專利名稱：一種用于多天線無(wú)線通信系統(tǒng)中的分組調(diào)度方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多天線無(wú)線通信系統(tǒng)中的多用戶分組調(diào)度的方法和系統(tǒng)，特別是，涉及一種能夠?qū)o(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的用戶終端分組，在某一個(gè)調(diào)度時(shí)刻僅有某一組中的用戶參與通信調(diào)度，從而降低系統(tǒng)中的反饋開(kāi)銷及調(diào)度運(yùn)算復(fù)雜度的多用戶分組調(diào)度的方法和系統(tǒng)。
技術(shù)領(lǐng)域隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)的逐漸融合，人們對(duì)無(wú)線通信業(yè)務(wù)的類型和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，對(duì)信息傳輸速率的要求也越來(lái)越高。如何提高信息傳輸速率是未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)所面臨的主要問(wèn)題之一。為了在有限的頻譜資源上實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，多天線多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)已成為未來(lái)無(wú)線通信中所采用的必不可少的手段之一。在MIMO系統(tǒng)中，發(fā)送端利用多根天線進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送，接收端利用多根天線進(jìn)行空間信號(hào)的接收。研究表明，相比于傳統(tǒng)的單天線傳輸方法，MIMO技術(shù)可以顯著地提高信道容量，從而提高信息傳輸速率。
近年來(lái)，隨著對(duì)MIMO系統(tǒng)研究的不斷深入，人們逐漸將研究的重點(diǎn)從點(diǎn)到點(diǎn)的單用戶MIMO系統(tǒng)轉(zhuǎn)向點(diǎn)到多點(diǎn)的多用戶MIMO系統(tǒng)。對(duì)于多用戶MIMO系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，多用戶分集技術(shù)是其中應(yīng)用的一項(xiàng)重要技術(shù)。信息理論研究結(jié)果表明，通過(guò)采用多用戶分集技術(shù)，可以有效地提高多用戶系統(tǒng)的下行信道容量。
所謂多用戶分集，實(shí)際上就是應(yīng)用于發(fā)送端的一種多用戶調(diào)度技術(shù)。從廣義上來(lái)說(shuō)，可以認(rèn)為基站與多個(gè)用戶終端之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)各個(gè)資源單元進(jìn)行的。對(duì)于不同的通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，資源單元可以有不同的含義，例如，可以是時(shí)域上的一個(gè)時(shí)刻、頻域上的一個(gè)子載波、空域上的一根發(fā)送天線，等等。在實(shí)際的多用戶通信系統(tǒng)中，由于各個(gè)用戶終端所處的地理位置和環(huán)境的不同，以及無(wú)線信道信號(hào)衰落的存在，使得不同的用戶終端在同一資源單元上的信道特性有所不同。多用戶分集技術(shù)便是基于這一特性考慮的，其通過(guò)在發(fā)送端進(jìn)行多用戶調(diào)度，也就是說(shuō)，首先比較在每個(gè)資源單元上各個(gè)用戶終端的信道特性，然后將每個(gè)資源單位分配給信道特性最好的用戶終端，從而可以有效地提高下行鏈路的總?cè)萘俊?br> 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中采用多用戶調(diào)度技術(shù)的多用戶MIMO系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，在該多用戶MIMO系統(tǒng)的下行鏈路中，包含了一個(gè)作為發(fā)送端的基站101，和K個(gè)移動(dòng)站(如111，121)。在發(fā)送端，基站101包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元102，調(diào)度單元103，MIMO發(fā)送單元104和nT個(gè)發(fā)送天線105。在作為接收端的K個(gè)用戶終端(移動(dòng)站)中，每個(gè)用戶終端k(k＝1，2，...，K)各包括nR(k)個(gè)接收天線，一個(gè)信道估計(jì)單元和一個(gè)MIMO檢測(cè)單元。例如，對(duì)用戶終端111來(lái)說(shuō)，其包括了nR(1)個(gè)接收天線112，信道估計(jì)模塊114和MIMO檢測(cè)模塊113。同樣，用戶終端121包括了nR(1)個(gè)接收天線122，信道估計(jì)單元124和MIMO檢測(cè)單元123。
具體地講，在發(fā)送端，基站101中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元102中已經(jīng)存儲(chǔ)了等待發(fā)送給每個(gè)用戶終端k(k＝1，2，...，K)的數(shù)據(jù)。調(diào)度單元103對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元102中存儲(chǔ)的各個(gè)用戶終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度，并根據(jù)調(diào)度的結(jié)果從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元102中提取相應(yīng)用戶的數(shù)據(jù)送給MIMO發(fā)送單元104。
在此，調(diào)度單元103在對(duì)各用戶終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度時(shí)需要使用當(dāng)前各用戶終端的信道特性信息。各個(gè)信道特性信息可以利用矩陣H1(t)，H2(t)，...，HK(t)表示，其中Hk(t)(k＝1，2，...，K)表示基站101在t時(shí)刻與用戶終端k之間的信道特性矩陣，其行和列數(shù)分別為nR(k)和nT(即接收天線的數(shù)量，和發(fā)送天線的數(shù)量)。該信道特性信息Hk(t)可以由接收端的各個(gè)用戶終端通過(guò)各自包括的信道估計(jì)單元(114，124...)估計(jì)得到，并將所得結(jié)果通過(guò)反饋信道151反饋回到發(fā)送端。
在發(fā)送端，調(diào)度單元103連接到MIMO發(fā)送單元104，并將經(jīng)調(diào)度的待發(fā)送數(shù)據(jù)提供給MIMO發(fā)送單元104。MIMO發(fā)送單元104首先將調(diào)度單元103送來(lái)的信號(hào)變換成nT個(gè)并行數(shù)據(jù)子流，其中每個(gè)數(shù)據(jù)子流對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)送天線。然后，再對(duì)這些并行子流分別進(jìn)行編碼、交織和調(diào)制操作，最后通過(guò)天線發(fā)送出去。
在接收端，每個(gè)用戶終端k(k＝1，2，...，K)分別利用各自的信道估計(jì)單元(114，124...)，對(duì)基站101發(fā)出的導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行估計(jì)，從而得到基站101與本用戶終端之間的信道特性矩陣Hk(t)(k＝1，2，...，K)。接下來(lái)，一方面，各用戶終端將信道特性矩陣Hk(t)通過(guò)反饋信道151發(fā)送回到發(fā)送端的調(diào)度單元103，由基站101對(duì)各用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度。另一方面，用戶終端中信道估計(jì)單元(114，124...)估計(jì)所得的信道特性矩陣Hk(t)還將提供給用戶終端中的MIMO檢測(cè)單元(113，123...)，用于對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行MIMO檢測(cè)。
目前，應(yīng)用于MIMO系統(tǒng)中的多用戶調(diào)度技術(shù)主要分為以下兩類(1)單純基于時(shí)分的多用戶調(diào)度。具體地講，是在每個(gè)發(fā)送時(shí)刻，基站根據(jù)其與各個(gè)用戶終端之間當(dāng)前的信道特性，按照預(yù)定的準(zhǔn)則從所有用戶終端中選取一個(gè)用戶終端進(jìn)行通信。
(2)同時(shí)基于時(shí)分和空分的多用戶調(diào)度。具體地講，是在每個(gè)發(fā)送時(shí)刻，基站根據(jù)其與各個(gè)用戶終端之間當(dāng)前的信道特性，按照預(yù)定的準(zhǔn)則從所有用戶終端中選取多個(gè)用戶終端同時(shí)進(jìn)行通信(因?yàn)榛揪哂卸鄠€(gè)發(fā)送天線，因此具備同時(shí)與多個(gè)用戶終端進(jìn)行通信的能力)。
對(duì)于以上現(xiàn)有的應(yīng)用于MIMO系統(tǒng)中的多用戶調(diào)度方法來(lái)說(shuō)，其中的一個(gè)共同特點(diǎn)是在每個(gè)發(fā)送時(shí)刻，發(fā)送端需要比較其與所有用戶終端之間的信道特性，并從中選取最合適的一個(gè)或多個(gè)用戶終端進(jìn)行通信。然而，這類方法存在如下的缺點(diǎn)或者需要改進(jìn)的地方(1)反饋開(kāi)銷大。根據(jù)現(xiàn)有方法，發(fā)送端在每個(gè)發(fā)送時(shí)刻進(jìn)行多用戶調(diào)度時(shí)，都是按照一定的準(zhǔn)則從所有用戶中選取用戶來(lái)進(jìn)行通信。在每個(gè)時(shí)刻的調(diào)度過(guò)程中，發(fā)送端需要知道當(dāng)前所有用戶的信道特性。而在一般的通信系統(tǒng)中，發(fā)送端所利用的信道特性都來(lái)自于接收端的信道估計(jì)以及反饋。因此，現(xiàn)有方法中每個(gè)調(diào)度時(shí)刻都需要所有用戶向基站反饋各自的信道特性，這樣必然會(huì)帶來(lái)反饋開(kāi)銷大的問(wèn)題。
(2)復(fù)雜度高。多用戶調(diào)度的過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)比較和選取的過(guò)程，即，首先比較基站與各個(gè)用戶終端進(jìn)行通信時(shí)的性能，然后從中選取若干個(gè)性能最好的用戶作為調(diào)度的結(jié)果。當(dāng)用戶總數(shù)很大時(shí)，這個(gè)比較和選取的過(guò)程將變得很復(fù)雜。尤其是在同時(shí)基于時(shí)分和空分的多用戶調(diào)度中，往往采用迭代的調(diào)度方法。當(dāng)此時(shí)參與調(diào)度的用戶總數(shù)很大時(shí)，整個(gè)調(diào)度過(guò)程將會(huì)因復(fù)雜度過(guò)高而難以實(shí)現(xiàn)。
(3)公平性問(wèn)題。所謂的公平性，指的是在調(diào)度過(guò)程中每個(gè)用戶被選上的機(jī)會(huì)要盡量相等。對(duì)于每個(gè)用戶來(lái)說(shuō)，影響其信道特性的因素除了快衰落之外，還有慢衰落和遠(yuǎn)近問(wèn)題。當(dāng)用戶總數(shù)很大時(shí)，對(duì)于某一個(gè)處于較遠(yuǎn)距離或陰影衰落很嚴(yán)重的用戶來(lái)說(shuō)，很難有機(jī)會(huì)能在調(diào)度后被選上與基站進(jìn)行通信。盡管對(duì)這種情況可以采取一些提高公平性的方法，例如采用基于比例公平的調(diào)度方法。然而，該方法因其需要事先計(jì)算接收后的信噪比(SNR)，因此在應(yīng)用上有很大限制。例如，在同時(shí)基于時(shí)分和空分的多用戶調(diào)度中，很多情況下就無(wú)法事先計(jì)算接收后的SNR值。
通過(guò)上述描述可以發(fā)現(xiàn)，上述問(wèn)題都與同時(shí)參與調(diào)度的用戶終端的總數(shù)有關(guān)。同時(shí)參與調(diào)度的用戶終端的總數(shù)越大，上述問(wèn)題越嚴(yán)重?；谝陨系膶?duì)傳統(tǒng)多用戶調(diào)度方法的考慮，本發(fā)明提出一種用于MIMO多用戶系統(tǒng)中的分組調(diào)度方法。在該方法中，首先對(duì)所有用戶進(jìn)行分組，在某一個(gè)調(diào)度時(shí)刻，僅有某一個(gè)組內(nèi)的用戶終端參與調(diào)度。組與組之間采用時(shí)間上輪詢的方法，即，按照一定的先后順序，在不同的調(diào)度時(shí)刻對(duì)不同組內(nèi)的用戶進(jìn)行調(diào)度。另外，對(duì)用戶的分組不是固定不變的，在不同的時(shí)間段內(nèi)用戶的分組情況不同。
該方法通過(guò)采用對(duì)用戶終端分組的方式，降低了同一時(shí)刻參與調(diào)度的用戶終端的數(shù)量，從而可以有效地降低系統(tǒng)中的反饋開(kāi)銷，以及調(diào)度運(yùn)算的復(fù)雜度。另外，在不同的時(shí)間段內(nèi)，系統(tǒng)還可以根據(jù)該時(shí)間段內(nèi)各用戶終端的信道統(tǒng)計(jì)特性，對(duì)用戶分組情況進(jìn)行優(yōu)化，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的整體吞吐性能以及用戶之間的公平性。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種用于多天線無(wú)線通信系統(tǒng)中的多用戶分組調(diào)度方法和系統(tǒng)，能夠降低多天線多用戶調(diào)度中的反饋開(kāi)銷，以及運(yùn)算的復(fù)雜度，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)吞吐量以及用戶公平性進(jìn)行優(yōu)化。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種多天線多用戶無(wú)線通信系統(tǒng)中的分組調(diào)度方法，包括步驟計(jì)算用戶終端在過(guò)去預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的平均傳輸能力；根據(jù)計(jì)算的用戶終端平均傳輸能力對(duì)用戶終端進(jìn)行分組；在每個(gè)發(fā)送時(shí)間期間僅對(duì)一個(gè)分組中的用戶終端進(jìn)行調(diào)度；和按照發(fā)送時(shí)間順序，依次對(duì)后續(xù)分組中的用戶終端進(jìn)行調(diào)度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種多天線多用戶無(wú)線通信系統(tǒng)中的分組調(diào)度方法，包括步驟在多個(gè)移動(dòng)臺(tái)中的每一個(gè)計(jì)算基站與所述每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)之間在過(guò)去預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的平均傳輸能力；基站根據(jù)計(jì)算的所述平均傳輸能力對(duì)所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行分組；和按照時(shí)間順序，基站在每個(gè)發(fā)送時(shí)間期間，依次對(duì)每個(gè)分組中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行調(diào)度，其中在一個(gè)發(fā)送時(shí)間期間僅對(duì)一個(gè)分組中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行調(diào)度。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種多天線多用戶無(wú)線通信系統(tǒng)中的分組調(diào)度系統(tǒng)，包括基站，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)等待發(fā)送給每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)；調(diào)度單元，用于根據(jù)移動(dòng)臺(tái)反饋的信息對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行分組和調(diào)度，并根據(jù)分組和調(diào)度的結(jié)果從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中提取要發(fā)送到相應(yīng)移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)；多天線發(fā)送單元，用于將調(diào)度單元提供的數(shù)據(jù)變換成并行數(shù)據(jù)子流，每個(gè)數(shù)據(jù)子流對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)送天線，多個(gè)移動(dòng)臺(tái)，每個(gè)移動(dòng)臺(tái)具有信道估計(jì)單元，用于估計(jì)基站與相應(yīng)移動(dòng)臺(tái)之間的信道特性；平均傳輸能力計(jì)算單元，用于根據(jù)估計(jì)的所述信道特性，計(jì)算基站與相應(yīng)移動(dòng)臺(tái)之間的平均傳輸能力，多天線檢測(cè)單元，用于對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行多天線檢測(cè)，其中所述計(jì)算的平均傳輸能力被反饋到基站。
按照本發(fā)明的多天線多用戶無(wú)線通信系統(tǒng)中的分組調(diào)度方法和系統(tǒng)，利用各用戶在過(guò)去時(shí)間段內(nèi)的平均傳輸能力動(dòng)態(tài)地對(duì)所有用戶終端進(jìn)行分組。在某一調(diào)度時(shí)刻，僅有某一個(gè)組內(nèi)的用戶終端參與調(diào)度，而組與組之間采用時(shí)間上輪詢的方法。同時(shí)，本發(fā)明中還提供了計(jì)算平均傳輸能力的方法，以及對(duì)用戶終端進(jìn)行分組的方法。
根據(jù)本發(fā)明對(duì)用戶終端分組的方法，降低了同一時(shí)刻參與調(diào)度的用戶終端的數(shù)量，從而可以有效地降低系統(tǒng)中的反饋開(kāi)銷，以及調(diào)度運(yùn)算的復(fù)雜度。另外，采用本發(fā)明提出的用戶終端分組方法還可以提高系統(tǒng)吞吐量和改善針對(duì)用戶終端公平性。


通過(guò)閱讀和理解下面參考附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所做的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的這些和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見(jiàn)。其中圖1是說(shuō)明采用現(xiàn)有技術(shù)的多用戶調(diào)度方法的多用戶MIMO系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多用戶MIMO分組調(diào)度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多用戶數(shù)據(jù)調(diào)度單元的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例對(duì)多個(gè)用戶終端進(jìn)行分組的方法的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)方法的公平性性能的對(duì)比示意圖；和圖6是根據(jù)本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)方法的容量性能對(duì)比示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，在描述過(guò)程中省略了對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)是不必要的細(xì)節(jié)和功能，以防止對(duì)本發(fā)明的理解造成混淆。
本發(fā)明方法與傳統(tǒng)方法的區(qū)別在于在傳統(tǒng)方法中，每一個(gè)發(fā)送時(shí)刻，所有的用戶終端都參與調(diào)度。而根據(jù)本發(fā)明的方法，每一個(gè)發(fā)送時(shí)刻僅有部分用戶終端參與調(diào)度。具體地講，在本發(fā)明的方法中，首先對(duì)所有用戶終端進(jìn)行分組，在某一個(gè)調(diào)度時(shí)刻，僅有某一個(gè)組中的用戶終端參與調(diào)度。組與組之間采用時(shí)間上輪詢的方法，即按照一定的先后順序，在不同的調(diào)度時(shí)刻對(duì)不同組內(nèi)的用戶進(jìn)行調(diào)度。另外，對(duì)用戶的分組是可變的，在不同的時(shí)間段內(nèi)用戶的分組情況不同。應(yīng)該指出的是，在相同的時(shí)間段內(nèi)，每個(gè)用戶終端的分組是不變的。作為用戶終端的例子，可以是諸如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理、便攜式計(jì)算機(jī)之類的移動(dòng)終端。
下面結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施例。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多用戶MIMO分組調(diào)度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。應(yīng)該理解，下面結(jié)合附圖所做的描述僅是為了說(shuō)明的目的而給出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明的多用戶MIMO分組調(diào)度系統(tǒng)和方法不局限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體情況做出多種改變。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多用戶MIMO分組調(diào)度系統(tǒng)包括基站201，和K個(gè)移動(dòng)臺(tái)(如211，221)。作為發(fā)送端的基站201包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元202，調(diào)度單元203，MIMO發(fā)送單元204和nT個(gè)發(fā)送天線205。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元202中存儲(chǔ)等待發(fā)送給每個(gè)用戶終端k(k＝1，2，...，K)的數(shù)據(jù)。調(diào)度單元203根據(jù)接收端通過(guò)反饋信道251反饋到發(fā)送端的信息對(duì)用戶終端進(jìn)行分組和調(diào)度，并根據(jù)調(diào)度的結(jié)果從基站201的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元202中提取相應(yīng)用戶終端的數(shù)據(jù)。所提取的數(shù)據(jù)提供給MIMO發(fā)送單元204。在接收端，包含了K個(gè)用戶終端，每個(gè)用戶終端k(k＝1，2，...，K)各包含nR(k)個(gè)接收天線212，信道估計(jì)單元(如214，224)，MIMO檢測(cè)單元(如213，223)和平均傳輸能力計(jì)算單元(如215，225)。每個(gè)用戶終端分別利用各自的信道估計(jì)單元進(jìn)行信道估計(jì)，并基于估計(jì)所得到的當(dāng)前信道特性，由此利用平均傳輸能力計(jì)算單元(215，225)計(jì)算所得到的平均傳輸能力，并通過(guò)反饋信道251反饋給發(fā)送端。MIMO檢測(cè)單元(如213，223)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行MIMO檢測(cè)。
調(diào)度單元203連接到MIMO發(fā)送單元204，并將經(jīng)調(diào)度的待發(fā)送數(shù)據(jù)提供給MIMO發(fā)送單元204。MIMO發(fā)送單元204首先將調(diào)度單元203送來(lái)的信號(hào)變換成nT個(gè)并行數(shù)據(jù)子流，其中每個(gè)數(shù)據(jù)子流對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)送天線。然后，再對(duì)這些并行子流分別進(jìn)行編碼、交織和調(diào)制操作，最后通過(guò)天線發(fā)送出去。
從本實(shí)施例的多用戶MIMO分組調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與采用傳統(tǒng)多用戶調(diào)度方法的多用戶MIMO系統(tǒng)相比主要有下述區(qū)別1.在接收端，每個(gè)用戶終端內(nèi)部增加了平均傳輸能力計(jì)算單元(215，225)，并將計(jì)算所得的平均傳輸能力通過(guò)反饋信道反饋到發(fā)送端。
本實(shí)施例中，每個(gè)用戶終端計(jì)算和反饋其平均傳輸能力的過(guò)程是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)過(guò)程。就是說(shuō)，每個(gè)用戶終端計(jì)算和反饋其平均傳輸能力的時(shí)間間隔T遠(yuǎn)大于信號(hào)發(fā)送的時(shí)間間隔。具體地講，在每個(gè)時(shí)刻t0＝n*T(n＝0，1，2，...)，每個(gè)用戶終端k(k＝1，2，...，K)利用其內(nèi)部的平均傳輸能力計(jì)算單元計(jì)算過(guò)去從t0-T時(shí)刻到t0時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)基站201與該用戶終端k之間通信時(shí)的平均傳輸能力Ck(t0)，并將計(jì)算所得的結(jié)果通過(guò)反饋信道251反饋給基站201。
基站201根據(jù)計(jì)算得到的平均傳輸能力Ck(t0)，對(duì)所有用戶終端進(jìn)行分組操作。在此，基站之所以利用各用戶終端的平均傳輸能力來(lái)進(jìn)行用戶的分組，是出于進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)總吞吐和用戶間公平性的目的，具體情況將在后面說(shuō)明?？梢岳斫猓景l(fā)明不限于此，而是可以根據(jù)用戶終端的其它信息來(lái)對(duì)用戶終端進(jìn)行分組。
作為實(shí)例，各個(gè)用戶終端可以采用如下方法計(jì)算平均傳輸能力。
方法一將時(shí)刻t0-T到t0的時(shí)間段內(nèi)的傳輸容量的平均值作為平均的傳輸能力，即，Ck(t0)=1T∫t0-Tt0C(Hk(t))dt,]]>其中C(Hk(t))表示信道特性為Hk(t)時(shí)的信道容量值，C(Hk(t))=log2[det(InT+ρnT[Hk(t)]HHk(t))],]]>ρ為平均SNR。
方法二將時(shí)刻t0-T到t0的時(shí)間段內(nèi)的信道特性矩陣F范數(shù)的平均值作為平均的傳輸能力，即Ck(t0)=1T∫t0-Tt0F(Hk(t))dt,]]>其中F(Hk(t))表示信道特性為Hk(t)時(shí)的Frobenius范數(shù)值，即C(Hk(t))=ΣinTΣjnR|Hk(t)|2.]]>各用戶終端在t0＝n*T計(jì)算出各自的平均傳輸能力值Ck(t0)之后，將其反饋給發(fā)送端。與傳統(tǒng)方法中每個(gè)時(shí)刻所有用戶都要向發(fā)送端反饋其傳輸能力相比，根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)時(shí)反饋能夠減小反饋開(kāi)銷。
根據(jù)本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)的多用戶MIMO調(diào)度系統(tǒng)的另一個(gè)主要區(qū)別是發(fā)送端采用了不同的調(diào)度單元203。調(diào)度單元203的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多用戶數(shù)據(jù)調(diào)度單元203的結(jié)構(gòu)示意圖。
根據(jù)本實(shí)施例的調(diào)度單元203包括用戶分組單元301，組內(nèi)調(diào)度單元302，以及提取數(shù)據(jù)單元303。
下面參考圖3描述根據(jù)本實(shí)施例的調(diào)度單元203的操作。如圖3所示，用戶分組單元301通過(guò)反饋信道251接收各用戶終端反饋回的有關(guān)平均傳輸能力的信息Ck(t0)(k＝1，2，...，K)，并根據(jù)各用戶終端的平均傳輸能力將總共K個(gè)用戶終端分成N組。其中，K表示在該小區(qū)中處于激活狀態(tài)的用戶終端的總數(shù)，即希望與基站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩艚K端的數(shù)量。在實(shí)際系統(tǒng)中，可以通過(guò)控制信道來(lái)識(shí)別處于激活狀態(tài)的用戶終端。N表示根據(jù)本實(shí)施例劃分的用戶組的數(shù)量，其具體數(shù)值可由系統(tǒng)初始設(shè)定。
如前面所提到的，所有用戶終端在每個(gè)時(shí)間間隔T0計(jì)算一次各自的平均傳輸能力并反饋到發(fā)送端。用戶分組單元301也是在每個(gè)時(shí)間間隔T0對(duì)所有用戶進(jìn)行一次重新分組。在T0時(shí)間期間內(nèi)用戶分組情況保持不變。另外，在每次分組之后，用戶分組單元301還需通過(guò)發(fā)送信令的方式將分組后的結(jié)果通知給接收端的每個(gè)用戶終端。
具體地講，在執(zhí)行用戶分組的時(shí)刻，發(fā)送端可以采用不同的方法對(duì)用戶終端進(jìn)行分組。作為實(shí)例，根據(jù)本發(fā)明，可以采用下面描述的方法。應(yīng)該指出，本發(fā)明不限于此，也可以采用其它適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行對(duì)用戶終端進(jìn)行分組。
第一種方法是基于公平性優(yōu)化的分組方法，其目的是優(yōu)化多用戶MIMO分組調(diào)度系統(tǒng)中各用戶終端之間的公平性。其基本原理是使分組后每個(gè)組內(nèi)各個(gè)用戶終端之間的平均傳輸能力的差異盡可能地小，從而達(dá)到提高各個(gè)用戶終端公平性的目的。例如，可以使同一組中各個(gè)用戶終端的平均傳輸能力之間的差值小于預(yù)定的閾值來(lái)進(jìn)行分組。其具體描述如下。
首先，發(fā)送端對(duì)所有用戶終端反饋的平均傳輸能力信息Ck(t0)(k＝1，2，...，K)進(jìn)行排序。根據(jù)本發(fā)明可以采用升序或降序的方式進(jìn)行排序。
假設(shè)按降序排列，將排序后的序列表示成{Ck1(t0)，Ck2(t0)，Ck3(t0)，Ck4(t0)，...}，其中Ck1(t0)≥Ck2(t0)≥Ck3(t0)≥Ck4(t0)≥...。反之亦然。
然后，用戶分組模塊301對(duì)所有用戶終端進(jìn)行分組，可以按照使每個(gè)分組內(nèi)的用戶終端之間的平均傳輸能力盡可能相近的方式對(duì)用戶終端進(jìn)行分組。具體地講，按照前述排序所得到的次序，從第一個(gè)用戶終端k1開(kāi)始，相鄰的K/N個(gè)用戶終端分入一組。通過(guò)分組，組1可以表示為G1＝{Ck1(t0)，Ck2(t0)，...，Ck(K/N)(t0)}，組2可以表示為G2＝{Ck(K/N+1)(t0)，Ck(K/N+2)(t0)，...，Ck(2K/N)(t0)}，組3可以表示為G3＝{Ck(2K/N+1)(t0)，Ck(2K/N+2)(t0)，...，Ck(3K/N)(t0)}，依此類推。其中N為劃分以后的用戶組總數(shù)。
前面已經(jīng)提到，本發(fā)明的特點(diǎn)是對(duì)所有用戶終端進(jìn)行分組，每個(gè)時(shí)刻僅有一個(gè)分組的用戶終端參與調(diào)度，不同時(shí)刻在組與組之間輪詢。其優(yōu)點(diǎn)是可以有效地降低系統(tǒng)的反饋開(kāi)銷以及調(diào)度的運(yùn)算復(fù)雜度。同時(shí)，在對(duì)所有用戶終端分組時(shí)采用上述分組方法，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)便是可以有效地提高用戶之間的公平性。
在傳統(tǒng)調(diào)度方法中，每一個(gè)用戶終端都要同時(shí)和其余K-1個(gè)用戶終端競(jìng)爭(zhēng)參與通信的機(jī)會(huì)，這對(duì)于處于遠(yuǎn)距離的用戶來(lái)說(shuō)往往是不公平的。對(duì)于這些用戶來(lái)說(shuō)，其路徑損耗大，信道特性差，在與其他用戶的競(jìng)爭(zhēng)中往往長(zhǎng)時(shí)間處于劣勢(shì)。根據(jù)本發(fā)明的方法，一方面，采取分組方式且組與組之間在時(shí)間上輪詢，當(dāng)對(duì)某個(gè)分組內(nèi)的用戶終端進(jìn)行調(diào)度時(shí)，該組內(nèi)的用戶終端只需要與該組內(nèi)其余的K/N-1個(gè)用戶競(jìng)爭(zhēng)。與傳統(tǒng)方法相比，此時(shí)，每次參與競(jìng)爭(zhēng)的用戶終端的數(shù)量減少，從而可以提高每個(gè)用戶終端被選上的機(jī)會(huì)；另一方面，采用此分組方法進(jìn)行分組后，每個(gè)組內(nèi)的用戶終端之間的信道特性相近，因此具有近似相等的被選上的機(jī)會(huì)，從而進(jìn)一步提高用戶之間的公平性。
作為本發(fā)明對(duì)用戶終端進(jìn)行分組的另一種方法是基于系統(tǒng)的吞吐量?jī)?yōu)化。其目的是為了優(yōu)化多用戶MIMO系統(tǒng)整體的吞吐能力，其基本原理是使每組內(nèi)各個(gè)用戶終端的平均傳輸能力的差異盡可能地大，從而達(dá)到分組后系統(tǒng)吞吐量的損失盡可能小的目的。例如，可以使同一組中各個(gè)用戶終端的平均傳輸能力之間的差值處在預(yù)定的閾值范圍內(nèi)來(lái)進(jìn)行分組。具體描述如下。
首先，如上面描述的第一種方法，發(fā)送端對(duì)所有用戶終端反饋的平均傳輸能力信息Ck(t0)(k＝1，2，...，K)進(jìn)行排序。根據(jù)本發(fā)明可以采用升序或降序的方式進(jìn)行排序。
作為實(shí)例，假設(shè)按降序排列，將排序后的序列表示成{Ck1(t0)，Ck2(t0)，Ck3(t0)，Ck4(t0)，...}，其中Ck1(t0)≥Ck2(t0)≥Ck3(t0)≥Ck4(t0)≥...。反之亦然。
然后，用戶分組模塊301對(duì)所有用戶分組，使每組內(nèi)平均傳輸能力相似的用戶盡可能的分開(kāi)。具體地講，按照上面排序所得次序，從第一個(gè)用戶k1開(kāi)始進(jìn)行抽取，每隔間隔N抽取一個(gè)用戶終端。通過(guò)分組，按排序次序相鄰為N的K/N個(gè)用戶終端分入一組。就是說(shuō)，組1可以表示為G1＝{Ck1(t0)，Ck(N+1)(t0)，Ck(2N+1)(t0)...}，組2可以表示為G2＝{Ck2(t0)，Ck(N+2)(t0)，Ck(2N+2)(t0)，...}，組3可以表示為G3＝{Ck3(t0)，Ck(N+3)(t0)，Ck(2N+3)(t0)，...}，依此類推。
與上面基于公平性優(yōu)化的分組方法相比，第二種方法犧牲了用戶之間的公平性來(lái)?yè)Q取系統(tǒng)整體吞吐能力的提高。同時(shí)仍然具有低反饋開(kāi)銷，低調(diào)度復(fù)雜度的特點(diǎn)。
基站201中的調(diào)度單元203中包括的組內(nèi)調(diào)度單元302根據(jù)用戶分組單元301提供的用戶分組次序?qū)τ脩艚K端的發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度。
就調(diào)度算法而言，組內(nèi)調(diào)度單元302可以采用任何一種傳統(tǒng)的調(diào)度方法，例如基于時(shí)分的方法，發(fā)送端迫零預(yù)處理的方法，等等。本發(fā)明與傳統(tǒng)調(diào)度方法的區(qū)別在于(a)每個(gè)調(diào)度時(shí)刻，僅有某一個(gè)組內(nèi)的用戶終端參與調(diào)度；(b)組與組之間采用在時(shí)間上輪詢的方式。
下面具體說(shuō)明其調(diào)度過(guò)程。例如，在調(diào)度時(shí)刻1，組1內(nèi)的用戶終端參與調(diào)度；在調(diào)度時(shí)刻2，組2內(nèi)的用戶終端參與調(diào)度；...；在調(diào)度時(shí)刻N(yùn)，組N內(nèi)的用戶參與調(diào)度；在調(diào)度時(shí)刻N(yùn)+1，組1內(nèi)的用戶終端參與調(diào)度；在調(diào)度時(shí)刻N(yùn)+2，組2內(nèi)的用戶終端參與調(diào)度；依此類推。另外，組內(nèi)調(diào)度單元302可以將調(diào)度后的最終結(jié)果通過(guò)前向信令信道通知給接收端相應(yīng)的用戶終端。
經(jīng)過(guò)用戶分組單元301和組內(nèi)調(diào)度單元302的處理后，已經(jīng)確定了每個(gè)發(fā)送天線{1，2，...，nT}所對(duì)應(yīng)的接收用戶終端{(lán)k1，k2，...，knT}。接下來(lái)，提取數(shù)據(jù)單元303按照該所確定的結(jié)果從基站201中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元202提取相應(yīng)的待發(fā)送數(shù)據(jù)，即，為天線1提取要發(fā)送給用戶終端k1的數(shù)據(jù)，為天線2提取要發(fā)送給用戶終端k2的數(shù)據(jù)，依此類推。最后把在該時(shí)間間隔中要發(fā)送的數(shù)據(jù)輸入到MIMO發(fā)送單元204，并通過(guò)天線205發(fā)送。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例對(duì)多個(gè)用戶終端進(jìn)行分組調(diào)度的方法的流程圖。下面結(jié)合圖4描述根據(jù)本發(fā)明的多用戶分組調(diào)度方法的實(shí)施例。
多用戶MIMO分組調(diào)度系統(tǒng)的下行鏈路中包含了一個(gè)基站201和K個(gè)移動(dòng)臺(tái)(211，221)，其中基站201包含nT個(gè)發(fā)送天線，每個(gè)移動(dòng)臺(tái)(用戶終端)k(k＝1，2，...，K)包含nR(k)個(gè)接收天線。本發(fā)明的分組調(diào)度方法在步驟S401開(kāi)始，接收端的每個(gè)用戶終端k(k＝1，2，...，K)計(jì)算在當(dāng)前時(shí)刻t0與時(shí)刻t0-T之間的時(shí)間間隔內(nèi)基站201與該用戶終端k之間的平均傳輸能力Ck(t0)，并將計(jì)算得到的結(jié)果通過(guò)反饋信道反饋回發(fā)送端。接下來(lái)，在步驟S402，基站201根據(jù)從移動(dòng)臺(tái)反饋的各用戶的平均傳輸能力，將所有用戶終端分為N組，記作G1，G2，...，GN。在此，各用戶終端可以采用基于平均容量的方法或基于平均F范數(shù)值的方法計(jì)算其平均傳輸能力，具體操作如前所述。在步驟S402中，對(duì)多用戶終端分組的操作每隔預(yù)定的時(shí)間間隔T進(jìn)行一次，T的大小可由系統(tǒng)初始設(shè)定。根據(jù)本發(fā)明，可以采用基于公平性優(yōu)化的分組方法，或基于吞吐優(yōu)化的分組方法。其具體操作如前所述。
接下來(lái)，在步驟S403，設(shè)置n＝1，以選擇第一組要調(diào)度的用戶終端。此后，在步驟S404，根據(jù)組Gn內(nèi)用戶終端當(dāng)前的信道特性，對(duì)組Gn內(nèi)的用戶終端進(jìn)行調(diào)度。完成一組內(nèi)的用戶終端的調(diào)度操作后，在步驟S405，選擇下一組要調(diào)度的用戶終端，即設(shè)置n＝n+1。此后，流程進(jìn)行到步驟S406，確定是否需要對(duì)用戶終端重新分組。如果不需要對(duì)用戶終端重新分組，流程返回到步驟S404，繼續(xù)對(duì)下一個(gè)分組內(nèi)的用戶終端進(jìn)行調(diào)度操作。
如果在步驟S406發(fā)送端確定需要對(duì)用戶終端重新分組，流程則返回步驟S402，按照接收端反饋的用戶終端的在下一個(gè)時(shí)間間隔的平均傳輸能力對(duì)用戶終端重新進(jìn)行分組。重新分組后執(zhí)行上述描述的分組調(diào)度過(guò)程。
前面已經(jīng)說(shuō)明，對(duì)多用戶分組的操作是每個(gè)時(shí)間間隔T進(jìn)行一次。當(dāng)在t0＝n*T(n＝0，1，2，...)時(shí)刻發(fā)送端完成對(duì)用戶終端的分組之后，得到分組結(jié)果G1，G2，...，GN。在以后的(t0，t0+T)時(shí)間段內(nèi)，發(fā)端在每個(gè)發(fā)送時(shí)刻，依次對(duì)各組G1，G2，...，GN中的用戶進(jìn)行調(diào)度。也就是說(shuō)，每個(gè)調(diào)度時(shí)刻僅有某一個(gè)組內(nèi)的用戶參與調(diào)度，組與組之間采用在時(shí)間上輪詢的方式。在對(duì)組Gn(n＝1，2，...，N)中的用戶終端進(jìn)行調(diào)度過(guò)程中，可以采用任一種傳統(tǒng)的調(diào)度方法，例如基于時(shí)分的方法，發(fā)端迫零預(yù)處理的方法，等等。組與組之間輪流參與調(diào)度的過(guò)程將被不斷地執(zhí)行，直到下一個(gè)分組時(shí)刻，即(n+1)*T時(shí)刻。此時(shí)，則轉(zhuǎn)到步驟S402，重新進(jìn)行對(duì)用戶分組的操作。
圖5示出了本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)方法的公平性性能的仿真對(duì)比示意圖。圖6示出了本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)方法的容量性能的仿真對(duì)比示意圖。
仿真中采用的發(fā)送天線的數(shù)量是nT＝4，接收天線的數(shù)量是nR(k)＝2，k＝1，2，...，K。信道采用了平坦衰落信道，小區(qū)邊緣的平均接收信噪比為0dB，路徑損耗因子α＝3，劃分的用戶終端分組的總數(shù)是N＝5。
圖5是公平性性能的對(duì)比示意圖，縱軸表示距離基站最近的用戶在調(diào)度中被選上的概率，橫軸表示用戶終端的數(shù)量。如圖5所示，利用星號(hào)標(biāo)記的曲線表示采用傳統(tǒng)方法得到的公平性性能；利用圓圈標(biāo)記的曲線代表根據(jù)本發(fā)明，基于吞吐優(yōu)化的分組方法得到的公平性性能；用三角形標(biāo)記的曲線代表根據(jù)本發(fā)明，基于公平性優(yōu)化的分組方法得到的公平性性能。從圖5可見(jiàn)，采用本發(fā)明方法還可以大大提高調(diào)度中各用戶終端的公平性，尤其是采用基于公平性優(yōu)化的分組方法時(shí)更是如此?？梢岳斫猓脩糸g公平性的提高將不可避免的帶來(lái)系統(tǒng)容量的損失。
圖6是系統(tǒng)容量性能的對(duì)比示意圖，縱軸表示系統(tǒng)容量，橫軸表示用戶終端的數(shù)量。如圖6所示，利用星號(hào)標(biāo)記的曲線表示采用傳統(tǒng)方法得到的系統(tǒng)容量性能；利用圓圈標(biāo)記的曲線代表根據(jù)本發(fā)明，基于吞吐優(yōu)化的分組方法得到的系統(tǒng)容量性能；用三角形標(biāo)記的曲線代表根據(jù)本發(fā)明，基于公平性優(yōu)化的分組方法得到的系統(tǒng)容量性能。由圖6可見(jiàn)，如果采用基于吞吐優(yōu)化的分組方法，能夠盡可能地降低容量性能的損失，在用戶數(shù)量較多時(shí)更是如此。
如前所述，與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明方法可以有效地降低多用戶調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度(運(yùn)算復(fù)雜度減為原來(lái)的1/f(N)，其中f()為多項(xiàng)式或指數(shù)函數(shù)，具體與所采用的調(diào)度算法有關(guān))，以及系統(tǒng)的反饋開(kāi)銷(減少為原來(lái)的1/N倍)。除此之外，本發(fā)明方法還具有很強(qiáng)的靈活性，通過(guò)參數(shù)的選取(分組方法，組數(shù)等等)，可以獲得不同的反饋開(kāi)銷、復(fù)雜度、吞吐性能和公平性之間的折衷。
最后，需要說(shuō)明的是，上面具體實(shí)施方式
中所描述的是本發(fā)明的方法在單載波、無(wú)擴(kuò)頻的MIMO系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方法。實(shí)際上，本發(fā)明提出的多用戶調(diào)度方法除了可以用于單載波、無(wú)擴(kuò)頻的MIMO系統(tǒng)之外，還可以適用于其他MIMO系統(tǒng)，比如MIMO-OFDM系統(tǒng)，以及采用擴(kuò)頻的MIMO系統(tǒng)。
應(yīng)該理解，MIMO-OFDM系統(tǒng)與單載波MIMO系統(tǒng)的不同之處在于在信號(hào)的傳輸中增加了一維域，即頻域，即采用多個(gè)子載波同時(shí)進(jìn)行信號(hào)的傳輸。在MIMO-OFDM中，頻域中各個(gè)子載波上的信號(hào)互相之間不會(huì)產(chǎn)生干擾，因此MIMO-OFDM系統(tǒng)可以被看作是N個(gè)并行的單載波MIMO系統(tǒng)，N為子載波的總數(shù)。于是，本發(fā)明方法亦可以容易地應(yīng)用于MIMO-OFDM系統(tǒng)。
另外，對(duì)于擴(kuò)頻MIMO系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其與非擴(kuò)頻MIMO系統(tǒng)相比，不同之處在于在信號(hào)的傳輸中增加了一維域，即碼域，即采用多個(gè)正交碼來(lái)同時(shí)進(jìn)行信號(hào)的傳輸。在擴(kuò)頻MIMO中，由于采用的各個(gè)碼之間一般是正交的，因此擴(kuò)頻MIMO系統(tǒng)也可以被看作是N個(gè)并行的非擴(kuò)頻MIMO系統(tǒng)，N為所采用擴(kuò)頻碼的總數(shù)。同樣，本發(fā)明的方法亦可以方便地應(yīng)用于擴(kuò)頻MIMO系統(tǒng)。
至此已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種其它的改變、替換和添加。因此，本發(fā)明的范圍不局限于上述特定實(shí)施例，而應(yīng)由所附權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種多天線多用戶無(wú)線通信系統(tǒng)中的分組調(diào)度方法，包括步驟計(jì)算用戶終端在過(guò)去預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的平均傳輸能力；根據(jù)計(jì)算的用戶終端平均傳輸能力對(duì)用戶終端進(jìn)行分組；在每個(gè)發(fā)送時(shí)間期間僅對(duì)一個(gè)分組中的用戶終端進(jìn)行調(diào)度；和按照發(fā)送時(shí)間順序，依次對(duì)后續(xù)分組中的用戶終端進(jìn)行調(diào)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)所有用戶終端進(jìn)行分組的步驟在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)執(zhí)行一次，在同一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)用戶終端的分組狀況保持不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算用戶終端在過(guò)去預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的平均傳輸能力的步驟包括計(jì)算所述用戶終端在所述預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的傳輸容量平均值作為所述用戶終端的平均傳輸能力的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算用戶終端在過(guò)去預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的平均傳輸能力的步驟包括計(jì)算所述用戶終端在所述預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的信道特性矩陣F范數(shù)的平均值作為平均傳輸能力的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)用戶終端進(jìn)行分組的步驟以使分組后每個(gè)組內(nèi)各個(gè)用戶終端之間的平均傳輸能力的差異盡可能地小的方式對(duì)用戶終端進(jìn)行分組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)用戶終端進(jìn)行分組的步驟以使分組后每個(gè)組內(nèi)各個(gè)用戶終端之間的平均傳輸能力的差異盡可能地大的方式對(duì)用戶終端進(jìn)行分組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括確定是否需要對(duì)用戶終端重新分組的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)用戶終端進(jìn)行分組的步驟進(jìn)一步包括按照計(jì)算的用戶終端平均傳輸能力對(duì)用戶終端進(jìn)行排序，并將相鄰的K/N個(gè)用戶終端分入一組的步驟，其中K表示用戶終端的數(shù)量，N表示分組的用戶終端的組數(shù)。
9.一種多天線多用戶無(wú)線通信系統(tǒng)中的分組調(diào)度方法，包括步驟在多個(gè)移動(dòng)臺(tái)中的每一個(gè)計(jì)算基站與所述每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)之間在過(guò)去預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的平均傳輸能力；基站根據(jù)計(jì)算的所述平均傳輸能力對(duì)所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行分組；和按照時(shí)間順序，基站在每個(gè)發(fā)送時(shí)間期間，依次對(duì)每個(gè)分組中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行調(diào)度，其中在一個(gè)發(fā)送時(shí)間期間僅對(duì)一個(gè)分組中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行調(diào)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括從所述移動(dòng)臺(tái)向所述基站反饋計(jì)算的所述基站與所述每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)之間在過(guò)去預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的平均傳輸能力的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中對(duì)每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行分組的步驟在每個(gè)預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)執(zhí)行一次，在同一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)所述移動(dòng)臺(tái)的分組狀況保持不變。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中計(jì)算所述平均傳輸能力的步驟包括計(jì)算所述基站與所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)中的每一個(gè)之間在所述預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的傳輸容量平均值作為所述平均傳輸能力的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中計(jì)算所述平均傳輸能力的步驟包括計(jì)算所述基站與所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)中的每一個(gè)之間在所述預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的信道特性矩陣F范數(shù)的平均值作為所述平均傳輸能力的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中對(duì)多個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行分組的步驟以使分組后每個(gè)組內(nèi)各個(gè)移動(dòng)臺(tái)與所述基站之間的所述平均傳輸能力的差異盡可能地小的方式對(duì)所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行分組。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中對(duì)多個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行分組的步驟以使分組后每個(gè)組內(nèi)各個(gè)移動(dòng)臺(tái)與所述基站之間的所述平均傳輸能力的差異盡可能地大的方式對(duì)所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行分組。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括所述基站確定是否需要對(duì)所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)重新分組的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中對(duì)所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)分組的步驟進(jìn)一步包括按照計(jì)算的所述基站與所述各個(gè)移動(dòng)臺(tái)之間的所述平均傳輸能力對(duì)所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行排序，并將相鄰的K/N個(gè)移動(dòng)臺(tái)分入一組的步驟，其中K表示用戶終端的數(shù)量，N表示分組的用戶終端的組數(shù)。
18.一種多天線多用戶無(wú)線通信系統(tǒng)中的分組調(diào)度系統(tǒng)，包括基站，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)等待發(fā)送給每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)；調(diào)度單元，用于根據(jù)移動(dòng)臺(tái)反饋的信息對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行分組和調(diào)度，并根據(jù)分組和調(diào)度的結(jié)果從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中提取要發(fā)送到相應(yīng)移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)；多天線發(fā)送單元，用于將調(diào)度單元提供的數(shù)據(jù)變換成并行數(shù)據(jù)子流，每個(gè)數(shù)據(jù)子流對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)送天線，多個(gè)移動(dòng)臺(tái)，每個(gè)移動(dòng)臺(tái)具有信道估計(jì)單元，用于估計(jì)基站與相應(yīng)移動(dòng)臺(tái)之間的信道特性；平均傳輸能力計(jì)算單元，用于根據(jù)估計(jì)的所述信道特性，計(jì)算基站與相應(yīng)移動(dòng)臺(tái)之間的平均傳輸能力，多天線檢測(cè)單元，用于對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行多天線檢測(cè)，其中計(jì)算的所述平均傳輸能力被反饋到基站。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的分組調(diào)度系統(tǒng)，其中所述調(diào)度單元包括用戶分組單元，用于根據(jù)反饋的各個(gè)移動(dòng)臺(tái)的所述平均傳輸能力信息，將所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)分成多個(gè)分組；組內(nèi)調(diào)度單元，用于根據(jù)用戶分組單元提供的移動(dòng)臺(tái)分組結(jié)果，調(diào)度每個(gè)分組內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)的發(fā)送數(shù)據(jù)；提取數(shù)據(jù)單元，根據(jù)用戶分組單元提供的分組結(jié)果和組內(nèi)調(diào)度單元提供的調(diào)度結(jié)果從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元提取相應(yīng)的待發(fā)送數(shù)據(jù)，并提供給相應(yīng)的發(fā)送天線。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于多天線多用戶無(wú)線通信系統(tǒng)中的分組調(diào)度方法，根據(jù)各用戶在過(guò)去時(shí)間段內(nèi)的平均傳輸能力動(dòng)態(tài)地對(duì)所有用戶進(jìn)行分組。在某一個(gè)調(diào)度時(shí)刻，僅有某一個(gè)組的用戶參與調(diào)度，而組與組之間采用時(shí)間上輪詢的方法。同時(shí)，本發(fā)明中還給出了兩種計(jì)算平均傳輸能力的方法，以及兩種用戶分組方法。本技術(shù)方案通過(guò)采用對(duì)用戶分組的方法，降低了同一時(shí)刻參與調(diào)度的用戶數(shù)，從而可以有效地降低了系統(tǒng)中的反饋開(kāi)銷，以及調(diào)度運(yùn)算的復(fù)雜度。另外，采用本發(fā)明提出的兩種用戶分組方法，還可以獲得系統(tǒng)吞吐量和用戶公平性的有效提高。
文檔編號(hào)H04W72/12GK101034923SQ20061005978
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2006年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者佘小明, 李繼峰 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社