专利名称：多用户多输入多输出系统广播信道功率分配方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种多用户多输入多输出系统广播信道功率分配方法及系统。
背景技术：
多用户多输入多输出(Multi-UserMultiple Input Multiple Output,MU-MIMO) 系统广播信道是指发送方(例如基站)和接收方(例如移动台)均配有多个天线的下行链路。MU-MIMO系统中，由于同时进行多个用户信号的收发，所以存在共信道干扰。现有技术中，主要通过设置预编码器和解码器来解决共信道干扰的问题。参见
图1，为MU-MIMO系统结构示意图。如图1所示，有1个基站(BS)和K个移动用户(MS)。基站有M个发送天线，用户k有Nk个接收天线。&为基站发送给第k个用户的
信号(数据流矢量)。11,12......IK为对应于各个用户的预编码器，其中存有对应于各个
用户的预编码矩阵F1, F2...... 。21，22......I为对应于各个用户的解码器，其中存有
对应于各个用户的解码矩阵G1, ( ......(iK。以图1为例，MU-MIMO系统的工作原理大致为首先，基站将需要发送给各个用户的信号在发送端信道经过信源编码、信道编码和符号映射等处理，形成数据流矢量&，
X2......Xko \，\......&与各自的预编码矩阵相乘并叠加后，进入系统信道。用户k接
收到的信号与解码器的解码矩阵相乘后，再进行极大似然判决和译码等处理。其中，预编码器和解码器的作用是抵消共信道干扰。除此之外，预编码器还有一个作用是为各个用户分配发送功率。现有技术中，为各个用户分配发送功率的方法通常是对所有用户进行注水式功率分配，即为信道条件好的用户分配较大的功率，为信道条件不好的用户分配较小的功率。 因为实际应用中，系统的发射端的总功率是有限的，所以采用该方法可以使系统的总通信
容量最大化。但是，实际应用中，由于用户使用的业务不同，所以对通信速率的要求也不同。例如，正在进行视频通话的用户，对通信速率的要求必然高于进行语音通话的用户。因此，现有技术中的功率分配方法，由于只是以系统的总通信容量最大化为目标，导致对通信速率要求较高的用户分配的功率较低，影响用户的正常使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种多用户多输入多输出系统广播信道功率分配方法及系统，能够为通信速率要求较高的用户分配较高的功率，提高系统的通信质量。为实现上述目的，本发明提供了如下方案一种多用户多输入多输出系统广播信道功率分配方法，包括获取发送端各信道的增益状态信息；根据各信道的所述增益状态信息，进行抵消共信道干扰的处理；
根据抵消共信道干扰处理后的结果，按照各用户的目标速率之间的比例关系，为各用户的各信道分配功率。优选的，所述根据抵消共信道干扰处理后的结果，按照各用户的目标速率之间的比例关系，为各用户分配功率，包括A、根据抵消共信道干扰处理后的结果，得到表示各信道性能的有效特征值；B、按照设定的速率缩放因子缩小系统的总功率；C、计算并判断全部用户的全部信道的功率总和以及每个用户的信道功率是否满足功率分配条件；所述功率分配条件为，全部用户的全部信道的功率总和小于或等于系统的最大功率，并且每个用户的任意子信道功率大于或等于零；如果是，则执行步骤E ；否则，执行步骤D ；D、减少分配至各个信道的功率后，返回步骤B ；E、根据公式
权利要求
1.一种多用户多输入多输出系统广播信道功率分配方法，其特征在于，包括 获取发送端各信道的增益状态信息；根据各信道的所述增益状态信息，进行抵消共信道干扰的处理； 根据抵消共信道干扰处理后的结果，按照各用户的目标速率之间的比例关系，为各用户的各信道分配功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据抵消共信道干扰处理后的结果， 按照各用户的目标速率之间的比例关系，为各用户分配功率，包括A、根据抵消共信道干扰处理后的结果，得到表示各信道性能的有效特征值；B、按照设定的速率缩放因子缩小系统的总功率；C、计算并判断全部用户的全部信道的功率总和以及每个用户的信道功率是否满足功率分配条件；所述功率分配条件为，全部用户的全部信道的功率总和小于或等于系统的最大功率，并且每个用户的任意子信道功率大于或等于零；如果是，则执行步骤E ；否则，执行步骤D ；D、减少分配至各个信道的功率后，返回步骤B；E、根据公式
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤D包括D1、判断是否每个用户都只有一个子信道功率不为零；如果是，执行步骤D2 ；否则，执行步骤D3 ；D2、减小所述功率分配因子后，返回步骤B ；D3、将分配至某个用户的某一信道的功率减小为零后，返回步骤C。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤Dl之前还包括DO、对各用户的各信道排序，生成分配功率减小索引；所述分配功率减小索引中的信道为步骤Dl中所述功率允许减小的信道； 所述步骤D3包括按照所述分配功率减小索引的顺序，将分配至某个用户的某一信道的功率减小为零后，返回步骤C。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤DO包括D01、构造行数与用户数目相同，列数与有效特征值最多的用户的有效特征值的个数相同的矩阵；D02、按照目标速率由小到大的顺序，确定每个用户的有效特征值对应于矩阵中的行数；将每行对应的用户的有效特征值按照由小到大的顺序，从右至左放入矩阵的各列；所述矩阵中任意一行对应的用户的目标速率，小于与其相邻的下一行的用户的目标速率；矩阵中任意一个有效特征值，小于同一行中与其相邻的左列元素； D03、对所述矩阵进行左右反转，并将每一行中最大的元素置零；
6.一种多用户多输入多输出系统广播信道功率分配系统，其特征在于，包括 增益信息获取模块，用于获取发送端各信道的增益状态信息；共信道干扰抵消模块，用于根据各信道的所述增益状态信息，进行抵消共信道干扰的处理；功率分配模块，用于根据抵消共信道干扰处理后的结果，按照各用户的目标速率之间的比例关系，为各用户的各信道分配功率。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述功率分配模块包括有效特征值生成单元，用于根据抵消共信道干扰处理后的结果，得到表示各信道性能的有效特征值；功率缩放单元，用于按照设定的速率缩放因子缩小系统的总功率； 条件判断单元，用于计算并判断全部用户的全部信道的功率总和以及每个用户的每一个子信道功率是否满足功率分配条件；所述功率分配条件为，全部用户的全部信道的功率总和小于或等于系统的最大功率，并且每个用户的每一个子信道功率大于或等于零；信道功率减小单元，用于当所述条件判断单元的判断结果为否时，减少分配至各个信道的功率；功率分配单元，用于根据公式义=(2βκ ,为各用户的各个信道分配功率；其中β为缩放因子(从1开始递减)，R' k为用户k的目标速率，Lk为用户k的子信道数目， = ，^表示第k个用户的第j个有效信道的有效特征值，ρ为用户k的第j个子信道的功率。
全文摘要
本发明公开了一种多用户多输入多输出系统广播信道功率分配方法。该方法包括获取发送端各信道的增益状态信息；根据各信道的所述增益状态信息，进行抵消共信道干扰的处理；根据抵消共信道干扰处理后的结果，按照各用户的目标速率之间的比例关系，为各用户的各信道分配功率，以达到各用户的实际速率和目标速率比例相同，以保证用户之间相对公平。本发明还公开了一种多用户多输入多输出系统广播信道功率分配系统。采用本发明公开的方法或系统，能够按照各用户的目标速率之间的比例关系，为各用户的各信道分配功率，为通信速率要求较高的用户分配较高的功率，提高系统的通信质量。
文档编号H04W52/24GK102223700SQ20111008681
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者俞飞, 张水莲, 朱义君, 李瑛 , 杨育红 申请人:俞飞, 张水莲, 朱义君, 李瑛 , 杨育红