专利名称：Mu-mimo通信系统中调度用户的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及无线通信，具体涉及一种在MU-MIMO通信系统中调度用户的 方法和相应的设备。
背景技术：
在MU-MIMO(多用户多输入多输出)通信系统中的下行链路中，不同用户的数据流 被预编码并合在一起广播。在用户设备侧，利用接收合并器，每个用户能够将自己的数据从 广播信号中解码出来。通常，在MU-MIMO通信系统中，对其数据合在一起广播的用户的数目 是有限制的，也就是不能大于基站的发射天线的数目。如果同时要求服务的用户的数目超 过了该限制，则基站在某个时间段中需要调度其中的一部分来提供服务。现有的调度用户的方法是使用SINR(信干噪比)作为调度用户的基准。利用所 有用户的信道信息，基站估计每个用户的SINR，然后调度SINR比较高的部分用户来提供服 务。上述方案的缺点是，并不存在闭合式解来精确计算SINR，因此通常使用SINR的下 界或者其他的逼近值，这导致系统在吞吐量方面的性能损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种在MU-MIMO通信系统中调度用户的方法和设备。在本发明的一个方面，提出了一种在MU-MIMO通信系统中调度用户的方法，包括 (a)计算多个用户中每个用户的信道增益；(b)选择信道增益最大的那个用户；(c)计算 剩余的用户对已选择的用户的信漏噪比；(d)从剩余的用户中选择信漏噪比最大的那个用 户；其中重复上述的步骤(c)和(d)，直到选够了预定数目的用户。根据本发明的实施例，所述信漏噪比是通过将剩余用户中的某个用户自身做了预 编码后的等效信道增益除以该用户的接收噪声与它的数据泄漏到所有已选用户的功率的 和而得到的。根据本发明的实施例，所述信道增益是用每个用户的包含信道状态信息的信道状 态矢量的范数来表示的。根据本发明的实施例，所述MU-MIMO通信系统是TDD模式的通信系统。根据本发明的实施例，所述信道状态信息是在利用上下行信道的互易性来估计 的。根据本发明的实施例，所述MU-MIMO通信系统是FDD模式的通信系统。根据本发明的实施例，所述信道状态信息是在用户设备估计的并且通过反馈信道 反馈给了基站。在本发明的另一方面，提出了一种在MU-MIMO通信系统中调度用户的设备，包括 信道增益计算单元，用于计算多个用户中每个用户的信道增益；选择单元，用于选择信道增 益的那个用户；信漏噪比计算单元，用于计算剩余的用户对已选择的用户的信漏噪比；其中，所述选择单元从剩余的用户中选择信漏噪比最大的那个用户，直到选够了预定数目的 用户。利用本发明的上述方法和设备，使用SLNR(信漏噪比)来进行用户调度，其中对用 户的选择不仅依赖于其信道增益，而是同时也依赖于对其他用户的潜在干扰的大小。这样 能够提高系统的和速率(sum rate)。
通过下面结合
本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特 征和优点更加清楚，其中图1示出了根据本发明实施例的通信系统的模型；图2示出了根据本发明实施例的调度用户的设备的结构示意图；图3示出了根据本发明实施例的调度用户的方法的流程图；以及图4示出了根据本发明实施例的方案在TDD模式下和现有技术的性能比较；图5示出了根据本发明实施例的方案在FDD模式下和现有技术的性能比较。
具体实施例方式下面将说明本发明的多种实施例。随后的说明提供了对这些实施例的全面理解的 详细细节。但是，本领域的技术人员应当了解，无需一些所述细节也可以实施本发明。此外， 可能不会示出或详细说明一些公知的结构或者功能，以免不必要地使本发明多种实施例的 相关说明不清楚。在下述说明中使用的术语即使是与本发明某些具体实施例的详细说明结合使用 的，也要以其最宽的合理方式解释该术语。某些术语可能会在下面予以强调。但是，任何准 备以某种受限的方式进行解释的术语将会在具体实施方式
部分给予公开及明确的定义。图1示出了根据本发明实施例的通信系统的示意图。基站具有N个天线，但是要 与k个用户进行通信。如前所述，如果k大于N，则某个时间段，需要基站从k个用户中选择 N个用户来进行通信。根据本发明的实施例，在选择用户的过程中基站首先选择具有最大信道增 益Il hi Il 2的用户，然后计算其他用户的SLNR并且基于计算的SLNR选择下一用户，重复上 述过程直到选择了 N(N为基站的天线数目)个用户。在每次迭代中，基站都计算向前次迭 代中选择的用户的泄漏功率，针对每个未选择的用户计算SLNR，从剩余的用户中选择SLNR 最大的那个用户，作为当前选择的结果。图2示出了根据本发明实施例的调度用户的设备的结构示意图。如图2所示，该 设备包括收发单元16、估计各个用户的信道状态信息的CSI估计单元12、基于信道状态信 息计算各个用户的信道增益的信道增益计算单元11、根据信道增益或者SLNR来选择某个 用户的选择单元13、对各个用户要一起发送的数据进行预编码的预编码单元14、计算SLNR 的SLNR计算单元15和4个天线。根据本发明的实施例，在TDD模式下，CSI估计单元12可以利用上下行信道的互 易性来估计各个用户的信道状态信息hk。但是在FDD模式下，用户的CSI由用户设备的CSI 估计单元(图2中未示出)例如根据导频信号来估计信道状态信息，量化后通过反馈信道反馈给基站。在这种情况下，如果反馈链路的带宽受限，用户可以把自己的CSI进行量化， 基站用量化的粗略的CSI也可以进行用户调度。根据本发明的实施例，选择用户的过程可以用如下的伪代码来表达InitializationG = 0,T = {1，2，· · .，K}g(l) = arg ιηαχφλ f}G = GU g(l) ；T = T/{g(l)}；for j = 1 :N-1Hv=[h;(1),...,h;(|g|)]*；oc maxeigenvector [ σ^Ι + H*Hy) h^h^ J；
keT\‘normalize wkJ+1 to unit norm ；
Ml2SLNRk = 11 , " ,2 ；
-W+IMIg(y + 1) = arg max(SLNRk);G = GU g(j+l) ；T = T/{g(j+l)}；end下面结合上述的伪代码和附图3来详细说明本发明实施例的设备和方法的操作 过程。首先，用集合T表示所有可选的用户集合(该集合中的元素为待选用户的序号)， 集合G表示某时刻已经选出(将获得基站服务)的用户集合。在调度(选用户)过程开始 时，G = 0,T= {1，2，···，Κ}。( 一共有K个用户备选)。在步骤S11，选择单元13选择第一个用户，具体如下。选择单元13直接选取所有 备选用户中，信道增益最大(使用用户信道矢量的Frobenius范数的平方Il hk Il 2来衡量信
道增益，通过信道增益计算单元11来计算得到)的那个用户，即= Mgr^xfiiII2)，其中
g(i)表示基站选出的第i个用户(的序号)。选择单元13选择出用户后，更新可选用户集 合和已选出用户集合，G = G U {g(l)} ;T = T/{g(l)}。这里，HhkII表示第k个用户的信 道的Frobenius范数，其中hk为1 XN维的用户k的信道矢量。在下面的步骤中，循环选择第2至第N个用户，N为基站的发射天线数。在步骤 S12，SLNR计算单元15将前面步骤中以及选出的所有用户的信道矢量，合并写为一个信道 矩阵，Hy = [h;(1),-,h;(|G|)]*，其中IGI表示集合G中的元素个数，即到该步骤前已经选出的 用户个数，A*表示矩阵A的共轭转置。这样，对目前的备选用户集的每一个用户，SLNR计
IlMj2
算单元15计算见層广 “2，其中，σ k2用户接收天线的加性噪声，该值的分子表
^ σ + HjW4
示备选集中的某个用户k自身做了预编码后的等效信道增益；分母表示备选集中的某个 用户k的接收噪声与它的数据泄漏到所有已选用户的功率的和(泄漏到其它的信道的功率，从其它用户的角度看，就是多用户的共信道干扰，CCI)。在计算SIiffik时，来自预编码
单元I4的预编码向量用IXN的单位向量
权利要求
1.一种在MU-MIMO通信系统中调度用户的方法，包括(a)计算多个用户中每个用户的信道增益；(b)选择信道增益最大的那个用户；(c)计算剩余的用户对已选择的用户的信漏噪比；(d)从剩余的用户中选择信漏噪比最大的那个用户；其中重复上述的步骤(c)和(d)，直到选够了预定数目的用户。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述信漏噪比是通过将剩余用户中的某个用户自 身做了预编码后的等效信道增益除以该用户的接收噪声与它的数据泄漏到所有已选用户 的功率的和而得到的。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述信道增益是用每个用户的包含信道状态信息 的信道状态矢量的范数来表示的。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述MU-MIMO通信系统是TDD模式的通信系统。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述信道状态信息是在利用上下行信道的互易性 来估计的。
6.如权利要求3所述的方法，其中，所述MU-MIMO通信系统是FDD模式的通信系统。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述信道状态信息是在用户设备估计的并且通过反 馈信道反馈给了基站。
8.一种在MU-MIMO通信系统中调度用户的设备，包括信道增益计算单元，用于计算多个用户中每个用户的信道增益；选择单元，用于选择信道增益的那个用户；信漏噪比计算单元，用于计算剩余的用户对已选择的用户的信漏噪比；其中，所述选择单元从剩余的用户中选择信漏噪比最大的那个用户，直到选够了预定 数目的用户。
9.如权利要求8所述的设备，其中，所述信漏噪比计算单元通过将剩余用户中的某个 用户自身做了预编码后的等效信道增益除以该用户的接收噪声与它的数据泄漏到所有已 选用户的功率的和来得到该信漏噪比。
10.如权利要求8所述的设备，其中，所述信道增益计算单元通过计算每个用户的包含 信道状态信息的信道状态矢量的范数来得到该信道增益。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述MU-MIMO通信系统是TDD模式的通信系统。
12.如权利要求11所述的设备，还包括信道状态信息估计单元，利用上下行信道的互 易性来估计该信道状态信息。
13.如权利要求10所述的设备，其中，所述MU-MIMO通信系统是FDD模式的通信系统。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述信道状态信息是在用户设备估计的并且通过 反馈信道反馈给了基站。
全文摘要
公开了一种在MU-MIMO通信系统中调度用户的方法和设备。该方法包括(a)计算多个用户中每个用户的信道增益；(b)选择信道增益最大的那个用户；(c)计算剩余的用户对已选择的用户的信漏噪比；(d)从剩余的用户中选择信漏噪比最大的那个用户；其中重复上述的步骤(c)和(d)，直到选够了预定数目的用户。利用上述方法和设备，使用SLNR(信漏噪比)来进行用户调度，其中对用户的选择并不仅依赖于其信道增益，也同时依赖于对其他用户的潜在干扰的大小。这样能够提高系统的和速率。
文档编号H04L1/16GK102111244SQ200910200999
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者丁齐, 刘静, 夏欣, 方舒, 曹耀东, 李少谦, 武刚, 蒋智宁, 黄平 申请人:上海贝尔股份有限公司