專利名稱：多載波mu mimo系統(tǒng)中的sdma傳輸方法和基站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)，具體地說(shuō)涉及基于多輸入多輸出的空分復(fù)用接入技術(shù)。
背景技術(shù)：
MIMO技術(shù)(Multiple-Input Multiple-Output,多輸入多輸出)允許多個(gè)天線同時(shí)發(fā)送和接收多個(gè)空間流。利用MIMO技術(shù)可以提高信道的容量，同時(shí)也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率。而SDMA (SpaceDivision Multiple Access,空分復(fù)用接入)是一種新發(fā)展的多址技術(shù)，利用空間分割構(gòu)成不同的信道。因?yàn)镾DMA技術(shù)具有大幅度提高無(wú)線通信系統(tǒng)容量和性能的潛力，所以引起研究者廣泛的關(guān)注。但是，當(dāng)SDMA技術(shù)應(yīng)用到MU MMO場(chǎng)景時(shí)，用戶之間的協(xié)調(diào)成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。以蜂窩網(wǎng)絡(luò)為例，在下行傳輸中，基站同時(shí)發(fā)送信號(hào)給用戶。因此，在每個(gè)用戶的接收信號(hào)中，有一部分就是其他用戶信號(hào)帶來(lái)的用戶間干擾。盡管在理論上用戶可以采用多用戶檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行多用戶干擾消除(Multi-User Interference, MUI),但是考慮到用戶低功耗低復(fù)雜度低成本的要求，期望在基站側(cè)來(lái)消除MUI。在基站側(cè)獲得信道狀態(tài)信息(Channel StateInformation, CSI)前提下,可以通過(guò)線性或非線性預(yù)編碼技術(shù)來(lái)消除用戶間的干擾。然而，在MU(Multi-User，多用戶)MMO系統(tǒng)中，為了獲得SDMA的增益，對(duì)給定頻率給定時(shí)隙內(nèi)空間復(fù)用的用戶數(shù)進(jìn)行了限制。此外，如果同時(shí)服務(wù)的用戶具有較大的空間相關(guān)性，會(huì)大大降低傳輸?shù)男阅?。因此，需要采用空間調(diào)度算法來(lái)處理SDMA的用戶選擇，以便最大化系統(tǒng)傳輸性能。在現(xiàn)有的ProSched空間調(diào)度算法中，將預(yù)編碼過(guò)程解釋成映射，避免了計(jì)算所有可能用戶組合的預(yù)編碼矩陣。但是，ProSched算法的初衷是應(yīng)用于單載波系統(tǒng)的。盡管也可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用到多載波系統(tǒng)的擴(kuò)展方法，但是這種擴(kuò)展方法并不適用于IEEE 802. Ilac系統(tǒng)。還有一種同時(shí)和至少兩個(gè)用戶做SDMA無(wú)線通信的現(xiàn)有技術(shù)方法。按照該專利申請(qǐng)，所有的用戶按照一定的規(guī)則進(jìn)行預(yù)排序。從這些排序后的用戶產(chǎn)生所有可能的用戶組合，每個(gè)組合至少包含兩個(gè)用戶。在該機(jī)制中，假設(shè)每個(gè)用戶只有一個(gè)天線。當(dāng)基站從K個(gè)用戶集合中選擇出U個(gè)用戶的所有用戶組合后，對(duì)第j個(gè)用戶組合的容量進(jìn)行如下計(jì)算。首先，獲取第j個(gè)用戶組合的權(quán)重向量Wzf = Hh (HHV1 = [W1 W2 …wu]其中Wzf表示破零權(quán)重矩陣，H是第j個(gè)用戶組合的聯(lián)合信道矩陣。其次，通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算得到第j個(gè)用戶組合中的第u個(gè)用戶的SNR
|xM|2/|wM|2SNRu =---其中Xu表示第U個(gè)用戶發(fā)送的符號(hào)，Wu是第u個(gè)用戶的破零權(quán)重向量，CTa2是噪聲方差。因此，根據(jù)用戶的SNR，可以按照下式進(jìn)行計(jì)算第j個(gè)用戶組合的總?cè)萘?
c^ = Elog2 (1+6^)
W=I
o 該方法采用所算得的容量進(jìn)行調(diào)度。然而，現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)制是針對(duì)UT端只有一個(gè)天線而提出的。另外，預(yù)編碼算法僅限于破零方法，沒(méi)有給出所述的調(diào)度機(jī)制如何與現(xiàn)有的預(yù)編碼算法聯(lián)合使用。這種將每個(gè)用戶組合的zero-forcing (ZF)容量或SNR計(jì)算出來(lái)之后選擇最大的一個(gè)用戶組合,這種方法在計(jì)算容量時(shí)，引入了采用破零方法計(jì)算權(quán)重矩陣，但是沒(méi)有考慮MU MIMO傳輸?shù)募軜?gòu)。還有，需要注意的是，該機(jī)制中的索引只是針對(duì)單載波系統(tǒng)或是多載波系統(tǒng)中的一個(gè)子載波設(shè)計(jì)的，不可直接擴(kuò)展到多載波系統(tǒng)中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供新的SDMA傳輸方法來(lái)處理在空間調(diào)度中SDMA的用戶選擇，以便最大化系統(tǒng)傳輸性能。在第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種MU MMO系統(tǒng)中的SDMA用戶分組調(diào)度方法。該方法包括下列步驟計(jì)算用戶的信道信息矩陣在聯(lián)合信道矩陣上的投影矩陣，所述聯(lián)合信道矩陣為所述用戶所在用戶組的其他用戶的聯(lián)合信道信息矩陣；根據(jù)所述投影矩陣，計(jì)算所述用戶組的容量度量值；根據(jù)數(shù)個(gè)用戶組的所述度量值，確定需要提供SDMA傳輸?shù)挠脩艚M。在第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種對(duì)用于SDMA系統(tǒng)的用戶分組進(jìn)行調(diào)度的基站。該基站包括投影矩陣計(jì)算模塊，用于計(jì)算用戶的信道信息矩陣在聯(lián)合信道矩陣上的投影矩陣，所述聯(lián)合信道矩陣為所述用戶所在用戶組的其他用戶的聯(lián)合信道信息矩陣；容量度量值計(jì)算模塊，根據(jù)所述投影矩陣，計(jì)算所述用戶組的容量度量值；用戶組選擇模塊，用于根據(jù)數(shù)個(gè)用戶組的所述度量值，確定需要提供SDMA傳輸?shù)挠脩艚M。本發(fā)明實(shí)施例基于用戶在不同子載波上的投影矩陣反映了用戶的空間相關(guān)度的關(guān)系，通過(guò)計(jì)算投影矩陣來(lái)選擇用戶組，由此在基站側(cè)有效消除了終端用戶上的MUI。本發(fā)明實(shí)施例也可以降低在上行鏈路方向由于用戶之間的空間相關(guān)度而帶來(lái)的能量損失。


下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，其中圖I是MU MIMO下行鏈路系統(tǒng)的框圖；圖2示意了一個(gè)用戶的信道矩陣在同組其它用戶的零陷矩陣上的投影；圖3是以K個(gè)用戶的MU MIMO系統(tǒng)為例，EMC-ProSched機(jī)制的流程示意圖；圖4給出一種MU MIMO上行系統(tǒng)模型；圖5示意了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施用戶分組的基站的結(jié)構(gòu)圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的SDMA傳輸流程圖；圖7是EMC-ProSched和Round Robin采用BD為預(yù)編碼算法的吞吐對(duì)比圖8是EMC-ProSched和Round Robin算法采用LoCCoBF為預(yù)編碼算法的吞吐對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式圖1是MU MIMO下行鏈路系統(tǒng)的框圖。如圖I所示，基站側(cè)裝有Mt個(gè)發(fā)射天線；對(duì)應(yīng)地，有K個(gè)用戶終端，每個(gè)用戶終端有個(gè)接收天線，i = 1，2，...，K。因此，接收總
天線數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種在多用戶多輸入多輸出MU MMO系統(tǒng)中的空分復(fù)用接入SDMA傳輸方法，包括下列步驟 計(jì)算用戶的信道信息矩陣在聯(lián)合信道矩陣上的投影矩陣，所述聯(lián)合信道矩陣為所述用戶所在用戶組的其他用戶的聯(lián)合信道信息矩陣； 根據(jù)所述投影矩陣，計(jì)算所述用戶組的容量度量值； 根據(jù)數(shù)個(gè)用戶組的所述度量值，確定需要提供SDMA傳輸?shù)挠脩艚M。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述計(jì)算用戶的信道信息矩陣在聯(lián)合信道矩陣上的投影矩陣包括 通過(guò)第i個(gè)用戶的第j個(gè)子載波上的信號(hào)空間的標(biāo)準(zhǔn)正交基計(jì)算所述用戶組中第i用戶的第j子載波的投影矩陣，其中i，j分別是正整數(shù)。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述計(jì)算用戶的信道信息矩陣在聯(lián)合信道矩陣上的投影矩陣包括 對(duì)第j個(gè)子載波上除了第i個(gè)用戶外的其他用戶的聯(lián)合信道矩陣做奇異值分解，從而計(jì)算分組中第i用戶的第j個(gè)子載波上的投影矩陣，其中i，j分別是正整數(shù)。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，還包括采用基于樹(shù)的算法，在用戶組添加或刪減用戶而獲得所述數(shù)個(gè)用戶組，進(jìn)一步計(jì)算獲得所述數(shù)個(gè)用戶組容量度量值。
5.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其中根據(jù)所述投影矩陣，計(jì)算用戶組的容量度量值的步驟包括對(duì)用戶組的容量度量值進(jìn)行公平性算法運(yùn)算。
6.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其中所述根據(jù)用戶的投影矩陣，計(jì)算所述用戶組的容量度量值的步驟包括根據(jù)所述用戶的投影矩陣，計(jì)算用戶組中的每個(gè)用戶的每個(gè)子載波的容量度量值；對(duì)用戶組中的每個(gè)用戶的每個(gè)子載波的容量度量值加權(quán)；基于加權(quán)后的每個(gè)用戶的每個(gè)子載波的容量度量值，計(jì)算用戶組的每個(gè)用戶的容量度量值和該用戶組的容量度量值。
7.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其中根據(jù)所述投影矩陣，計(jì)算用戶組的容量度量值的步驟包括計(jì)算用戶的信道矩陣和投影矩陣的乘積的范數(shù)作為該用戶的容量度量值。
8.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其中所述MUMMO系統(tǒng)是OFDMA系統(tǒng)，所述方法包括在計(jì)算用戶組中每個(gè)用戶的信道矩陣在同一用戶組的其他用戶的聯(lián)合信道矩陣上的投影矩陣的步驟之前，選擇在相同子載波集合上同時(shí)服務(wù)的用戶構(gòu)成所述的用戶組。
9.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其中，所述方法包括沿下行鏈路方向?yàn)檫x擇出的用戶組中的用戶同時(shí)提供SDMA傳輸。
10.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其中所述方法還包括在根據(jù)數(shù)個(gè)用戶組的所述度量值選擇所述用戶組的步驟之后，基站將根據(jù)所述選擇的用戶組而確定的預(yù)編碼矩陣發(fā)給與所述選擇的用戶組的用戶對(duì)應(yīng)的終端，以便終端同時(shí)提供SDMA傳輸。
11.一種基站，包括 投影矩陣計(jì)算模塊，用于計(jì)算用戶的信道信息矩陣在聯(lián)合信道矩陣上的投影矩陣，所述聯(lián)合信道矩陣為所述用戶所在用戶組的其他用戶的聯(lián)合信道信息矩陣； 容量度量值計(jì)算模塊，根據(jù)所述投影矩陣，計(jì)算所述用戶組的容量度量值； 用戶組選擇模塊，用于根據(jù)數(shù)個(gè)用戶組的所述度量值，確定需要提供SDMA傳輸?shù)挠脩艚M。
12.如權(quán)利要求11所述的基站，其中所述投影矩陣計(jì)算模塊計(jì)算用戶的信道信息矩陣在聯(lián)合信道矩陣上的投影矩陣，所述聯(lián)合信道矩陣為所述用戶所在用戶組的其他用戶的聯(lián)合信道信息矩陣包括通過(guò)第i個(gè)用戶的第j個(gè)子載波上的信號(hào)空間的標(biāo)準(zhǔn)正交基計(jì)算用戶組中第i用戶的第j子載波的投影矩陣，其中i，j分別是正整數(shù)。
13.如權(quán)利要求11所述的基站，其，其中所述投影矩陣計(jì)算模塊計(jì)算用戶的信道信息矩陣在聯(lián)合信道矩陣上的投影矩陣，所述聯(lián)合信道矩陣為所述用戶所在用戶組的其他用戶的聯(lián)合信道信息矩陣包括對(duì)第j個(gè)子載波上除了第i個(gè)用戶外的其他用戶的聯(lián)合信道矩陣做奇異值分解，從而計(jì)算分組中第i用戶的第j個(gè)子載波上的投影矩陣，其中i，j分別是正整數(shù)。
14.如權(quán)利要求11-13之一所述的基站，用戶組選擇模塊，還用于采用基于樹(shù)的算法，在用戶組添加或刪減用戶而獲得所述數(shù)個(gè)用戶組的模塊。
15.如權(quán)利要求11-13之一所述的基站，其中容量度量值計(jì)算模塊根據(jù)用戶的投影矩陣，計(jì)算用戶組中的每個(gè)用戶的每個(gè)子載波的容量度量值；對(duì)每個(gè)用戶的子載波的容量度量值加權(quán)；基于加權(quán)后的每個(gè)用戶的每個(gè)子載波的容量度量值，計(jì)算用戶組的每個(gè)用戶的容量度量值和該用戶組的容量度量值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種MU MIMO系統(tǒng)的SDMA用戶分組調(diào)度方法和基站。該方法包括下列步驟根據(jù)信道狀態(tài)信息，計(jì)算用戶組中每個(gè)用戶的信道矩陣在同一用戶組的其他用戶的聯(lián)合信道矩陣上的投影矩陣；其中，所述用戶組是從多個(gè)用戶中選出；根據(jù)所述投影矩陣，計(jì)算用戶組的容量度量值；根據(jù)數(shù)個(gè)所述用戶組的度量值，選擇最佳的用戶組。本發(fā)明在發(fā)射端有效消除了終端用戶上的MUI，并且降低了計(jì)算復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H04W72/12GK102983949SQ20111026268
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者董明杰, 程瑤, 李勝, 弗洛里安·羅默, 張建樹(shù), 馬丁·哈特 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司