[发明专利]一种TD-LTE-A中基于用户满意度的联合用户选择和波束赋形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TD-LTE-A中基于用户满意度的联合用户选择和波束赋形方法。

背景技术

在无线通信技术的发展过程中，MIMO技术被用来提高系统的频谱效率，与此同时，在降低同信道干扰上多用户MIMO和波束赋型等技术也得到了进一步的发展和应用。考虑到TDD模式中上下行信道互异性的特点，基站端可以利用上行信道信息的上报获得下行信道的信息得到下行波束赋形，从而降低信道估计的信令开销。所以TDD模式下的波束赋形技术得到广泛的关注。

波束赋形技术包括两类，非线性波束赋形和线性波束赋形。非线性波束赋形中的脏纸编码技术是取得最优系统和容量的最优算法，但是其具有极高的复杂度，需要的硬件设备复杂。为了降低计算复杂度和取得次优的系统和容量，线性波束赋形算法被提出来，例如，ZF,MMSE,BD和SLNR波束赋形算法。虽然ZF和BD波束赋形算法能够完全消除多用户之间的干扰，但算法受限于基站端发送天线的数目大于等于接收端所有用户接收天线之和，这大大地限制了算法的应用。

在多用户波束赋形系统中，基站同时支持的用户数是有限的，通过选择合适的用户来接入，避免选择干扰严重和信道质量较差的用户对，可以充分利用系统的空间分集增益，提高系统的吞吐量和传输速率，所以用户选择也是TD-LTE-A的研究重点之一。常用的用户选择有轮询算法、最大化信道范数算法、最大化SLNR算法等。对于用户选择算法，一般考虑的主要因素包括用户公平性，系统的性能和算法的复杂度等。众所周知，对于用户选择来说穷举算法是最优的，然而穷举需要很高的计算复杂度。所以，为了降低系统的计算复杂度，基于信道矩阵相关性的用户选择方法被采用。与此同时，为了获得更高的系统吞吐量，结合MMSE波束赋形的最大化加权和速率和结合ZF波束赋形的半正交用户选择算法被提出来应用。

相比于目前用户实际通信中不同业务类型的需求，虽然上述方法降低了计算复杂度，提高了系统的和速率等，但是用户的业务类型并没有加以考虑，与此同时，也存在系统中用户公平性不均和满意度较低的情况。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前TD-LTE-A系统用户选择方法中算法受限于算法的应用并且算法复杂没有考虑业务类型、用户公平性不均和满意度较低的的问题，而提出一种TD-LTE-A中基于用户满意度的联合用户选择和波束赋形方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

步骤一、初始化系统中用户满意度，采用信道范数对系统中每个用户进行排序得到初始选择用户集Φ；

步骤二、采用现有的SLNR波束赋形方法得到初始选择用户集Φ中每个用户相应的波束赋形矩阵并获得初始选择用户集的特征值SLNR_k和初始选择用户集的满意度值；

步骤三、利用获得初始选择用户集的特征值SLNR_k和初始选择用户集的满意度值，针对GBR业务和non-GBR业务，遍历系统中所有用户直到更新后的选择用户集Φ中所有用户均符合用户选择策略为止，从而获得最优的选择用户集Θ；即完成了一种TD-LTE-A中基于用户满意度的联合用户选择和波束赋形方法。

发明效果

本发明运用的下行多用户波束赋形中最常用的算法SLNR不仅可以消除多用户之间的干扰还能降低基站端的发射功率，在降低算法复杂度的同时实现较高的系统容量和较低的平均误码率，从而能够在复杂度和系统性能间获得较好的折中。从而解决算法受限于基站端发送天线的数目大于等于接收端所有用户接收天线之和。并且在现有用户选择结合SLNR算法的基础中，考虑了用户业务类型和用户满意度。本发明引入用户满意度，对系统中用户选择的策略进行了调整，在保证系统性能的同时，在兼顾了系统用户业务的分类下，提高用户的满意度的同时也提高了系统中用户的公平性。并且本发明所提的基于满意度的联合用户选择和波束赋形算法中利用获得初始选择用户集的特征值和初始选择用户集的满意度值，针对GBR业务和non-GBR业务，遍历系统中所有用户直到更新后的选择用户集Φ中所有用户均符合用户选择策略为止，从而获得最优的选择用户集Θ使得GBR业务用户的平均满意度相比于其他传统算法提高了约为40％-60％，如图2所示；基于满意度的联合用户选择和波束赋形算法中所有用户的平均满意度相比于其他传统算法提高了约为20％-30％，如图3。并且GBR业务用户平均满意度的方差比传统最大最小化SLNR算法降低了8％，No-GBR业务平均满意度方差比传统最大最小化SLNR算法降低了1％，如图4所示。

附图说明