專利名稱：基于多用戶特征模式預(yù)編碼技術(shù)改進(jìn)型比例公平調(diào)度算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到無(wú)線通信技術(shù)中多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的多用戶調(diào)度技術(shù)和一種多用戶特征模式(MET)預(yù)編碼技術(shù)，更具體地，涉及一種基于多用戶特征模式 (MET)預(yù)編碼技術(shù)的改進(jìn)型多用戶比例公平調(diào)度算法。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)是無(wú)線通信B3G的核心技術(shù)之一。它通過(guò)在基站和用戶端安裝多根發(fā)射和接收天線，為移動(dòng)通信系統(tǒng)增加了空間自由度，提供了空間復(fù)用增益和空間分集增益，以提高系統(tǒng)吞吐率。預(yù)編碼技術(shù)能很好的解決單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信系統(tǒng)中用戶之間信號(hào)干擾問(wèn)題，它通過(guò)將無(wú)線信道處理為多個(gè)相互之間無(wú)干擾的并行子信道的方法實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的并行傳輸，從而獲得空間復(fù)用增益，提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。在無(wú)線通信MIMO系統(tǒng)中，受發(fā)送天線數(shù)的限制，每一時(shí)隙中接受服務(wù)的用戶的接收天線總和不能大于發(fā)射天線數(shù)，同時(shí)服務(wù)的用戶數(shù)是有限的，需要從所有用戶中選擇服務(wù)的用戶，也就是多用戶資源調(diào)度問(wèn)題。在多用戶MIMO系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)多用戶分集，就要通過(guò)多用戶資源調(diào)度問(wèn)題來(lái)解決多個(gè)用戶如何共享有限的無(wú)線資源，盡可能地提高系統(tǒng)的頻譜效率，同時(shí)又兼顧系統(tǒng)中每一個(gè)用戶的服務(wù)質(zhì)量。多用戶調(diào)度的目標(biāo)是提供一個(gè)令人滿意的系統(tǒng)利用率(高效)，為多媒體服務(wù)提供可變化的QoS服務(wù)(公平)。傳統(tǒng)的調(diào)度算法是利用用戶信道的衰落特性，讓基站在每一調(diào)度時(shí)隙為信道狀態(tài)最好，即向用戶信道容量最大的幾個(gè)用戶提供服務(wù)來(lái)得到。這樣的調(diào)度方法能夠使系統(tǒng)的吞吐率最大，卻忽略了用戶間的公平性。當(dāng)一部分用戶信道狀態(tài)長(zhǎng)期處于較差狀態(tài)，即用戶信道容量較小的時(shí)候，這些用戶會(huì)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法得到服務(wù)。為了解決用戶公平性的問(wèn)題，比例公平調(diào)度算法被引入到多用戶調(diào)度中來(lái)。它不再把用戶的信道容量大小作為用戶優(yōu)先級(jí)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，而是使用用戶瞬時(shí)請(qǐng)求速率和瞬時(shí)傳輸速率的比值，即
Rk(T)μ = ^⑷Tk(t)表示用戶k在當(dāng)前時(shí)隙t的傳輸速率。表示用戶k在當(dāng)前時(shí)隙t的瞬時(shí)請(qǐng)求速率。比例公平算法能夠提高長(zhǎng)期得不到調(diào)度的用戶的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，從而使得用戶在吞吐率上的公平性得到改善，即減少不同用戶間平均吞吐率的差異。多用戶特征模式(MET)預(yù)編碼技術(shù)是一種基于塊對(duì)角化的的線性預(yù)編碼技術(shù)，在當(dāng)前單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的廣播信道中多用戶特征模式傳輸(MET)在線性預(yù)編碼系統(tǒng)中有最好的性能表現(xiàn)，可以極大的提高系統(tǒng)的吞吐率?；诖耍覀兛紤]將比例公平調(diào)度算法和MET預(yù)編碼技術(shù)相結(jié)合，以取得系統(tǒng)吞吐率和公平性的折中。但這種結(jié)合，在提高系統(tǒng)公平性的同時(shí)，損失了太多的吞吐量，并不能很好的發(fā)揮MET預(yù)編碼技術(shù)在提高系統(tǒng)吞吐率上的優(yōu)越性，因此，有必要提供一種改進(jìn)的多用戶比例公平方法，使其與MET預(yù)編碼技術(shù)結(jié)合時(shí)能在系統(tǒng)吞吐率和公平性之間取得更好的折中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多用戶調(diào)度算法，使其與MET預(yù)編碼方法結(jié)合時(shí)能在系統(tǒng)吞吐率和公平性之間取得更好的折中，既能提高信道條件長(zhǎng)期處于較差狀態(tài)的用戶的公平性，又不至于使系統(tǒng)容量損失過(guò)多。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)型的多用戶比例公平調(diào)度算法，包括如下步驟(1)基站接收到用戶的服務(wù)請(qǐng)求和信道狀態(tài)信息后，初始化用戶平均傳輸速率， 平均請(qǐng)求速率和服務(wù)用戶集；(2)對(duì)所有用戶進(jìn)行MET預(yù)編碼，同時(shí)更新各用戶的平均請(qǐng)求速率，并計(jì)算各用戶優(yōu)先級(jí)，選擇最大優(yōu)先級(jí)用戶作為服務(wù)用戶集中的第一個(gè)用戶；(3)基站利用貪婪算法進(jìn)行剩余用戶的選擇每次向服務(wù)對(duì)象集合中增加一個(gè)用戶，根據(jù)信道狀態(tài)信息和已有服務(wù)對(duì)象集合，采用MET預(yù)編碼技術(shù)，計(jì)算預(yù)編碼后每個(gè)用戶的信道容量，亦即用戶的瞬時(shí)請(qǐng)求速率；根據(jù)用戶瞬時(shí)請(qǐng)求速率，初始的平均傳輸速率和平均請(qǐng)求速率更新后的增量，利用優(yōu)先級(jí)計(jì)算公式更新計(jì)算每個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，選擇最大優(yōu)先級(jí)用戶加入服務(wù)用戶集；其中由于每個(gè)用戶的平均請(qǐng)求速率只在選擇第一個(gè)用戶時(shí)才更新，所以在每次選擇服務(wù)用戶時(shí)所使用的平均請(qǐng)求速率的增量都是選擇第一個(gè)用戶時(shí)更新的增量值，同樣地，每個(gè)用戶的平均傳輸速率只在選擇完所有服務(wù)用戶后才進(jìn)行更新，所以每次選擇服務(wù)用戶使用的平均傳輸速率都是在上次選擇完所有服務(wù)用戶后更新的值(4)若服務(wù)用戶集中用戶數(shù)已經(jīng)達(dá)到系統(tǒng)能同時(shí)服務(wù)的最大用戶數(shù)，則進(jìn)行第(5)步，否則，繼續(xù)重復(fù)進(jìn)行第( 步；( 在選擇完系統(tǒng)能同時(shí)服務(wù)的用戶后，更新各用戶的平均傳輸速率，更新后的平均傳輸速率將作為平均傳輸速率的初始值用于下一輪的用戶服務(wù)集的選擇中。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟O)中，基站選擇具有最大優(yōu)先級(jí)用戶組成服務(wù)用戶集中的第一個(gè)用戶，所使用的優(yōu)先級(jí)計(jì)算公式為 具體實(shí)例。因?yàn)樗菀缀铣桑允莾?yōu)選的。
權(quán)利要求
1.基于多用戶特征模式預(yù)編碼技術(shù)改進(jìn)型比例公平調(diào)度算法，包括如下步驟(1)基站接收到用戶的服務(wù)請(qǐng)求和信道狀態(tài)信息后，初始化用戶平均傳輸速率，平均請(qǐng)求速率和服務(wù)用戶集；(2)更新各用戶的平均請(qǐng)求速率，并選擇具有最大優(yōu)先級(jí)的用戶構(gòu)成服務(wù)用戶集的第一個(gè)用戶；(3)基站利用貪婪算法每次選擇具有最大優(yōu)先級(jí)的用戶加入服務(wù)用戶集；(4)在選擇完系統(tǒng)能同時(shí)服務(wù)的用戶后，更新各用戶的平均傳輸速率用于下一輪用戶調(diào)度。
2.如權(quán)利要求1所述的基于多用戶特征模式預(yù)編碼技術(shù)改進(jìn)型比例公平調(diào)度算法，其特征在于選擇最大優(yōu)先級(jí)用戶作為服務(wù)用戶集中的用戶，所使用的優(yōu)先級(jí)計(jì)算公式為
3.如權(quán)利要求2所述的基于多用戶特征模式預(yù)編碼技術(shù)改進(jìn)型比例公平調(diào)度算法，其特征還在于在每一次選擇完系統(tǒng)能同時(shí)服務(wù)的所有用戶后，根據(jù)用戶調(diào)度與否狀態(tài)更新平均傳輸速率的公式為
4.如權(quán)利要求2所述的基于多用戶特征模式預(yù)編碼技術(shù)改進(jìn)型比例公平調(diào)度算法，其特征還在于民⑴表示在本輪調(diào)度中用戶k在過(guò)去t。個(gè)時(shí)隙內(nèi)的平均請(qǐng)求速率，它在選擇第一個(gè)用戶時(shí)才進(jìn)行更新，選擇其余用戶時(shí)，均使用第一次更新后的值，更新公式為
5.如權(quán)利要求4所述的基于多用戶特征模式預(yù)編碼技術(shù)改進(jìn)型比例公平調(diào)度算法，其特征還在于將對(duì)民(0和4(0進(jìn)行更新的時(shí)間窗取為一樣。
6.如權(quán)利要求2所述的基于多用戶特征模式預(yù)編碼技術(shù)改進(jìn)型比例公平調(diào)度算法，其特征還在于，系統(tǒng)是能夠知道各用戶的瞬時(shí)信道信息的，并需要利用該信息來(lái)進(jìn)行MET預(yù)編碼，使得系統(tǒng)容量更大化。
7.如權(quán)利要求2所述的基于多用戶特征模式預(yù)編碼技術(shù)改進(jìn)型比例公平調(diào)度算法，其特征在于所述的信道容量是根據(jù)信道矩陣，參照所采用的預(yù)編碼方法計(jì)算得到的。
8.如權(quán)利要求2所述的基于多用戶特征模式預(yù)編碼技術(shù)改進(jìn)型比例公平調(diào)度算法，其特征還在于，還包括對(duì)于信道條件較差的用戶，在信道條件處于其自身峰值時(shí)，可以得到比單純的MET預(yù)編碼技術(shù)下選擇最大容量用戶的調(diào)度算法更高的調(diào)度概率，可以很好的提高系統(tǒng)的公平性。
9.如權(quán)利要求2所述的基于多用戶特征模式預(yù)編碼技術(shù)改進(jìn)型比例公平調(diào)度算法，其特征還在于，還包括在選擇信道條件較差的用戶時(shí)，具有較大容量增量的用戶得到調(diào)度的概率更大一些，這樣可以保證在提高系統(tǒng)公平性的同時(shí)，不至于損失太大的系統(tǒng)容量，可以更好的利用MET預(yù)編碼技術(shù)在提高系統(tǒng)容量上的優(yōu)越性。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO)無(wú)線通信系統(tǒng)中的基于多用戶特征模式預(yù)編碼技術(shù)改進(jìn)型比例公平調(diào)度算法，包括如下內(nèi)容(1)基站接收到用戶的服務(wù)請(qǐng)求和信道狀態(tài)信息后，初始化用戶平均傳輸速率，平均請(qǐng)求速率和服務(wù)用戶集；(2)更新各用戶的平均請(qǐng)求速率，并選擇最大優(yōu)先級(jí)用戶構(gòu)成服務(wù)用戶集的第一個(gè)用戶；(3)基站利用貪婪算法每次選擇最大優(yōu)先級(jí)用戶組成服務(wù)用戶集；(4)在選擇完系統(tǒng)能同時(shí)服務(wù)的用戶后，更新各用戶的平均傳輸速率以用于下一輪用戶調(diào)度。本方法可以在保證MET預(yù)編碼技術(shù)可以顯著提高系統(tǒng)容量這一優(yōu)越性的基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)中具有不同信道條件的用戶的公平性，使系統(tǒng)容量和用戶公平性之間達(dá)到一個(gè)很好的折中。
文檔編號(hào)H04W72/12GK102573092SQ20111033685
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者萬(wàn)永輝, 汪靚, 王健, 蘇鋼, 譚力 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)