[发明专利]一种虚拟多输入多输出系统中用户的配对方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信的多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO）技术领域，特别涉及一种虚拟多输入多输出（Virtual MIMO，V-MIMO）系统中用户的配对方法。

背景技术

多输入多输出(MIMO)技术因其能够明显提高系统容量和频谱效率而得到广泛关注，是下一代移动通信的关键技术之一。MIMO技术的主要优点之一，是在接收端与发送端通过采用多根天线的配置来传输用户数据，继而实现在相同时/频信道上的资源复用。在采用MIMO的无线通信系统中，系统的容量可与接收或发生的天线数量成比例，并且明显的高于采用单根天线的单输入单输出系统。

在MIMO技术的实现上，由于在基站采用多根天线的配置受到的限制较小，且各接收天线间可具有较好的隔离度，因此，在下行链路的传输方向上MIMO及时得到了很好的发挥。然而，用户端一般受到复杂度、体积、功耗以及成本等方面的限制，难以装备多个天线，在3G以及B3G/4G移动通信的初期，大部分用户设备将依然使用单根天线，因此MIMO系统难以在上行传输中得到完全的发挥。

虚拟MIMO技术可以解决以上问题，在虚拟MIMO系统中，通过采用特定的调度机制，选择符合规定的用户并归为一组，分组成功的用户天线构成了虚拟的多天线阵列在相同的时/频资源上发送数据，进而形成了无线信号在空间上的复用，即用户之间通过配对算法组合同时向基站传输数据。它允许两个或者多个只有单根发送天线的用户在相同的时/频资源上传输数据。因此对用户的配对成为虚拟MIMO系统的一个核心问题，配对方法的好坏直接影响系统的容量。

目前，现有的用户配对方法主要有随机配对方式（random pairing scheduling，RPS）、正交配对方式（orthogonal pairing scheduling，OPS）和行列式配对方式（determinant pairing scheduling，DPS）。随机配对方式：所有用户均不考虑信道信息，随机配对发送数据；这种方法的优点在于方式简单，配对速度快，复杂度低，然而会导致系统容量较低，无法达到信道容量的最大化。正交配对方式：选择两个信道正交性最大的用户进行配对，通过提用户之间的正交性来提高发送的容量；但是其没有考虑用户的信噪比因素。行列式配对方式：在正交配对方式上进行了改进，通过参数D反映的用户信噪比来选择最佳用户配对组合，但是其算法的复杂性较高于正交配对方式。然而，上述三种方式均是针对单个用户的选择方法，并没有从包含多个用户的整个系统的角度去考虑用户配对之间的相互影响。

实现虚拟MIMO系统用户配对整体最稳定的关键问题在于如何处理各个用户在选择配对对象时之间的博弈。以一个简单的例子说明，假设用户A和用户B均与用户C配对后能达到各自选择的最高容量，即用户A和用户B均是以用户C为最优配对目标，而用户C则是以用户D为最优配对目标，用户D则以用户A为最优配对目标，那么四个用户各自竞争配对对象，造成系统整体传输不稳定，从而降低了系统的整体性能。因此如何平衡各个用户之间的配对选择，使得系统整体配对后处于稳定状态，显得尤为重要。在现有虚拟多输入多输出系统的用户配对算法中，均是研究单个用户在不同环境下的配对最优，并没有考虑到整体稳定因素，会造成系统整体传输的不稳定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种虚拟多输入多输出系统中用户的配对方法，该方法能够得到稳定的用户配对组合，使得整个系统的数据传输更加稳定，系统容量更高。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种虚拟多输入多输出系统中用户的配对方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）获取V-MIMO系统中N个用户的信道信息，计算系统中的每个用户与其他N-1个用户分别进行配对时的信道容量，并将信道容量值存入一个N×N的配对容量矩阵中；

（2）将每个用户与其他N-1个用户进行配对得到的N-1个配对信道容量值进行比较，并且将这N-1个配对信道容量值比较后的次序存入一个N×N的配对次序矩阵中；

（3）每个用户根据配对次序矩阵，向配对信道容量值在第一次序的用户发送一个配对请求；

（4）判断V-MIMO系统中是否存在收到多个配对请求的用户，

若是，则执行步骤（5）；

若否，则执行步骤（7）；

（5）收到多个配对请求的用户，根据配对次序矩阵，比较向其发送配对请求的用户的配对信道容量值在配对次序矩阵中的次序，然后向非最高配对次序的用户发送拒绝请求；