專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多入多出(MIMO，Multi-Input Multi-Output)技術(shù)，尤指一種實(shí)現(xiàn)多 天線傳輸模式選擇的方法及裝置。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸和提高系統(tǒng)的吞吐量，在3G長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE，Long Term Evolution)標(biāo)準(zhǔn)中引入了可以充分利用空間資源的MIMO技術(shù)。為了有效地解決負(fù)載過量問題，使更多的用戶能夠同時(shí)接入系統(tǒng)，LTE中提出了 一種上行多用戶同時(shí)同頻接入系統(tǒng)的模式即虛擬MIM0(V-MIM0，Virtual Multi-Input Multi-Output)模式，通過空間多用戶傳輸增加資源分配的自由度，使得系統(tǒng)可以獲得空間 上的多用戶復(fù)用增益。V-MIMO 實(shí)際上是一種空分多址接入(SDMA Space Division Multiple Access) 方法。從實(shí)現(xiàn)角度來看，V-MIMO允許多個(gè)單入多出(SIM0，Single-Input Multi-Output) 的用戶(用戶數(shù)<基站配備天線數(shù))在同一個(gè)時(shí)頻資源塊上發(fā)送數(shù)據(jù)。從實(shí)現(xiàn)效果來看， V-MIMO實(shí)際上是對(duì)多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行了空間上的復(fù)用，并且在接收端引入了接收分集增
■、Λ
frff. ο此外，在高級(jí)長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE-A，LTE Advanced)中還支持ΜΙΜΟ用戶采用多用戶多 入多出(MU-MIM0，Multi-User Multi-Input Multi-Output)的工作模式在相同的時(shí)頻資源 塊上發(fā)送。為了有效地發(fā)揮MU-MIMO的作用，需要系統(tǒng)能夠按照負(fù)載情況，選擇在單用戶多 入多出(SU-MIM0，Single User Multi-Input Multi-Output)/MU-MIM0 與 V-MIM0 間進(jìn)行切 換，以緩解LTE上行鏈路中負(fù)載過量問題，通過充分利用空間資源，來獲取更高的系統(tǒng)吞吐量。目前，沒有相關(guān)公開技術(shù)給出實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式在SU-MIM0/MU-MIM0與V-MIM0 間進(jìn)行選擇的方案。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法，能 夠選擇在SU-MIM0/MU-MIM0與V-MIMO間進(jìn)行切換，以通過充分利用空間資源，來獲取更高 的系統(tǒng)吞吐量。本發(fā)明的另一目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的裝置，選擇在 SU-MIM0/MU-MIM0與V-MIMO間進(jìn)行切換，以通過充分利用空間資源，來獲取更高的系統(tǒng)吞吐量。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法，該方法包括基站根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換；
基站選擇虛擬多入多出V-MIMO模式的第一用戶，并選出V-MIMO模式的配對(duì)用 戶；
基站向采用V-MIMO模式的配對(duì)用戶發(fā)送控制信息。該方法還包括預(yù)先設(shè)置負(fù)載門限值；所述確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換包 括所述基站通過檢測(cè)得知系統(tǒng)負(fù)載量，并在得到的系統(tǒng)負(fù)載量大于預(yù)設(shè)負(fù)載門限值 時(shí)，確定出需要使用V-MIMO模式。所述V-MIMO模式的第一用戶為需要傳輸大量數(shù)據(jù)的非實(shí)時(shí)型業(yè)務(wù)用戶。所述選擇V-MIMO模式的第一用戶包括首先，選擇配置單用戶單入多出SU-SIMO或雖然配有2根天線但采用SU-SIMO 模式的用戶作為V-MIMO模式的第一用戶；其次，選擇配置雙天線并使用單用戶多入多出 SUMIMO模式發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶作為V-MIMO模式的第一用戶。所述V-MIMO模式的第一用戶首先為采用貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)碼BLAST方式的用 戶；所述V-MIMO模式的第一用戶其次為采用空時(shí)塊編碼STBC或公共數(shù)字詞典⑶D方 式的用戶。所述基站選擇V-MIMO模式的第一用戶具體包括對(duì)請(qǐng)求業(yè)務(wù)的用戶進(jìn)行服務(wù)優(yōu)先級(jí)的計(jì)算，并先將優(yōu)先級(jí)高的用戶調(diào)度到時(shí)域和 頻域資源上；從已分配到資源的用戶中選出V-MIMO模式的第一用戶，組成第一備選用戶集合 Ik1, k2...kN}。利用輪詢或成比例調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)所述服務(wù)優(yōu)先級(jí)的計(jì)算。所述從候選用戶中選出V-MIMO模式的配對(duì)用戶的方法為采用基于限制性歸一 化F范數(shù)用戶配對(duì)算法選擇V-MIMO模式的配對(duì)用戶。所述采用基于限制性歸一化F范數(shù)用戶配對(duì)算法選擇V-MIMO模式的配對(duì)用戶具 體包括將未分配到資源的用戶組成候選配對(duì)用戶集合{gl，gfgM}，對(duì)于所述第一備選用 戶集合{k1; kfkN}中的某用戶kn，分別計(jì)算候選配對(duì)用戶集合{gl，中各用戶gl， g2,…，gM與該用戶kn的相關(guān)因子其中，ne [l，N]，me [l，M]，n' e %所占子載 波}；通過多個(gè)子載波求平均的方式，計(jì)算配對(duì)因子、“ =~tkKgm，其中，N'是用
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戶1^和占的子載波，并且當(dāng)時(shí)，判斷出用戶可以配對(duì)形成V-MIMO模式；當(dāng) ‘限時(shí)，用戶不進(jìn)行配對(duì)，結(jié)束本流程；其中，ξ 為預(yù)設(shè)配對(duì)相關(guān)門限值；對(duì)可以配對(duì)形成V-MIMO模式的用戶，如果用戶gm滿足^ ξΠΚ ,其中 η' e Ik1所占子載波}，則該用Pgm是用戶kn的備選配對(duì)用戶；或者，如果用戶gm滿足
￡其中，&g =H’kg，η' e {ki所占子載波}，則該用戶gm是用戶kn的備選
、Kgm - S門限,TV '=1m配對(duì)用戶；
用戶kn的備選配對(duì)用戶組成用戶kn的備選配對(duì)用戶集合{P1，P2，…，Ρ }，并根據(jù) ~ 確定用戶L的配對(duì)用戶pkn。所述配對(duì)用戶pkn使用一根天線發(fā)送數(shù)據(jù)；如果所述配對(duì)用戶Pkn配備有2根天線，該方法還包括預(yù)先進(jìn)行天線選擇，選出其中1根天線發(fā)送數(shù)據(jù)；或者，對(duì)2根天線分別進(jìn)行計(jì)算，選出更符合標(biāo)準(zhǔn)的一根天線作為發(fā)送數(shù)據(jù)的天 線。所述控制信息包括當(dāng)前多天線傳輸模式、天線選擇方式、導(dǎo)頻模式，以及空時(shí)編 碼模式?！N實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的裝置，包括檢測(cè)模塊、第一選擇模塊、第二選擇模 塊和配置模塊，其中，檢測(cè)模塊，用于根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換，將已分配 到資源的用戶信息輸出給第一選擇模塊，將未分配到資源的用戶信息輸出給第二選擇模 塊；第一選擇模塊，用于從接收到的已分配到資源的用戶中選擇出V-MIMO模式的第 一用戶，并將選擇出的第一用戶輸出給第二選擇模塊；第二選擇模塊，用于從接收到的未分配資源的用戶中，選擇出與第一用戶配對(duì)的 V-MIMO模式的配對(duì)用戶，并將成功配對(duì)的用戶信息輸出給配置模塊；配置模塊，用于向采用V-MIMO模式的配對(duì)用戶發(fā)送其控制信息。從上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，系統(tǒng)按照負(fù)載情況，實(shí)現(xiàn)了多天線傳輸 模式在SU-MIM0/MU-MIM0與V-MIMO間的選擇。有效地發(fā)揮了 MU-MIMO的作用，緩解了 LTE 上行鏈路中負(fù)載過量的問題，通過充分利用空間資源，獲取了更高的系統(tǒng)吞吐量。


圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)SU-SIM0/MIM0模式到V-MIM0模式的切換的實(shí)施例的流程圖；圖4為本發(fā)明中基站發(fā)送的控制信息的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法的流程圖，如圖1所示，包括步驟100 基站根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換。比如，基站可以通過檢測(cè)得知系統(tǒng)負(fù)載量，并在得到的系統(tǒng)負(fù)載量大于預(yù)設(shè)負(fù)載 門限值時(shí)，確定出需要進(jìn)行多用戶MIMO傳輸即使用V-MIMO模式。其中，基站如何檢測(cè)得知 系統(tǒng)負(fù)載量的實(shí)現(xiàn)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)，這里不再贅述。通過本步驟，可以看到，在系統(tǒng)業(yè)務(wù)不繁忙時(shí)，即系統(tǒng)通過時(shí)域和頻域資源的調(diào)度 可以滿足用戶業(yè)務(wù)請(qǐng)求時(shí)，不使用多用戶V-MIMO模式。步驟101 基站選擇V-MIMO模式的第一用戶，并選出V-MIM0模式的配對(duì)用戶。
本步驟中，可以作為V-MIMO模式的第一用戶的用戶可以是需要傳輸大量數(shù)據(jù)的 非實(shí)時(shí)型業(yè)務(wù)用戶。選擇第一用戶的方法是首先，選擇配置單天線的用戶即單用戶單入多出(SU-SIMO)或雖然配有2根天線 但采用SU-SIMO模式的用戶作為V-MIMO模式的第一用戶(后者在這里使用了天線選擇技 術(shù))。其次，選擇配置雙天線并使用單用戶多入多出SU-MIMO模式發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶。
在上述這類用戶中，首先選擇采用貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)碼(BLAST，Bell-Lab Layered Space Time Code)方式的用戶；其次，選擇采用空時(shí)塊編碼(STBC，Space Time Block Coding)或公共數(shù)字詞典(CDD，Common Digital Dictionary)方式的用戶。這些用 戶一旦被選作V-MIMO模式的第一用戶，則需要采用天線選擇技術(shù)選擇發(fā)送數(shù)據(jù)的天線。本步驟中，可以采用基于限制性歸一化F范數(shù)用戶配對(duì)算法選擇V-MIMO模式的配 對(duì)用戶，具體實(shí)現(xiàn)可參見下文實(shí)施例的描述。步驟102 基站向采用V-MIMO模式的配對(duì)用戶發(fā)送控制信息?？刂菩畔⒖梢园ó?dāng)前多天線傳輸模式、天線選擇方式、導(dǎo)頻模式，以及空時(shí)編 碼模式等信息。通過本發(fā)明方法，系統(tǒng)按照負(fù)載情況，實(shí)現(xiàn)了多天線傳輸模式在SU-MIM0/MU-MIM0 與V-MIMO間的選擇。有效地發(fā)揮了 MU-MIMO的作用，緩解了 LTE上行鏈路中負(fù)載過量的問 題，通過充分利用空間資源，獲取了更高的系統(tǒng)吞吐量。圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本 發(fā)明裝置包括檢測(cè)模塊、第一選擇模塊、第二選擇模塊和配置模塊，其中，檢測(cè)模塊，用于根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換，將已分配 到資源的用戶信息輸出給第一選擇模塊，將未分配到資源的用戶信息輸出給第二選擇模 塊。第一選擇模塊，用于從接收到的已分配到資源的用戶中選擇出V-MIMO模式的第 一用戶，并將選擇出的第一用戶輸出給第二選擇模塊。第二選擇模塊，用于從接收到的未分配資源的用戶中，選擇出與第一用戶配對(duì)的 V-MIMO模式的配對(duì)用戶，并將成功配對(duì)的用戶信息輸出給配置模塊。配置模塊，用于向采用V-MIMO模式的配對(duì)用戶發(fā)送其控制信息。圖3為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)SU-SIM0/MIM0模式到V-MIM0模式的切換的實(shí)施例的流程圖， 如圖3所示，本實(shí)施例包括步驟300 基站通過檢測(cè)得知系統(tǒng)負(fù)載量大于預(yù)設(shè)負(fù)載門限值，確定需要對(duì)部分 用戶使用V-MIMO模式。步驟301 對(duì)請(qǐng)求業(yè)務(wù)的用戶進(jìn)行服務(wù)優(yōu)先級(jí)的計(jì)算，并先將優(yōu)先級(jí)高的用戶調(diào) 度到時(shí)域和頻域資源上。本步驟中，可以利用輪詢或成比例等調(diào)度算法，對(duì)請(qǐng)求業(yè)務(wù)的用戶進(jìn)行服務(wù)優(yōu)先 級(jí)的計(jì)算，并按照優(yōu)先級(jí)從高至低，將用戶調(diào)度到時(shí)域和頻域資源上，即按照優(yōu)先級(jí)從高至 低，為請(qǐng)求業(yè)務(wù)的用戶分配資源。步驟302 從已分配到資源的用戶中選出V-MIMO模式的第一用戶。本步驟中，按照步驟101中選擇第一用戶的方法，從已分配到資源的用戶中選出 V-MIMO模式的第一備選用戶，組成第一備選用戶集合{k1; kfkN}。
需要說明的是，第一備選用戶集合{k1; kfkN}中的用戶僅為V-MIMO模式的第一 備選用戶，其是否最終采用V-MIMO模式傳輸數(shù)據(jù)，還需要步驟303的進(jìn)一步確定。第一備 選用戶集合{k1; kfkN}中的用戶表示一組排序后的一組用戶，這個(gè)排序可以是隨機(jī)的，也 可以是按照用戶服務(wù)優(yōu)先級(jí)的逆序排列，還可以是其它預(yù)設(shè)排序準(zhǔn)則。
步驟303 采用基于限制性歸一化F范數(shù)用戶配對(duì)算法選擇V-MIMO模式的第一用 戶的配對(duì)用戶。即依次為第一備選用戶集合{kplv··、}中的用戶k”k2，…、尋找配對(duì)用 戶。本實(shí)施例中，以基于限制性歸一化F范數(shù)用戶配對(duì)算法選擇V-MIMO模式的配對(duì)用 戶為例進(jìn)行描述。將未分配到資源的用戶組成的集合{gl，gfgM}稱為候選配對(duì)用戶集合。從候選 配對(duì)用戶集合{gl，&…gM}中選擇第一備選用戶集合{kpiv··、}中的某第一用戶(假設(shè)為 用戶kn，1彡η彡N且η為整數(shù))的配對(duì)用戶包括首先，計(jì)算用戶gl，g2,…，gM和用戶kn的相關(guān)因子二 ’其中，η e [1，N], me [l，M]，n' e {kn所占子載波}，如公式(1)所示:
權(quán)利要求
一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法，其特征在于，該方法包括基站根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換；基站選擇虛擬多入多出V MIMO模式的第一用戶，并選出V MIMO模式的配對(duì)用戶；基站向采用V MIMO模式的配對(duì)用戶發(fā)送控制信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括預(yù)先設(shè)置負(fù)載門限值；所述 確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換包括所述基站通過檢測(cè)得知系統(tǒng)負(fù)載量，并在得到的系統(tǒng)負(fù)載量大于預(yù)設(shè)負(fù)載門限值時(shí)， 確定出需要使用V-MIMO模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述V-MIMO模式的第一用戶為需要傳輸 大量數(shù)據(jù)的非實(shí)時(shí)型業(yè)務(wù)用戶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述選擇V-MIMO模式的第一用戶包括 首先，選擇配置單用戶單入多出SU-SIMO或雖然配有2根天線但采用SU-SIMO模式的用戶作為V-MIMO模式的第一用戶；其次，選擇配置雙天線并使用單用戶多入多出SU-MIMO 模式發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶作為V-MIMO模式的第一用戶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述V-MIMO模式的第一用戶首先為采用 貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)碼BLAST方式的用戶；所述V-MIMO模式的第一用戶其次為采用空時(shí)塊編碼STBC或公共數(shù)字詞典CDD方式的 用戶。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述基站選擇V-MIMO模式的第一用戶具 體包括對(duì)請(qǐng)求業(yè)務(wù)的用戶進(jìn)行服務(wù)優(yōu)先級(jí)的計(jì)算，并先將優(yōu)先級(jí)高的用戶調(diào)度到時(shí)域和頻域 資源上；從已分配到資源的用戶中選出V-MIMO模式的第一用戶，組成第一備選用戶集合{k1; k2...kN}。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，利用輪詢或成比例調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)所述服 務(wù)優(yōu)先級(jí)的計(jì)算。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述從候選用戶中選出V-MIMO模式的配 對(duì)用戶的方法為采用基于限制性歸一化F范數(shù)用戶配對(duì)算法選擇V-MIMO模式的配對(duì)用戶。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述采用基于限制性歸一化F范數(shù)用戶配 對(duì)算法選擇V-MIMO模式的配對(duì)用戶具體包括將未分配到資源的用戶組成候選配對(duì)用戶集合{gl，&…gM}，對(duì)于所述第一備選用戶集 合{k^lv··、}中的某用戶kn，分別計(jì)算候選配對(duì)用戶集合{gl，&…gM}中各用戶gl，g2，…， g 與該用戶kn的相關(guān)因子。& ,，其中，η e [1，N]，m e [1，M]，n' e 所占子載波}；通過多個(gè)子載波求平均的方式，計(jì)算配對(duì)因子=^rfXf ,其中，N'是用戶kn和gm所占的子載波，并且當(dāng)、S ξι Κ時(shí)，判斷出用戶可以配對(duì)形成V-MIMO模式；當(dāng) ，《巾胃時(shí)，用戶不進(jìn)行配對(duì)，結(jié)束本流程；其中，ξ πκ為預(yù)設(shè)配對(duì)相關(guān)門限值；對(duì)可以配對(duì)形成V-MIMO模式的用戶，如果用Pgm滿足4門限’其中n' e %所占子載波}，則該用戶gm是用戶kn的備選配對(duì)用戶；或者，如果用戶gm滿足L二 < ξηκ，其 - 1 Ν'中，=^lh，n' e {ki所占子載波}，則該用戶gm是用戶備選配對(duì)用戶； N n'=\用戶kn的備選配對(duì)用戶組成用戶kn的備選配對(duì)用戶集合{Pl，p2,…，PtJ，并根據(jù) =argSi1^確定用戶kn的配對(duì)用戶Pkn。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述配對(duì)用戶Pkn使用一根天線發(fā)送數(shù)據(jù)；如果所述配對(duì)用戶Pkn配備有2根天線，該方法還包括 預(yù)先進(jìn)行天線選擇，選出其中1根天線發(fā)送數(shù)據(jù)；或者，對(duì)2根天線分別進(jìn)行計(jì)算，選出更符合標(biāo)準(zhǔn)的一根天線作為發(fā)送數(shù)據(jù)的天線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信息包括當(dāng)前多天線傳輸模 式、天線選擇方式、導(dǎo)頻模式，以及空時(shí)編碼模式。
12.一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的裝置，其特征在于，包括檢測(cè)模塊、第一選擇模塊、 第二選擇模塊和配置模塊，其中，檢測(cè)模塊，用于根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換，將已分配到資 源的用戶信息輸出給第一選擇模塊，將未分配到資源的用戶信息輸出給第二選擇模塊；第一選擇模塊，用于從接收到的已分配到資源的用戶中選擇出V-MIMO模式的第一用 戶，并將選擇出的第一用戶輸出給第二選擇模塊；第二選擇模塊，用于從接收到的未分配資源的用戶中，選擇出與第一用戶配對(duì)的 V-MIMO模式的配對(duì)用戶，并將成功配對(duì)的用戶信息輸出給配置模塊； 配置模塊，用于向采用V-MIMO模式的配對(duì)用戶發(fā)送其控制信息。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法及裝置，包括基站根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換；基站選擇虛擬多入多出(V-MIMO)模式的第一用戶，并選出V-MIMO模式的配對(duì)用戶；基站向采用V-MIMO模式的配對(duì)用戶發(fā)送控制信息。通過本發(fā)明方案，系統(tǒng)按照負(fù)載情況，實(shí)現(xiàn)了多天線傳輸模式在單用戶多入多出(SU-MIMO)/多用戶多入多出(MU-MIMO)與V-MIMO間的選擇。有效地發(fā)揮了MU-MIMO的作用，緩解了LTE上行鏈路中負(fù)載過量的問題，通過充分利用空間資源，獲取了更高的系統(tǒng)吞吐量。
文檔編號(hào)H04B7/04GK101965011SQ20091008978
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者任敏, 彭愛華, 徐鑫昌, 李峰, 李曉輝, 牛軍濤, 田開波, 薛鑫, 趙楠, 魏民 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司