[发明专利]一种基于信漏噪比的MU-MIMO系统用户调度方法

说明书

本发明公开了一种基于信漏噪比的MU‑MIMO系统用户调度方法，涉及移动通信领域，采用基于信漏噪比SLNR的用户调度算法，使单天线接收系统的信漏噪比SLNR达到最大，每个基站计算加权和速率后将值传输给中央单元，然后中央单元通过比较来自基站的标量反馈来确定最佳用户。本发明改进了贪婪用户搜索算法，减少了信道状态信息CSI交换开销，有效降低了计算复杂度，对于信噪比的性能损失几乎可以忽略。

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种基于信漏噪比的MU-MIMO系统用户调度方法。

背景技术

受到系统资源的限制，用户调度在实际通信过程中是非常有必要的，通过选择小区内的活跃用户进行服务，以获得更大的用户分集增益。用户调度需要平衡以下三个目标：(1)最大化平均系统能效；(2)满足用户之间期望的公平约束；(3)能够实时的、低计算成本的实现。在基于SLNR预编码方案中，每增加一个用户接收天线数量，就需要考虑其他用户的额外信号泄漏，导致用户的SLNR下降。此时，系统可能无法同时为所有用户调度最大的数据流。同时，受到系统资源的限制，可以提供服务的用户数量也是有限的。因此，在基于SLNR预编码设计的MU-MIMO系统中，用户调度是非常有必要的。考虑一个多小区下行蜂窝网络环境，小区数为L，其中基站配置N_t根发射天线，并且小区内通过单天线与K个用户进行通信。在每个时隙中，假设用户是独立的，并且随机分布在一个小区内，N是用户调度中选择的用户数量，将基站服务的N个用户的集合表示为S_N。假设M_k表示第k(k＝1，2，…，K)个用户接收天线的数量，且满足L_k(L_k≤M_k)表示用户k的数据流数量。在传统的多用户传输策略中，基站的发射数据信息可以表示为：其中，表示用户k 的传输矢量符号，表示用户k的预编码矩阵，同时满足约束条件 E{xx^H}＝I_N，||w_k||²＝1。

用户接收到的信号可以表示为：其中，n_k表示加性高斯白噪声样本，其均值为0，方差为σ²。对于用户k的MU-MIMO信道是标准独立同分布的瑞利衰落信道。用户k的M_k×N的信道矩阵H_k可以写成：

第k个用户接收端的信号干扰噪声比可以表示为：

对于用户k的单用户检测，其速率可表示为：R_k＝log₂(1+SINR_k)，考虑用户公平性，加权和速率WR_sum定义为：WR_sum＝∑_kλ_kR_k，其中加权系数λ_k表示由实际应用所需服务质量决定的用户k的权重。采用最大传输比(Maximal Ratio Transmission，MRT) 和迫零(Zeroforcing，ZF)波束成形等线性波束成形策略，参考文献1[MOON S,LEE C,LEE S,et al.Ajoint adaptive beam forming and user scheduling algorithm for downlinknetwork MIMO systems[C]//Proceedings of 2013 IEEE International Conference onCommunications(ICC),Budapest:IEEE,2013:5392-5397.]中提出了一种最大化加权和速率的用户调度算法。然而，ZF波束成形策略可能需要大量的基站天线来支持大型网络中的所有用户。基于一般的情况，采用最小均方误差波束成形策略来代替MRT和ZF 波束成形。用户k的MMSE波束成形矢量为：

其中，γ_k是归一化因子。

对于单点搜索算法，为每个小区选择速率最大的用户，可以表示为：