基于反馈补偿的mimo系统的多用户调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信领域，涉及ΜΜ0系统中的多用户调度方法，可用于当用户向 基站反馈的信道状态信息出现时延的多用户调度。
【背景技术】
[0002] Μπω系统中的多用户调度方法能够有效地提高系统的系统性能和系统容量，同 时提高系统稳定性。然而，在实际的情况中，由于用户与基站之间存在一定的距离，同时， 用户对信道状态信息进行估计需要一定的时间，系统想要获取完美的信道状态信息比较困 难。针对不完美的信道状态信息的系统的多用户调度问题，目前已经有很多学者进行了深 入的研究，如 2009 年 L. Yang 在 "Achievable rate of ΜΙΜΟ systems with multi-user diversity and delayed feedback"中研究存在延时反馈，同时利用多用户分集的ΜΙΜΟ 系统的可达速率，2009 年 Mohammad Torabi 等人在 "BER Performance Analysis of Multiuser Diversity with Antenna Selection in MRC ΜΙΜΟ Systems" 中研究了存在延 时反馈的最大比例合并ΜΠΚ)系统的误码率性能，2014年Xiang-bin Yu等人在"Unified Analysis of Multiuser Scheduling for Downlink ΜΙΜ0 Systems with Imperfect CSI" 中研究了存在延时反馈的下行ΜΙΜ0系统的多用户调度的性能。
[0003] 然而，当ΜΜ0系统中存在延时的信道状态信息时，上面的研究成果中没有利用到 延时的信道状态信息和真实的信道状态信息之间的关系。它们只是在原来的调度系数中用 延时的信道状态信息取代真实的信道状态信息，然后，用这个新的调度系数进行用户调度， 与拥有真实信道状态信息的系统相比，在同样的接收信噪比的情况下，毫无疑问会导致系 统的误码率性能的降低。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于反馈补偿的ΜΜ0系 统的多用户调度方法，以提高系统的可靠性，降低传输误比特率。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：
[0006] 1)基站发送训练序列给用户，用户根据该训练序列和所接收到的信号估计信道状 态?目息Η ;
[0007] 2)在假设从用户到基站的上行反馈信道不会受到噪声干扰的情况下，即在用户发 送的信道状态信息能够无误的到达基站的情况下，用户通过反馈信道向基站反馈信道状态 信息Η，基站接收到延时的信道状态信息?，同时用户在反馈信道中反馈延时信道状态信息 Η和真实信道状态信息Η之间的相关系数c ;
[0008] 3)基站将接收到的延时信道状态信息：ft和所述两种信道状态信息之间的相关系 数c组合成为新的调度系数λ，不同用户的调度系数λ ω表示为：
[0010] 其中，N为用户的总数目，λ (k)为第k个用户对应的调度系数，
为矩阵的2范 数的平方，ck为第k个用户的真实信道状态信息H (k)和延时信道状态信息
> 之间的相关系 数；
[0011] 4)在所有的调度系数λ ω中，选取最大的调度系数λ ω对应的用户U接入信道 进行数据传输。
[0012] 本发明具有如下优点：
[0013] (1)本发明由于考虑了真实的信道状态信息和延时的状态信息之间的关系，利用 了它们之间的相关系数，从而在基站得到延时的信道状态信息时，因而能得到更好的误比 特率性能；
[0014] (2)本发明采用了多用户调度，提高了系统的可靠性。
[0015] 下面通过附图和实施实例，对本发明作进一步的描述。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的实现流程图；
[0017] 图2是本发明仿真使用的系统模型图；
[0018] 图3是本发明的系统平均误比特率随信噪比变化的性能仿真图；
[0019] 图4是本发明的系统平均误比特率随接收用户数目变化的性能仿真图。
【具体实施方式】
[0020] 参照图2,本发明使用的通信系统由基站、发送信道、反馈信道和用户构成；其中， 基站有Nt根发射天线，每根天线相互独立；系统中有Ν个用户，每个用户均有N j艮接收天 线；每根发送天线和接收天线之间的发送信道服从复高斯分布，不同的发送信道之间相互 独立，同时发送信道受到加性高斯白噪声干扰；由于不同的用户离基站的距离不同，每个用 户接收到的信号功率会受到不同程度的衰减。
[0021 ] 参照图1，本发明的具体实现步骤如下：
[0022] 步骤1 :获取信道状态信息估计值H。
[0023] (1)基站向用户发送用户已知的训练序列X，用户获得接收信号，该接收信号的表 示式为：y = Hx+n，其中η为传输过程中受到的加性高斯白噪声向量，Η为信号传输过程中 的装减矩阵；
[0024] (2)用户利用接收到的信号y和基站发送的训练序列X，根据最小均方误差得到的 信号传输过程中的衰减矩阵，即信道状态信息的估计值为：
[0026] 其中，（·厂表示向量的共辄转置，I为单位矩阵，RH= E{HTH}为信道状态信息Η 的自相关矩阵，Ε {·}为统计期望符号，r为缩放系数，其作用是减小估计误差，erf为接收噪 声功率；
[0027] 步骤2 :用户通过反馈信道向基站反馈信道状态信息H，同时在反馈信道中反馈每 个用户的真实信道状态信息H(k)和延时信道状态信息Ημ)之间的相关系数ck。
[0028] 由于用户通过根据所接收到的信号和训练序列进行信道估计需要耗费一定的时 间，同时，用户向基站反馈信道状态信息时，基站与用户间隔一定的距离，进行信道状态信 息的反馈也需要耗费一定的时间，所以基站接收到的延时信道状态信息Η和真实的信道状 态信息Η不相同，即基站接收到的信道状态信息t是真实信道状态信息Η延时之后的结 果；
[0029] 每个用户的相关系数表达式为：
[0031] 其中，Ν为用户的总数目，JQ( ·)代表第一类零阶贝塞尔函数，乂?为第k个用户的 最大多普勒频移，τ k为第k个用户对应的信道状态信息的延迟时间。
[0032] 步骤3 :基站根据接收到的延时信道状态信息t和上述两种信道状态信息之间的 不同用户对应的相关系数ck，构建新的调度系数λ k。
[0033] (3. 1)延时信道状态信息ri和真实信道状态信息Η之间存在一定的时延关系，故 两者之间满足下述的关系式：
[0035] 其中，H(k)为第k个用户的真实信道状态信息，为第k个用户的延时信道状态 信息；ck为第k个用户的真实信道状态信息H (k)和延时信道状态信息之间的相关系数， E(k)为第k个用户的信道误差矩阵，误差矩阵中的每一项都服从高斯分布，同时它与延时的 信道状态信息相互独立；
[0036] (3. 2)根据比例公平算法，基站选择接