专利名称：基于多用户特征模式预编码技术改进型比例公平调度算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及到无线通信技术中多输入多输出(MIMO)通信系统中的多用户调度技术和一种多用户特征模式(MET)预编码技术，更具体地，涉及一种基于多用户特征模式 (MET)预编码技术的改进型多用户比例公平调度算法。
背景技术：
多输入多输出(MIMO)技术是无线通信B3G的核心技术之一。它通过在基站和用户端安装多根发射和接收天线，为移动通信系统增加了空间自由度，提供了空间复用增益和空间分集增益，以提高系统吞吐率。预编码技术能很好的解决单点对多点通信系统中用户之间信号干扰问题，它通过将无线信道处理为多个相互之间无干扰的并行子信道的方法实现多路信号的并行传输，从而获得空间复用增益，提高系统的数据传输速率。在无线通信MIMO系统中，受发送天线数的限制，每一时隙中接受服务的用户的接收天线总和不能大于发射天线数，同时服务的用户数是有限的，需要从所有用户中选择服务的用户，也就是多用户资源调度问题。在多用户MIMO系统中要实现多用户分集，就要通过多用户资源调度问题来解决多个用户如何共享有限的无线资源，尽可能地提高系统的频谱效率，同时又兼顾系统中每一个用户的服务质量。多用户调度的目标是提供一个令人满意的系统利用率(高效)，为多媒体服务提供可变化的QoS服务(公平)。传统的调度算法是利用用户信道的衰落特性，让基站在每一调度时隙为信道状态最好，即向用户信道容量最大的几个用户提供服务来得到。这样的调度方法能够使系统的吞吐率最大，却忽略了用户间的公平性。当一部分用户信道状态长期处于较差状态，即用户信道容量较小的时候，这些用户会长时间无法得到服务。为了解决用户公平性的问题，比例公平调度算法被引入到多用户调度中来。它不再把用户的信道容量大小作为用户优先级的衡量标准，而是使用用户瞬时请求速率和瞬时传输速率的比值，即
Rk(T)μ = ^⑷Tk(t)表示用户k在当前时隙t的传输速率。表示用户k在当前时隙t的瞬时请求速率。比例公平算法能够提高长期得不到调度的用户的调度优先级，从而使得用户在吞吐率上的公平性得到改善，即减少不同用户间平均吞吐率的差异。多用户特征模式(MET)预编码技术是一种基于块对角化的的线性预编码技术，在当前单点对多点的广播信道中多用户特征模式传输(MET)在线性预编码系统中有最好的性能表现，可以极大的提高系统的吞吐率。基于此，我们考虑将比例公平调度算法和MET预编码技术相结合，以取得系统吞吐率和公平性的折中。但这种结合，在提高系统公平性的同时，损失了太多的吞吐量，并不能很好的发挥MET预编码技术在提高系统吞吐率上的优越性，因此，有必要提供一种改进的多用户比例公平方法，使其与MET预编码技术结合时能在系统吞吐率和公平性之间取得更好的折中。
发明内容
本发明的目的是提供一种多用户调度算法，使其与MET预编码方法结合时能在系统吞吐率和公平性之间取得更好的折中，既能提高信道条件长期处于较差状态的用户的公平性，又不至于使系统容量损失过多。为了实现上述目的，本发明提供了一种改进型的多用户比例公平调度算法，包括如下步骤(1)基站接收到用户的服务请求和信道状态信息后，初始化用户平均传输速率， 平均请求速率和服务用户集；(2)对所有用户进行MET预编码，同时更新各用户的平均请求速率，并计算各用户优先级，选择最大优先级用户作为服务用户集中的第一个用户；(3)基站利用贪婪算法进行剩余用户的选择每次向服务对象集合中增加一个用户，根据信道状态信息和已有服务对象集合，采用MET预编码技术，计算预编码后每个用户的信道容量，亦即用户的瞬时请求速率；根据用户瞬时请求速率，初始的平均传输速率和平均请求速率更新后的增量，利用优先级计算公式更新计算每个用户的调度优先级，选择最大优先级用户加入服务用户集；其中由于每个用户的平均请求速率只在选择第一个用户时才更新，所以在每次选择服务用户时所使用的平均请求速率的增量都是选择第一个用户时更新的增量值，同样地，每个用户的平均传输速率只在选择完所有服务用户后才进行更新，所以每次选择服务用户使用的平均传输速率都是在上次选择完所有服务用户后更新的值(4)若服务用户集中用户数已经达到系统能同时服务的最大用户数，则进行第(5)步，否则，继续重复进行第( 步；( 在选择完系统能同时服务的用户后，更新各用户的平均传输速率，更新后的平均传输速率将作为平均传输速率的初始值用于下一轮的用户服务集的选择中。在本发明的一个实施例中，所述步骤O)中，基站选择具有最大优先级用户组成服务用户集中的第一个用户，所使用的优先级计算公式为 具体实例。因为它容易合成，所以是优选的。
权利要求
1.基于多用户特征模式预编码技术改进型比例公平调度算法，包括如下步骤(1)基站接收到用户的服务请求和信道状态信息后，初始化用户平均传输速率，平均请求速率和服务用户集；(2)更新各用户的平均请求速率，并选择具有最大优先级的用户构成服务用户集的第一个用户；(3)基站利用贪婪算法每次选择具有最大优先级的用户加入服务用户集；(4)在选择完系统能同时服务的用户后，更新各用户的平均传输速率用于下一轮用户调度。
2.如权利要求1所述的基于多用户特征模式预编码技术改进型比例公平调度算法，其特征在于选择最大优先级用户作为服务用户集中的用户，所使用的优先级计算公式为
3.如权利要求2所述的基于多用户特征模式预编码技术改进型比例公平调度算法，其特征还在于在每一次选择完系统能同时服务的所有用户后，根据用户调度与否状态更新平均传输速率的公式为
4.如权利要求2所述的基于多用户特征模式预编码技术改进型比例公平调度算法，其特征还在于民⑴表示在本轮调度中用户k在过去t。个时隙内的平均请求速率，它在选择第一个用户时才进行更新，选择其余用户时，均使用第一次更新后的值，更新公式为
5.如权利要求4所述的基于多用户特征模式预编码技术改进型比例公平调度算法，其特征还在于将对民(0和4(0进行更新的时间窗取为一样。
6.如权利要求2所述的基于多用户特征模式预编码技术改进型比例公平调度算法，其特征还在于，系统是能够知道各用户的瞬时信道信息的，并需要利用该信息来进行MET预编码，使得系统容量更大化。
7.如权利要求2所述的基于多用户特征模式预编码技术改进型比例公平调度算法，其特征在于所述的信道容量是根据信道矩阵，参照所采用的预编码方法计算得到的。
8.如权利要求2所述的基于多用户特征模式预编码技术改进型比例公平调度算法，其特征还在于，还包括对于信道条件较差的用户，在信道条件处于其自身峰值时，可以得到比单纯的MET预编码技术下选择最大容量用户的调度算法更高的调度概率，可以很好的提高系统的公平性。
9.如权利要求2所述的基于多用户特征模式预编码技术改进型比例公平调度算法，其特征还在于，还包括在选择信道条件较差的用户时，具有较大容量增量的用户得到调度的概率更大一些，这样可以保证在提高系统公平性的同时，不至于损失太大的系统容量，可以更好的利用MET预编码技术在提高系统容量上的优越性。
全文摘要
本发明公开了一种多用户多输入多输出(MU-MIMO)无线通信系统中的基于多用户特征模式预编码技术改进型比例公平调度算法，包括如下内容(1)基站接收到用户的服务请求和信道状态信息后，初始化用户平均传输速率，平均请求速率和服务用户集；(2)更新各用户的平均请求速率，并选择最大优先级用户构成服务用户集的第一个用户；(3)基站利用贪婪算法每次选择最大优先级用户组成服务用户集；(4)在选择完系统能同时服务的用户后，更新各用户的平均传输速率以用于下一轮用户调度。本方法可以在保证MET预编码技术可以显著提高系统容量这一优越性的基础上，提高系统中具有不同信道条件的用户的公平性，使系统容量和用户公平性之间达到一个很好的折中。
文档编号H04W72/12GK102573092SQ20111033685
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者万永辉, 汪靓, 王健, 苏钢, 谭力 申请人:华中科技大学