专利名称：用户终端间的配对方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种用户终端间的配对方法和装置。
背景技术：
多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, ΜΙΜΟ)技术利用多个发射天线和多个接收天线，能够在空间维度复用信道，有效增加信道传输效率，该技术是长期演进(Long Term Evolution, LTE)的关键技术之一。传统的单用户MIMO要求用户设备(User Equipment, UE)具有多根发送、接收天线，但由于用户设备的大小尺寸、外观设计等限制，用户设备通常只具有单幅发送、接收天线。即使该用户设备存在多根天线，但是多根天线各自的距离比较小，这样使得多根天线之间的相关性比较高，从而在一定程度上限制了单用户MMO的应用，因此多用户MMO技术开 始得到广泛的关注。多用户MIMO也被称作虚拟多输入多输出(Virtual Multiple Input MulitipleOutput, VMIM0),该技术的基本原理是将天线相关性较小的多个用户配对,在相同的时频资源上传输信息。由于ー个基站服务的用户通常较多，找到相关性较小用户对的可能性很大，其空分复用增益更加显著。其中，该技术中的技术难度是如何合理选择配对用户，所以选取媒体接入控制(Media Access Control, MAC)层的调度算法是决定VMMO性能的关键。目前，最优调度算法的复杂度是ー个完全多项式非确定性(Non-deterministicPolynomial complete,NPC)问题,其复杂度过高,往往没有实用价值。现有技术中为了降低VMIMO调度的复杂度，一般采用的方法是基站先按照某种策略选取第一层用户，该第一层用户暂时単独占用时频资源；然后再将剩余的待调度用户作为候选配对用户，根据配对后系统流量或公平性的増益来决定候选配对用户和第一层用户之间是否需要进行VMMO配对，当决定需要VMIMO配对时再调度候选配对用户和第一层用户占用相同的时频资源。该类调度算法的重点在于如何从待调度用户中选取合适的用户与第一层用户进行配对。现有技术中被采用的配对算法一般分为两种第一种配对算法是穷举算法，即遍历所有配对的可能性，然后从中选取增益最大的作为最终配对方案。第二种配对算法是贪婪算法，即从第一层用户中选取ー个已调度用户，依次计算其与待调度候选用户配对的增益，从中选取有増益且增益最大的一个作为最終配对结果，然后对剩余第一层用户和待调度用户重复上述过程。上述第一种配对算法虽然能够找到最优的配对方案，但其搜索次数非常多，实现起来复杂度太高，故该算法没有实用价值；第二种配对算法与第一种配对算法相比，复杂度降低了，但是该算法中毎次选取对当前用户最优的配对方案，而不考虑后面的配对用户，所以该算法无法达到比较优化的配对性能。
发明内容
本发明实施例提供了一种用户终端间的配对方法和装置，根据处理模块的负载能力选取用于配对的用户数量，从而降低了配对的复杂度，还能根据处理模块的负载情况，在复杂度和性能之间做出动态调整。在第一方面，本发明提供了一种用户终端间的配对方法，所述方法包括从已调度用户终端中选取第一数量个第一用户终端，从待调度用户终端中选取第二数量个第二用户終端；计算所有第一用户终端与所有第二用户终端配对时的増益；将所述增益中的负增益置零处理；从置零处理后的増益中挑选出增益元素总和最大的増益元素；所述总和最大的増益元素处理得到所述第一用户终端所配对的第二用户终端。在第二方面，本发明提供了一种用户终端间的配对装置，所述装置包括选取单元用于从已调度用户终端中选取第一数量个第一用户终端，从待调度用户终端中选取第二数量个第二用户终端；计算单元用于计算所述选取单元选取的所有第一用户终端与所有第二用户终端配对时的増益，，以及将计算出的所有増益由第一处理单元进行处理；第一处理单元用于将所述计算单元计算出的所述增益中的负增益置零处理，以及将所述置零处理后的増益由挑选单元进行挑选；挑选单元用于从所述第一处理单元置零处理后的増益中挑选出増益元素总和最大的増益元素，以及将所述挑选出増益元素总和最大的増益元素由第二处 理单元进行处理；第二处理单元，用于将所述挑选単元挑选出的所述总和最大的増益元素处理得到所述第一用户终端所配对的第二用户终端。通过应用本发明实施例公开的方法和装置，从已调度用户终端中选取第一数量个第一用户终端和从待调度用户终端中选取第二数量个第二用户终端，对第一数量个第一用户终端和第二数量个第二用户终端进行最优配对，降低了配对的复杂性并提高了数据流量。
图I为本发明实施例一提供的用户终端间的配对方法的流程图；图2为本发明实施例ニ提供的用户终端间的配对装置的示意图；图3为本发明实施例三提供的用户终端间的配对装置的示意图。
具体实施例方式下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进ー步的详细描述。本发明公开了ー种用户终端间的配对方法和装置，该方法和装置根据处理模块的负载能力从已调度用户终端中选取第一数量个第一用户终端和从待调度用户终端中选取第二数量个第二用户终端，其中第一数量和第二数量可以根据负载能力而动态变化。计算出所有第一用户终端和所有第二用户终端两两之间的增益并生成増益矩阵，利用算法对该増益矩阵求最优解从而确定最优的配对結果，降低了配对的复杂性并提高数据流量。其中，调度是指基站为用户终端分配无线传输资源；已调度用户终端指的是已经获得了无线传输资源的用户终端；待调度用户终端指的是尚未分配并正在等待分配无线传输资源的用户终端。图I为本发明实施例一提供的用户终端间的配对方法的流程图。如图所示，本发明实施例具体包括以下步骤步骤101，从已调度用户终端中选取第一数量个第一用户终端，从待调度用户终端中选取第二数量个第二用户终端。具体地，在该步骤101之前可以先根据基站处理器的处理能力或基站物理层处理単元的处理能力和基站的处理模块的负载能力确定选择已调度用户终端中需要配对的第一用户终端的第一数量和待调度用户终端中需要配对的第二层用户终端的第二数量。从已调度用户终端中选取第一数量个第一用户终端，从待调度用户终端中选取第ニ数量个第二用户终端。其中，已调度用户终端包括未配对的用户终端和已经配对的用户終端，第一用户终端是从未配对的用户终端中选取出来的，第一用户终端的数量即第一数量不大于已调度用户终端中未配对的用户终端的数量。待调度用户终端是未配对的用户终端，第二用户终端是从待调度未配对的用户终端中选取出来的，第二用户终端的数量即第ニ数量不大于待调度用户终端的数量。比如，已调度用户终端中未配对的用户终端的数量为M个，选出的第一用户终端的第一数量为m个，则第一用户终端的第一数量m和已调度用户中未配对的用户终端的数量M的关系如公式(I)所示m ^ M公式(I) 同理，待调度用户终端的数量为N，选出的第二用户终端的第二数量为n，则第二用户终端的第二数量η和待调度用户终端的数量N的关系如公式(2)所示η 彡 N公式(2)当基站CPU的处理能力越强，则能用于配对算法的计算时间越多，则选取的第一用户终端的第一数量m和第二层用户终端的第二数量η的值越大。该m个第一用户终端可以按照已分配资源数从大到小选取，或者该m个第一用户终端和η个第二用户终端按照信噪比从大到小选取，也可以采用其他选取准则，在这里不再一一列挙。步骤102，计算所有第一用户终端与所有第二用户终端配对时的増益。其中，计算出的増益数量为第一数量和第二数量之积。具体地，将第一数量的第一用户终端分别与第二数量的第二用户终端配对计算增益，将计算得到的増益建立増益矩阵，该增益矩阵的行与列数为第一数量和第二数量。比如，若第一用户终端为m个和第二用户终端为η个，计算该m个第一用户终端和η个第二用户终端两两之间配对带来的(mXn)个增益并将(mXn)个增益建立増益矩阵G。比如第i个第一用户终端和第j个第二用户终端配对带来的増益表示为gu。该增益可以为第i个第一用户终端和第j个第二用户终端配对前后的频率效率増益、传输速率或公平性増益。步骤103，将增益中的负增益置零处理。具体地，将增益矩阵G中小于零的增益值做置零处理。如公式(3)所示，若増益gu小于零，则该增益gu为负增益，将该增益gu置零处理，具体为cu为零；若増益gu不小于零，则该增益gu不做置零处理，具体为Cij与gij相同。若増益gij为(mXn)个，则增益Cij也为(mXn)个。
O； Slj < OClj = '-公式⑶
[友".；Sij > O其中，i小于或等于m，j小于或等于n，gij为第i个第一用户终端和第j个第二用户终端配对带来的増益，为将第i个第一用户终端和第j个第二用户终端配对带来的增益中的负增益置零处理后的増益。该步骤103的目的是将增益gu中的负增益置零处理后得到的増益Cu组成的增益矩阵适用于利用匈牙利算法(Hungarian Algorithm, HA)求得该增益矩阵的最优解。为了保证利用匈牙利算法最后计算结果的正确性，要求増益矩阵中不能存在小于零的増益元素，故当増益为负增益时需要将该增益置零。步骤104，从置零处理后的増益中挑选出增益元素总和最大的増益元素。具体地，利用HA算法或穷举法从置零处理后的增益矩阵的每一行和每一列中选取出一个增益元素且该增益元素满足在该增益元素所在的行和列中是唯一被选取的，使得所选取出的増益元素总和最大。比如，(mXn)个增益元素生成(mXn)阶的增益矩阵G，其中増益元素cu不小于零。该增益矩阵G如公式(4)所示。
权利要求
1.一种用户终端间的配对方法，其特征在于，所述方法包括 从已调度用户终端中选取第一数量个第一用户终端，从待调度用户终端中选取第二数量个第二用户终端； 计算所有第一用户终端与第二用户终端配对时的增益； 将所述增益中的负增益置零处理； 从置零处理后的增益中挑选出增益元素总和最大的增益元素； 所述总和最大的增益元素处理得到与所述第一用户终端配对的第二用户终端。
2.根据权利要求I所述的用户终端间的配对方法，其特征在于，所述方法还包括，根据基站处理器的处理能力或基站物理层处理单元的处理能力和基站的处理模块的负载能力，确定第一数量和第二数量。
3.根据权利要求I或2所述的用户终端间的配对方法，其特征在于，所述计算所有第一用户终端与所有第二用户终端配对时的增益具体包括，将第一数量的第一用户终端分别与第二数量的第二用户终端配对计算增益，将计算得到的增益建立增益矩阵，所述增益矩阵的行数与列数为所述第一数量和第二数量，所述增益数量为第一数量和第二数量之积。
4.根据权利要求I至3任一项所述的用户终端间的配对方法，其特征在于，所述将所述增益中的负增益置零处理具体为，将所述增益矩阵中小于零的增益值做置零处理。
5.根据权利要求I至4任一项所述的用户终端间的配对方法，其特征在于，所述从置零处理后的增益中挑选出增益元素总和最大的增益元素具体为，利用HA算法或穷举法从所述增益矩阵的每一行和每一列中选取出一个增益元素且所述增益元素满足在所述增益元素所在的行和列中是唯一被选取的，使得所选取出的增益元素总和最大。
6.根据权利要求I至5任一项所述的用户终端间的配对方法，其特征在于，所述总和最大的增益元素处理得到所述第一用户终端所配对的第二用户终端具体为，从所述增益元素总和最大的增益元素中挑选出大于零的值，为所述第一用户终端所配对的第二用户终端。
7.一种用户终端间的配对装置，其特征在于，所述装置包括 选取单元，用于从已调度用户终端中选取第一数量个第一用户终端，从待调度用户终端中选取第二数量个第二用户终端； 计算单元，用于计算所述选取单元选取的所有第一用户终端与所有第二用户终端配对时的增益，以及将计算出的所有增益由第一处理单元进行处理； 第一处理单元，用于将所述计算单元计算出的所述增益中的负增益置零处理，以及将所述置零处理后的增益由挑选单元进行挑选； 挑选单元，用于从所述第一处理单元置零处理后的增益中挑选出增益元素总和最大的增益元素，以及将所述挑选出增益元素总和最大的增益元素由第二处理单元进行处理；第二处理单元，用于将所述挑选单元挑选出的所述总和最大的增益元素处理得到所述第一用户终端所配对的第二用户终端。
8.根据权利要求7所述的用户终端间的配对装置，其特征在于，所述装置还包括 确定单元，用于根据基站处理器的处理能力或基站物理层处理单元的处理能力和基站的处理模块的负载能力，确定第一数量和第二数量，用以所述选取单元从已调度用户终端中选取第一数量个第一用户终端，从待调度用户终端中选取第二数量个第二用户终端。
9.根据权利要求7或8所述的用户终端间的配对装置，其特征在于，所述计算单元具体包括，将第一数量的第一用户终端分别与第二数量的第二用户终端配对计算增益，将计算得到的增益建立增益矩阵，所述增益矩阵的行与列数为所述第一数量和第二数量，所述增益数量为第一数量和第二数量之积。
10.根据权利要求7至9任一项所述的用户终端间的配对装置，其特征在于，所述第一处理单元具体用于将所述增益矩阵中小于零的增益值做置零处理。
11.根据权利要求7至10任一项所述的配对装置，其特征在于，所述挑选单元具体用于利用HA算法或穷举法从所述增益矩阵的每一行和每一列中选取出一个增益元素且所述增益元素满足在所述增益元素所在的行和列中是唯一被选取的，使得所选取出的增益元素总和最大。
12.根据权利要求7至10任一项所述的配对装置，其特征在于，所述第二处理单元具体用于从所述增益元素总和最大的增益元素中挑选出大于零的值，为所述第一用户终端所配对的第二用户终端。
全文摘要
本发明实施例涉及一种用户终端间的配对方法和装置，该方法具体为，从已调度用户终端中选取第一数量个第一用户终端，从待调度用户终端中选取第二数量个第二用户终端，计算所有第一用户终端与所有第二用户终端配对时的增益，将增益中的负增益置零处理，从置零处理后的增益中挑选出增益元素总和最大的增益元素，总和最大的增益元素处理得到第一用户终端所配对的第二用户终端。因此，对第一数量个第一用户终端和第二数量个第二用户终端进行最优配对，降低了配对的复杂性并提高了数据流量。
文档编号H04B7/04GK102710307SQ20121021848
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者张毅, 龚卫林 申请人:华为技术有限公司