基于空間角的多用戶mimo系統(tǒng)用戶選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于空間角的多用戶MIMO系統(tǒng)用戶選擇方法，包括：初始化部分，多用戶MIMO系統(tǒng)中，初始化備選用戶集合為T＝{1,2,…,Kt}，調(diào)度集合為并計(jì)算每一個(gè)用戶k的信道矩陣Hk的F-范數(shù)k＝1,2,…,Kt，其中Kt為小區(qū)中用戶總數(shù)；選擇第一個(gè)用戶為u1＝arg maxk∈Tδk，更新兩個(gè)集合S＝S+{u1}和T＝T\{u1}，并計(jì)算此時(shí)的系統(tǒng)吞吐量C＝waterfilling(S)；循環(huán)迭代部分：從第2個(gè)用戶開始通過利用計(jì)算已選用戶集合S組成的子空間W和當(dāng)前用戶子空間V的夾角的方式進(jìn)行干擾最小化貪心選擇，循環(huán)直到選出K個(gè)用戶為止，其中K為系統(tǒng)容納的用戶的上限，返回選中的用戶集合S，并計(jì)算此時(shí)的MIMO系統(tǒng)的吞吐量C。本發(fā)明在保證方法復(fù)雜度較低的同時(shí)，大大提高了系統(tǒng)的吞吐量。
【專利說明】基于空間角的多用戶MIMO系統(tǒng)用戶選擇方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及基于空間角的多用戶MM0系統(tǒng)用戶選 擇方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，多用戶的多輸入多輸出系統(tǒng)（MU-MMO,Multi-UserMultiple-Input Multiple-Output)得到了普及，比起單用戶多輸入多輸出系統(tǒng)（SU-MIMO，Single-User Multiple-InputMultiple-Output)，它利用了多用戶的分集，增加了空間維度，從而極大 的提高了系統(tǒng)的吞吐量，使得系統(tǒng)吞吐量和min{M，KN}線性相關(guān)，其中M，N分別是發(fā)射端 (基站）和接收端（用戶設(shè)備）的天線數(shù)目。
[0003] 在MU-MM0系統(tǒng)中，由于多用戶的存在，來自其他用戶的干擾也是不可避免的。 因此很多消除多用戶干擾的措施（預(yù)編碼方案）被提出來，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的吞吐 量。首先是最優(yōu)的預(yù)編碼方案，臟紙編碼，它是基于非因果的信道干擾，以達(dá)到信息論的 理論容量。然而，它的大量重復(fù)非線性迭代操作所帶來的較高的復(fù)雜度阻止了它在實(shí)際 環(huán)境中的應(yīng)用。因此，很多次優(yōu)的算法方案被提出來以滿足復(fù)雜度的要求，其中最流行 的就是線性預(yù)編碼算法。其基本思想就是傳輸端迫零思想，也就是常說的迫零波束成形 (ZF-BF,Zero-ForcingBeamforming)，但是該算法比較適合接收端是單天線的場(chǎng)景；基于 這種方案，塊對(duì)角化預(yù)編碼算法（BD,BlockDiagonalization)被提出來適應(yīng)多接收天線情 況。BD預(yù)編碼算法的思想是通過預(yù)編碼矩陣的處理，使得多用戶多接收天線的信道分成多 個(gè)并行的多用戶單天線的信道，并且被分成的單天線信道中無相互干擾。但是，BD預(yù)編碼 算法要求發(fā)射天線數(shù)不得小于接收天線數(shù)之和。鑒于同一個(gè)基站下面可能有大量的用戶， 因此多用戶選擇方案對(duì)于線性預(yù)編碼系統(tǒng)是必需的，它直接決定了系統(tǒng)的吞吐量?，F(xiàn)在，經(jīng) 典的多用戶選擇方法在保證算法復(fù)雜度的同時(shí)，系統(tǒng)吞吐量還有待于提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了基于空間角的多用戶MIM0系統(tǒng)用戶 選擇方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：
[0006] 基于空間角的多用戶MIM0系統(tǒng)用戶選擇方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟一：初始化部分，多用戶MM0系統(tǒng)中，初始化備選用戶集合為 T= ，其中Kt為小區(qū)中用戶總數(shù)，調(diào)度集合為5 = 0，并計(jì)算每一個(gè)用戶k的信 道矩陣Hk的F-范數(shù)《=IIH#，/c= 1，2,;
[0008] 選擇第一個(gè)用戶為

【權(quán)利要求】
1. 基于空間角的多用戶ΜΙΜΟ系統(tǒng)用戶選擇方法，其特征是，包括以下步驟： 步驟一：初始化部分，多用戶MMO系統(tǒng)中，初始化備選用戶集合為1 =彳1二_'/^，調(diào) 度集合為5 = 0，并計(jì)算每一個(gè)用戶k的信道矩陣Hk的F-范數(shù)4=11Η』}，k= 1，2，···，Kt，其中Kt為小區(qū)中用戶總數(shù)； 選擇第一個(gè)用戶為?：啤^^^^^更新兩個(gè)集合^:心加丨和丁^^^小并計(jì) 算此時(shí)的系統(tǒng)吞吐量C=wateiTillingO，燉中c表示系統(tǒng)吞吐量，waterfilling表示注水 算法過程； 步驟二：循環(huán)迭代部分：從第2個(gè)用戶開始通過計(jì)算已選用戶集合S組成的子空間W和 當(dāng)前用戶子空間V的夾角的方式選擇用戶，循環(huán)直到選出K個(gè)用戶為止，其中K為系統(tǒng)容納 的用戶的上限； 步驟三：返回步驟二中選中的用戶集合，S，并計(jì)算此時(shí)的MMO系統(tǒng)的吞吐量C。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于空間角的多用戶MIMO系統(tǒng)用戶選擇方法，其特征是，所述 步驟二中的循環(huán)迭代部分第一種方式具體包括： (2-1)令W= [HtH^，…，H74J，v=H【，其中kj·，H為信道矩陣，下表4表示S中的第i個(gè)用戶，然后計(jì)算由矩陣W，V張成的子空間W和子空間V的夾角Θ; (2-2)通過選擇準(zhǔn)則％ =argmaxieT{||H」|sin6>}選擇用戶，并定義足胃=<5+{巧}，； (2-3)計(jì)算并比較系統(tǒng)吞吐量C和C_，如果Cdfcfflp,則更新= C= ，T=T\ {?,}，否則就直接終止本次循環(huán)，開始下次循環(huán)過程。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于空間角的多用戶MIMO系統(tǒng)用戶選擇方法，其特征是，所述 步驟二中的循環(huán)迭代部分第二種方式具體包括： 2.1令W= [H^，Hj，…,H^J，V=H:，其中/teT，計(jì)算其張成的子空間W和子空間V的夾角Θ; 2.2縮小備選用戶集合1'，使之成為/^ =認(rèn)￡1|〇)8<9<〇;}，其中€[為經(jīng)驗(yàn)值，然后通 過與第一種方式類似的準(zhǔn)則K=argmaX)teT{llHt||}，并更新原備選用戶集合和選中的用戶 集合，即令T=
4. 如權(quán)利要求2或3所述的基于空間角的多用戶MMO系統(tǒng)用戶選擇方法，其特征是， 所述計(jì)算子空間W和子空間V的夾角Θ具體為： 子空間W=span(W1,w2, ...，wp}和子空間V=Spanlv1,V2，…，vq}的夾角可表示為：
其中P，q為W和V的維度，PvWi表示W(wǎng)i向空間V的投影向量，I卜II表示取η-范數(shù)操 作。
【文檔編號(hào)】H04B7/04GK104467930SQ201410748508
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】曹葉文, 袁坤 申請(qǐng)人:山東大學(xué)