多用户调度方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种多用户调度方法和设备，通过应用本发明实施例的技术方案，基站在为各主用户分配第一层资源后，通过卡庞波束赋形算法确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA，保证了DoA的高准确度，然后，根据DoA差异以及信道相关性对当前的主用户和剩余用户进行配对，并为配对成功的剩余用户分配第二层资源，从而，在基站进行下行多用户调度时，采用一种基于DoA的多用户调度方法，在保证DoA具有较高的估计准确度，并利用DoA进行初步配对用户选取后，进一步根据用户的信道相关性来选取最优的用户进行配对，提高了配对的准确性，保证了多用户调度过程中，将干扰最低的用户进行配对，降低了多用户调度方案的复杂度。
【专利说明】多用户调度方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，特别涉及一种多用户调度方法和设备。
【背景技术】
[0002]下行MU-MIM0 (Multi User-Multiple Input Multiple Output,多用户-多入多出)在相同的时频资源上复用多个用户，用户间存在着干扰，这就要求用户间具有较好的隔离度。同时，上行各UE (User Equipment，用户设备，即终端设备)根据自身的信道环境反馈CQI (Channel Quality Indication,信道质量指示),基站根据各UE反馈的CQI选择合适的MCS (Modulation and Coding Scheme,调制编码策略)，进行数据发送。
[0003]如图1所示，为现有技术中的MU (Multi User，多用户)的MAC (Media AccessControl，媒体接入控制)层调度简化流程示意图。
[0004]MAC调度多用户的信道应具有较好的正交性，才能保证接收端检测时具有较好的检测性能。现有技术包括根据容量，信道相关性和DOA (Direction Of Arrival,到达方向角)估计信息进行多用户配对。
[0005]基于容量最大化准则计算当前主用户与所有满足CQI门限的剩余用户配对后的预编码矩阵，然后，选取与当前主用户配对后系统容量最大的用户作为配对用户，其中满足CQI门限是指配对用户和主用户的CQI大于门限值Thresl，同时两者的CQI差值的绝对值不能大于门限值Thres2 (门限取值根据仿真获得)。
[0006]基于信道相关性的配对方法根据用户间的信道相关矩阵计算相关性，选取满足CQI门限并且与当前主用户相关性最弱的用户进行配对。
[0007]基于DOA的用户配对方法根据各用户相对于基站法线方向的夹角的差异选择合适的用户进行多用户数据发送，配对原则是首先选择满足CQI门限并且与主用户相对于基站法线夹角差异大于门限值的用户集合，然后在该用户集合中选择与主用户夹角差异最大的用户作为配对用户，如果用户集合为空，则配对失败。
[0008]同时，现有技术首先根据用户反馈的CQI选择对应的MCS，然后MU各用户的MCS等级回退固定的量级作为最终各用户的调制编码方式。
[0009]如图2 所不，为现有技术中的 TD-LTE (Time Division-Long Term Evolution,时分长期演进)系统下行MU调度的处理流程示意图。
[0010]在这样的应用场景中，所有主用户和配对用户进行相同等级的MCS回退，来补偿MU时增加的用户间干扰对各用户的影响。
[0011]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题:
[0012]现有技术中的几种配对原则分别具有不同的缺陷，具体说明如下:
[0013]根据容量最大化的用户配对准则需要计算当前主UE与满足CQI门限的所有UE的预编码矩阵，同时根据UE的信道矩阵和预编码信息计算系统容量，复杂度过高，存在较难接受的算法开销。
[0014]根据信道相关性的用户配对准则基于用户的信道矩阵计算相关性，涉及较多的矩阵乘法和加法，仍然具有较大的复杂度，同时配对精度相比较与基于容量准则差。
[0015]基于DOA的配对准则通过UE之间的角度信息进行配对，由于多径信道的存在，基站基于GOB (Grid Of Beam，波束扫描)算法估计的UE的地理角度信息存在着误差，因此用户配对的精度较低。
[0016]另外，当前的MU配对用户的MCS回退固定等级，但是由于不同的UE配对时干扰量级不同，因此固定的MCS回退等级无法有效的跟踪UE配对后信干噪比的变化。
【发明内容】
[0017]本发明实施例提供一种多用户调度方法和设备，解决现有的多用户调度方法复杂度高，以及其所采用的配对准则的准确性差，配对精度低的问题。
[0018]为达到上述目的，本发明实施例一方面提供了一种多用户调度方法，至少包括以下步骤:
[0019]基站为各主用户分配第一层资源；
[0020]所述基站通过卡庞波束赋形算法，确定满足信道质量指示CQI门限的主用户和剩余用户的到达方向角DoA ；
[0021]所述基站根据满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA差异，以及信道相关性，对当前的主用户和剩余用户进行配对；
[0022]所述基站为配对成功的剩余用户分配第二层资源。
[0023]另一方面，本发明实施例还提供了一种基站，包括:
[0024]第一分配模块，用于确定主用户，并为各主用户分配第一层资源；
[0025]确定模块，通过卡庞波束赋形算法，确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA ；
[0026]配对模块，用于根据满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA差异，以及信道相关性，对当前的主用户和剩余用户进行配对；
[0027]第二分配模块，用于为所述配对模块配对成功的剩余用户分配第二层资源。
[0028]与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点:
[0029]通过应用本发明实施例的技术方案，基站在为各主用户分配第一层资源后，通过卡庞波束赋形算法确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA，保证了 DoA的高准确度，然后，根据DoA差异以及信道相关性对当前的主用户和剩余用户进行配对，并为配对成功的剩余用户分配第二层资源，从而，在基站进行下行多用户调度时，采用一种基于DoA的多用户调度方法，在保证DoA具有较高的估计准确度，并利用DoA进行初步配对用户选取后，进一步根据用户的信道相关性来选取最优的用户进行配对，提高了配对的准确性，保证了多用户调度过程中，将干扰最低的用户进行配对，降低了多用户调度方案的复杂度。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为现有技术中的MU的MAC层调度简化流程；
[0031]图2为现有技术中的TD-LTE系统下行MU调度的处理流程示意图；
[0032]图3为本发明实施例所提出的一种多用户调度方法的流程示意图；
[0033]图4为本发明实施例所提出的一种基站的结构示意图。【具体实施方式】
[0034]如【背景技术】所述，在多用户调度的场景下，下行多用户占用相同的时频资源，会导致用户间干扰增加，而现有的技术方案中，是通过采用基于Doa的配对准则，将干扰较小的用户进行配对的方式来减小干扰，但是，由于多径信道的存在，基站基于GOB算法估计的各用户的地理角度信息存在着误差，因此用户配对的精度较低。
[0035]为了克服这样的缺陷，本发明实施例提出了一种多用户调度方法，能有效的降低用户间干扰，同时能根据用户间干扰水平更准确地选择用户的调制编码方式，来提高系统性能。
[0036]如图3所示，为本发明实施例所提出的一种多用户调度方法的流程示意图，该方法具体包括以下步骤:
[0037]步骤S301、基站为各主用户分配第一层资源。
[0038]步骤S302、所述基站通过卡庞波束赋形算法，确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA。
[0039]在具体的处理场景中，本步骤的处理过程，具体包括:
[0040]步骤A、 所述基站确定当前满足CQI门限的主用户和剩余用户。
[0041]通过本步骤，确定了需要进行DoA确定的用户范围，避免对没有满足CQI门限的用户进行DoA确定过程所带来的系统资源的浪费。
[0042]步骤B、所述基站根据SRS信道，分别确定当前满足CQI门限的各主用户和剩余用户的频域信道矩阵比。
[0043]其中，hi为一个8乘I的矩阵，i表示一个用户的第i根天线。
[0044]步骤C、所述基站采用卡庞波束赋形算法(Capon Beamforming),分别确定各用户在不同DoA下基站天线阵列的接收信号功率值Pi。
[0045]在具体的应用场景中，本步骤的处理过程如下:
[0046]所述基站按照预设的规则遍历一个用户所有可能的DoA取值，并按照以下公式，确定所述用户在不同DoA下基站天线阵列的Pi:
[0047]
【权利要求】
1.一种多用户调度方法，其特征在于，包括以下步骤: 基站为各主用户分配第一层资源； 所述基站通过卡庞波束赋形算法，确定满足信道质量指示CQI门限的主用户和剩余用户的到达方向角DoA ； 所述基站根据满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA差异，以及信道相关性，对当前的主用户和剩余用户进行配对； 所述基站为配对成功的剩余用户分配第二层资源。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站通过卡庞波束赋形算法，确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA，具体包括: 所述基站确定当前满足CQI门限的主用户和剩余用户； 所述基站根据探测参考信号SRS信道，分别确定当前满足CQI门限的各主用户和剩余用户的频域信道矩阵hi;其中，比为一个8乘I的矩阵，i表示一个用户的第i根天线；所述基站采用卡庞波束赋形算法，分别确定各用户在不同DoA下基站天线阵列的接收信号功率值Pi ; 所述基站比较同一个用户所对应的全部Pi值，并确定其中最大的Pi值所对应的DoA为当前用户的DoA。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站采用卡庞波束赋形算法，分别确定各用户在不同DoA下基站天线阵列的Pi,具体为: 所述基站按照预设的规则遍历一个用户所有可能的DoA取值，并按照以下公式，确定所述用户在不同DoA下基站天线阵列的Pi:
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基站比较同一个用户所对应的全部Pi值，并确定其中最大的Pi值所对应的DoA为当前用户的DoA，具体为: 所述基站比较同一个用户所对应的全部Pi值，并将其中最大的Pi值所对应的Θ作为当前用户的第i根天线对应信道的有效径的DoA ； 当所述基站确定当前用户所对应的进行SRS发送的天线为I根时，所述基站确定所述第i根天线对应信道的有效径的DoA为当前用户的DoA ； 当所述基站确定当前用户所对应的进行SRS发送的天线多于I根，且为单极化天线时，所述基站确定当前用户所对应的所有天线对应信道的有效径的DoA平均值为当前用户的DoA ； 当所述基站确定当前用户所对应的进行SRS发送的天线多于I根，且为双极化天线时，所述基站分别将当前用户所对应的所有天线在每个极化方向上对应信道的有效径的DoA的集合确定为当前用户的DoA。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA差异，以及信道相关性，对当前的主用户和剩余用户进行配对，具体包括: 所述基站根据优先级，将满足CQI门限的各剩余用户依次与当前的主用户进行DoA比较，确定相应的DoA角度差； 所述基站将与当前的主用户的DoA角度差的绝对值大于预设的角度差阈值的剩余用户放入暂存集合； 所述基站通过确定当前的主用户与所述暂存集合中的各剩余用户之间的信道相关性，选取相关性最弱的剩余用户作为所述当前的主用户的配对用户； 所述基站确定所述当前的主用户配对成功，将作为配对用户的所述剩余用户放入配对用户集合中，并清空所述暂存集合，继续对其他尚未配对成功的主用户和其他的满足CQI门限的各剩余用户进行配对处理。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基站确定当前的主用户与所述暂存集合中的各剩余用户之间的信道相关性r所依据的公式，具体为:
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述基站确定当前用户所对应的进行SRS发送的天线多于I根，且为双极化天线时，所述基站确定一个满足CQI门限的剩余用户与当前的主用户的DoA角度差的方式，具体为: 如果所述基站确定当前的主用户所对应的进行SRS发送的天线多于I根，且为双极化天线，所述基站分别确定所述满足CQI门限的剩余用户的DoA与所述当前的主用户的每个极化方向上的DoA之间的角度差，并将所得到的各角度差的平均值作为所述满足CQI门限的剩余用户与当前的主用户的DoA角度差； 如果所述基站确定所述满足CQI门限的剩余用户所对应的进行SRS发送的天线多于I根，且为双极化天线，所述基站分别确定所述当前的主用户的DoA与所述满足CQI门限的剩余用户的每个极化方向上的DoA之间的角度差，并将所得到的各角度差的平均值作为所述满足CQI门限的剩余用户与当前的主用户的DoA角度差； 如果所述基站确定所述满足CQI门限的剩余用户和所述当前的主用户所对应的进行SRS发送的天线均多于I根，且均为双极化天线，所述基站分别确定所述当前的主用户的每个极化方向上的DoA与所述满足CQI门限的剩余用户的每个极化方向上的DoA之间的角度差，并将所得到的各角度差的平均值作为所述满足CQI门限的剩余用户与当前的主用户的DoA角度差。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站为配对成功的剩余用户分配第二层资源之后，还包括: 当所述基站进行多用户数据收发时，各配对成功的用户获取自身以及自身的配对用户的预编码矩阵； 所述各配对成功的用户根据自身以及自身的配对用户的信道矩阵和预编码矩阵，以及反馈的信号与干扰加噪声比SINR，确定当前的信干噪比值； 所述各配对成功的用户根据最新的信干噪比值调整自身的调制与编码策略MCS，选择与当前的信干噪比值相匹配的MCS。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述各配对成功的用户根据自身以及自身的配对用户的信道矩阵和预编码矩阵，以及反馈的SINR，确定当前的信干噪比值，具体为: 所述各配对成功的用户确定自身的信道矩阵为H1,自身的配对用户的信道矩阵H2 ； 所述各配对成功的用户确定自身反馈的SINR为SINRots ； 所述各配对成功的用户根据以下公式，确定当前的信干噪比值SINR1:
10.一种基站，其特征在于，包括: 第一分配模块，用于确定主用户，并为各主用户分配第一层资源； 确定模块，通过卡庞波束赋形算法，确定满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA ；配对模块，用于根据满足CQI门限的主用户和剩余用户的DoA差异，以及信道相关性，对当前的主用户和剩余用户进行配对； 第二分配模块，用于为所述配对模块配对成功的剩余用户分配第二层资源。
11.如权利要求10所述的基站，其特征在于，所述确定模块，具体用于: 确定当前满足CQI门限的主用户和剩余用户； 根据探测参考信号SRS信道，分别确定当前满足CQI门限的各主用户和剩余用户的频域信道矩阵hi;其中，h为一个8乘I的矩阵，i表示一个用户的第i根天线； 采用卡庞波束赋形算法，分别确定各用户在不同DoA下基站天线阵列的接收信号功率it Pi ; 比较同一个用户所对应的全部Pi值，并确定其中最大的Pi值所对应的DoA为当前用户的 DoA。
12.如权利要求10所述的基站，其特征在于，所述配对模块，具体用于:根据优先级，将满足CQI门限的各剩余用户依次与当前的主用户进行DoA比较，确定相应的DoA角度差； 与当前的主用户的DoA角度差的绝对值大于预设的角度差阈值的剩余用户放入暂存集合; 通过确定当前的主用户与所述暂存集合中的各剩余用户之间的信道相关性，选取相关性最弱的剩余用户作为所述当前的主用户的配对用户； 确定所述当前的主用户配对成功，将作为配对用户的所述剩余用户放入配对用户集合中，并清空所述暂存集合，继续对其他尚未配对成功的主用户和其他的满足CQI门限的各剩余用户 进行配对处理。
【文档编号】H04W72/12GK103731923SQ201210388404
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月12日 优先权日:2012年10月12日
【发明者】屠于康 申请人:电信科学技术研究院