专利名称：Mimo系统中的资源调度方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种MIMO系统中的资源调度方法和装置。
背景技术：
MIMO (Multiple Input Multiple Oirtput，多输入多输出)技术是无线移动通信领域中智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率；可以利用多径来减轻多径衰落，并能有效地消除共道干扰，提高信道的可靠性，降低误码率，是新一代移动通信系统采用的关键技术。目前在已经成熟或者接近成熟的3G(the third generation mobilecommunications，第三代移动通信)/B3G(Beyond 3G，超3G)无线通信系统中， 基站侧和终端侧通过配置多组发射/接收天线并结合MIMO信号处理的方案被广泛的采用，这种方法被称为SU-MIMO(Single her-MIMO，单用户ΜΙΜΟ)，因为其本质依然是 BS(BaseStation，基站)与MS(Mobile Subscriber，移动用户)之间点对点的传输数据。在新一代的无线通信协议标准中(例如3GPP的LTE-A，IEEE802. 16m)均支持多用户MIMO (MU-MIMO)这一功能，参见图1所示的多用户MIMO系统的结构示意图，其中，一个
天线对应多个用户，即天线通过信道H1.....Hk向多个用户发送数据。由基站到用户终端
的信道被称为下行信道。与下行SU-MIMO相比较，下行MU-MIMO把一个BS与一个MS之间点对点的信道扩展为一个BS与多个MS之间的点对多点的信道，通过由空间上分散的用户引起的基站侧天线阵列中空间特征的差异，基站可以在相同的频率信道中同时与多个用户
ififn。发明人发现，在实际通信系统的一个基站下面，往往是一部分用户使用MU-MIMO 模式传输数据，一部分用户使用SU-MIMO模式传输数据，且两模式之间还需要根据信道和业务状况等进行自适应切换，而在MU-MIMO模式状态下，相关技术仅根据用户的优先级进行资源调度，这种调度方式的无线资源利用率不高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种MIMO系统中的资源调度方法和装置，以至少解决上述的问题。根据本发明的一个方面，提供了一种多输入多输出MIMO系统中的资源调度方法， 包括确定第一用户在指定资源块上使用多用户MU-MIMO模式传输数据，确定另外一个或多个用户与第一用户配对；在当前调度时刻，将第一用户和确定的另外一个或者多个用户作为一组配对用户调度到所述指定资源块上。根据本发明的另一方面，提供了一种输入多输出MIMO系统中的资源调度装置，包括模式确定模块，用于确定第一用户在指定资源块上使用多用户MU-MIMO模式传输数据； 配对模块，用于确定另外一个或者多个用户与第一用户配对；调度模块，用于在当前调度时刻，将第一用户和另外一个或者多个用户作为一组配对用户调度到指定资源块上。
通过本发明，采用确定用户使用的传输模式，并在用户使用MU-MIMO模式时，为用户选择配对用户，在对配对用户进行资源调度，解决了无线资源利用率不高的问题，进而达到了提高了资源调度的合理性效果，并提高了系统容量。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是根据相关技术的多用户MIMO系统的结构示意图；图2是根据本发明实施例1的MIMO系统中的资源调度方法流程图；以及图3是根据本发明实施例2的MIMO系统中的资源调度方法流程图；图4是根据本发明实施例3的MIMO系统中的资源调度方法流程图；以及图5是根据本发明实施例8的MIMO系统中的资源调度装置的结构框图。
具体实施例方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。MIMO系统包括BS (或者，中继站(RS, Relay Station)，家庭基站Femeto)和MS, BS通过多个天线与MS传输数据，BS可以根据MS反馈的信道信息确定用户间的相关性，在使用MU-MIMO模式的资源块的情况下，将相关性小的用户作为配对用户调度到同一个资源块上。MS与BS之间为无线连接，该无线连接遵循相关通信标准。本发明下述实施例均以该 MIMO系统为例进行说明。实施例1图2示出了根据本发明实施例的一种MIMO系统中的资源调度方法流程图，该方法以在基站上实现调度控制为例进行说明，包括以下步骤步骤S202，基站确定第一用户在指定资源块上使用MU-MIMO模式传输数据；其中，第一用户可以根据待调度用户中每个用户的调度优先级确定，用户的调度优先级大小可以和资源块有关，也可以和资源块无关；待调度用户是指在当前时刻有数据业务需要传输(即待传输业务量大于0)的用户。例如，调度优先级和资源块无关时，第一用户和指定资源块的确定可以采用下述方式根据待调度用户中每个用户的当前信道质量计算每个用户的调度优先级；选择调度优先级最大的用户作为第一用户；计算第一用户在每个待调度资源块上的信道质量；选择值最大的信道质量的资源块作为指定资源块。调度优先级和资源块有关时，第一用户和指定资源块的确定可以采用下述方式 将待调度资源块中的一个资源块确定为指定资源块；计算待调度用户中每个用户在指定资源块上的调度优先级；选择调度优先级最大的用户作为第一用户。第一用户在指定资源块上是否使用MU-MIMO模式传输数据可以根据第一用户的信道质量确定，例如如果第一用户的信道质量大于和等于第一门限，确定第一用户在指定资源块上使用MU-MIMO模式传输数据；如果第一用户的信道质量小于第一门限(可以为系统预先设定的信道质量门限)，确定第一用户在指定资源块上使用SU-MIMO模式传输数据。
信道质量用于衡量用户对应的无线信道的质量，可以用CQI (Channel Quality hdication，信道质量指示)或者是MCS (Modulation and Coding Scheme，调制和编码方式)来表示。步骤S204，基站确定另外一个或者多个用户与第一用户配对；其中，本实施例将确定的一个或多个与第一用户配对的用户称为第二用户。本实施例与第一用户进行配对的第二用户可以为1个，也可以为多个，第二用户的选取过程可以采用下述方式计算待调度用户中除第一用户之外的其他用户在指定资源块上的信道质量；选择信道质量大于和等于第一门限(可以为系统预先设定的信道质量门限)的用户组成第一集合；将第一用户与第一集合中的每个用户进行信道相关性运算，选择信道相关性运算结果小于和等于第二门限的用户作为第二集合；或者，将第一用户与第一集合中的每个用户进行信道距离运算，选择信道距离运算结果大于和等于第二门限的用户作为第二集合；从第二集合中选择调度优先级最大的用户作为第二用户。或者，可以继续上述步骤，将第二集合中除去上述第二用户以外的用户作为第三集合；按照上述与第一门限的比较方法从第三集合中选择与第二用户配对的用户作为另一个第二用户。以此类推，直到集合为空或者配对用户数达到系统预先设定门限值，将会得到多个第二用户。第一用户与这多个二用户将组成配对用户。其中，信道相关性至少包括以下之一信道状态信息相关性、信道质量信息相关性、业务类型相关性或待传输业务量相关性。步骤S206，基站在当前调度时刻，将第一用户和第二用户作为一组配对用户调度到指定资源块上。其中，上述步骤S202和S204可以周期性地执行，例如，系统设置一个配对周期，在每个配对周期到来的时刻，基站将进行步骤S202和S204中的配对动作。如果当前的调度时刻不是配对时刻，将会把第一用户和第二用户作为一个整体，与其他用户一起进行调度。相关技术在MU-MIMO模式状态下，仅根据用户的优先级进行资源调度；而本实施例在MU-MIMO模式状态下，会先对用户进行配对，然后再对用户进行资源调度。本实施例在第一用户使用MU-MIMO模式时，对第一用户进行配对，然后再对配对用户进行资源调度，在不影响信号质量的基础上，可以解决无线资源利用率不高的问题，增强了系统的性能。实施例2本实施例设系统中待调度用户为G，用集合Ω = (U1, U2,…，UJ表示，在每个调度时刻，如果系统可用资源块数大于S (S为大于等于0的整数)时，系统检测当前时刻是否为MU-MIMO配对时刻，如果是，则进入用户配对和调度操作，否则进入非配对调度操作；在系统设定的MU-MIMO配对时刻，参见图3，按照如下方法进行用户配对调度操作步骤S302，基站首先计算每个用户对应的优先级，设为Pl，ρ2,…，Pe。步骤S304，从计算出的优先级中查找值最大的优先级，本实施例设查找出的为用 Pu1的优先级P1最大。步骤S306，计算用户U1在每个待调度资源块上的信道容量，选择值最大的信道容量的资源块作为指定资源块；
其中，指定资源块为资源块P，本实施例计算得出用户仏在该资源块上的信道质量为 MCS1 ；步骤S308，判断是否大于TKS(即第一门限)，如果是，执行步骤S310 ；否则执行步骤 S316 ；本实施例在系统可用带宽之中，用户U1在位置(资源块)P上的信道质量最好， 为MCS1,且MCS1大于系统预先设置的MU-MIMO信道质量门限值Tks，所以用户U1将使用 MU-MIMO模式传输数据。步骤S310，在待调度的用户集合中选择信道质量大于信道质量门限值的用户构成
弟一集合Q P，MU ；例如，将Ω中除U1之外的满足条件在位置P的信道质量大于门限Tscs的用户组成一组，本实施例假设为第一集合Ωρ. = {U2, -,UkJ步骤S312，在Ω ρ, 选择与U1配对的用户。步骤S314，将用户U1和与之配对的用户从待调度集合中删除，将资源块P从可用资源中删除。步骤S316，用户U1在位置P上使用SU-MIMO传输数据。步骤S318，将用户U1从待调度集合中删除，将资源块P从可用资源中删除。步骤S320，判断待调度用户个数是否大于0或者是否还有剩余资源，如果有，返回步骤S304 ；否则，执行步骤S322，MU-MIMO配对调度结束。基站在Qp,^中寻找与U1配对使用MU-MIMO的用户，且最终有K个用户形成一个使用MU-MMO的用户组，表示为M = (U1, U2, -,UJ0如果K= 1，表示Ωρ, 中没有用户与 U1成组使用MU-MIM0，则U1使用SU-MIMO模式，否则M中K个用户使用MU-MIMO模式。基站将Ω中的用户集合M= (U1, U2,…，UK}删除，即更新待调度用户集合为 Ω — Ω-Μ，此后，在调度周期触发时刻，基站根据调度准则为该用PU1或者用户组M分配资源，同时基站在可用资源中将当前分配的资源删除。基站保存每个用户对应的MIMO模式以及相应的用户组。基站在Ω ρ,ω中搜索与U1配对的用户(即第二用户)，比如计算U1与Ωρ, 里面除U1外的每个用户之间的信道相关性，其值分别为ri,2，-Tuki,同时每个用户的优先级分别为Ρ2，"·ΡΚ1，然后基站计算U1与每个用户配对对应的等效优先级系数=/(~，凡)，
2彡i彡K1，比如/(。，/0 = 7^V(其中α、β为实数)，然后选出Μυ 2彡i彡Kl的最
(ru)Pu ^
大值，设为/C,则说明U1与Uk配对使用MU-MIMO发送数据。然后将Ωρ.= (U1, U2,…，
UkJ更新为Ωρ, = IU2，…，Uk^1, Uk+1，…，UkJ，将待调度用户集合更新为Ω = IU2，…，
H，-,UK1,UK1+1,…，UK2}，进行下一个用户的配对操作；对于再次的MU-MIMO配对，重
复上述过程即可。重复该MU-MIMO配对和调度步骤直至待调度的资源块N彡0或者Ω为空集。基站预先设置MU-MIMO用户的配对周期为T，即每隔时间T系统将完成一次 MU-MIMO用户配对操作，在配对过程之前先确定用户使用的传输模式，进而完成MU-MIMO和 SU-MIMO的自适应切换。
本实施例在配对时刻到来时，根据用户的调度优先级确定用户使用的传输模式， 在传输模式为MU-MIMO时，为该用户选择配对用户，以在资源调度过程中提高资源利用率。实施例3本实施例设系统中待调度用户为G，用集合Ω = (U1, U2,…，UJ表示，在每个调度时刻，如果系统可用资源块数大于S (S为大于等于0的整数)时，系统检测当前时刻是否为MU-MIMO配对时刻，如果是，则进入用户配对和调度操作，否则进入非配对调度操作；在系统设定的MU-MIMO配对时刻，参见图4，按照如下方法进行用户配对调度操作步骤S402，基站首先计算当前资源块P上每个用户对应的优先级，设为Pl，ρ2，…，
Pg°步骤S404，从计算出的优先级中查找值最大的优先级，本实施例设查找出的为用 Pu1的优先级P1最大。步骤S406，计算用户仏在资源块P上的信道质量，本实施例计算得出用户仏在该资源块上的信道质量为MCS1,判断是否大于Tscs (即第一门限)，如果是，执行步骤S408 ；否则执行步骤S414 ；本实施例在系统可用带宽之中，用户U1在位置(资源块)P上的信道质量最好， 为MCS1,且MCS1大于系统预先设置的MU-MIMO信道质量门限值Tks，所以用户U1将使用 MU-MIMO模式传输数据。步骤S408-步骤S420与步骤S310-步骤S322相同，这里不再详述。对于某个可用资源块P，基站计算Ω中所有用户在可用资源块P上的优先级，设为P1, P2,…，pG,设用户U1的优先级P1最高，U1对应的信道质量设为MCS1 ；如果MCS1小于或等于系统预先设置的MU-MIMO信道质量门限值Tks，则U1使用SU-MIMO方式传输数据，此方式下不需要对用户U1进行配对；如果MCS1大于TMCS，则U1使用MU-MIMO方式传输数据。本实施例在配对时刻到来时，根据用户的调度优先级确定用户使用的传输模式， 在传输模式为MU-MIMO时，为该用户选择配对用户，以在资源调度过程中提高资源利用率。实施例4系统对配对用户的资源调度完成后，可以对发生模式切换的用户调整信道质量(CQI)，本实施例以某用户上次使用的传输模式为SU-MIM0，本次使用的传输模式为 MU-MIMO为例进行说明。则系统将利用以下参数至少之一调整该用户对应的信道质量 MCS ⑴一MCS(t-l)；l)MCS(t-l)对应的信噪比值 SINR(t-l)；2)该用户在SU-MIMO时对应的信道复用速率r (t_l)；3)该用户当前对应MU-MIMO用户组包含的用户数量M，即该用户配对成组之后，组内包含的用户数；4)该用户当前对应MU-MIMO用户组中每个用户对应的预编码矩阵Wi，1彡i彡M;其中，该用户在SU-MIMO是对应的信道复用速率r(t-l)是指在相同资源块上传输的不同的数据流的数目。优选地，系统通过该用户对应的用户反馈给系统的预编码矩阵索引(PMI)或者是上行的Sounding (探测符号)符号来获取用户对应的预编码矩阵Wi，1彡i彡M。
本实施例以采用第一种方式，即MCS (t-Ι)对应的信噪比值SINR(t-Ι)为例进行说明设当前时刻t，系统完成MU-MIMO的配对和调度，对于用户仏，在当前配对时刻之前的 MIMO模式为SU-MIM0，反馈的信道质量(CQI)为MCSjt-Ι)。信道质量的具体调整方式如下设Ui在SU-MIMO模式时对应的信道复用速率为r (t_l)，在当前时刻经过配对之后，与其他M-I个用户形成一个具有M个用户的MU-MIMO用户组S = (U1, U2,…仏}(配对用户)。基站首先使用用户对应的MCS1U-I)查表得到对应的信噪比值SINR1U-DdB,然后基站对该值进行调整以获得当前时刻的信噪比，其调整的方法为SINR1U) = f(r(t_l)，SINR1U-I)，Μ，σ 2，Wl，...，wM)。例如:
权利要求
1.一种多输入多输出MIMO系统中的资源调度方法，其特征在于，包括确定第一用户在指定资源块上使用多用户多输入多输出MU-MIMO模式传输数据，确定另外一个或多个用户与所述第一用户配对；在当前调度时刻，将所述第一用户和所述另外一个或者多个用户作为一组配对用户调度到所述指定资源块上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定第一用户在指定资源块上使用 MU-MIMO模式传输数据包括根据待调度用户中每个用户的调度优先级确定所述第一用户，从待调度的资源块中确定指定资源块；根据所述第一用户的信道质量确定所述第一用户在所述指定资源块上是否使用 MU-MIMO模式传输数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据待调度用户中每个用户的调度优先级确定所述第一用户，从待调度的资源块中确定指定资源块包括计算待调度用户中每个用户的调度优先级； 选择调度优先级最大的用户作为第一用户； 计算所述第一用户在每个待调度资源块上的信道容量； 选择值最大的信道容量的资源块作为指定资源块。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据待调度用户中每个用户的调度优先级确定当前所述第一用户，从待调度的资源块中确定指定资源块包括将待调度资源块中的一个资源块确定为指定资源块； 计算待调度用户中每个用户在所述指定资源块上的调度优先级； 选择调度优先级最大的用户作为第一用户。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一用户的信道质量确定所述第一用户在所述指定资源块上是否使用MU-MIMO模式传输数据包括如果所述第一用户的信道质量大于第一门限，确定所述第一用户在所述指定资源块上使用MU-MIMO模式传输数据；如果所述第一用户的信道质量小于所述第一门限，确定所述第一用户在所述指定资源块上使用单用户多输入多输出SU-MIMO模式传输数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定另外一个用户与所述第一用户配对包括计算待调度用户中除所述第一用户之外的其他用户在所述指定资源块上的信道质量；选择信道质量大于和等于第一门限的用户组成第一集合；将所述第一用户与所述第一集合中的每个用户进行信道相关性运算，选择信道相关性运算结果小于和等于第二门限的用户作为第二集合，或者，将所述第一用户与所述第一集合中的每个用户进行信道距离运算，选择信道距离运算结果大于和等于第二门限的用户作为第二集合；从所述第二集合中选择调度优先级最大的用户作为所述第二用户，所述第二用户为与所述第一用户配对的用户。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定另外多个用户与所述第一用户配对包括将所述第二集合中除去所述第二用户以外的用户作为第三集合；从所述第三集合中选择与所述第二用户配对的用户作为另一个第二用户；重复上述过程，直至配对用户数达到系统预先设定门限值或者所述第三集合为空集。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述信道相关性至少包括以下之一 信道状态信息相关性、信道质量信息相关性、业务类型相关性或待传输业务量相关性。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一用户当前的信道质量是基于 SU-MIMO模式时，将所述第一用户和所述另外一个或者多个用户作为一组配对用户调度到所述指定资源块上之后还包括利用以下参数至少之一调整所述第一用户对应的信道质量所述第一用户当前信道质量指示值； 所述第一用户当前信道质量指示值对应的信噪比值； 所述第一用户在SU-MIMO时对应的信道复用速率； 所述第一用户对应MU-MIMO用户组包含的用户数量； 所述第一用户对应MU-MIMO用户组中每个用户对应的预编码矩阵。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一用户当前的信道质量是基于 MU-MIMO模式时，本次调度所述第一用户使用的是SU-MIMO模式，则完成本次调度之后，还包括利用以下参数至少之一调整所述当前用户对应的信道质量所述第一用户当前信道质量指示值； 所述第一用户当前信道质量指示值对应的信噪比值； 所述第一用户在SU-MIMO时对应的信道复用速率； 所述第一用户对应MU-MIMO用户组包含的用户数量； 所述第一用户对应MU-MIMO用户组中每个用户对应的预编码矩阵。
11.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述确定另外一个或者多个用户与所述第一用户配对的步骤是根据所述MIMO系统设置的配对周期在每个配对时刻进行的。
12.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，当系统处于非配对时刻，所述 MIMO系统中待调度用户中存在一组或多组配对用户，所述方法还包括将每组配对用户作为一个等效用户；获取所述等效用户的调度优先级；根据获取的所述等效用户的调度优先级进行资源调度。
13.一种多输入多输出MIMO系统中的资源调度装置，其特征在于，包括模式确定模块，用于确定第一用户在指定资源块上使用多用户多输入多输出MU-MIMO 模式传输数据；配对模块，用于确定另外一个或者多个用户与所述第一用户配对； 调度模块，用于在当前调度时刻，将所述第一用户和所述另外一个或者多个用户作为一组配对用户调度到所述指定资源块上。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述模式确定模块包括信息确定单元，用于根据待调度用户中每个用户的调度优先级确定所述第一用户，从待调度的资源块中确定指定资源块；判断单元，用于根据所述第一用户的信道质量确定所述第一用户在所述指定资源块上是否使用MU-MIMO模式传输数据。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，信息确定单元包括第一用户选择子单元，用于计算待调度用户中每个用户的调度优先级；选择调度优先级最大的用户作为第一用户；指定资源块选择子单元，计算所述第一用户在每个待调度资源块上的信道容量；选择值最大的信道容量的资源块作为指定资源块。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述信息确定单元包括指定资源块确定子单元，用于将待调度资源块中的一个资源块确定为指定资源块；第一用户确定子单元，用于计算待调度用户中每个用户在所述指定资源块上的调度优先级，选择调度优先级最大的用户作为第一用户。
17.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述配对模块包括第一集合选择单元，用于计算待调度用户中除所述第一用户之外的其他用户在所述指定资源块上的信道质量，选择信道质量大于和等于第一门限的用户组成第一集合；第二集合选择单元，用于将所述第一用户与所述第一集合中的每个用户进行信道相关性运算，选择信道相关性运算结果小于和等于第二门限的用户作为第二集合，或者，将所述第一用户与所述第一集合中的每个用户进行信道距离运算，选择信道距离运算结果大于和等于所述第二门限的用户作为第二集合；第二用户选择单元，用于从所述第二集合中选择调度优先级最大的用户作为所述第二用户，所述第二用户为与所述第一用户配对的用户。
18.根据权利要求13-17任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括配对触发模块，用于根据所述MIMO系统设置的配对周期在每个配对时刻触发所述模式确定模块和所述配对模块启动。
全文摘要
本发明公开了一种MIMO系统中的资源调度方法和装置。其中，该方法包括确定第一用户在指定资源块上使用多用户MU-MIMO模式传输数据，确定另外一个或者多个用户与第一用户配对；在当前调度时刻，将第一用户和确定的一个或者多个用户作为一组配对用户调度到指定资源块上。根据本发明，解决了MU-MIMO模式下，资源利用率不高的问题，提高了系统的容量。
文档编号H04W72/12GK102316597SQ201010222778
公开日2012年1月11日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者刘锟, 宁迪浩, 朱登魁, 李子荣, 梁婷 申请人:中兴通讯股份有限公司