專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多入多出(MIMO，Multi-Input Multi-Output)技術(shù)，尤指一種實(shí)現(xiàn)多 天線傳輸模式選擇的方法及裝置。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸和提高系統(tǒng)的吞吐量，在3G長期演進(jìn)(LTE，Long Term Evolution)標(biāo)準(zhǔn)中引入了可以充分利用空間資源的MIMO技術(shù)。為了有效地解決負(fù)載過量問題，使更多的用戶能夠同時接入系統(tǒng)，LTE中提出了 一種上行多用戶同時同頻接入系統(tǒng)的模式即虛擬MIM0(V-MIM0，Virtual Multi-Input Multi-Output)模式，通過空間多用戶傳輸增加資源分配的自由度，使得系統(tǒng)可以獲得空間 上的多用戶復(fù)用增益。V-MIMO 實(shí)際上是一種空分多址接入(SDMA Space Division Multiple Access) 方法。從實(shí)現(xiàn)角度來看，V-MIMO允許多個單入多出(SIM0，Single-Input Multi-Output) 的用戶(用戶數(shù)<基站配備天線數(shù))在同一個時頻資源塊上發(fā)送數(shù)據(jù)。從實(shí)現(xiàn)效果來看， V-MIMO實(shí)際上是對多個用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行了空間上的復(fù)用，并且在接收端引入了接收分集增
■、Λ
frff. ο此外，在高級長期演進(jìn)(LTE-A，LTE Advanced)中還支持ΜΙΜΟ用戶采用多用戶多 入多出(MU-MIM0，Multi-User Multi-Input Multi-Output)的工作模式在相同的時頻資源 塊上發(fā)送。為了有效地發(fā)揮MU-MIMO的作用，需要系統(tǒng)能夠按照負(fù)載情況，選擇在單用戶多 入多出(SU-MIM0，Single User Multi-Input Multi-Output)/MU-MIM0 與 V-MIM0 間進(jìn)行切 換，以緩解LTE上行鏈路中負(fù)載過量問題，通過充分利用空間資源，來獲取更高的系統(tǒng)吞吐量。目前，沒有相關(guān)公開技術(shù)給出實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式在SU-MIM0/MU-MIM0與V-MIM0 間進(jìn)行選擇的方案。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法，能 夠選擇在SU-MIM0/MU-MIM0與V-MIMO間進(jìn)行切換，以通過充分利用空間資源，來獲取更高 的系統(tǒng)吞吐量。本發(fā)明的另一目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的裝置，選擇在 SU-MIM0/MU-MIM0與V-MIMO間進(jìn)行切換，以通過充分利用空間資源，來獲取更高的系統(tǒng)吞吐量。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法，該方法包括基站根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換；
基站選擇虛擬多入多出V-MIMO模式的第一用戶，并選出V-MIMO模式的配對用 戶；
基站向采用V-MIMO模式的配對用戶發(fā)送控制信息。該方法還包括預(yù)先設(shè)置負(fù)載門限值；所述確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換包 括所述基站通過檢測得知系統(tǒng)負(fù)載量，并在得到的系統(tǒng)負(fù)載量大于預(yù)設(shè)負(fù)載門限值 時，確定出需要使用V-MIMO模式。所述V-MIMO模式的第一用戶為需要傳輸大量數(shù)據(jù)的非實(shí)時型業(yè)務(wù)用戶。所述選擇V-MIMO模式的第一用戶包括首先，選擇配置單用戶單入多出SU-SIMO或雖然配有2根天線但采用SU-SIMO 模式的用戶作為V-MIMO模式的第一用戶；其次，選擇配置雙天線并使用單用戶多入多出 SUMIMO模式發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶作為V-MIMO模式的第一用戶。所述V-MIMO模式的第一用戶首先為采用貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時碼BLAST方式的用 戶；所述V-MIMO模式的第一用戶其次為采用空時塊編碼STBC或公共數(shù)字詞典⑶D方 式的用戶。所述基站選擇V-MIMO模式的第一用戶具體包括對請求業(yè)務(wù)的用戶進(jìn)行服務(wù)優(yōu)先級的計算，并先將優(yōu)先級高的用戶調(diào)度到時域和 頻域資源上；從已分配到資源的用戶中選出V-MIMO模式的第一用戶，組成第一備選用戶集合 Ik1, k2...kN}。利用輪詢或成比例調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)所述服務(wù)優(yōu)先級的計算。所述從候選用戶中選出V-MIMO模式的配對用戶的方法為采用基于限制性歸一 化F范數(shù)用戶配對算法選擇V-MIMO模式的配對用戶。所述采用基于限制性歸一化F范數(shù)用戶配對算法選擇V-MIMO模式的配對用戶具 體包括將未分配到資源的用戶組成候選配對用戶集合{gl，gfgM}，對于所述第一備選用 戶集合{k1; kfkN}中的某用戶kn，分別計算候選配對用戶集合{gl，中各用戶gl， g2,…，gM與該用戶kn的相關(guān)因子其中，ne [l，N]，me [l，M]，n' e %所占子載 波}；通過多個子載波求平均的方式，計算配對因子、“ =~tkKgm，其中，N'是用
■/V η'=ι
戶1^和占的子載波，并且當(dāng)時，判斷出用戶可以配對形成V-MIMO模式；當(dāng) ‘限時，用戶不進(jìn)行配對，結(jié)束本流程；其中，ξ 為預(yù)設(shè)配對相關(guān)門限值；對可以配對形成V-MIMO模式的用戶，如果用戶gm滿足^ ξΠΚ ,其中 η' e Ik1所占子載波}，則該用Pgm是用戶kn的備選配對用戶；或者，如果用戶gm滿足
￡其中，&g =H’kg，η' e {ki所占子載波}，則該用戶gm是用戶kn的備選
、Kgm - S門限,TV '=1m配對用戶；
用戶kn的備選配對用戶組成用戶kn的備選配對用戶集合{P1，P2，…，Ρ }，并根據(jù) ~ 確定用戶L的配對用戶pkn。所述配對用戶pkn使用一根天線發(fā)送數(shù)據(jù)；如果所述配對用戶Pkn配備有2根天線，該方法還包括預(yù)先進(jìn)行天線選擇，選出其中1根天線發(fā)送數(shù)據(jù)；或者，對2根天線分別進(jìn)行計算，選出更符合標(biāo)準(zhǔn)的一根天線作為發(fā)送數(shù)據(jù)的天 線。所述控制信息包括當(dāng)前多天線傳輸模式、天線選擇方式、導(dǎo)頻模式，以及空時編 碼模式?！N實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的裝置，包括檢測模塊、第一選擇模塊、第二選擇模 塊和配置模塊，其中，檢測模塊，用于根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換，將已分配 到資源的用戶信息輸出給第一選擇模塊，將未分配到資源的用戶信息輸出給第二選擇模 塊；第一選擇模塊，用于從接收到的已分配到資源的用戶中選擇出V-MIMO模式的第 一用戶，并將選擇出的第一用戶輸出給第二選擇模塊；第二選擇模塊，用于從接收到的未分配資源的用戶中，選擇出與第一用戶配對的 V-MIMO模式的配對用戶，并將成功配對的用戶信息輸出給配置模塊；配置模塊，用于向采用V-MIMO模式的配對用戶發(fā)送其控制信息。從上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，系統(tǒng)按照負(fù)載情況，實(shí)現(xiàn)了多天線傳輸 模式在SU-MIM0/MU-MIM0與V-MIMO間的選擇。有效地發(fā)揮了 MU-MIMO的作用，緩解了 LTE 上行鏈路中負(fù)載過量的問題，通過充分利用空間資源，獲取了更高的系統(tǒng)吞吐量。


圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)SU-SIM0/MIM0模式到V-MIM0模式的切換的實(shí)施例的流程圖；圖4為本發(fā)明中基站發(fā)送的控制信息的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法的流程圖，如圖1所示，包括步驟100 基站根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換。比如，基站可以通過檢測得知系統(tǒng)負(fù)載量，并在得到的系統(tǒng)負(fù)載量大于預(yù)設(shè)負(fù)載 門限值時，確定出需要進(jìn)行多用戶MIMO傳輸即使用V-MIMO模式。其中，基站如何檢測得知 系統(tǒng)負(fù)載量的實(shí)現(xiàn)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)，這里不再贅述。通過本步驟，可以看到，在系統(tǒng)業(yè)務(wù)不繁忙時，即系統(tǒng)通過時域和頻域資源的調(diào)度 可以滿足用戶業(yè)務(wù)請求時，不使用多用戶V-MIMO模式。步驟101 基站選擇V-MIMO模式的第一用戶，并選出V-MIM0模式的配對用戶。
本步驟中，可以作為V-MIMO模式的第一用戶的用戶可以是需要傳輸大量數(shù)據(jù)的 非實(shí)時型業(yè)務(wù)用戶。選擇第一用戶的方法是首先，選擇配置單天線的用戶即單用戶單入多出(SU-SIMO)或雖然配有2根天線 但采用SU-SIMO模式的用戶作為V-MIMO模式的第一用戶(后者在這里使用了天線選擇技 術(shù))。其次，選擇配置雙天線并使用單用戶多入多出SU-MIMO模式發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶。
在上述這類用戶中，首先選擇采用貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時碼(BLAST，Bell-Lab Layered Space Time Code)方式的用戶；其次，選擇采用空時塊編碼(STBC，Space Time Block Coding)或公共數(shù)字詞典(CDD，Common Digital Dictionary)方式的用戶。這些用 戶一旦被選作V-MIMO模式的第一用戶，則需要采用天線選擇技術(shù)選擇發(fā)送數(shù)據(jù)的天線。本步驟中，可以采用基于限制性歸一化F范數(shù)用戶配對算法選擇V-MIMO模式的配 對用戶，具體實(shí)現(xiàn)可參見下文實(shí)施例的描述。步驟102 基站向采用V-MIMO模式的配對用戶發(fā)送控制信息?？刂菩畔⒖梢园ó?dāng)前多天線傳輸模式、天線選擇方式、導(dǎo)頻模式，以及空時編 碼模式等信息。通過本發(fā)明方法，系統(tǒng)按照負(fù)載情況，實(shí)現(xiàn)了多天線傳輸模式在SU-MIM0/MU-MIM0 與V-MIMO間的選擇。有效地發(fā)揮了 MU-MIMO的作用，緩解了 LTE上行鏈路中負(fù)載過量的問 題，通過充分利用空間資源，獲取了更高的系統(tǒng)吞吐量。圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本 發(fā)明裝置包括檢測模塊、第一選擇模塊、第二選擇模塊和配置模塊，其中，檢測模塊，用于根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換，將已分配 到資源的用戶信息輸出給第一選擇模塊，將未分配到資源的用戶信息輸出給第二選擇模 塊。第一選擇模塊，用于從接收到的已分配到資源的用戶中選擇出V-MIMO模式的第 一用戶，并將選擇出的第一用戶輸出給第二選擇模塊。第二選擇模塊，用于從接收到的未分配資源的用戶中，選擇出與第一用戶配對的 V-MIMO模式的配對用戶，并將成功配對的用戶信息輸出給配置模塊。配置模塊，用于向采用V-MIMO模式的配對用戶發(fā)送其控制信息。圖3為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)SU-SIM0/MIM0模式到V-MIM0模式的切換的實(shí)施例的流程圖， 如圖3所示，本實(shí)施例包括步驟300 基站通過檢測得知系統(tǒng)負(fù)載量大于預(yù)設(shè)負(fù)載門限值，確定需要對部分 用戶使用V-MIMO模式。步驟301 對請求業(yè)務(wù)的用戶進(jìn)行服務(wù)優(yōu)先級的計算，并先將優(yōu)先級高的用戶調(diào) 度到時域和頻域資源上。本步驟中，可以利用輪詢或成比例等調(diào)度算法，對請求業(yè)務(wù)的用戶進(jìn)行服務(wù)優(yōu)先 級的計算，并按照優(yōu)先級從高至低，將用戶調(diào)度到時域和頻域資源上，即按照優(yōu)先級從高至 低，為請求業(yè)務(wù)的用戶分配資源。步驟302 從已分配到資源的用戶中選出V-MIMO模式的第一用戶。本步驟中，按照步驟101中選擇第一用戶的方法，從已分配到資源的用戶中選出 V-MIMO模式的第一備選用戶，組成第一備選用戶集合{k1; kfkN}。
需要說明的是，第一備選用戶集合{k1; kfkN}中的用戶僅為V-MIMO模式的第一 備選用戶，其是否最終采用V-MIMO模式傳輸數(shù)據(jù)，還需要步驟303的進(jìn)一步確定。第一備 選用戶集合{k1; kfkN}中的用戶表示一組排序后的一組用戶，這個排序可以是隨機(jī)的，也 可以是按照用戶服務(wù)優(yōu)先級的逆序排列，還可以是其它預(yù)設(shè)排序準(zhǔn)則。
步驟303 采用基于限制性歸一化F范數(shù)用戶配對算法選擇V-MIMO模式的第一用 戶的配對用戶。即依次為第一備選用戶集合{kplv··、}中的用戶k”k2，…、尋找配對用 戶。本實(shí)施例中，以基于限制性歸一化F范數(shù)用戶配對算法選擇V-MIMO模式的配對用 戶為例進(jìn)行描述。將未分配到資源的用戶組成的集合{gl，gfgM}稱為候選配對用戶集合。從候選 配對用戶集合{gl，&…gM}中選擇第一備選用戶集合{kpiv··、}中的某第一用戶(假設(shè)為 用戶kn，1彡η彡N且η為整數(shù))的配對用戶包括首先，計算用戶gl，g2,…，gM和用戶kn的相關(guān)因子二 ’其中，η e [1，N], me [l，M]，n' e {kn所占子載波}，如公式(1)所示:
權(quán)利要求
一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法，其特征在于，該方法包括基站根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換；基站選擇虛擬多入多出V MIMO模式的第一用戶，并選出V MIMO模式的配對用戶；基站向采用V MIMO模式的配對用戶發(fā)送控制信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括預(yù)先設(shè)置負(fù)載門限值；所述 確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換包括所述基站通過檢測得知系統(tǒng)負(fù)載量，并在得到的系統(tǒng)負(fù)載量大于預(yù)設(shè)負(fù)載門限值時， 確定出需要使用V-MIMO模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述V-MIMO模式的第一用戶為需要傳輸 大量數(shù)據(jù)的非實(shí)時型業(yè)務(wù)用戶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述選擇V-MIMO模式的第一用戶包括 首先，選擇配置單用戶單入多出SU-SIMO或雖然配有2根天線但采用SU-SIMO模式的用戶作為V-MIMO模式的第一用戶；其次，選擇配置雙天線并使用單用戶多入多出SU-MIMO 模式發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶作為V-MIMO模式的第一用戶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述V-MIMO模式的第一用戶首先為采用 貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時碼BLAST方式的用戶；所述V-MIMO模式的第一用戶其次為采用空時塊編碼STBC或公共數(shù)字詞典CDD方式的 用戶。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述基站選擇V-MIMO模式的第一用戶具 體包括對請求業(yè)務(wù)的用戶進(jìn)行服務(wù)優(yōu)先級的計算，并先將優(yōu)先級高的用戶調(diào)度到時域和頻域 資源上；從已分配到資源的用戶中選出V-MIMO模式的第一用戶，組成第一備選用戶集合{k1; k2...kN}。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，利用輪詢或成比例調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)所述服 務(wù)優(yōu)先級的計算。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述從候選用戶中選出V-MIMO模式的配 對用戶的方法為采用基于限制性歸一化F范數(shù)用戶配對算法選擇V-MIMO模式的配對用戶。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述采用基于限制性歸一化F范數(shù)用戶配 對算法選擇V-MIMO模式的配對用戶具體包括將未分配到資源的用戶組成候選配對用戶集合{gl，&…gM}，對于所述第一備選用戶集 合{k^lv··、}中的某用戶kn，分別計算候選配對用戶集合{gl，&…gM}中各用戶gl，g2，…， g 與該用戶kn的相關(guān)因子。& ,，其中，η e [1，N]，m e [1，M]，n' e 所占子載波}；通過多個子載波求平均的方式，計算配對因子=^rfXf ,其中，N'是用戶kn和gm所占的子載波，并且當(dāng)、S ξι Κ時，判斷出用戶可以配對形成V-MIMO模式；當(dāng) ，《巾胃時，用戶不進(jìn)行配對，結(jié)束本流程；其中，ξ πκ為預(yù)設(shè)配對相關(guān)門限值；對可以配對形成V-MIMO模式的用戶，如果用Pgm滿足4門限’其中n' e %所占子載波}，則該用戶gm是用戶kn的備選配對用戶；或者，如果用戶gm滿足L二 < ξηκ，其 - 1 Ν'中，=^lh，n' e {ki所占子載波}，則該用戶gm是用戶備選配對用戶； N n'=\用戶kn的備選配對用戶組成用戶kn的備選配對用戶集合{Pl，p2,…，PtJ，并根據(jù) =argSi1^確定用戶kn的配對用戶Pkn。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述配對用戶Pkn使用一根天線發(fā)送數(shù)據(jù)；如果所述配對用戶Pkn配備有2根天線，該方法還包括 預(yù)先進(jìn)行天線選擇，選出其中1根天線發(fā)送數(shù)據(jù)；或者，對2根天線分別進(jìn)行計算，選出更符合標(biāo)準(zhǔn)的一根天線作為發(fā)送數(shù)據(jù)的天線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信息包括當(dāng)前多天線傳輸模 式、天線選擇方式、導(dǎo)頻模式，以及空時編碼模式。
12.一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的裝置，其特征在于，包括檢測模塊、第一選擇模塊、 第二選擇模塊和配置模塊，其中，檢測模塊，用于根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換，將已分配到資 源的用戶信息輸出給第一選擇模塊，將未分配到資源的用戶信息輸出給第二選擇模塊；第一選擇模塊，用于從接收到的已分配到資源的用戶中選擇出V-MIMO模式的第一用 戶，并將選擇出的第一用戶輸出給第二選擇模塊；第二選擇模塊，用于從接收到的未分配資源的用戶中，選擇出與第一用戶配對的 V-MIMO模式的配對用戶，并將成功配對的用戶信息輸出給配置模塊； 配置模塊，用于向采用V-MIMO模式的配對用戶發(fā)送其控制信息。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)多天線傳輸模式選擇的方法及裝置，包括基站根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載量確定需要進(jìn)行多天線接入模式的切換；基站選擇虛擬多入多出(V-MIMO)模式的第一用戶，并選出V-MIMO模式的配對用戶；基站向采用V-MIMO模式的配對用戶發(fā)送控制信息。通過本發(fā)明方案，系統(tǒng)按照負(fù)載情況，實(shí)現(xiàn)了多天線傳輸模式在單用戶多入多出(SU-MIMO)/多用戶多入多出(MU-MIMO)與V-MIMO間的選擇。有效地發(fā)揮了MU-MIMO的作用，緩解了LTE上行鏈路中負(fù)載過量的問題，通過充分利用空間資源，獲取了更高的系統(tǒng)吞吐量。
文檔編號H04B7/04GK101965011SQ20091008978
公開日2011年2月2日 申請日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者任敏, 彭愛華, 徐鑫昌, 李峰, 李曉輝, 牛軍濤, 田開波, 薛鑫, 趙楠, 魏民 申請人:中興通訊股份有限公司