[发明专利]一种基于干扰对齐的低复杂度用户选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于干扰对齐算法的用户调度方法，本发明属于无线通信领域。

背景技术

多用户分集技术是通信系统中的一种有效的分集方式。通过不同用户在系统中经历的衰落不同，因此在多个不同的用户中，通过选择信道质量好的用户进行服务，对那些信道质量较差的用户选择低速率传输或者不传输，从而实现系统整体性能的提升，这就是机会通信。机会波束成形用户选择，在多天线系统中，通过随机波束向量，人为的制造出随机波动的信道，选择较优的用户进行传输，实现分集增益。传统的基于机会波束成形的用户选择方法，能够以少量的反馈信息，实现很好的分集性能，因此被广泛的研究。用户选择准则主要集中在最大化用户的信干燥比，最小化干扰噪声比和最大化信燥比。由于最大化用户的信干燥比需要计算出每个用户译码矩阵和信干燥比，所以复杂度相对较高，最大化信燥比方法因为没有考虑干扰，虽然复杂度低，但是性能较差。

近两年，干扰对齐技术的在无线多小区通信系统中的研究已经取得了很大的进展，证明可以实现更好的系统性能。将干扰对齐技术的思想用于机会用户选择，通过考虑干扰最对齐的用户作为基站服务的用户，不同于之前的用户选择方法，用户选择阶段不需要计算所有用户的译码矩阵，只需要根据干扰最对齐准则选出的用户计算译码矩阵，从而保持以较低的复杂度实现良好的性能。同时，同其它波束成形用户选择方案一样，每个用户只需要计算出干扰对齐的度量值然后反馈回基站，基站根据反馈值和随机产生的波束成形向量服务干扰最对齐的一个用户。所以，这种方案降低了用户选择的计算复杂度，同时兼选择，通过考虑干扰最对齐的用户作为基站服务的用户，不同于之前的用户选择方法，用户选择阶段不需要计算所有用户的译码矩阵，只需要根据干扰最对齐准则选出的用户计算译码矩阵，从而保持以较低的复杂度实现良好的性能。同时，同其它波束成形用户选择方案一样，每个用户只需要计算出干扰对齐的度量值然后反馈回基站，基站根据反馈值和随机产生的波束成形向量服务干扰最对齐的一个用户。所以，这种方案降低了用户选择的计算复杂度，同时兼顾到系统性能，可以用于现实实现。

然而，虽然相对于传统方法，基于干扰对齐的机会用户选择方法复杂度很低，但是相比基于最大化用户的信干燥比的用户选择方案性能有部分损失。因此可以结合干扰对齐和传统方法，实现更优的系统性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于干扰对齐和传统用户选择准则的机会波束成形方法，本发明方法解决了传统方法在多小区多天线系统中具有较高复杂度的问题，同时保持了相对较好的性能，实现了复杂度、链路开销和性能的有效折中。

为了达到上述目的，本发明方法，用于下述场景：每个小区有一个基站，每个基站从服务的K个用户里面选择最优用户作为当前服务的用户，三个小区中每个基站从对应的待服务用户里选择一个用户作为服务用户，每个基站有M根天线，每个用户有N根天线，这种三小区的系统模型中，M和N均等于2。信道矩阵H中的每个元素都是独立同分布的，即其元素服从分布，也就是满足均值为0、方差为1的复高斯分布的随机变量，且H∈C^M×N，式中，C为复数集合，C^M×N表示M行N列的复数矩阵的集合。其用户选择的特征在于：所述方法包括下列两个操作步骤：

(1)选择预选服务用户：发送端根据用户选择的度量标准计算度量值，首先，依据干扰对齐的度量从K个用户里选择L个用户(L≤K)作为预选择用户，通过设置适当的阈值Beta，当用户的干扰对齐程度小于这个阈值的时候，用户不做反馈。当用户的干扰对齐程度大于这个阈值的时候，考虑进行下一步的用户选择。

(2)选择最终服务用户：从步骤一中选择的L个用户中再选出一个用户，选择准则是最大化信干燥比(SINR)。L个用户计算出自己的SINR值然后反馈，根据这些反馈值选出SINR最大的用户作为服务用户。

通过使用低复杂度的预选方案从大量的用户中选择一小部分用户出来，在这小部分用户中依据复杂度较高但性能更好的基于SINR的选择方法，选择最终的服务用户。同时，由于本发明所提的方法，对于预选用户之外的用户不需要反馈SINR给调度模块，有效地降低了系统的链路开销。在保持更低的计算复杂度同时，相比单纯干扰对齐的用户调度方法性能上有一定的提升。