DE102008048233B4

DE102008048233B4 - Betriebsmittelzuteilungsverfahren für ein MU-MIMO-OFDM-System (Multi-User Multiple Input Multiple Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing) und Apparat davon

Info

Publication number: DE102008048233B4
Application number: DE102008048233.1A
Authority: DE
Inventors: Li-Chun Wang; Chu-Jung Yeh
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI; National Chiao Tung University NCTU
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI; National Yang Ming Chiao Tung University NYCU
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2028-09-17
Also published as: CN101674651A; TWI426725B; TW201012105A; US20100061312A1; DE102008048233A1; US8165076B2; CN101674651B

Abstract

Ein Betriebsmittelzuteilungsverfahren für ein MU-MIMO-OFDM-System, wobei das MU-MIMO-OFDM-System eine Vielzahl von Benutzern und Unterkanälen aufweist, wobei jeder der Benutzer eine aus der Vielzahl an Kapazitätsverhältnisgrenzen hat, die Unterkanäle zu Beginn nicht zugewiesen sind, und das Verfahren folgendes umfasst: a) Berechnen einer Vielzahl an ersten begrenzten Zahlen für die Benutzer gemäß den Kapazitätsverhältnisgrenzen (S20/S30); b) Jedem der Benutzer wird nacheinander einer der Unterkanäle gemäß einer Belegungsregel zugewiesen (S21–S22/S31–S32); c) Bestimmen eines der Benutzer gemäß den Kapazitätsverhältnisgrenzen und der Vielzahl an zugewiesenen Kapazitäten, und Zuweisen eines der nicht zugewiesenen Unterkanäle an den festgelegten Benutzer gemäß der Belegungsregel, wobei jede der zugewiesenen Kapazitäten eine Gesamtkapazität der dem jeweiligen Benutzer zugewiesenen Unterkanäle darstellt, und wenn eine Anzahl der an den Benutzer zugewiesenen Unterkanäle gleich der ersten begrenzen Zahl des Benutzers ist, verlässt der Benutzer die Festlegung des Schritts, und Wiederholen des Schritts, bis eine Anzahl der den Benutzern zugewiesenen Unterkanälen gleich der Summe der ersten begrenzten Zahlen ist (S23–S26/S33–S36); und d) wenn die Zahl der den Benutzern zugewiesenen Unterkanälen gleich der Summe der ersten begrenzten Zahlen ist, Bestimmen eines der Benutzer gemäß der Kapazitätsverhältnisgrenzen und der zugewiesenen Kapazitäten und Zuweisen eines der nicht zugewiesenen Unterkanäle an den festgelegten Benutzer gemäß der Belegungsregel und Wiederholen des Schritts, bis alle Unterkanäle den Benutzern zugewiesen worden sind (S27–S29/S37–S39).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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.
Beschreibung des Standes der Technik
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.
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.
Als Stand der Technik ist eine dynamische Ressourcenzuweisung als Regelung für OFDMA-basierte drahtlose Breitbandnetze bekannt (Wireless Communications and Networking, WCNC 2003, 2, p1037–1042). Durch Ausführung der Funkressourcenzuweisung in zwei Schritten, nämlich Bandbreitenzuteilung und Kanalbelegung, wird eine effiziente Zutrittskontrolle mit geringem Aufwand realisiert. Die Anzahl der Kanäle, die jedem Benutzer zugewiesen werden, wird zuerst auf der Grundlage ihrer Verkehrsanforderung und des durchschnittlichen Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) bestimmt. Die zweite Stufe des Algorithmus findet die beste Kanalzuweisung für die Benutzer.
Die MU-OFDM-Technik ist auch für die Erreichung hoher Downlink Kapazitäten in Mobilfunk- und drahtlosen LAN-Systemen bekannt. Die Kapazität von MU-OFDM wird maximiert, wenn jeder Unterkanal dem Benutzer mit dem besten Kanal-Rausch-Verhältnis für diesen Unterkanal zugeordnet wird. Im Stand der Technik (IEEE Transactions an Wireless Communications, 4 (6), p 2726–2737) ist solch ein Algorithmus bekannt, bei dem die Unterkanalzuweisung unter Annahme einer gleichen Energieverteilung erfolgt. Ein optimaler Energiezuordnungsalgorithmus maximiert dann die Kapazität unter Beibehaltung der proportional Fairness.
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.
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.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend richtet sich die vorliegende Erfindung auf Betriebsmittelzuteilungsverfahren für ein MU-MIMO-OFDM-System und die Apparate davon.
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 ersten begrenzten Zahl 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 ersten begrenzten Zahl 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 ersten begrenzten Zahl 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.
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 ersten begrenzten Zahl 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 ersten begrenzten Zahl 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.
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 ersten begrenzten Zahl 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 ersten begrenzten Zahl davon gleich ist, wobei der Benutzer den Wettbewerb der Zuweisung eines der Unterkanäle in dem Schritt verlässt, wobei x die Summe der ersten begrenzten Zahl 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.
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 ersten begrenzten Zahl 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 ersten begrenzten Zahl 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.
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.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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.
1 ist das Flussdiagramm des Betriebsmittelzuteilungsverfahrens für das MU-MIMO-OFDM-System gemäß einem modellhaften Beispiel der vorliegenden Erfindung.
2A ist das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem modellhaften Beispiel der vorliegenden Erfindung.
2B ist das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften Beispiel der vorliegenden Erfindung.
2C ist das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften Beispiel der vorliegenden Erfindung.
3A ist das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften Beispiel der vorliegenden Erfindung.
3B ist das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften Beispiel der vorliegenden Erfindung.
3C ist das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften Beispiel der vorliegenden Erfindung.
4A ist das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften Beispiel der vorliegenden Erfindung, wenn die Kapazitätsverhältnisse der Benutzer gleich sind.
4B ist das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften Beispiel der vorliegenden Erfindung, wenn die Kapazitätsverhältnisse der Benutzer gleich sind.
4C ist das Flussdiagramm von Schritt S10 gemäß einem weiteren modellhaften Beispiel der vorliegenden Erfindung, wenn die Kapazitätsverhältnisse der Benutzer gleich sind.
5 ist ein schematisches Diagramm, das ein MU-MIMO-OFDM-System 100 zeigt.
6 ist ein Blockdiagramm, das die Anwendung des Apparats für Betriebsmittelzuteilung in dem Basisstationssender 600 zeigt.
BESCHREIBUNG DERAUSFÜHRUNGSFORMEN
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.
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.
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 σ² 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_t.
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
Wie vorstehend erwähnt, besitzt der n-te Unterkanal des k-ten Benutzers viele Eigenmoden. Es wird angemerkt, dass die schwächste Eigenmodusverknüpfung des MIMO-Kanals als λ_k,n,1 dargestellt ist. Die schwächste Eigenmodusverknüpfung λ_k,n,1 bestimmt den Abdeckungsbereich des n-ten Unterkanals des k-ten Benutzers des MIMO-Systems. Mit anderen Worten ist die Kanalverstärkung der Eigenmodusverknüpfung λ_k,n,1 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 P_k,n bestimmt.
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 P_k,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.
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.
In Schritt S20 wird eine erste begrenzte Zahl N_k dem k-ten Benutzer gemäß der Kapazitätsverhältnisbedingung zugewiesen, wobei die erste begrenzte Zahl 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. Die Gleichung (1) ist definiert als
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 R_k anfangs auf 0 (d. h. R_k = 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 erste begrenzte Zahl N_k den Benutzern zugewiesen ist, wird eine erste verbleibende begrenzte Zahl N' durch Gleichung (2) errechnet, aber nicht verwendet und dann werden die Zählnummern k und n anfangs auf 1 gesetzt. Die Gleichung (2) ist definiert als
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.
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.
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}).
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
(d. h.
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.
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.
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.
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.
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 R_k', die Sätze N ^ und N ^_k' aktualisiert. Falls die Anzahl der dem k'-ten Benutzer zugewiesenen Unterkanäle mit der ersten begrenzten Zahl N_k' gleich ist, verlässt der k'-te Benutzer den Wettbewerb der Bestimmung des Auswahlrechts der nicht-zugewiesenen Unterkanäle für einen der Benutzer.
In Schritt S23 werden die Zählnummer n und die Summe der ersten begrenzten Zahl
verglichen. Falls die Zählnummer n größer ist als die Summe der ersten begrenzten Zahl (d. h. n > N – N'), wird Schritt S27 ausgeführt. Falls die Zählnummer n kleiner oder gleich der Summe der ersten begrenzten Zahl (d. h. n ≤ N – N') ist, wird Schritt S24 ausgeführt.
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 λ_k',p,1 ≥ λ_k',j',1 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.
In Schritt S25 wird bestimmt, ob die Anzahl der dem k'-ten Benutzer zugewiesenen Unterkanäle mit der ersten begrenzten Zahl N_k' gleich ist. Falls die Anzahl der dem k'-ten Benutzer zugewiesenen Unterkanäle mit der ersten begrenzten Zahl N_k' (d. h. |N ^_k'| = N_k') gleich ist, wird der Schritt S26 ausgeführt; ansonsten kehrt das in dem modellhaften Beispiel bereitgestellte Verfahren zu Schritt S23 zurück.
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.
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.
Nachdem jede Anzahl der Unterkanäle, die jedem der Benutzer zugewiesen ist, mit der ersten begrenzten Zahl gleich ist, wird Schritt S27 ausgeführt. In den Schritten S27 bis S29 werden die verbleibenden Unterkanäle den K Benutzern zugewiesen. In 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.
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) .
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.
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. 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
(d. h.
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 R_k', die Sätze N ^ und N ^_k' aktualisiert. Falls die Anzahl der dem k'-ten Benutzer zugewiesenen Unterkanäle mit der ersten begrenzten Zahl N_k' 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. 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 der maximalen Kapazität des MIMO-Systems aus. Das bedeutet das Suchen einer Zahl m', die C_k',m' > C_k',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 R_k' gleich mit der vorherigen R_k' plus C_k',m' (d. h. R_k' = R_k' + C_k',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 ^-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 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 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
gleich mit der vorherigen
wobei die Zahl m ^ dem Satz der Elemente der Unterkanäle, die dem k ^-ten Benutzer zugewiesen sind,
(d. h.
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 ersten begrenzten Zahl den K Benutzern gemäß der Kapazitätsverhältnisbedingung zugewiesen, wobei die voreingestellte zugewiesene Unterkanalanzahl N_k 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.
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 ersten begrenzten Zahl N_k 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 ersten begrenzten Zahl gleich ist. Falls die Anzahl der sämtlichen Benutzern zugewiesenen Unterkanäle mit der Summe ihrer ersten begrenzten Zahl 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.
In Schritt S50 wird eine erste begrenzte Zahl N_k dem k-ten Benutzer gemäß der Kapazitätsverhältnisbedingung zugewiesen, wobei die erste begrenzte Zahl 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. 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 R_k anfangs auf 0 (d. h. R_k = 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 erste begrenzte Zahl N_k den Benutzern zugewiesen ist, wird eine erste begrenzte Zahl N' durch Gleichung (2) errechnet, aber nicht verwendet 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 ersten begrenzten Zahl (d. h. n ≥ N – N'). Wenn die Zählnummer k größer ist als die die Summe der ersten begrenzten Zahl, 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 R_k', die Sätze N ^ und N ^_k' aktualisiert. Falls die Anzahl der dem k'-ten Benutzer zugewiesenen Unterkanäle mit der ersten begrenzten Zahl N_k' 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' und 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 ersten begrenzten Zahl N_k' gleich ist. Falls die Anzahl der dem k'-ten Benutzer zugewiesenen Unterkanäle mit der ersten begrenzten Zahl N_k' (d. h. |N ^_k'| = N_k') 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 ersten begrenzten Zahl 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 dem 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,
(d. h.
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 N ^_k' 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
wobei die Zählnummer 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 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
(d. h.
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 ersten begrenzten Zahl den K Benutzern gemäß der Kapazitätsverhältnisbedingung zugewiesen, wobei die erste begrenzte Zahl N_k 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 ersten begrenzten Zahl ist. Falls die Anzahl der dem Benutzer zugewiesenen Unterkanäle mit der ersten begrenzten Zahl 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 ersten begrenzten Zahl 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 n 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-Multiplikators die Lagrange-Funktion des vorstehenden Problems definiert als
worin μ₁, 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_1,n = P_1,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 P_k = |N ^_k| P_k,n for n ∊ N ^_k, 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). Wenn |N ^₁|:|N ^₂|:...:|N ^_k| ≅ η₁:η₂:...:η_k 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 K^N mögliche Zuteilungen der Unterkanäle und Leistungswerte und dessen Komplexität ist O(K^N). 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 Leistungswerte 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. 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 übertragen 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.

Claims

Ein Betriebsmittelzuteilungsverfahren für ein MU-MIMO-OFDM-System, wobei das MU-MIMO-OFDM-System eine Vielzahl von Benutzern und Unterkanälen aufweist, wobei jeder der Benutzer eine aus der Vielzahl an Kapazitätsverhältnisgrenzen hat, die Unterkanäle zu Beginn nicht zugewiesen sind, und das Verfahren folgendes umfasst: a) Berechnen einer Vielzahl an ersten begrenzten Zahlen für die Benutzer gemäß den Kapazitätsverhältnisgrenzen (S20/S30); b) Jedem der Benutzer wird nacheinander einer der Unterkanäle gemäß einer Belegungsregel zugewiesen (S21–S22/S31–S32); c) Bestimmen eines der Benutzer gemäß den Kapazitätsverhältnisgrenzen und der Vielzahl an zugewiesenen Kapazitäten, und Zuweisen eines der nicht zugewiesenen Unterkanäle an den festgelegten Benutzer gemäß der Belegungsregel, wobei jede der zugewiesenen Kapazitäten eine Gesamtkapazität der dem jeweiligen Benutzer zugewiesenen Unterkanäle darstellt, und wenn eine Anzahl der an den Benutzer zugewiesenen Unterkanäle gleich der ersten begrenzen Zahl des Benutzers ist, verlässt der Benutzer die Festlegung des Schritts, und Wiederholen des Schritts, bis eine Anzahl der den Benutzern zugewiesenen Unterkanälen gleich der Summe der ersten begrenzten Zahlen ist (S23–S26/S33–S36); und d) wenn die Zahl der den Benutzern zugewiesenen Unterkanälen gleich der Summe der ersten begrenzten Zahlen ist, Bestimmen eines der Benutzer gemäß der Kapazitätsverhältnisgrenzen und der zugewiesenen Kapazitäten und Zuweisen eines der nicht zugewiesenen Unterkanäle an den festgelegten Benutzer gemäß der Belegungsregel und Wiederholen des Schritts, bis alle Unterkanäle den Benutzern zugewiesen worden sind (S27–S29/S37–S39).
Das Betriebsmittelzuteilungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner folgendes umfasst: Zuteilen von Leistung für jeden der Benutzer gemäß einer Grenzleistung des MU-MIMO-OFDM-Systems, wobei die Leistungswerte der dem Benutzer zugewiesenen Unterkanäle gleich sind.
Das Betriebsmittelzuteilungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Belegungsregel die Max-Min-Regel ist, der dem Benutzer zuzuweisende Unterkanal den allerschwächsten Eigenmodus unter den nicht zugewiesenen Unterkanälen hat (S22, S24 und S29).
Das Betriebsmittelzuteilungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Belegungsregel die Max-Sum-Rate-Regel ist, der dem Benutzer zuzuweisende Unterkanal die größte Kapazität unter den nicht zugewiesenen Unterkanälen hat (S32, S34 und S39).
Das Betriebsmittelzuteilungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das ”Bestimmen eines der Benutzer gemäß der Kapazitätsverhältnisgrenzen und der zugewiesenen Kapazitäten” das Finden desjenigen Benutzers ist, der das kleinste Verhältnis zwischen der zugewiesenen Kapazität zu der Kapazitätsverhältnisgrenze unter den sich in der Festlegung befindlichen Benutzern aufweist (S24 und S29/S34 und S39).
Ein Betriebsmittelzuteilungsapparat für ein MIU-MIMO-OFDM-System, wobei das MU-MIMO-OFDM-System eine Vielzahl von Benutzern und Unterkanälen aufweist, wobei jeder der Benutzer eine aus der Vielzahl an Kapazitätsverhältnisgrenzen hat, die Unterkanäle zu Beginn nicht zugewiesen sind, und der Betriebsmittelzuteilungsapparat folgendes umfasst: einen Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat; wobei der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat eine Vielzahl an ersten begrenzen Zahlen für die Benutzer gemäß den Kapazitätsverhältnisgrenzen berechnet; jedem der Benutzer nacheinander einem der Unterkanäle von dem Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat gemäß einer Belegungsregel zugewiesen wird; der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat einen der Benutzer bestimmt und dem festgelegten Benutzer einen der nicht zugewiesenen Unterkanäle gemäß der Belegungsregel zuweist, wobei, wenn eine Zahl der dem Benutzer zugewiesenen Unterkanälen der ersten begrenzten Zahl des Benutzers gleich ist, der Benutzer die Festlegung in dem Schritt verlässt, wobei der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat den Schritt wiederholt, bis eine Zahl den Benutzern zugewiesenen Unterkanälen gleich der Summe der ersten begrenzten Zahlen ist; und wenn die Zahl der den Benutzern zugewiesenen Unterkanälen gleich der Summe der ersten begrenzten Zahlen ist, der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat einen der Benutzer bestimmt und einen der nicht zugewiesenen Unterkanäle dem festgelegten Benutzer gemäß der Belegungsregel zuweist, wobei der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat den Schritt wiederholt, bis alle Unterkanäle den Benutzern zugewiesen worden sind.
Der Betriebsmittelzuteilungsapparat nach Anspruch 6, wobei der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat einen der Benutzer gemäß den Kapazitätsverhältnisgrenzen und einer Vielzahl an zugewiesenen Kapazitäten festlegt, und jede der zugewiesenen Kapazitäten eine Gesamtkapazität der dem jeweiligen Benutzer zugewiesenen Unterkanäle darstellt.
Der Betriebsmittelzuteilungsapparat nach Anspruch 6, der ferner folgendes umfasst: einen Leistungs-Betriebsmittelzuteilungsapparat zum Zuteilen von Leistung für jeden der Benutzer gemäß einer Grenzleistung des MU-MIMO-OFDM-Systems, wobei die Leistungswerte der dem Benutzer zugewiesenen Unterkanäle gleich sind.
Der Betriebsmittelzuteilungsapparat nach Anspruch 6, wobei die Belegungsregel die Max-Min-Regel ist, der dem Benutzer zuzuweisende Unterkanal den allerschwächsten Eigenmodus unter den nicht zugewiesenen Unterkanälen hat.
Der Betriebsmittelzuteilungsapparat nach Anspruch 6, wobei die Belegungsregel die Max-Sum-Rate-Regel ist, der dem Benutzer zuzuweisende Unterkanal die größte Kapazität unter den nicht zugewiesenen Unterkanälen hat.
Der Betriebsmittelzuteilungsapparat nach Anspruch 7, wobei ”der Betriebsmittelzuteilungsapparat bestimmt einen der Benutzer gemäß den Kapazitätsverhältnisgrenzen und der Vielzahl an zugewiesenen Kapazitäten” das Finden desjenigen Benutzers ist, der das kleinste Verhältnis zwischen der zugewiesenen Kapazität zu der Kapazitätsverhältnisgrenze unter den sich in der Festlegung befindlichen Benutzern aufweist.
Ein Betriebsmittelzuteilungsverfahren für ein MU-MIMO-OFDM-System, wobei das MU-MIMO-OFDM-System eine Vielzahl von Benutzern und Unterkanälen aufweist, wobei jeder der Benutzer eine aus der Vielzahl an Kapazitätsverhältnisgrenzen hat, die Unterkanäle zu Beginn nicht zugewiesen sind, und das Verfahren folgendes umfasst: a) Berechnen einer Vielzahl an ersten begrenzten Zahlen für die Benutzer gemäß der Kapazitätsverhältnisgrenzen (S50/S60): b) Jeder der ersten von x Unterkanälen wird nacheinander einem der Benutzer nach einer Belegungsregel zugewiesen, wobei wenn eine Anzahl der dem Benutzer zugewiesenen Unterkanäle gleich der ersten begrenzten Zahl des Benutzers ist, dem Benutzer kein weiterer Unterkanal in dem Schritt zugewiesen wird, und wobei x die Summe der ersten begrenzten Zahlen ist (S51–S54/S61–S64); und c) Jeder der nicht zugewiesenen Unterkanäle wird nacheinander einem der Benutzer gemäß einer Belegungsregel zugewiesen, wobei in dem Schritt dem Benutzer maximal einer der nicht zugewiesenen Unterkanäle zugewiesen wird (S55–S57/S65–S67).
Das Betriebsmittelzuteilungsverfahren nach Anspruch 12, das ferner folgendes umfasst: Zuteilen von Leistung für jeden der Benutzer gemäß einer Grenzleistung des MU-MIMO-OFDM-Systems, wobei die Leistungswerte der dem Benutzer zugewiesenen Unterkanäle gleich sind.
Das Betriebsmittelzuteilungsverfahren nach Anspruch 12, wobei die Belegungsregel die Max-Min-Regel ist, der dem Benutzer zuzuweisende Unterkanal den allerschwächsten Eigenmodus unter den nicht zugewiesenen Unterkanälen hat (S52 und S57).
Das Betriebsmittelzuteilungsverfahren nach Anspruch 12, wobei die Belegungsregel die Max-Sum-Rate-Regel ist, der dem Benutzer zuzuweisende Unterkanal die größte Kapazität unter den nicht zugewiesenen Unterkanälen hat (S62 und S67).
Ein Betriebsmittelzuteilungsapparat für ein MU-MIMO-OFDM-System, wobei das MU-MIMO-OFDM-System eine Vielzahl von Benutzern und Unterkanälen aufweist, wobei jeder der Benutzer eine aus der Vielzahl an Kapazitätsverhältnisgrenzen hat, die Unterkanäle zu Beginn nicht zugewiesen sind, und der Betriebsmittelzuteilungsapparat folgendes umfasst: einen Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat; wobei der Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat eine Vielzahl an ersten begrenzten Zahlen für die Benutzer gemäß den Kapazitätsverhältnisgrenzen berechnet; jeder erste von x Unterkanälen nacheinander einem der Benutzer gemäß einer Belegungsregel von dem Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat zugewiesen wird, wobei x die Summe der ersten begrenzten Zahlen ist; und jeder der nicht zugewiesenen Unterkanäle nacheinander einem der Benutzer gemäß einer Belegungsregel von dem Unterkanal-Betriebsmittelzuteilungsapparat zugewiesen wird, wobei in dem Schritt dem Benutzer maximal einer der nicht zugewiesenen Unterkanäle zugewiesen wird.
Der Betriebsmittelzuteilungsapparat nach Anspruch 16, wobei bei dem Schritt, jeden ersten von x Unterkanälen nacheinander einem der Benutzer gemäß einer Belegungsregel zuzuweisen, wenn eine dem Benutzer zugewiesene Zahl an Unterkanälen der ersten begrenzten Zahl des Benutzers gleich ist, dem Benutzer kein weiterer Unterkanal zugewiesen wird.
Der Betriebsmittelzuteilungsapparat nach Anspruch 16, der ferner folgendes umfasst: einen Leistungs-Betriebsmittelzuteilungsapparat zum Zuteilen von Leistung für jeden der Benutzer gemäß einer Grenzleistung des MU-MIMO-OFDM-Systems, wobei die Leistungswerte der dem Benutzer zugewiesenen Unterkanäle gleich sind.
Der Betriebsmittelzuteilungsapparat nach Anspruch 16, wobei die Belegungsregel die Max-Min-Regel ist, der dem Benutzer zuzuweisende Unterkanal den allerschwächsten Eigenmodus unter den nicht zugewiesenen Unterkanälen hat.
Der Betriebsmittelzuteilungsapparat nach Anspruch 16, wobei die Belegungsregel die Max-Sum-Rate-Regel ist, der dem Benutzer zuzuweisende Unterkanal die größte Kapazität unter den nicht zugewiesenen Unterkanälen hat.