[发明专利]多用户调度方法和装置以及波束赋形方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及多输入多输出(Multiple-input Multiple-output，MIMO)技术，尤其涉及MIMO系统中基于多条路径的多用户调度方法和装置以及波束赋形方法和装置。

背景技术

通信技术的发展使得人们在传输速率、性能和系统业务容量等方面对无线通信系统提出了更高的要求。基于MIMO的移动通信系统，即MIMO系统在发送端和接收端都采用多天线结构，其系统容量、数据传输的可靠性以及频谱利用率均可以成倍地增长、满足高传输速率和大系统业务容量的要求，从而能够充分地利用空间分集或者复用增益来提高通信系统的性能。因此，与MIMO系统有关的技术，即MIMO技术已经成为目前移动通信领域的研究热点之一。

MIMO系统既可以是传统的集中式天线MIMO系统，也可以是分布式天线MIMO系统。其中，分布式天线MIMO系统包括中心处理单元及与中心处理单元通过光纤或其它设备连接的多个射频拉远单元(Remote radio unit，RRU)，即分布式单元。

MIMO系统中，在基站到多个用户的下行传输过程中，作为发射端的基站通常采用波束赋形技术来实现多用户空分复用的目的。在进行波束赋形之前，基站需要根据已知的信道信息，选择一组最优的用户，而后对所选择的用户进行波束赋形，以便实现系统容量的最大化。可见，如何从多个用户中选择出被调度的用户，即多用户调度技术，是MIMO系统中波束赋形技术的核心所在。

随机波束赋形算法是一种较为基本的波束赋形方法。在该算法中，每次均以随机方式从所有用户中选择出P个用户进行调度，以形成波束，其中P为基站的发射天线数。这种算法的优点在于每个用户被调度的机会是相等的，即公平性较好，并且基本上无需在用户选择上消耗复杂度；但是，由于随机方式的用户调度，并没有考虑用户的信道条件因素，因此这种算法的性能较差。

贪婪算法也是一种常用的波束赋形方法。在该算法中，首先根据信道增益最大原则找到最优用户，作为第一个被调度用户；而后从第一个被调度用户开始，找出与已选择出的被调度用户构成最优组合的后续被调度用户，并在系统容量降低的情况下，结束用户调度。此后，利用选择出的被调度用户进行波束赋形。图1示出了现有基于贪婪算法的波束赋形方法流程图。参见图1，该方法包括：

在步骤101中，根据信道增益最大原则选择最优用户，作为第一个被调度用户。

本步骤中，首先根据信道信息计算出每个用户的信道增益，并找出信道增益最优用户作为第一个被调度用户s₁，即其中h_i为第i个用户的信道向量，(*)^H表示对括号内的内容取共轭转置，K为等待调度的用户数目，并且1≤i≤K。

在步骤102中，从未被选择的用户中确定与已选择的被调度用户构成最优容量组合的用户，作为当前选择的被调度用户，组成当前被调度用户集合。

假设当前应该选择第k个被调度用户，则该第k个被调度用户应该满足与前(k-1)个被调度用户组成的容量组合能够获得最大的系统容量。此时得到的当前被调度用户集合为：S_k＝{s₁，…，s_k}。

在步骤103中，判断当前被调度用户集合对应的系统容量是否大于或等于前一被调度用户集合对应的系统容量，如果是，则返回执行步骤102；否则，执行步骤104。

本步骤中，假设R(S_k)为当前被调度用户集合对应的系统容量，R(S_k-1)为前一被调度用户集合对应的系统容量，若R(S_k)≥R(S_k-1)，则表明在加入当前被调度用户后，系统容量有所增加，那么可以继续执行多用户调度，反之，则停止多用户调度。

在步骤104中，利用前一被调度用户集合中的各个用户进行波束赋形操作。

至此，结束基于贪婪算法的波束赋形流程。

从以上的描述可见，在基于贪婪算法的波束赋形方法中，每次均最多选择一个用户，而且有最大信道增益的用户总是固定作为被选出的第一个用户。然而，通过研究发现，最优用户组中不一定包含最大信道增益的用户。因此，目前需要一种性能和复杂度能够取得较好均衡的多用户调度方法和波束赋形方法。

发明内容

有鉴于此，本发明中一方面提供一种多用户调度方法及装置，另一方面提供一种波束赋形方法和装置，能够提供比贪婪算法更好的性能。

本发明所提供的多用户调度方法，包括：