[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

说明书

本发明公开了一种无线通信领域中虚拟MIMO系统中基于分拆数的快速联合资源分配方法。主要解决了在用户数量大时非固定用户配对和资源分配的问题。技术方案是：构建完备资源块分配集合、用户组分拆数集合；构造虚拟MIMO系统中基于分拆数的快速联合资源分配模型，用基于贪婪算法匈牙利算法求解；得到用户配对和资源分配结果；依该结果和用户调制矩阵对用户信息调制；调制后信息在用户分配到的资源块上发送给接收机，完成用户分组和资源分配。本发明基于分拆数的用户分组快速进行非固定数目多用户配对，求解分配模型中从局部最优到全局最优。本发明在计算复杂度低的情况下，最大化系统频率利用率，提高系统通信质量。用于虚拟MIMO系统通信。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及虚拟多输入多输出MIMO资源分配方法，具体是一种基于分拆数的快速资源分配方法。用在虚拟MIMO系统的上行链路中。

背景技术

多输入多输出MIMO技术在各种无线通信系统已被广泛地用于提高频谱效率。然而，由于用户设备的成本和尺寸等实际操作方面的困难，使得多输入多输出MIMO技术在上行链路的应用受到局限。为了解决这个问题，研究人员提出了虚拟多输入多输出MIMO的方法，有效的解决的了用户设备的成本和尺寸限制的问题，即上行链路对两个或多个用户进行配对，在相同的频带和时隙内对每个配对用户部署单个发射天线，与常规的多输入多输出MIMO系统相比，虚拟多输入多输出MIMO能通过设计良好的用户配对和资源调度策略来得到较大的频谱利用率和较小的误比特率。因此，用户配对和资源分配是直接影响多输入多输出系统性能的关键。

现有的资源分配技术多是考虑资源分配最优的问题，当与某一用户配对时一般是考虑从所有用户中选取一个或多个用户，即利用遍历性进行固定数目的用户配对。遍历性算法对所有用户进行配对搜素，导致算法复杂。固定数目的用户配对，存在不能根据用户实际利用频道情况配对的问题，导致系统资源不必要的浪费。用户配对后再进行资源分配，即以系统频谱利用率最大化为优化目标，将资源块分配给已经配好的用户对。主要问题是现有方法没有考虑计算复杂度。尤其是随着用户数目的逐渐增大时，系统的运行时间会显著的提高，导致系统的效率不高，而且当用户数到达一定值时，现有算法几乎无法实现。

综上，目前随着移动用户的增加及用户业务的增加，现有的虚拟多输入多输出MIMO系统的用户配对和资源分配算法未考虑非固定用户配对情况，导致系统频谱利用率不高；且过于追求算法最优化，导致其计算复杂度较高，系统效率较低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种算法复杂度低，充分利用频谱资源，通信质量较高的虚拟MIMO系统中基于分拆数的快速联合资源分配方法。

其实现方案包括有：

(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；

(3.2)构建用户分拆数配对约束矩阵