologie, die die
Kapazität
des drahtlosen Kommunikationssystems, wie IEEE 802.16m WiMax, 3GPP
LTE usw. verbessert. Im Unterschied zu dem OFDM-System besitzt der
Unterkanal des MIMO-OFDM-Systems eine Vielzahl von Eigenmodusverknüpfungen und
die kleinste Eigenmodusverknüpfung
neigt zur Beeinträchtigung
durch Pfadverlust und Kanalfading. Aufgrund von Pfadverlust und
Kanalfading kann das Signal-zu-Rauschen-Verhältnis, hiernach als SNR bezeichnet,
oder die Kapazität
der kleinsten Eigenmodusverknüpfung
die Anforderungen nicht erfüllen
und daher kann sich ein Verknüpfungsausfall
ereignen. Dementsprechend führt
das Phänomen
dazu, dass jeder Unterkanal des MIMO-Systems kein Multiplexing erzielt.
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Da
in der Praxis Benutzer verschiedene Gebühren für den Internetdienstanbieter
zahlen und verschiedene Größen der Übertragungsdaten übertragen,
muss das Kommunikationssystem eine flexible Übertragungsrate für jeden
Benutzer bereitstellen. Jedoch gibt es wenige Untersuchungen über Betriebsmittelzuteilungsverfahren
für das
MU-MIMO-OFDM-System unter Berücksichtigung
des Abdeckungsproblems.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
richtet sich die vorliegende Erfindung auf Betriebsmittelzuteilungsverfahren
für ein MU-MIMO-OFDM-System
und die Apparate davon.
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Gemäß einem
der modellhaften Beispiele stellt die vorliegende Erfindung ein
Betriebsmittelzuteilungsverfahren für ein MU-MIMO-OFDM-System bereit.
Das MU-MIMO-OFDM-System besitzt eine Vielzahl von Benutzern und
Unterkanälen
und das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: (a) eine Vielzahl
einer voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl wird den Benutzern
gemäß einer
Vielzahl von Kapazitätsverhältnisgrenzen
zugewiesen; (b) jeder Benutzer wählt
der Reihe nach einen der Unterkanäle gemäß einer Belegungsregel aus;
(c) Bestimmen eines der Benutzer, der ein Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
besitzt, gemäß einer
Vielzahl von zugewiesenen Kapazitäten und der Kapazitätsverhältnisgrenzen
der Benutzer, und dann wählt
der Benutzer, der das Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen Unterkanäle besitzt,
einen der nicht-zugewiesenen Unterkanäle gemäß der Belegungsregel aus und
falls die Anzahl der dem Benutzer zugewiesenen Unterkanäle mit der
voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl davon gleich ist,
verlässt
der Benutzer den Wettbewerb der Bestimmung des Auswahlrechts der
nicht-zugewiesenen Unterkanäle
in dem Schritt; (d) Bestimmen, ob die Anzahl der Unterkanäle, die
sämtlichen
Benutzern zugewiesen ist, mit der Summe der voreingestellten zugewiesenen
Unterkanalanzahl sämtlicher
Benutzer gleich ist; (e) Bestimmen eines der Benutzer, der das Auswahlrecht
der nicht-zugewiesenen Unterkanäle
besitzt, gemäß der zugewiesenen Kapazitäten und
Kapazitätsverhältnisgrenzen
der Benutzer, und dann wählt
der Benutzer, der das Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen Unterkanäle besitzt,
einen der nicht-zugewiesenen Unterkanäle gemäß der Belegungsregel aus, wobei
der Schritt wiederholt wird, bis sämtliche Unterkanäle den Benutzern
zugewiesen sind.
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Gemäß einem
der modellhaften Beispiele stellt die vorliegende Erfindung einen
Betriebsmittelzuteilungsapparat für ein MU-MIMO-OFDM-System bereit.
Das MU-MIMO-OFDM-System besitzt eine Vielzahl von Benutzern und
Unterkanälen
und der Betriebsmittelzuteilungsapparat umfasst einen Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat.
Darin weist der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat zunächst eine
Vielzahl einer voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl den
Benutzern gemäß einer
Vielzahl von Kapazitätsverhältnisgrenzen
zu. Als nächstes
weist der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat einen der Unterkanäle jedem
Benutzer der Reihe nach gemäß einer
Belegungsregel zu. Als nächstes
weist der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat die nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
einem der Benutzer, der ein Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
besitzt, gemäß der Belegungsregel
zu, bis die Anzahl der sämtlichen
Benutzern zugewiesenen Unterkanäle
der Summe der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl sämtlicher Benutzer
entspricht. Als nächstes
weist der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat jeden der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
einem der Benutzer, der ein Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
besitzt, gemäß der Belegungsregel
zu, bis sämtliche
nicht-zugewiesenen Unterkanäle
zugewiesen sind.
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Gemäß einem
der modellhaften Beispiele stellt die vorliegende Erfindung ein
Betriebsmittelzuteilungsverfahren für ein MU-MIMO-OFDM-System bereit.
Das MU-MIMO-OFDM-System besitzt eine Vielzahl von Benutzern und
Unterkanälen
und das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: (a) eine Vielzahl
einer voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl wird den Benutzern
gemäß einer
Vielzahl von Kapazitätsverhältnisgrenzen
zugewiesen; (b) jeder der ersten bis x-ten Unterkanäle wählt der
Reihe nach einen der Benutzer gemäß einer Belegungsregel aus,
falls die Anzahl der dem Benutzer zugewiesenen Unterkanäle mit der
voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl davon gleich ist,
wobei der Benutzer den Wettbewerb der Zuweisung eines der Unterkanäle in dem
Schritt verlässt,
wobei x die Summe der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl
ist; (c) jeder der nicht-zugewiesenen Unterkanäle wählt der Reihe nach einen der
Benutzer gemäß einer
Belegungsregel aus, wobei dem Benutzer maximal einer der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
in dem Schritt zugewiesen wird.
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Gemäß einem
der modellhaften Beispiele stellt die vorliegende Erfindung einen
Betriebsmittelzuteilungsapparat für ein MU-MIMO-OFDM-System bereit.
Das MU-MIMO-OFDM-System besitzt eine Vielzahl von Benutzern und
Unterkanälen
und der Betriebsmittelzuteilungsapparat umfasst einen Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat.
Darin weist der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat zunächst eine
Vielzahl einer voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl den
Benutzern gemäß einer
Vielzahl von Kapazitätsverhältnisgrenzen
zu. Als nächstes
weist der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat jeden der ersten
bis x-ten Unterkanäle
einem der Benutzer gemäß einer
Belegungsregel der Reihe nach zu; wobei x die Summe der voreingestellten
zugewiesenen Unterkanalanzahl ist. Als nächstes weist der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat
jeden der nicht-zugewiesenen Unterkanäle einem der Benutzer gemäß einer
Belegungsregel der Reihe nach zu, wobei dem Benutzer maximal einer
der nicht-zugewiesenen Unterkanäle
zugewiesen wird.
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Gemäß einem
der modellhaften Beispiele stellt die vorliegende Erfindung ein Betriebsmittelzuteilungsverfahren
für ein
MU-MIMO-OFDM-System bereit. Das MU-MIMO-OFDM-System besitzt eine
Vielzahl von Benutzern und Unterkanälen und das Verfahren umfasst
die folgenden Schritte: (a) jeder der Unterkanäle wählt der Reihe nach einen der
Benutzer gemäß einer
Belegungsregel aus.
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Gemäß einem
der modellhaften Beispiele stellt die vorliegende Erfindung einen
Betriebsmittelzuteilungsapparat für ein MU-MIMO-OFDM-System bereit.
Das MU-MIMO-OFDM-System besitzt eine Vielzahl von Benutzern und
Unterkanälen
und der Betriebsmittelzuteilungsapparat umfasst einen Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat.
Der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat ist angepasst, um
jeden der Unterkanäle einem
der Benutzer gemäß einer
Belegungsregel der Reihe nach zuzuweisen.
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Im
Vergleich zu den herkömmlichen
Betriebsmittelzuteilungsverfahren und -apparaten besitzen dementsprechend
die von den modellhaften Beispielen bereitgestellten Betriebsmittelzuteilungsverfahren
und -apparate die geringere Komplexität. Ferner können die von den modellhaften
Beispielen bereitgestellten Betriebsmittelzuteilungsverfahren und
-apparate in dem MU-MIMO-OFDM-System angewendet werden, wobei die
Größe der Datenübertragungen
von verschiedenen Benutzern unterschiedlich sein kann. Wenn das
Verfahren die Max-Min-Belegungsregel verwendet, sind die Abdeckungsbereiche
des MU-MIMO-OFDM-Systems verbessert. Wenn das Verfahren die Max-Sum-Rate-Belegungsregel
verwendet, sind die Kapazitäten
des MU-MIMO-OFDM-Systems verbessert.
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Es
soll verstanden werden, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung
als auch die nachstehende detaillierte Beschreibung beispielhaft
sind und eine weitere Erläuterung
der Erfindung, wie sie beansprucht ist, bereitstellen sollen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
begleitenden Zeichnungen sind eingeschlossen, um ein weiteres Verständnis der
Erfindung zu liefern und sind mit aufgenommen und stellen einen
Teil dieser Spezifikation dar. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung
der Prinzipien der Erfindung.
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1 ist
das Flussdiagramm des Betriebsmittelzuteilungsverfahrens für das MU-MIMO-OFDM-System
gemäß einem
modellhaften Beispiel der vorliegenden Erfindung.
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2A ist
das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem modellhaften Beispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2B ist
das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung.
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2C ist
das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung.
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3A ist
das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung.
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3B ist
das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung.
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3C ist
das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung.
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4A ist
das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung, wenn die Kapazitätsverhältnisse
der Benutzer gleich sind.
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4B ist
das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung, wenn die Kapazitätsverhältnisse
der Benutzer gleich sind.
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4C ist
das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung, wenn die Kapazitätsverhältnisse
der Benutzer gleich sind.
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5 ist
ein schematisches Diagramm, das ein MU-MIMO-OFDM-System 100 zeigt.
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6 ist ein Blockdiagramm, das die Anwendung
des Apparats für
Betriebsmittelzuteilung in dem Basisstationssender 600 zeigt.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezug
wird nun im Detail auf die vorliegende bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung genommen, deren Beispiele in den begleitenden Zeichnungen
dargestellt sind. Wo immer es möglich
ist, werden die gleichen Bezugsziffern in den Zeichnungen und der
Beschreibung verwendet, um sich auf die gleichen oder ähnliche
Teile zu beziehen.
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Jedes
folgende modellhafte Beispiel richtet sich auf das Betriebsmittelzuteilungsverfahren
und -apparat für
das MU-MIMO-OFDM-System. Das Betriebsmittelzuteilungsverfahren und
-apparat weisen die Unterkanäle
jedem der Benutzer gemäß einer
Kapazitätsverhältnisbedingung
zu. Ferner berücksichtigt
das Betriebsmittelzuteilungsverfahren und -apparat das Abdeckungsproblem während die
Unterkanäle
jedem der Benutzer gemäß der Kapazitätsverhältnisbedingung
zugewiesen werden. Mit anderen Worten entwirft das modellhafte Beispiel
einen Belegungsalgorithmus der Unterkanalzuteilung während die
Leistungszuteilung berücksichtigt
wird. Deshalb ist die Verknüpfungsqualität jedes
dem Benutzer zugewiesenen Unterkanals maximiert und das Verhältnis der Übertragungsdatengrößen sämtlicher
Benutzer wird erfüllt.
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Für die Bedingung
der festgelegten Leistung, wird das Problem der Maximierung der
Systemkapazität als
die folgenden Gleichungen modelliert:
wobei die Anzahl der Unterkanäle N ist,
die Anzahl der Antennen M
t ist, die Anzahl
der Benutzer K ist, P
k,n die Leistung des
n-ten Unterkanals des k-ten Benutzers ist, I
k,n der
dargestellte Indikator ist, wenn der n-te Unterkanal von dem k-ten
Benutzer belegt ist, g
k der Kanal-Fadingfaktor
(d. h. großflächiges langsam
veränderndes Verhalten
der lokalen mittleren Kanalverstärkung)
des k-ten Benutzers ist, λ
k,n,i der i-te Eigenmodus des n-ten Unterkanals
ist, der dem k-ten Benutzer zugewiesen ist, und die Rauschleistung σ
2 ist.
Darin ist k eine ganze Zahl von 1 bis K, n ist eine ganze Zahl von
1 bis N und i ist eine ganze Zahl von 1 bis M.
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Die
Bedingung C1 bedeutet, dass die Gesamtleistung kleiner oder gleich
der festgelegten Leistung P
max ist. Die
Bedingung C2 bedeutet, dass die Leistung des n-ten Unterkanals des
k-ten Benutzers positiv ist. Die Bedingung C3 definiert den Wert
des Indikators I
k,n, in dem 1 bedeutet,
dass der n-te Unterkanal von dem k-ten Benutzer belegt ist, und
0 bedeutet, dass der n-te Unterkanal von dem k-ten Benutzer nicht
belegt ist. Die Bedingung C4 bedeutet, dass der n-te Kanal nur einem
der K Benutzer zugewiesen ist, das bedeutet, dass der n-te Kanal
nicht von mehr als einem Benutzer belegt ist. Die Bedingung C5 ist
die Kapazitätsverhältnisgrenze,
in der die Kapazität
des k-ten Benutzers C
k ist, dargestellt
als
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Wie
vorstehend erwähnt,
besitzt der n-te Unterkanal der k-ten Benutzers viele Eigenmoden.
Es wird angemerkt, dass die schwächste
Eigenmodusverknüpfung
des MIMO-Kanals als λk,n,l dargestellt ist. Die schwächste Eigenmodusverknüpfung λk,n,l bestimmt
den Abdeckungsbereich des n-ten Unterkanals des k-ten Benutzers
des MIMO-Systems. Mit anderen Worten ist die Kanalverstärkung der
Eigenmodusverknüpfung λk,n,l am
schwächsten
und daher tritt leicht ein Fehler auf und ferner tritt ein Ausfall
aufgrund des geringen SNR auf. Je mehr Leistung der stärkeren Eigenmodusverknüpfung zugewiesen
wird, umso kleiner ist der abgedeckte Abdeckungsbereich (d. h. was
leicht einen Ausfall in der schwächsten
Eigenmodusverknüpfung
verursacht). Daher wird die Leistung, die den MIMO-Eigenmoden von
jedem Unterkanal des k-ten Benutzers zugewiesen wird, gemäß der Leistung
Pk,n bestimmt.
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Bezug
nehmend auf 1, ist 1 das Flussdiagramm
des Betriebsmittelzuteilungsverfahrens für das MU-MIMO-OFDM-System gemäß einem
modellhaften Beispiel der vorliegenden Erfindung. In Schritt S10 werden
die N Unterkanäle
den K Benutzern zugewiesen. Darin wird jeder der Unterkanäle nur einmal
einem der K Benutzer zugewiesen. Dann wird in Schritt S12 die Leistung
von jedem Unterkanal zugewiesen. Die Leistung Pk,n des
n-ten Unterkanals des k-ten Benutzers ist die gesamte zugewiesene
Leistung des k-ten Benutzers geteilt durch die Anzahl der zugewiesenen
Unterkanäle
des k-ten Benutzers. In dem modellhaften Beispiel wird zunächst die
Unterkanalzuteilung und dann die Leistungszuteilung durchgeführt, um
die Komplexität des
Verfahrens zu verringern.
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Bezug
nehmend auf 2A, ist 2A das
Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem modellhaften Beispiel
der vorliegenden Erfindung. In diesem modellhaften Beispiel ist
der Schritt S10 durch den Punkt des Benutzer-gerichteten Unterkanal-Zuteilungsalgorithmus
mit der Max-Min-Belegungsregel implementiert. Jedoch wird das durch 2A bereitgestellte
modellhafte Beispiel nicht verwendet, um den Umfang der Erfindung
einzuschränken.
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In
Schritt S20 wird eine voreingestellte zugewiesene Unterkanalanzahl
N
k dem k-ten Benutzer gemäß der Kapazitätsverhältnisbedingung
zugewiesen, wobei die voreingestellte zugewiesene Unterkanalanzahl
N
k die Anzahl der Unterkanäle darstellt,
die dem k-ten Benutzer zugewiesen werden soll. Es wird angemerkt,
dass N
k durch Gleichung (1) bestimmt werden
kann, aber nicht verwendet wird, um den Umfang der vorliegenden Erfindung
einzuschränken.
Die Gleichung (1) ist definiert als
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Darin
stellt ⌊x⌋ die maximal ganze Zahl dar, die kleiner
oder gleich x ist. In Schritt S20 stellt der Satz N ^ = {1, 2, ...,
N} den Satz der Elemente der Unterkanäle und der Satz K ^ = {1, 2, ...,
K} den Satz der Elemente der Benutzer dar. Zu Beginn wird die Kapazität des k-ten
Benutzers Rk anfangs auf 0 (d. h. Rk = 0) gesetzt und der Satz der Elemente
der Unterkanäle,
der dem k-ten Benutzer N ^k zugewiesen ist,
wird anfangs auf Null (d. h. N ^k = ϕ)
gesetzt.
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Nachdem
die gesamte voreingestellte zugewiesene Unterkanalanzahl N
k den Benutzern zugewiesen ist, wird eine
voreingestellte verbleibende Unterkanalanzahl N' durch Gleichung (2) errechnet, aber
nicht verwendet, um den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken, und
dann werden die Zählnummern
k und
n anfangs auf 1 gesetzt. Die Gleichung
(2) ist definiert als
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Als
nächstes
wird in Schritt S21 bestimmt, ob die Zählnummer k größer ist
als die Anzahl der gesamten Benutzer K. Wenn die Zählnummer k größer ist als die Anzahl der
gesamten Benutzer K, wird Schritt S23 ausgeführt. Ansonsten wird Schritt
S22 ausgeführt.
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In
Schritt S21 und S22 wählt
jeder Benutzer der Reihe nach einen der Unterkanäle mit dem maximal schwachen
Eigenmodus des MIMO-Systems aus und dann werden die Kapazität des
k-ten Benutzers
,
die Sätze N ^ und
aktualisiert.
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In
Schritt S22 werden sämtliche
der schwächsten
Eigenmodusverknüpfungen
des
k-ten Benutzers
(n
= 1 bis N) in fallender Reihenfolge sortiert und dann wird eine
Zahl m gesucht, die
für alle j erfüllt, in
der j zu dem Satz N ^ gehört,
wobei die Zahl m herausgenommen wird (d. h. j ∊ N ^ – {m}).
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Die
Kapazität
des
k-ten Benutzers
und
die Sätze N ^ und
werden
mit der Zahl m aktualisiert. Der m-te Unterkanal mit dem maximal
schwachen Eigenmodus des MIMO-Systems wird dem
k-ten Benutzer zugewiesen. Somit ist die
Kapazität
des
k-ten Benutzers
gleich
mit
wobei die Zahl m dem Satz
der Elemente der Unterkanäle,
der dem k-ten Benutzer zugewiesen ist, N ^
k (d.
h. N ^
k = N ^
k ∪ {m}) hinzugefügt wird
und die Zahl m wird aus dem Satz der Elemente der Unterkanäle N ^ (d.
h. N ^ – {m})
herausgenommen. Darin wird die Kapazität, die dem
k-ten Benutzer zugewiesen ist, definiert
als
-
In
Schritt S22 werden schließlich
die Zählnummern k und n um 1 erhöht (d. h. k = k +
1 und n = n + 1). Nachdem Schritt S22 ausgeführt ist,
kehrt das von diesem modellhaften Beispiel bereitgestellte Betriebsmittelzuteilungsverfahren
zurück,
um Schritt S21 auszuführen.
Somit wählt
jeder Benutzer der Reihe nach einen der Unterkanäle mit dem maximal schwachen
Eigenmodus des MIMO-Systems aus.
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Es
wird angemerkt, dass der beste Unterkanal des k-ten Benutzers von dem vorherigen Benutzer
gewählt
sein und somit der k-te Benutzer
den besten Unterkanal nicht auswählen
könnte.
Jedoch ist in dem allgemeinen Fall die Gesamtanzahl der Unterkanäle N wesentlich
größer als
die Gesamtanzahl der Benutzer K und somit tritt der vorstehende
Zustand mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit ein.
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Ferner
kann die Reihenfolge der K Benutzer gemäß den Prioritäten bestimmt
werden und die Prioritäten
können
verschieden sein und gemäß den Kosten
bestimmt werden, die die Benutzer zahlen. Außerdem können die Prioritäten gemäß den Arten
der Datenübertragung
der Benutzer bestimmt werden und die Arten der Datenübertragung
der Benutzer können
Echtzeit-Video-Datenübertragung,
Echtzeit-Audio-Datenübertragung,
allgemeine Datei-Datenübertragung
usw. einschließen.
Daher kann der Benutzer mit der höchsten Priorität zuerst
das Auswahlrecht der Unterkanals besitzen.
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Wie
vorstehend erwähnt,
werden zunächst
in Schritt S22 sämtliche
der schwächsten
Eigenmodusverknüpfungen
des
k-ten Benutzers
(n
= 1 bis N) in fallender Reihenfolge sortiert. Dieser Teilschritt
kann die Berechnungskomplexität
verringern. Ohne sämtliche
der schwächsten
Eigenmodusverknüpfungen
des
k-ten Benutzers
(n
= 1 bis N) zu sortieren, kann das Verfahren sämtliche der schwächsten Eigenmodusverknüpfungen
des
k-ten Benutzers
(n
= 1 bis N) vergleichen, während
dem
k-ten Benutzer ein Unterkanal
zugewiesen wird.
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In
den Schritten S23 bis S26 wird das Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen Unterkanäle für einen
der Benutzer gemäß jedem
der zugewiesenen Kapazitäten
und Kapazitätsverhältnisgrenzen
der Benutzer bestimmt und dann wird einer der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
mit dem maximal schwachen Eigenmodus des MIMO-Systems dem Benutzer
zugewiesen, der das Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen Unterkanäle besitzt.
Angenommen der Benutzer mit dem Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
ist der k'-te Benutzer,
werden nach Zuweisung eines der nicht-zugewiesenen Unterkanäle für den k'-ten Benutzer die
Kapazität
des k'-ten Benutzers
Rk',
die Sätze N ^ und N ^k, aktualisiert. Falls die Anzahl der dem
k'-ten Benutzer
zugewiesenen Unterkanäle
mit der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl Nk' gleich
ist, verlässt
der k'-te Benutzer
den Wettbewerb der Bestimmung des Auswahlrechts der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
für einen
der Benutzer.
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In
Schritt S23 werden die Zählnummer
n und die Summe der voreingestellten
zugewiesenen Unterkanalanzahl
verglichen. Falls die Zählnummer
n größer ist als die Summe der voreingestellten
zugewiesenen Unterkanalanzahl (d. h.
n > N – N'), wird Schritt S27 ausgeführt. Falls
die Zählnummer
n kleiner oder gleich der
Summe der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl (d. h.
n ≤ N – N') ist, wird Schritt S24 ausgeführt.
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In
Schritt S24 wird zunächst
eine Zahl k' gesucht,
die die Bedingung erfüllt,
dass die Kapazität
des k'-ten Benutzers über der
Kapazitätsverhältnisbedingung des
k'-ten Benutzers
kleiner ist als diejenige der anderen Benutzer (d. h. R
k'/η
k' ≤ R
j'/η
j' für alle j ∊ K ^ – {k'}). Daher wird der
Benutzer, der das Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen Unterkanäle besitzt,
aus den Benutzern als der k'-te
Benutzer bestimmt. Als nächstes wählt der
k'-te Benutzer einen
der nicht-zugewiesenen Unterkanäle
mit dem maximal schwachen Eigenmodus des MIMO-Systems aus. Das bedeutet
das Suchen einer Zahl p, die
für alle j' erfüllt,
in der j' zu dem
Satz N ^ gehört,
wobei die Zahl p (d. h. j' – N ^ {p})
herausgenommen wird. Der p-te Unterkanal mit dem maximal schwachen
Eigenmodus des MIMO-Systems wird dem k'-ten Benutzer zugewiesen. Somit ist
die Kapazität
des k'-ten Benutzers
R
k' gleich
mit der vorherigen R
k' plus C
k' (d. h. R
k' =
R
k' +
C
k'),
wobei die Zahl p dem Satz der Elemente der Unterkanäle, die
dem k'-ten Benutzer N ^
k' (d.
h. N ^
k' = N ^
k' ∪ {p}) zugewiesen
sind, hinzugefügt
wird und die Zahl p wird aus dem Satz der Elemente der Unterkanäle N ^ (d. h. N ^ – {p}) herausgenommen.
In Schritt S24 wird schließlich
die Zählnummer
n um 1 erhöht (d. h.
n =
n + 1). Nachdem Schritt S24 ausgeführt wurde,
schreitet das von diesem modellhaften Beispiel bereitgestellte Betriebsmittelzuteilungsverfahren
fort, um die Schritte S25 und S26 auszuführen.
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In
Schritt S25 wird bestimmt, ob die Anzahl der dem k'-ten Benutzer zugewiesenen
Unterkanäle
mit der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl Nk' gleich
ist. Falls die Anzahl der dem k'-ten
Benutzer zugewiesenen Unterkanäle
mit der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl Nk' (d.
h. |N ^k'|
= Nk')
gleich ist, wird der Schritt S26 ausgeführt; ansonsten kehrt das in
dem modellhaften Beispiel bereitgestellte Verfahren zu Schritt S23
zurück.
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In
Schritt S26 wird die Zahl k' aus
dem Satz K ^ (d. h. K ^ – {k'}) herausgenommen
und somit verlässt
der k'-te Benutzer
den Wettbewerb der Bestimmung des Auswahlrechts der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
für einen
der Benutzer.
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Es
wird angemerkt, dass die Bestimmung des Auswahlrechts der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
für einen
der Benutzer Benutzer-gerichtet ist. Das bedeutet die Einstellung
des Kapazitätsverhältnisses
an dem Punkt des Benutzers, und dann wählt der Benutzer, der das Recht
besitzt, einen der nicht-zugewiesenen Unterkanäle aus.
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Nachdem
jede Anzahl der Unterkanäle,
die jedem der Benutzer zugewiesen ist, mit der voreingestellten
zugewiesenen Unterkanalanzahl gleich ist, wird Schritt S27 ausgeführt. In
den Schritten S27 bis S29 werden die verbleibenden Unterkanäle den K
Benutzern zugewiesen. Ire Schritt S27 wird der Satz der Elemente der
Benutzer K ^ initialisiert, in dem K ^ = {1, ..., K} ist. Dann wird in
Schritt S28 bestimmt, ob die Zählnummer n größer als N ist. Falls die Zählnummer n größer als N ist, ist die Unterkanalzuteilung
abgeschlossen. Ansonsten wird Schritt S29 ausgeführt.
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In
Schritt S29 wird zunächst
eine Zahl k ^ gesucht, die die Bedingung erfüllt, dass die Kapazität des k ^-ten Benutzers über der
Kapazitätsverhältnisbedingung
des k ^-ten Benutzers kleiner ist als diejenige der anderen Benutzer
Daher wird der Benutzer,
der das Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen Unterkanäle besitzt,
aus den Benutzern als der k ^-te Benutzer bestimmt. Als nächstes wählt der k ^-te
Benutzer einen der nicht-zugewiesenen Unterkanäle mit dem maximal schwachen
Eigenmodus des MIMO-Systems aus. Das bedeutet das Suchen einer Zahl m ^,
die
für alle j ^ erfüllt, in der j ^ zu dem Satz N ^ gehört, wobei
die Zahl m ^ (d. h. j ^ ∊ N ^ – {m ^})
herausgenommen wird. Der m ^-te Unterkanal mit dem maximal schwachen
Eigenmodus des MIMO-Systems wird dem k ^-ten Benutzer zugewiesen. Somit
ist die Kapazität
des k ^-ten Benutzers
gleich
mit der vorherigen
wobei die Zahl m ^ dem Satz
der Elemente der Unterkanäle,
die dem k ^-ten Benutzer zugewiesen sind,
hinzugefügt wird und die Zahl m ^ wird
aus dem Satz der Elemente der Unterkanäle N ^ (d. h. N ^ – {m ^}) herausgenommen.
In Schritt S29 wird schließlich
die Zählnummer
n um 1 erhöht (d. h.
n =
n + 1).
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Nachdem
Schritt S29 ausgeführt
wurde, kehrt das von diesem modellhaften Beispiel bereitgestellte Verfahren
zu Schritt S28 zurück.
Nachdem sämtliche
der verbleibenden Unterkanäle
den K Benutzern zugewiesen wurden, endet die Unterkanalzuteilung
des von diesem modellhaften Beispiel bereitgestellten Verfahrens.
Es wird angemerkt, dass in dem Zuteilungsprozess der 2A,
dem Verfahren der Bestimmung des Auswahlrechts eines der Unterkanäle für den Benutzer,
nur der Benutzer, der das Recht besitzt, einen der Unterkanäle auswählen kann.
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Bezug
nehmend auf 2B, ist 2B das
Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu 2A wird
der Schritt S10 durch den Punkt des Benutzer-gerichteten Unterkanal-Zuteilungsalgorithmus
mit der Max-Sum-Rate-Belegungsregel implementiert. Jedoch wird das
von 2B bereitgestellte modellhafte Beispiel nicht
verwendet, um den Umfang der Erfindung einzuschränken. Die Schritte S30, S31,
S33 und S36 bis S38 sind die gleichen wie die Schritte S20, S21,
S23 bzw. S26 bis S28 und die Details davon sind hierin nicht nochmals
beschrieben. Wie vorstehend erwähnt,
sind die Unterschiede zwischen den 2A und 2B die
Belegungsregeln. 2A verwendet die Max-Min-Belegungsregel,
aber 2B verwendet die Max-Sum-Rate-Belegungsregel.
-
In
Schritt S31 und S32 wählt
jeder Benutzer der Reihe nach einen der Unterkanäle mit der maximalen Kapazität des MIMO-Systems
aus und dann werden die Kapazität
des
k-ten Benutzers
,
die Sätze N ^ und
aktualisiert.
-
In
Schritt S32 wird eine Zahl m gesucht, die
für alle j erfüllt, in
der j zu dem Satz N ^ gehört,
wobei die Zahl m herausgenommen wird (d. h. j ∊ N ^ – {m}).
Darin wird die Kapazität
des m-ten Unterkanals
die
dem
k-ten Benutzer zugewiesen
ist, definiert als
-
Die
Kapazität
des
k-ten Benutzers
und
die Sätze N ^ und
werden
mit der Zahl m aktualisiert. Der m-te Unterkanal mit der Kapazität des MIMO-Systems
wird dem
k-ten Benutzer zugewiesen.
Somit ist die Kapazität
des
k-ten Benutzers
gleich
mit
wobei die Zahl m dem Satz
der Elemente der Unterkanäle,
der dem
k-ten Benutzer
zugewiesen ist, hinzugefügt wird
und die Zahl m wird aus dem Satz der Elemente der Unterkanäle N ^ (d.
h. N ^ – {m})
herausgenommen. In Schritt S32 werden schließlich die Zählnummern
k und
n um
1 erhöht
(d. h.
k =
k + 1 und
n =
n + 1). Nachdem Schritt S32
ausgeführt
ist, kehrt das von diesem modellhaften Beispiel bereitgestellte
Betriebsmittelzuteilungsverfahren zurück, um Schritt S31 auszuführen. Somit
wählt jeder
Benutzer der Reihe nach einen der Unterkanäle mit der maximalen Kapazität des MIMO-Systems
aus.
-
Es
wird angemerkt, dass der Unterkanal mit der maximalen Kapazität des k-ten Benutzers von dem vorherigen
Benutzer gewählt
sein und somit der k-te Benutzer
den Unterkanal mit der maximalen Kapazität nicht auswählen könnte. Jedoch
ist in dem allgemeinen Fall die Gesamtanzahl der Unterkanäle N wesentlich größer als
die Gesamtanzahl der Benutzer K und somit tritt der vorstehende
Zustand mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit ein.
-
Ferner
kann die Reihenfolge der K Benutzer gemäß den Prioritäten bestimmt
werden und die Prioritäten
können
verschieden sein und gemäß den Kosten
bestimmt werden, die die Benutzer zahlen. Außerdem können die Prioritäten gemäß den Arten
der Datenübertragung
der Benutzer bestimmt werden und die Arten der Datenübertragung
der Benutzer können
Echtzeit-Video-Datenübertragung,
Echtzeit-Audio-Datenübertragung,
allgemeine Datei-Datenübertragung
usw. einschließen.
Daher kann der Benutzer mit der höchsten Priorität zuerst
das Auswahlrecht der Unterkanals besitzen.
-
In
den Schritten S33 bis S36 wird das Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
für einen
der Benutzer gemäß den zugewiesenen
Kapazitäten
und Kapazitätsverhältnisgrenzen
der Benutzer bestimmt und dann wird einer der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
mit der maximalen Kapazität
des MIMO-Systems dem Benutzer zugewiesen, der das Auswahlrecht der
nicht-zugewiesenen Unterkanäle
besitzt. Angenommen der Benutzer mit dem Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
ist der k'-te Benutzer,
werden nach Zuweisung eines der nicht-zugewiesenen Unterkanäle für den k'-ten Benutzer die
Kapazität
des k'-ten Benutzers Rk',
die Sätze N ^ und N ^k' aktualisiert.
Falls die Anzahl der dem k'-ten
Benutzer zugewiesenen Unterkanäle
mit der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl Nk' gleich
ist, verlässt
der k'-te Benutzer
den Wettbewerb der Bestimmung des Auswahlrechts der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
für einen
der Benutzer.
-
In
Schritt S34 wird zunächst
eine Zahl k' gesucht,
die die Bedingung erfüllt,
dass die Kapazität
des k'-ten Benutzers über der
Kapazitätsverhältnisbedingung
des k'-ten Benutzers
kleiner ist als diejenige der anderen Benutzer (d. h. Rk'/ηk' ≤ Rj'/ηj' für alle j ∊ K ^ – {k'}). Daher wird der
Benutzer, der das Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen Unterkanäle besitzt,
aus den Benutzern als der k'-te
Benutzer bestimmt. Als nächstes wählt der
k'-te Benutzer einen
der nicht-zugewiesenen Unterkanäle
mit der maximalen Kapazität
des MIMO-Systems aus. Das bedeutet das Suchen einer Zahl m', die Ck',m' > Ck',j' für alle j' erfüllt, in
der j' zu dem Satz N ^ gehört, wobei
die Zahl m' (d.
h. j' ∊ N ^ – {m'}) herausgenommen
wird. Der m'-te
Unterkanal mit der maximalen Kapazität des MIMO-Systems wird dem
k'-ten Benutzer
zugewiesen. Somit ist die Kapazität des k'-ten Benutzers Rk' gleich mit
der vorherigen Rk' plus Ck',m' (d. h. Rk' =
Rk' +
Ck',m'), wobei die
Zahl m' dem Satz
der Elemente der Unterkanäle,
die dem k'-ten Benutzer N ^k' (d.
h. N ^k' = N ^k' ∪ {m'}) zugewiesen sind,
hinzugefügt
wird und die Zahl m' wird
aus dem Satz der Elemente der Unterkanäle N ^ (d. h. N ^ – {m'}) herausgenommen.
In Schritt S34 wird schließlich
die Zählnummer n um 1 erhöht (d. h. n = n + 1).
-
In
Schritt S39 wird zunächst
eine Zahl k ^ gesucht, die die Bedingung erfüllt, dass die Kapazität des k ^-ten Benutzers über der
Kapazitätsverhältnisbedingung
des k ^ Benutzers kleiner ist als diejenige der anderen Benutzer
Daher wird der Benutzer,
der das Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen Unterkanäle besitzt,
aus den Benutzern als der k ^-te Benutzer bestimmt. Als nächstes wählt der k ^-te
Benutzer einen der nicht-zugewiesenen Unterkanäle mit der maximalen Kapazität des MIMO-Systems
aus. Das bedeutet das Suchen einer Zahl m ^, die
für alle j ^ erfüllt, in der j ^ zu dem Satz gehört, wobei
die Zahl m ^ (d. h. j ^ ∊ N ^ – {m ^ })
herausgenommen wird. Der m ^ te Unterkanal mit der maximalen Kapazität des MIMO-Systems
wird dem k ^-ten Benutzer zugewiesen. Somit ist die Kapazität des k ^-ten
Benutzers
gleich
mit der vorherigen
wobei die Zahl m ^ dem Satz
der Elemente der Unterkanäle,
die dem k ^-ten Benutzerzugewiesen sind,
hinzugefügt wird und die Zahl m ^ wird
aus dem Satz der Elemente der Unterkanäle N ^ (d. h. N ^ – {m ^}) herausgenommen.
In Schritt S39 wird schließlich
die Zählnummer
n um 1 erhöht (d. h.
n =
n + 1).
-
Gemäß den vorstehenden
zwei modellhaften Beispielen werden die Unterkanäle Benutzer-gerichtet zugewiesen.
Bezug nehmend auf 2C, ist 2C das
Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung. Es wird angemerkt, dass die Belegungsregeln
in den 2A und 2B nicht
eingeschränkt
sind, und 2C ist ein allgemeines Flussdiagramm
von Schritt S10, der durch 2A und 2B zusammengefasst
ist.
-
In
Schritt S40 wird eine Vielzahl einer voreingestellten zugewiesenen
Unterkanalanzahl den K Benutzern gemäß der Kapazitätsverhältnisbedingung
zugewiesen, wobei die voreingestellte zugewiesene Unterkanalanzahl
Nk die Anzahl der Unterkanäle darstellt,
die dem k-ten Benutzer zugewiesen werden soll (d. h. k = 1 bis K).
-
Als
nächstes
wählt in
Schritt S41 jeder Benutzer der Reihe nach einen der Unterkanäle gemäß einer Belegungsregel
aus, wobei die Belegungsregel die Max-Min-Belegungsregel oder Max-Sum-Rate-Belegungsregel
sein kann und die Art der Belegungsregel nicht verwendet wird, um
den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
-
In
Schritt S42 wird einer der Benutzer, der ein Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
besitzt, gemäß den zugewiesenen
Kapazitäten
und der Kapazitätsverhältnisgrenzen
der Benutzer bestimmt und dann wählt
der Benutzer, der das Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen Unterkanäle besitzt,
einen der nicht-zugewiesenen Unterkanäle gemäß der Belegungsregel aus.
-
Falls
in Schritt S43 die Anzahl der dem k-ten Benutzer zugewiesenen Unterkanäle mit der
voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl Nk gleich
ist, verlässt
der k-te Benutzer den Wettbewerb der Bestimmung des Auswahlrechts
der nicht-zugewiesenen Unterkanäle
für einen
der Benutzer und der nächste
Schritt S44 wird ausgeführt.
Ansonsten wird zu Schritt S42 zurückgekehrt.
-
In
Schritt S44 wird bestimmt, ob die Anzahl der Unterkanäle, die
sämtlichen
Benutzern zugewiesen ist, mit der Summe ihrer voreingestellten zugewiesenen
Unterkanalanzahl gleich ist. Falls die Anzahl der sämtlichen
Benutzern zugewiesenen Unterkanäle
mit der Summe ihrer voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl
gleich ist, wird Schritt S45 ausgeführt. Ansonsten wird zu Schritt
S42 zurückgekehrt.
-
In
Schritt S45 wird der Benutzer, der das Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
besitzt, gemäß jeder
der zugewiesenen Kapazitäten
und Kapazitätsverhältnisgrenzen
der Benutzer bestimmt und dann wählt
der Benutzer, der das Auswahlrecht der nicht-zugewiesenen Unterkanäle besitzt,
einen der nicht-zugewiesenen Unterkanäle gemäß der Belegungsregel aus. Schritt
S45 wird wiederholt, bis sämtliche Unterkanäle den Benutzern
zugewiesen sind.
-
In
den 2A bis 2C werden
die Unterkanäle
Benutzer-gerichtet zugewiesen. Da die Unterkanäle Benutzer-gerichtet zugewiesen
werden, bestimmen die Verfahren den Benutzer, der das Auswahlrecht
der nicht-zugewiesenen Unterkanäle
besitzt, gemäß den Ergebnissen
der zugewiesenen Unterkanäle
der Benutzer. Ferner besitzt in dem Fall N > K jeder Benutzer die relativ hohe Auswahlreihenfolge
zum Auswählen
des Unterkanals und es kann zum Zuteilen des Betriebsmittels für die Benutzer
angepasst werden, wenn die Datengrößen der benötigten Datenübertragungen
der Benutzer verschieden sind. Jedoch sind die Bedingungen der N
Unterkanäle,
die von jedem Benutzer gesehen werden, festgelegt. Mit Ausnahme
der Auswahl des Unterkanals, der zuerst zugewiesen werden soll,
die die statistische Auswahl der N unabhängigen identischen Verteilungen
ist, hängen
die anderen Auswahlen voneinander ab und daher kann die Belegungsverstärkung verringert
werden.
-
Bezug
nehmend auf 3A, ist 3A das
Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem modellhaften Beispiel
ist der Schritt S10 durch den Punkt des Unterkanal-gerichteten Unterkanal-Zuteilungsalgorithmus
mit der Max-Min-Belegungsregel implementiert. Jedoch wird das durch 3A bereitgestellte
modellhafte Beispiel nicht verwendet, um den Umfang der Erfindung
einzuschränken.
-
In
Schritt S50 wird eine voreingestellte zugewiesene Unterkanalanzahl
Nk dem k-ten Benutzer gemäß der Kapazitätsverhältnisbedingung
zugewiesen, wobei die voreingestellte zugewiesene Unterkanalanzahl
Nk die Anzahl der Unterkanäle darstellt,
die dem k-ten Benutzer zugewiesen werden soll. Es wird angemerkt,
dass Nk durch Gleichung (1) bestimmt werden
kann, aber nicht verwendet wird, um den Umfang der vorliegenden Erfindung
einzuschränken.
In Schritt S50 stellt der Satz N ^ = {1, 2, ..., N} den Satz der Elemente
der Unterkanäle und
der Satz K ^ = {1, 2, ..., K} den Satz der Elemente der Benutzer dar.
Zu Beginn wird die Kapazität
des k-ten Benutzers Rk anfangs auf 0 (d.
h. Rk = 0) gesetzt und der Satz der Elemente
der Unterkanäle,
der dem k-ten Benutzer N ^k zugewiesen ist,
wird anfangs auf Null (d. h. N ^k = ϕ)
gesetzt. Nachdem die gesamte voreingestellte zugewiesene Unterkanalanzahl
Nk den Benutzern zugewiesen ist, wird eine
voreingestellte verbleibende Unterkanalanzahl N' durch Gleichung (2) errechnet, aber
nicht verwendet, um den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken, und
dann wird die Zählnummer n anfangs auf 1 gesetzt.
-
Als
nächstes
wird in Schritt S51 bestimmt, ob die Zählnummer n größer ist
als die Summe der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl
(d. h. n ≥ N – N'). Wenn die Zählnummer k größer ist
als die die Summe der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl,
wird Schritt S55 ausgeführt.
Ansonsten wird Schritt S52 ausgeführt.
-
In
Schritt S51 bis S54 wird jeder Unterkanal der Reihe nach einem der
Benutzer zugewiesen, in dem der Benutzer den maximal schwachen Eigenmodus
des MIMO-Systems besitzt, wenn er den Unterkanal verwendet, und
dann werden die Kapazität
des k'-ten Benutzers
Rk',
die Sätze N ^ und N ^k' aktualisiert.
Falls die Anzahl der dem k'-ten
Benutzer zugewiesenen Unterkanäle
mit der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl Nk' gleich
ist, verlässt
der k'-te Benutzer
den Wettbewerb und die nicht-zugewiesenen Unterkanäle werden dem
k'-ten Benutzer
in der Schleife der Schritte S51 bis S54 nicht zugewiesen.
-
In
Schritt S52 wird eine Zahl k' gesucht,
die
für alle j erfüllt, in
der j zu dem Satz K ^ gehört,
wobei die Zahl k' herausgenommen
wird (d. h. j ∊ K ^ – {k'}). Die Kapazität des k'-ten Benutzers R
k' die
Sätze N ^ und N ^
k' werden
mit der Zahl
n aktualisiert.
Der k'-te Benutzer besitzt
den maximal schwachen Eigenmodus des MIMO-Systems, wenn der
n-te Unterkanal dem k'-ten Benutzer zugewiesen
wird. Somit ist die Kapazität
des k'-ten Benutzers
R
k' gleich
mit dem vorherigen R
k' plus C
k' (d. h. R
k' =
R
k' +
C
k'),
wobei die Zählnummer
n dem Satz der Elemente der
Unterkanäle,
der dem k'-ten Benutzer zugewiesen
ist, N ^
k' (d.
h. N ^
k' = N ^
k' ∪ {
n }) hinzugefügt wird
und die Zählnummer
n wird aus dem Satz der Elemente
der Unterkanäle N ^ (d.
h. N ^ – {
n}) herausgenommen. Darin
wird die Kapazität,
die dem k'-ten Benutzer zugewiesen
ist, definiert als
-
In
Schritt S52 wird schließlich
die Zählnummer n um 1 erhöht (d. h. n = n + 1). Nachdem Schritt S52 ausgeführt ist,
wird Schritt S53 ausgeführt.
-
In
Schritt S53 wird bestimmt, ob die Anzahl der dem k'-ten Benutzer zugewiesenen
Unterkanäle
mit der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl Nk' gleich
ist. Falls die Anzahl der dem k'-ten
Benutzer zugewiesenen Unterkanäle
mit der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl Nk' (d.
h. |N ^k'|
= Nk')
gleich ist, wird der Schritt S54 ausgeführt; ansonsten kehrt das in
dem modellhaften Beispiel bereitgestellte Verfahren zu Schritt S52
zurück.
-
In
Schritt S54 wird die Zahl k' aus
dem Satz K ^ (d. h. K ^ – {k'}) herausgenommen
und somit verlässt
der k'-te Benutzer
den Wettbewerb. Die nicht-zugewiesenen Unterkanäle werden dem k'-ten Benutzer in
der Schleife der Schritte S51 bis S54 nicht zugewiesen.
-
Nachdem
jede Anzahl der Unterkanäle,
die jedem der Benutzer zugewiesen ist, mit der voreingestellten
zugewiesenen Unterkanalanzahl gleich ist, wird Schritt S55 ausgeführt. In
den Schritten S55 bis S57 werden die verbleibenden Unterkanäle den K
Benutzern zugewiesen. In Schritt S55 wird der Satz der Elemente der
Benutzer K ^ initialisiert, in der K ^ = {1, ..., K} ist. Dann wird in
Schritt S56 bestimmt, ob die Zählnummer n größer als N ist. Falls die Zählnummer n größer als N ist, ist die Unterkanalzuteilung
abgeschlossen. Ansonsten wird Schritt S57 ausgeführt.
-
In
Schritt S57 wird eine Zahl
k gesucht,
die
für alle
j erfüllt,
in der
j zu dem Satz K ^ gehört, wobei
die Zahl
k herausgenommen
wird (d. h.
j ∊ K ^ – {
k}). Dann wird die Zahl
k aus dem Satz der Elemente
der Benutzer K ^ herausgenommen (d. h. K ^ – {
k}). Die Kapazität des
k-ten Benutzers
und
die Sätze N ^ und
werden
mit der Zählnummer
n aktualisiert. Der
k-te Benutzer besitzt den
maximal schwachen Eigenmodus des MIMO-Systems, wenn der
n-te Unterkanal dem
k-ten Benutzer zugewiesen wird. Somit ist
die Kapazität
des
k-ten Benutzers
gleich
dem vorherigen
wobei die Zählnummer
n dem Satz der Elemente der
Unterkanäle,
der dem
k-ten Benutzer zugewiesen
ist,
hinzugefügt wird und die Zählnummer
n wird aus dem Satz der Elemente
der Unterkanäle N ^ (d.
h. N ^ – {
n}) herausgenommen. In Schritt
S57 wird schließlich
die Zählnummer
n um 1 erhöht (d. h.
n =
n + 1). Nachdem Schritt S57 ausgeführt ist,
wird zu Schritt S56 zurückgekehrt.
-
In
der Schleife der Schritte S56 und S57 wird angemerkt, dass jeder
Benutzer maximal einen der verbleibenden Unterkanäle erhält, die
in der Schleife der Schritte S51 bis S54 nicht-zugewiesen sind.
Daher können
die Kapazitätsverhältnisgrenzen
erhalten bleiben. Im Unterschied zu 2A wird
jeder Unterkanal dem Benutzer zugewiesen, der die maximal schwache
Eigenmodusverknüpfung
besitzt. Daher kann das von 3A bereitgestellte
Verfahren den Unterkanal gemäß der Ergebnisse
der zugewiesenen Unterkanäle
der Benutzer nicht zuteilen.
-
Bezug
nehmend auf 3B, ist 3B das
Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu 3A wird
der Schritt S10 durch den Punkt des Unterkanal-gerichteten Unterkanal-Zuteilungsalgorithmus
mit der Max-Sum-Rate-Belegungsregel implementiert. Jedoch wird das
von 3B bereitgestellte modellhafte Beispiel nicht
verwendet, um den Umfang der Erfindung einzuschränken. Die Schritte S60, S61,
S63 und S64 bis S66 sind die gleichen wie die Schritte S50, S51,
S53 bzw. S54 bis S56 und die Details davon sind hierin nicht nochmals
beschrieben. Wie vorstehend erwähnt,
sind die Unterschiede zwischen den 3A und 3B die
Belegungsregeln. 3A verwendet die Max-Min-Belegungsregel,
aber 3B verwendet die Max-Sum-Rate-Belegungsregel.
-
In
Schritt S62 wird eine Zahl k' gesucht,
die
für alle j erfüllt, in
der j zu dem Satz K ^ gehört,
wobei die Zahl k' herausgenommen
wird (d. h. j ∊ K ^ – {k'}). Die Kapazität des k'-ten Benutzers R
k' und
die Sätze N ^ und
werden mit der Zahl
n aktualisiert.
Der k'-te Benutzer besitzt
die maximale Kapazität
des MIMO-Systems, wenn der
n-te
Unterkanal dem k'-ten
Benutzer zugewiesen wird. Somit ist die Kapazität des k'-ten Benutzers R
k' gleich mit
dem vorherigen R
k' plus
wobei die Zählnummer
n dem Satz der Elemente der
Unterkanäle,
der dem k'-ten Benutzer
zugewiesen ist, N ^
k' (d. h. N ^
k' = N ^
k' ∪ {
n}) hinzugefügt wird
und die Zählnummer
n wird aus dem Satz der Elemente
der Unterkanäle
(d.
h. N ^ – {
n}) herausgenommen. Darin
wird die Kapazität,
die dem k'-ten Benutzer
zugewiesen ist, definiert als
-
In
Schritt S62 wird schließlich
die Zählnummer n um 1 erhöht (d. h. n = n +1). Nachdem Schritt S62 ausgeführt ist,
wird Schritt S63 ausgeführt.
-
In
Schritt S67 wird eine Zahl
k gesucht,
die
für alle
j erfüllt,
in der
j zu dem Satz K ^ gehört, wobei
die Zahl k' herausgenommen
wird (d. h.
j ∊ K ^ – {
k}). Dann wird die Zahl
k aus dem Satz der Elemente
der Benutzer K ^ herausgenommen (d. h. K ^ – {
k}). Die Kapazität des
k-ten Benutzers
und
die Sätze N ^ und
werden
mit der Zählnummer
n aktualisiert. Der
k-te Benutzer besitzt die
maximale Kapazität
des MIMO-Systems, wenn der
n-te
Unterkanal dem
k-ten Benutzer
zugewiesen wird. Somit ist die Kapazität des
k-ten Benutzers
gleich
dem vorherigen
plus
wobei die Zählnummer
n dem Satz der Elemente der
Unterkanäle,
der dem
k-ten Benutzer zugewiesen
ist,
hinzugefügt wird und die Zählnummer
n wird aus dem Satz der Elemente
der Unterkanäle N ^ (d.
h. N ^ – {
n}) herausgenommen. In Schritt
S67 wird schließlich die
Zählnummer
n um 1 erhöht (d. h.
n =
n + 1). Nachdem Schritt S67 ausgeführt ist,
wird zu Schritt S66 zurückgekehrt.
-
Gemäß den vorstehenden
zwei modellhaften Beispielen werden die Unterkanäle Unterkanal-gerichtet zugewiesen.
Bezug nehmend auf 3C, ist 3C das
Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung. Es wird angemerkt, dass die
Belegungsregeln in den 3A und 3B nicht
eingeschränkt
sind, und 3C ist ein allgemeines Flussdiagramm
von Schritt S10, der durch 3A und 3B zusammengefasst
ist.
-
In
Schritt S70 wird eine Vielzahl einer voreingestellten zugewiesenen
Unterkanalanzahl den K Benutzern gemäß der Kapazitätsverhältnisbedingung
zugewiesen, wobei die voreingestellte zugewiesene Unterkanalanzahl
Nk die Anzahl der Unterkanäle darstellt,
die dem k-ten Benutzer zugewiesen werden soll (d. h. k = 1 bis K).
-
In
Schritt S71 wählen
die ersten bis (N-N')-ten
Unterkanäle
der Reihe nach einen der Benutzer gemäß einer Belegungsregel aus,
wobei (N-N') die
Summe der voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl ist. Falls
die Anzahl der dem Benutzer zugewiesenen Unterkanäle mit der
voreingestellten zugewiesenen Unterkanalanzahl davon gleich ist,
verlässt
der Benutzer den Wettbewerb der Zuweisung einer der Unterkanäle in Schritt
S71.
-
In
Schritt S72 wählt
jeder der nicht-zugewiesenen Unterkanäle der Reihe nach einen der
Benutzer gemäß einer
Belegungsregel aus, wobei dem Benutzer maximal einer der nicht-zugewiesenen
Unterkanäle
in Schritt S72 zugewiesen wird.
-
Im
Unterschied zu den 2A bis 2C sind
die von den 3A bis 3C bereitgestellten
Verfahren Unterkanal-gerichtet. Daher wird jeder Unterkanal der
Reihe nach seinem entsprechenden Benutzer zugewiesen und die Auswahl
von jedem Unterkanal für
die Benutzer ist die statistische Auswahl von K unabhängigen identischen
Verteilungen. Daher ist es für
die Betriebsmittelzuteilung von gleichen Datengrößen der benötigten Datenübertragung
der Benutzer anpassbar. Jedoch können
die von den 3A bis 3C bereitgestellten
Verfahren die Unterkanäle
den Benutzern gemäß den zugewiesenen
Kapazitäten
der Benutzer nicht zuweisen. Obwohl jede Auswahl der Unterkanals
eine unabhängige
identische Verteilung mit statistischen Eigenschaften ist, kann
die Auswahlreihenfolge um 1 verringert werden, wenn die Anzahl der
dem Benutzer zugewiesenen Unterkanäle mit seiner voreingestellten
zugewiesenen Unterkanalanzahl gleich ist.
-
Es
wird angemerkt, dass wenn die Größen der
Datenübertragung
der Benutzer gleich sind (d. h. die Kapazitätsverhältnisse gleich sind), die von
den 3A bis 3C bereitgestellten
Verfahren auf die 4A bis 4C verringert
werden.
-
Bezug
nehmend auf 4A, ist 4A das
Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung, wenn die Kapazitätsverhältnisse
der Benutzer gleich sind. In Schritt S80 wird der Satz der Elemente
der Benutzer K ^ als K ^ = {1, ..., K} initialisiert und die Zählnummer
wird auf 1 gesetzt. In Schritt S81 wird bestimmt, ob die Zählnummer n gleich N ist. Falls die
Zählnummer n gleich N ist, endet die
Unterkanalzuteilung. Ansonsten wird zu Schritt S82 gegangen.
-
In
Schritt S82 wird eine Zahl
k gesucht,
die
für alle i erfüllt, in
der i zu dem Satz K ^ gehört,
wobei die Zahl
k herausgenommen
wird (d. h. i ∊ K ^ – {
k}). Der
k-te Benutzer besitzt den maximal schwachen
Eigenmodus des MIMO-Systems, wenn der
n-te
Unterkanal dem
k-ten Benutzer
zugewiesen wird. Somit wird der
n-te
Unterkanal dem
k-ten Benutzer
zugewiesen und die Zählnummer
wird um 1 erhöht.
-
In
der Schleife der Schritte S81 und S82 wählt jeder der Unterkanäle einen
der Benutzer mit dem maximal schwachen Eigenmodus aus, wenn der
Unterkanal den Benutzern zugewiesen wird. Es wird angemerkt, dass
die Auswahlreihenfolge von jedem Benutzer, der von dem Unterkanal
ausgewählt
wird, K ist. Im Unterschied zu dem Benutzer-gerichteten Verfahren
ist das Verfahren stärker
anpassbar, wenn die Datengrößen der Datenübertragungen
der Benutzer gleich sind.
-
Bezug
nehmend auf 4B, ist 4B das
Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung, wenn die Kapazitätsverhältnisse
der Benutzer gleich sind. Die Schritte S90 und S91 sind die gleichen
wie die Schritte S80 und S81 und sind hierin nicht nochmals beschrieben.
Die Unterschiede zwischen den 4A und 4B sind
die Belegungsregeln. 4A verwendet die Max-Min-Belegungsregel,
während 4B die
Max-Sum-Rate-Belegungsregel verwendet.
-
Bezug
nehmend auf 4C, ist 4C das
Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften
Beispiel der vorliegenden Erfindung, wenn die Kapazitätsverhältnisse
der Benutzer gleich sind. 4C ist
ein allgemeines Flussdiagramm von Schritt S10, der durch die 4A und 4B zusammengefasst
ist. In Schritt S99 wählt
jeder der Unterkanäle
der Reihe nach einen der Benutzer gemäß einer Belegungsregel aus.
-
Die
Implementierungen von Schritt S10 wurden wie vorstehend erwähnt beschrieben.
Nun wird wieder auf 1 Bezug genommen. Nachdem die
Unterkanalzuteilung abgeschlossen wurde, wird nun in Schritt S12 die
Leistung für
jede Übertragungsverknüpfung errechnet
und bestimmt.
-
Da
die Unterkanalzuteilung abgeschlossen wurde (d. h. I
k,n ist
gelöst),
wird für
die Bedingung der festgelegten Leistung das Problem der Maximierung
der Systemkapazität
als die folgenden Gleichungen modelliert:
worin der Satz N ^
k in
Schritt S10 bestimmt wird. Nun wird durch die Optimierung des Lagrange-Multiplikator,
die Lagrange-Funktion des vorstehenden Problems definiert als
worin μ
1, θ
k (2 ≤ θ
k ≤ K)
und ζ
k (1 ≤ k ≤ K; n ∊ N ^
k) Lagrange-Multiplikatoren sind. Gemäß der Optimierungsregel sollte
die optimale Lösung
die Bedingung von Kurush-Kuhn-Tucker (KKT) erfüllen, das bedeutet, die folgenden Gleichungen
erfüllen:
-
Da
wie vorstehend beschrieben der Schritt S10 die Unterkanäle den Benutzern
zugewiesen hat, wird das MU-MIMO-OFDM-System unter der Bedingung
der Hochverstärkung
nach der Belegungsprozedur betrieben. Daher wird unter der Bedingung
log(1 + x) an log(x) angenähert.
Unter dieser Annahme und durch die Bedingung von KKT der Gleichungen
(3), (4) und (6) werden die Verhältnisgleichungen
erhalten als
-
Aus
Gleichung (7) sind für
den ersten Benutzer (d. h. k = 1) die Leistungswerte von beliebigen
zwei seiner zugewiesenen Unterkanäle gleich. Das bedeutet unter
der Annahme, dass der n-te und m-te Unterkanal dem ersten Benutzer
zugewiesen sind (d. h. n, m ∊ N ^
1)
und dass ihre Leistung einander gleich ist (d. h. P
l,n = P
l,m). Gleichermaßen sind aus Gleichung (8)
für den
k-ten Benutzer (d. h. k = 2 bis K) die Leistungswerte von beliebigen
zwei seiner zugewiesenen Unterkanäle gleich. Das bedeutet unter
der Annahme, dass der n-te und m-te Unterkanal dem k-ten Benutzer
zugewiesen sind (d. h. n, m ∊ N ^
k)
und dass ihre Leistung einander gleich ist (d. h. P
k,n =
P
k,m). Daher sind für jeden Benutzer die Leistungswerte
ihres zugewiesenen Unterkanals gleich und die Leistung des k-ten
Benutzers wird definiert als
worin |N ^
k|
die Zahl der dem k-ten Benutzer zugewiesenen Unterkanäle ist.
Dementsprechend werden die Lösungen
des Optimierungsproblems darauf verringert, um die K Zuteilungen
der Benutzerleistung {P
k} K / k=1, anstatt die N
Zuteilungen der Unterkanalleistung P
k,n zu
lösen.
-
Nun
wird unter Berücksichtigung
der Kapazitätsverhältnisgrenzen
in den vorstehenden Ergebnissen eine relative Gleichung hergeleitet
als
und dann
wird die Leistung des k-ten Benutzers hergeleitet als
in dem
E
k definiert ist als
-
-
Die
Leistungsgrenze des MU-MIMO-OFDM-Systems ist
-
Aus
Gleichung (9) und (10) kann die Leistung des k-ten Benutzers P
k gelöst
werden (über
das Newton'sche
Wurzelbestimmungsverfahren, das nicht verwendet wird, um den Umfang
der vorliegenden Erfindung einzuschränken). Wenn
|N ^1|:|N ^2|: ... :|N ^k| ≅ η1:η2: ... :ηk ist, wird Gleichung (9) gekürzt zu
-
Als
nächstes
wird Gleichung (11) in Gleichung (10) eingesetzt und die relative
Gleichung abgeleitet als
und dann werden die Leistungswerte
des ersten Benutzers und des k-ten Benutzers (k = 2, 3, ..., K)
als Gleichungen (12) und (13) bezogen. Gleichungen (12) und (13)
werden definiert als
und Gleichungen
(12) und (13) sind einfache lineare Lösungen.
-
Es
ist intuitiv, dass das vorstehende Problem über eine ausgiebige Suche,
um die ideale Lösung
zu erhalten, gelöst
werden kann. Jedoch gibt es KN mögliche Zuteilungen
der Unterkanäle
und Leistungswerte und dessen Komplexität ist O(KN).
Die von den modellhaften Beispielen bereitgestellten Verfahren teilen
zunächst
die Unterkanäle
den Benutzern zu und teilen dann die Leistung jedem Benutzer zu
und die Leistungswerte der Unterkanäle des gleichen Benutzers sind
gleich. Daher sind die Komplexitäten
des Benutzer-gerichteten Belegungsalgorithmus der von den 2A–2C bereitgestellten
Verfahren O(KN log2N) und die Komplexitäten des
Unterkanal-gerichteten Belegungsalgorithmus der von den 3A–3C bereitgestellten
Verfahren sind O(KN).
-
Bezug
nehmend auf 5, ist 5 ein schematisches
Diagramm, das ein MU-MIMO-OFDM-System 100 zeigt. Das MU-MIMO-OFDM-System
besitzt eine Basisstation 101 mit mehreren Antennen und
eine Vielzahl von Benutzern 102 mit mehreren Antennen.
In diesem Schema muss die Basisstation 101 die Unterkanäle und die
Leistungswerte jedem Benutzer 102 zuweisen, weshalb ein
Betriebsmittelzuteilungsapparat in der Basisstation 101 installiert
ist. Der Betriebsmittelzuteilungsapparat führt das in 1 bereitgestellte
Verfahren aus, um die Unterkanäle
und die Leistungswert; jedem Benutzer 102 zuzuweisen. Darin
kann Schritt S10 der 1 durch die modellhaften Beispiele,
die von 2A bis 4C bereitgestellt
werden, für
verschiedene Bedingungen und verschiedene Anforderungen implementiert
sein.
-
Bezug
nehmend auf 6, ist 6 ein
Blockdiagramm, das die Anwendung des Betriebsmittelzuteilungsapparats
in dem Basisstationssender 600 zeigt. Der Betriebsmittelzuteilungsapparat
ist eine adaptive Betriebsmittelzuteilungsalgorithmus-Ausführungsvorrichtung 601,
die das in 1 bereitgestellte Verfahren ausführt, um
die Unterkanäle
und die Leistungswerte jedem Benutzer zuzuweisen. Die adaptive Betriebsmittelzuteilungsalgorithmus-Ausführungsvorrichtung 601 kann
einen Leistungs-Betriebsmittelzuteilungsapparat und einen Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat
umfassen, aber diese Implementierung des Betriebsmittelzuteilungsapparats
wird nicht verwendet, um den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken. Der
Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat wird verwendet, um Schritt
S10 der
-
1 auszuführen, und
der Leistungs-Betriebsmittelzuteilungsapparat wird verwendet, um
Schritt S12 der 1 auszuführen. Darin kann Schritt S10
der 1 durch die modellhaften Beispiele, die von 2A bis 4C bereitgestellt
werden, für
verschiedene Bedingungen und verschiedene Anforderungen implementiert
sein. Wie vorstehend erwähnt,
ist bei der Ausführung
des in 1 bereitgestellten Verfahrens einige Information
erforderlich, wie Kanalinformation, Feedbackinformation und Ratenanforderung
des Benutzers. Die Kanal- oder Feedbackinformation kann die schwächsten Eigenmodenverstärkungen
oder die geschätzten
Kapazitätswerte
sämtlicher
Benutzer über
sämtliche
Unterkanäle
für verschiedene
Bedingungen und verschiedene Anforderungen umfassen. Die Ratenanforderung
von jedem Benutzer kann die vorbestimmte benötigte proportionale Kapazität unter
jedem Benutzer sein.
-
Es
wird angemerkt, dass die benötigte
Kanal oder Feedbackinformation gemäß der Belegungsregel bestimmt
werden kann. Wenn die Belegungsregel die Max-Min-Belegungsregel
ist, muss die benötigte
Kanal- oder Feedbackinformation die schwächsten Eigenmodenverstärkungen
sämtlicher
Benutzer über
sämtliche Unterkanäle aufweisen.
Wenn die Belegungsregel die Max-Sum-Rate-Belegungsregel ist, muss
die benötigte Kanal-
oder Feedbackinformation die geschätzten Kapazitätswerte
sämtlicher
Benutzer über
sämtliche
Unterkanäle
aufweisen.
-
Danach
bestimmt die adaptive Betriebsmittelzuteilungsalgorithmus-Ausführungsvorrichtung 601 die Zuteilung der
Unterkanäle
der Benutzer und die Leistung der Benutzer. Die adaptive Betriebsmittelzuteilungsalgorithmus-Ausführung 601 gibt
die Zuteilungsinformation mit der Unterkanal-Zuteilungsinformation
und Leistungs-Zuteilungsinformation an die Unterkanal-Zuteilungsvorrichtung 602 und
Leistungs-Zuteilungsvorrichtung 603 in dem Basisstationssender 600 aus.
-
Die
Unterkanal-Zuteilungsvorrichtung 602 empfängt die
Daten Daten_1~Daten_K, die jeweils zu dem ersten Benutzer bis k-ten
Benutzer gesendet werden sollen, und weist die Daten Daten_1~Daten_K
auf den entsprechenden Unterkanälen
gemäß der Unterkanal-Zuteilungsinformation
zu. Die Leistungs-Zuteilungsvorrichtung 603 weist die Leistung
von jedem Unterkanal gemäß der Leistungs-Zuteilungsinformation
zu und die räumliche
Multiplex-Vorrichtung 604 weist als nächstes die Daten Daten_1~Daten_K
zu, die über
die Antennen überfragen
werden sollen. Bevor die Daten Daten_1~Daten_K über die Antennen übertragen
werden, werden die Daten Daten_1~Daten_K von den OFDM-Modulatoren 605 moduliert.
-
Der
Benutzer, wie ein k-ter mobiler Benutzer, kann eine Unterkanal-Auswahlvorrichtung
besitzen, um die Unterkanal-Zuteilungsinformation des k-ten Benutzers
zu empfangen. Die Unterkanal-Auswahlvorrichtung zeigt der Extraktionsvorrichtung 612 an,
die Daten zu extrahieren, die über
die Antennen empfangen und von dem OFDM-Demodulator 620 gemäß der Unterkanal-Zuteilungsinformation
des k-ten Benutzers demoduliert wurden. Daher können die über die Antennen empfangenen
Daten präzise
extrahiert werden. Obwohl die Anwendung des Betriebsmittelzuteilungsapparats
in dem Basisstationssender 600 vorstehend beschrieben ist, wird
sie nicht verwendet, um die Anwendung des Betriebsmittelzuteilungsapparats
einzuschränken.
-
Dementsprechend
besitzen im Vergleich zu den herkömmlichen Betriebsmittelzuteilungsverfahren und
-apparaten die von den vorstehenden modellhaften Beispielen bereitgestellten
Betriebsmittelzuteilungsverfahren und -apparate die geringere Komplexität. Ferner
können
die von den vorstehenden modellhaften Beispielen bereitgestellten
Betriebsmittelzuteilungsverfahren und -apparate in dem MU-MIMO-OFDM-System angewendet
werden, wobei die Größe der Datenübertragungen
von verschiedenen Benutzern unterschiedlich sein kann. Wenn das
Verfahren die Max-Min-Belegungsregel verwendet, sind die Abdeckungsbereiche
des MU-MIMO-OFDM-Systems verbessert. Wenn das Verfahren die Max-Sum-Rate-Belegungsregel
verwendet, sind die Kapazitäten
des MU-MIMO-OFDM-Systems verbessert.
-
Es
ist den Fachleuten ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an der Struktur der vorliegenden Erfindung vorgenommen
werden können,
ohne von dem Umfang oder Wesen der Erfindung abzuweichen. Angesichts
der vorstehenden Beschreibungen soll die vorliegende Erfindung Modifikationen und
Variationen dieser Erfindung abdecken, falls sie in den Schutzumfang
der folgenden Ansprüche
und ihrer Äquivalente
fallen.
aktualisiert.
für alle j erfüllt, in der j zu dem Satz N ^ gehört, wobei die Zahl m herausgenommen wird (d. h. j ∊ N ^ – {m}).
werden mit der Zahl m aktualisiert. Der m-te Unterkanal mit dem maximal schwachen Eigenmodus des MIMO-Systems wird dem
wobei die Zahl m dem Satz der Elemente der Unterkanäle, der dem k-ten Benutzer zugewiesen ist, N ^k (d. h. N ^k = N ^k ∪ {m}) hinzugefügt wird und die Zahl m wird aus dem Satz der Elemente der Unterkanäle N ^ (d. h. N ^ – {m}) herausgenommen. Darin wird die Kapazität, die dem
für alle j ^ erfüllt, in der j ^ zu dem Satz N ^ gehört, wobei die Zahl m ^ (d. h. j ^ ∊ N ^ – {m ^}) herausgenommen wird. Der m ^-te Unterkanal mit dem maximal schwachen Eigenmodus des MIMO-Systems wird dem k ^-ten Benutzer zugewiesen. Somit ist die Kapazität des k ^-ten Benutzers
gleich mit der vorherigen
wobei die Zahl m ^ dem Satz der Elemente der Unterkanäle, die dem k ^-ten Benutzer zugewiesen sind,
hinzugefügt wird und die Zahl m ^ wird aus dem Satz der Elemente der Unterkanäle N ^ (d. h. N ^ – {m ^}) herausgenommen. In Schritt S29 wird schließlich die Zählnummer
aktualisiert.
die dem
werden mit der Zahl m aktualisiert. Der m-te Unterkanal mit der Kapazität des MIMO-Systems wird dem
wobei die Zahl m dem Satz der Elemente der Unterkanäle, der dem
zugewiesen ist, hinzugefügt wird und die Zahl m wird aus dem Satz der Elemente der Unterkanäle N ^ (d. h. N ^ – {m}) herausgenommen. In Schritt S32 werden schließlich die Zählnummern
für alle j ^ erfüllt, in der j ^ zu dem Satz gehört, wobei die Zahl m ^ (d. h. j ^ ∊ N ^ – {m ^ }) herausgenommen wird. Der m ^ te Unterkanal mit der maximalen Kapazität des MIMO-Systems wird dem k ^-ten Benutzer zugewiesen. Somit ist die Kapazität des k ^-ten Benutzers
gleich mit der vorherigen
wobei die Zahl m ^ dem Satz der Elemente der Unterkanäle, die dem k ^-ten Benutzerzugewiesen sind,
hinzugefügt wird und die Zahl m ^ wird aus dem Satz der Elemente der Unterkanäle N ^ (d. h. N ^ – {m ^}) herausgenommen. In Schritt S39 wird schließlich die Zählnummer
werden mit der Zählnummer
wobei die Zählnummer
werden mit der Zählnummer
plus
wobei die Zählnummer
worin der Satz N ^k in Schritt S10 bestimmt wird. Nun wird durch die Optimierung des Lagrange-Multiplikator, die Lagrange-Funktion des vorstehenden Problems definiert als
worin μ1, θk (2 ≤ θk ≤ K) und ζk (1 ≤ k ≤ K; n ∊ N ^k) Lagrange-Multiplikatoren sind. Gemäß der Optimierungsregel sollte die optimale Lösung die Bedingung von Kurush-Kuhn-Tucker (KKT) erfüllen, das bedeutet, die folgenden Gleichungen erfüllen:
in dem Ek definiert ist als
und Gleichungen (12) und (13) sind einfache lineare Lösungen.