基于靜態(tài)分簇的密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)多用戶調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種密集分布式無線天線系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)，尤其設(shè)及靜態(tài)RAU分簇和用 戶調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能終端的普及W及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的興起，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量呈爆炸式增長(zhǎng)。近 年來，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量W每年翻一番的速度增長(zhǎng);可W預(yù)計(jì)，在未來10年將會(huì)增長(zhǎng)近1000 倍。密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)作一種分布式布設(shè)天線陣列的大規(guī)模MIM0,有望大幅提高系統(tǒng)的 頻譜效率和功率效率，滿足未來無線數(shù)據(jù)增長(zhǎng)需求。該系統(tǒng)在整個(gè)小區(qū)內(nèi)密集布設(shè)遠(yuǎn)程天 線單元RAU，每個(gè)RAU與中屯、處理單元通過高速回程鏈路相連構(gòu)成一個(gè)無線通信系統(tǒng)整體。 與天線集中放置的傳統(tǒng)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)相比，密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)可大幅縮短用戶和天線 間的接入距離，從而獲得低傳播損耗和高空間復(fù)用增益。因此，其相關(guān)研究近年來受到廣泛 重視，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] 而RAU分簇和用戶調(diào)度算法是解決密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)小區(qū)內(nèi)干擾的關(guān)鍵技術(shù)之 一，由于采用大規(guī)模分布式天線單元，將會(huì)遇到信道信息開銷，算法復(fù)雜度等一系列問題， 因此，需要設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單和符合實(shí)際系統(tǒng)的RAU分簇和用戶調(diào)度算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于:克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種基于靜態(tài)分簇的密集分 布式無線網(wǎng)絡(luò)多用戶調(diào)度方法，先將整個(gè)密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)劃分若干協(xié)作簇，并利用利 用大尺度衰落信道信息選擇最佳的RAU協(xié)作簇;接著各個(gè)RAU協(xié)作簇W簇加權(quán)遍歷和速率最 大準(zhǔn)則并行調(diào)度用戶集合;最后W小區(qū)加權(quán)遍歷和速率最大準(zhǔn)則選擇服務(wù)的RAU協(xié)作簇和 用戶集合，該方法有效的解決了小區(qū)內(nèi)的干擾問題，提高了系統(tǒng)頻譜效率。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的基于靜態(tài)分簇的密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)多用戶調(diào) 度方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0006] 步驟1、將整個(gè)密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)中M個(gè)遠(yuǎn)程天線單元?jiǎng)澐殖蓃個(gè)協(xié)作簇，每個(gè)協(xié) 作簇包含相鄰的L個(gè)遠(yuǎn)程天線單元；
[0007] 步驟2、按照大尺度衰落大小排序，確定每個(gè)用戶所屬大尺度衰落最小的協(xié)作簇；
[0008] 步驟3、確定所有協(xié)作簇內(nèi)的已調(diào)度用戶及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸模式：
[0009] 3a、確定所有協(xié)作簇內(nèi)的用戶數(shù)，若協(xié)作簇內(nèi)用戶數(shù)為0,則該協(xié)作簇內(nèi)的遠(yuǎn)程天 線單元進(jìn)入休眠狀態(tài);若簇內(nèi)用戶數(shù)為1，該用戶為已調(diào)度用戶，協(xié)作簇采用最大比傳輸模 式對(duì)該用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;若簇內(nèi)用戶數(shù)大于1則執(zhí)行步驟3b;
[0010] 3b、若協(xié)作簇內(nèi)用戶數(shù)小于或等于協(xié)作簇的天線自由度，協(xié)作簇內(nèi)所有用戶為已 調(diào)度用戶，協(xié)作簇采用迫零傳輸模式對(duì)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;否則轉(zhuǎn)至步驟3c;
[0011] 3c、選擇協(xié)作簇內(nèi)所屬信道范數(shù)最大的用戶作為首用戶，或者按照比例公平準(zhǔn)則 選擇首用戶或者按照輪詢方法選擇首用戶，將首用戶加入已調(diào)度集合；
[0012] 3d、計(jì)算協(xié)作簇內(nèi)未調(diào)度用戶與所有已調(diào)度用戶信道之間的正交關(guān)系，選擇準(zhǔn)正 交用戶加入該協(xié)作簇的已調(diào)度集合中；
[0013] 3e、重復(fù)執(zhí)行步驟3d直到協(xié)作簇內(nèi)已調(diào)度用戶數(shù)等于協(xié)作簇的天線自由度；
[0014] 3f、協(xié)作簇采用迫零傳輸模式對(duì)已調(diào)度用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
[0015] 步驟4、計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻整個(gè)密集分布式系統(tǒng)的性能指標(biāo)，按照系統(tǒng)性能指標(biāo)最佳準(zhǔn) 貝1J，剔除可使系統(tǒng)性能指標(biāo)提升最多的一個(gè)用戶，并且對(duì)剔除用戶后的協(xié)作簇進(jìn)行傳輸模 式更新；
[0016] 步驟5、重復(fù)步驟4直到剔除用戶前的系統(tǒng)性能指標(biāo)大于或等于剔除用戶后的系統(tǒng) 性能指標(biāo)。
[0017] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：
[0018] 1、步驟4中，選擇剔除用戶和對(duì)剔除用戶后的協(xié)作簇進(jìn)行傳輸模式更新的方法如 下：
[0019] 4a、遍歷所有未剔除的已調(diào)度用戶，剔除其中任意一個(gè)；
[0020] 4b、判斷被剔除用戶所在協(xié)作簇內(nèi)的剩余的已調(diào)度用戶數(shù)量，若協(xié)作簇內(nèi)無用戶， 則協(xié)作簇內(nèi)的遠(yuǎn)程天線單元進(jìn)入休眠狀態(tài);若協(xié)作簇內(nèi)用戶數(shù)為1，則協(xié)作簇采用最大比傳 輸模式對(duì)該用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;若簇內(nèi)用戶數(shù)大于1，則協(xié)作簇采用迫零傳輸模式對(duì)剩余已 調(diào)度用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
[0021] 4c、計(jì)算剔除用戶后整個(gè)密集分布式系統(tǒng)性能指標(biāo)，選擇系統(tǒng)性能指標(biāo)最大所對(duì) 應(yīng)的剔除用戶作為當(dāng)前輪次的剔除方案。
[0022] 2、所述系統(tǒng)性能指標(biāo)是系統(tǒng)和速率、系統(tǒng)平均能效或系統(tǒng)加權(quán)和速率中的一種。
[0023] 3、若協(xié)作簇Vi內(nèi)用戶數(shù)為1，對(duì)協(xié)作簇Vi內(nèi)用戶m采用最大比傳輸?shù)念A(yù)編碼為
' W尸為協(xié)作簇Vi中的所有遠(yuǎn)程天線單元對(duì)用戶m的下行信道;若協(xié)作簇Vi采用 迫零模式傳輸，則用戶m的迫零傳輸預(yù)編碼為= hi門)-1 '式中h於為協(xié)作簇Vi中 的所有遠(yuǎn)程天線單元對(duì)用戶m的下行信道。
[0024] 4、協(xié)作簇Vi內(nèi)為多用戶時(shí)，步驟3b和3f中，預(yù)編碼方案還可選擇規(guī)則化迫零預(yù)編 碼、最小均方誤差預(yù)編碼和最大泄露比預(yù)編碼中的一種。
[002引5、臟系統(tǒng)性能指標(biāo)是系統(tǒng)和速率，系統(tǒng)和速率的計(jì)算公式為：化=Z S,l0g](l +皆")）； 其中，恐>為協(xié)作簇Vi中用戶m的信噪比，為協(xié)作簇Vi內(nèi)的已調(diào)度用戶的集合，V為所有協(xié) 作簇的集合；
Uj為協(xié)作簇Vj內(nèi)的用戶集合；hiy''為協(xié)作簇Vi中的所 有遠(yuǎn)程天線單元對(duì)用戶m的下行信道；為協(xié)作簇Vj中的所有遠(yuǎn)程天線單元對(duì)協(xié)作簇Vi中 用戶m的干擾信道；巧公>為協(xié)作簇Vi中用戶m的有用預(yù)編碼；為協(xié)作簇Vj中的所有基站對(duì) 協(xié)作簇Vj中用戶b的預(yù)編碼。
[0027]本發(fā)明具有W下有益效果：
[00%] 1、本發(fā)明靜態(tài)分簇和用戶調(diào)度速度快，算法復(fù)雜度低，適用于各種密集分布式無 線通信系統(tǒng)；
[0029] 2、本發(fā)明先通過靜態(tài)分簇后，減少中屯、處理單元所需的信道開銷，減輕了回程鏈 路的負(fù)擔(dān)；
[0030] 3、本發(fā)明中各個(gè)簇先采用并行快速用戶調(diào)度算法，再整體調(diào)整RAU集合和用戶集 合，可靈活切換不同的預(yù)編碼傳輸模式。
【附圖說明】
[0031 ]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0032] 圖1為多用戶密集分布式無線通信系統(tǒng)模型示意圖。
[0033] 圖2為本發(fā)明基于靜態(tài)分簇的密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)多用戶調(diào)度方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0035] 本實(shí)施例的多用戶密集分布式無線通信系統(tǒng)模型如圖1所示，假設(shè)單小區(qū)有M個(gè)遠(yuǎn) 程天線單元RAU，通過高速回程鏈路連接到中屯、處理單元，每個(gè)分布式天線單元有咐良天線， 每個(gè)用戶終端有單根天線。假設(shè)WRAU為中屯、整個(gè)密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)中M個(gè)RAU劃分成個(gè) 協(xié)作簇，每個(gè)協(xié)作簇包含相鄰的L個(gè)RAU，所有RAU共享用戶的大尺度衰落信息和數(shù)據(jù)信息， 每個(gè)簇內(nèi)用戶共享瞬時(shí)信道信息和數(shù)據(jù)信息。整個(gè)系統(tǒng)由模塊101、模塊102,模塊103和模 塊104組成，其中模塊101是遠(yuǎn)程天線單元RAU，主要作用是取代傳統(tǒng)的接入點(diǎn)的射頻單元， 負(fù)責(zé)收發(fā)數(shù)據(jù);模塊102是用戶終端，主要作用是用戶收發(fā)數(shù)據(jù)的設(shè)備，如手機(jī)、筆記本等； 模塊103是協(xié)作簇，主要作用是取代傳統(tǒng)的基站基帶處理單元;模塊104是中屯、處理單元，主 要作用負(fù)責(zé)信號(hào)處理W及調(diào)度算法等。
[0036] 如圖2所示，為本實(shí)施例基于靜態(tài)分簇的密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)多用戶調(diào)度方法的 流程圖，具體包括如下步驟：
[0037] 步驟1、將整個(gè)密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)中M個(gè)遠(yuǎn)程天線單元?jiǎng)澐殖蓃個(gè)協(xié)作簇，每個(gè)協(xié) 作簇包含相鄰的L個(gè)遠(yuǎn)程天線單元，所有協(xié)作簇集合表示為V，其中第i個(gè)協(xié)作簇為Vi，l < i < r，每個(gè)RAU有咐良天線，協(xié)作簇Vi內(nèi)的用戶集合為化，每個(gè)用戶終端為單天線。
[0038] 步驟2、所有RA閑尋獲取的所有用戶與相鄰遠(yuǎn)程天線單元的統(tǒng)計(jì)信道信息回傳給中 屯、處理單元，按照大尺度衰落大小排序，確定每個(gè)用戶所屬大尺度衰落最小的協(xié)作簇。
[0039] 每個(gè)用戶到各個(gè)遠(yuǎn)程天線單元的大尺度衰落可W表示為：
[0040] Lrm,t = 201gdm,t+201gf+32.4
[0041] 其中，Lrm,t為用戶m到遠(yuǎn)程天線單元t的路徑損耗，Ckt為用戶m到遠(yuǎn)程天線單元t的 距離，f為工作頻率，要使得大尺度衰落最小用戶m選擇遠(yuǎn)程天線單元t最優(yōu)解為 / 二arqminLr,., ，^為所有協(xié)作簇的集合;Vi為協(xié)作簇i ; V
[0042] 假設(shè)用戶距離最近的遠(yuǎn)程天線單元屬于協(xié)作簇Vi,在下行鏈路中，協(xié)作簇Vi中 用戶m的接收信號(hào)為
[0044] 其中，6!，^>為協(xié)作簇Vi中的所有遠(yuǎn)程天線單元對(duì)用戶m的下行信道，為協(xié)作簇Vj 中的所有遠(yuǎn)程天線單元對(duì)協(xié)作簇Vi中用戶m的干擾信道，*片P