[发明专利]基于条件数的多用户MIMO用户选择方法

说明书

本发明涉及一种基于条件数的多用户MIMO用户选择方法；该算法依据用户信道Frobenius范数κ_i＝||H_k||_F，用范数最大化准则选择第一个用户u_i；根据条件数的条件来减少用户的搜索集合，使得下一次迭代过程中，在一个较小的集合中选择使的系统容量性能最大的用户，进而即保证了算法的性能又在一定程度上降低了搜索算法的复杂度。该用户选择方法结构简单，运算、处理量低，处理效率高。

技术领域：

本发明涉及一种基于条件数的多用户MIMO用户选择方法，属于无线通信技术的技术领域。

背景技术：

近年来，随着无线数据的激增，人们对于无线通信的要求也逐渐提高。多天线技术也越来越引起人们的重视。多输入多输出(multiple-input multiple-output)通过分集复用技术极大地提高通信系统的容量。基于多输入多输出系统，又有人提出了多用户的多输入多输出系统(MU-MIMO)，进一步提高了系统的容量，和降低了通信系统的误码率，以应对人们对数据流量日益增长的需求。多用户MIMO系统主要包括三个模块：

A、MU-MIMO发射端(BS)处理模块：

产生要传输的信息比特，进行符号映射，射频、中频调制及基带处理。最主要是本模块要对输入信号进行预编码来消除多用户之间存在的多用户干扰(MUI)，然后进行用户选择，选择出需要调度的用户；

B、MU-MIMO的OFDM模块：

此模块主要是对于前面处理过的信号进行OFDM处理使之能够适应信道环境，减少误码率，本模块还负责从信号到天线映射的空时编码部分；

C、选择模块：

本模块主要是包含了被选中的用户调度集合，也就是说从备选用户集合里面选出符合要求的用户进行服务。

多用户MIMO技术的应用，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围，极大的满足了下一代移动通信的性能指标。

由于在多用户MIMO系统中存在着用户之间的干扰因此在发射端需要根据用户的信道情况进行预处理来消除用户之间的干扰，这个预处理过程被称作预编码。脏纸编码(Dirty Paper Coding)是最优的预编码方案，因为它能够达到信息理论的容量。但是在实际工作中所要求的时间和功率是有限的，由于其非线性的连续迭代步骤需要大量的计算，进而需要更多的功率损耗。所以DPC不被应用在实际中。取而代之的是一些较简单的线性预编码算法。

然而一个预编码矩阵还需要有功率分配部分，由于发射端的发射功率是一定的，所以有限的功率怎么去分配也是一个问题。

现有的多用户MIMO系统用户选择算法要么复杂度过高、需要更多的功率损耗，要么是性能较低，无法满足技术需求。

术语说明：

矩阵条件数(condition number)：

其中λ_min(A)，λ_max(A)分别表示A的最小和最大特征值。矩阵条件数是用来衡量矩阵相似度的一个测度。用这种测度是衡量两个矩阵额相似度，可知，如果两个矩阵趋于相似，它们的条件数的值趋于0dB，如果两个矩阵不相似，其条件数的绝对值可能远远偏于0dB。

用户之间的干扰：

假设MU-MIMO发射端(BS)端配有M根发射天线，每个接收端用户u_i(i表示用户ID)配置N_i根接收天线，接收端用户i的总数是K_t，信道为加性高斯白噪声信道。