[发明专利]虚拟MIMO系统中基于分拆数的快速联合资源分配方法

权利要求书

1.虚拟MIMO系统中基于分拆数的快速联合资源分配方法，其特征在于，包括有如下步骤：

(1)基站获得基本参数

基站获得当前时隙的待配对用户集合l、待配对用户数Nu、资源块集合r、资源块个数N以及接收天线数Nr；

(2)构建完备资源块分配集合和资源分配约束矩阵

根据资源块个数N，形成完备资源块分配集合P；根据该完备资源块分配集合P，生成资源块分配模式矩阵T，得到资源分配约束矩阵：其中1_N表示长度与资源块个数N相同，且元素取值都等于1的向量，表示求克罗内克积的运算；

(3)构建用户组分拆数集合和用户分拆数配对约束矩阵

(3.1)构建用户组分拆数集合

根据待配对用户数Nu，将待配对用户分拆成每组用户数不超过Nu的用户组，得到用户数集合A；再根据接收天线数Nr，去除用户数集合A中用户数大于Nr的集合，生成用户组分拆数集合G，按如下步骤进行：

3.1a)将用户数Nu进行整数拆分，即将正整数Nu表示为若干个正整数的和，不考虑其求和的顺序；每种用户数分拆结果向量作为第i个行向量放入用户整数分拆矩阵Q中；

3.1b)去除用户数分拆结果向量中的零元素，得到q_i＝{q_i,1,q_i,2,…,q_i,W}，其中0＜q_i,1≤q_i,2≤…≤q_i,W≤Nu,W≤Nu；重复此操作直到矩阵Q中每行执行完毕，得到新的用户整数分拆集合Q；

3.1c)在Nu个待配对用户中选取个q_i,1个用户，将这些用户的编号作为元素放入用户组集合A_i,1中；

3.1d)在剩余的Nu-q_i,1个待配对用户中选取个q_i,2个用户，将这些用户的编号作为元素放入用户组集合A_i,2中；

3.1e)重复步骤3.1c)和3.1d)直到用户组集合A_i完整；

3.1f)重复步骤3.1c)、3.1d)和3.1e)直到用户组集合A完整；

3.1g)去除用户组集合A中用户数q_i,W大于天线数Nr的集合，得到用户组分拆数集合G；

(3.2)构建用户分拆数配对约束矩阵

根据用户组分拆数集合G，生成用户分拆数配对模式矩阵B，得到用户分拆数配对约束矩阵：其中1_Nu表示长度与待配对用户数Nu相同，且元素取值都等于1的向量；

(4)构建用户调制阶数矩阵和用户组容量矩阵

通过迭代生成大小为N*Nu行，Na列的用户调制阶数矩阵M，及大小是N行、Na列的用户组容量矩阵ψ，其中Na数值上等于用户组分拆数集合G中的元素个数；

(5)计算用户容量向量

根据资源块分配模式矩阵T和用户组容量矩阵ψ，得到容量向量η；

(6)构造虚拟MIMO系统中基于分拆数的快速联合资源分配模型

以资源分配约束矩阵C1、用户配对约束矩阵C2和容量向量η为参数，构建用户配对和资源分配系统模型：

s.t.C1x≤1_N

C2x≤1_Nu

其中，x表示用户配对和资源分配的指示向量，η^Tx表示系统容量值，1_N表示长度是N且元素全部等于1的向量，1_Nu表示长度是Nu且元素全部等于1的向量，(·)^T表示转置操作，表示求出使得括号内的值最大的x的操作；

(7)利用基于贪婪算法的匈牙利算法求解用户配对和资源分配系统模型，并获取用户配对和资源分配结果

通过遍历用户组分拆数集合G中每种用户分组情况，获取其对应完备资源块分配集合P中每种资源模型的信道容量，通过基于贪婪算法的匈牙利算法得出局部信道容量最优结果，将该结果保存于集合C中；对集合C再次进行匈牙利算法，得到全局最优的用户配对和资源分配的结果向量U；

(8)对用户所需要服务的数据信息进行调制

根据用户配对和资源分配的结果向量U和用户调制阶数矩阵M，对每个用户携带的信息进行调制，再将每个用户调制后的信息在这个用户所分配到的资源块中发送给基站的信号接收器，完成本时隙用户流的用户配对和资源分配；

(9)继续进行下一时隙的调度分配

判断是否存在下一时隙的用户流，若是，选择下一时隙的用户流，返回(1)进行下一时隙用户流的用户配对和资源分配；否则，完成所有用户流的用户配对和资源分配。