[发明专利]基于多天线无线蜂窝网络系统的用户调度与预编码方法

摘要

本发明涉及基于多天线无线蜂窝网络系统的用户调度与预编码方法。现有方法不能有效解决用户反馈信息量大等问题。本发明方法首先产生每个用户对应的标量反馈码书，再反馈码书中的索引号,根据索引号和对应的标量反馈码书得到用户对应的残留干扰最小、原始和速率最大的用户集，基站端向用户发送握手信号，通知用户集中的用户将被服务，每一个用户向基站端反馈用户小尺度衰落矩阵的索引号,基站端根据该索引号得到的各个用户的大尺度衰落矩阵，恢复用户集中每个用户的信道信息矩阵，基站端根据恢复的信道信息进行预编码传输。本发明方法在保证反馈精度的基础上大大减少系统的反馈量，从而提高系统的性能并且增加系统同时服务用户的数目。

主权项

1.基于多天线无线蜂窝网络系统的用户调度与预编码方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1)无线蜂窝网络中的基站与用户根据矩阵反馈码书Φ_k产生每个用户对应的标量反馈码书γ_k，基站端根据信道估计技术得到各个用户的大尺度衰落矩阵G_k，其中，k＝1，2，3，…，K，K为系统中待服务的总的用户数目；矩阵反馈码书Φ_k的产生方法为：a.由Grassmann packing方法产生原始的预编码码书Φ_ori；b.用酉矩阵变换的方法，根据预编码码书Φ_ori得到属于用户自己的矩阵反馈码书Φ_k，每个用户的矩阵反馈码书Φ_k不一样，记为标量反馈码书γ_k的产生方法为：c.设l_i＝||G_kΨ_i||²，其中Ψ_i是大小为的矩阵反馈码书Φ_k中的矩阵，且G_k为第k个用户的大尺度衰落矩阵；d.将步骤c中得到的l_i按升序排序；e.将所有的l_i按步骤d的排序结果合并成个集合，个集合中每个集合里的元素个数相等，对每一个集合中元素的值取平均，将这个平均值作为标准代表这个集合，这个平均值记为r_j，所有用户经过步骤c～e，得到其标量反馈码书γ_k，记为：步骤(2)用基于标量反馈码书γ_k的方法反馈每个用户的CQI_k在标量反馈码书γ_k中的索引号Index₁^*，Index1*=arg minj=1,2,3,···,2B2|||Hksmall||2-rkj|---(1)]]>其中，CQI_k是范数的平方，是标量反馈码书γ_k的第j个值，是用户的小尺度衰落矩阵；步骤(3)基站端根据用户反馈的索引号Index₁^*和对应的标量反馈码书γ_k得到用户CQI_k的估计值，并据该估计值进行用户调度，选出使得用户对应的残留干扰最小、原始和速率最大的用户集Ω^*，具体方法是：f.从剩余的K-1个用户中根据步骤(2)反馈的CQI选择K₀-1个CQI最小的用户，这些用户与用户k构成一个用户集合，记为Ω_k，k＝1，2，3，…，K，每个用户集合Ω_k中有K₀个用户，其中，K₀为基于多天线无线蜂窝网络系统能同时服务的最大用户数目；g.对于每个用户集合Ω_k，其中所有用户的和速率表示为Rk=Σj=1K0log2(1+SINRj),k=1,2,3,···,K---(2)]]>其中，SINR_j为信号干扰噪声比，SINRj=P||Hjsj||21+PΣl≠jK0||Hjsl||2---(3)]]>SINR_j的近似值为：SIN~Rj=P||Hj^||21+PΣl≠jK0||Hj^||2=P||Hj^||21+P(K0+1)||Hj^||2---(4)]]>其中是矩阵模的平方，根据(4)计算出每个用户集合Ω_k的和速率；h.选择步骤g用户集合Ω_k中，计算出的和速率最大的用户作为当前服务的用户，并将该用户集记为Ω^*；步骤(4)基站端向用户集Ω^*中的用户发送握手信号，通知用户集Ω^*中的用户将被服务；步骤(5)用户集Ω^*中的每一个用户用基于矩阵反馈码书Φ_k的方法向基站端反馈用户小尺度衰落矩阵的索引号Index₂^*，具体方法是：Index2*=argminj=1,2,3,···,2B1dchordal(Ψki,Hksmall)---(5)]]>其中Ψ_ki是矩阵反馈码书Φ_k的第i个矩阵，d_chordal是Ψ_ki和之间的弦距离；步骤(6)基站端根据用户反馈的小尺度衰落矩阵的索引号Index₂^*和根据信道估计技术得到的各个用户的大尺度衰落矩阵G_k，恢复用户集Ω^*中每个用户的信道信息矩阵H_k：Hk=HksmallGk,k=1,2,3,···,K0---(6)]]>步骤(7)对于用户集Ω^*，基站端根据恢复的信道信息H_k，对用户集Ω^*中的用户进行Signal to jamming plus noise预编码传输，具体方法是：maxtkSJNRk=||Hktk||21+Σi=1,i≠kK0||Hitk||2---(7)]]>可得用户的预编码向量t_k为：t_k＝ζ_m(Y_k)                          (8)Yk=(Σi=1,i≠kK0||Hi||2+1PI)-1||Hi||2---(9)]]>其中，SJNR_k为用户k的Signal to jamming plus noise值，ζ_m(Y_k)表示矩阵Y_k最大特征值对应的特征向量。