[发明专利]基于等效基带信道增益的大规模MIMO多用户调度方法及系统

说明书

本发明提供一种基于等效基带信道增益的大规模MIMO多用户调度方法，以原始信道矩阵计算模拟合并矩阵，并由模拟合并矩阵与原始信道矩阵来预估各用户的等效基带信道增益，以等效基带信道增益作为用户调度的准则，充分利用了大规模MIMO的信道正交特性来处理用户间干扰问题，相比传统的用户调度算法，无需事先进行用户分组，复杂度低，且在大规模MIMO下能够逼近最优的穷搜调度算法，有利于实际系统中对通信实时性要求的满足。包括：获取用户信道矩阵，针对小区中每个待调度用户，计算其模拟合并矩阵，利用模拟合并矩阵和原始信道矩阵信息计算各用户的等效基带信道增益；接着将各用户按等效基带信道增益大小进行排序，并选取增益较大的用户作为本轮调度用户。

技术领域

本发明涉及基带信道增益技术领域，特别是涉及一种基于等效基带信道增益的大规模MIMO多用户调度方法及系统。

背景技术

5G通信网络新空口采用了大规模MIMO技术，不同于LTE系统，大规模MIMO不能继续沿用原有的全数字波束成形方法，而需采用混合波束成形架构。在小区下行链路中，基站能够生成的波束流数是固定的，且受基站端射频链路数的限制。由于每台用户终端最少可接收一个数据流，则基站在同一时隙下能够服务的用户数目的上限就是波束流数。当同一个小区中待服务的用户超过该上限时，就需要对用户进行调度管理，根据频谱效率最大化或用户公平性等标准，在每一个时隙下从所有用户中选择一个用户子集进行服务。合理的用户调度算法能够减少小区中的用户间干扰，并充分利用多用户的空间复用增益，进一步提高大规模MIMO系统的性能。

值得注意的是，在具有混合波束形成的大规模MIMO系统中，用户调度与没有模拟波束成形的LTE系统略有不同。混合波束形成结构为用户调度提供了一种新的调度资源，即波束。由于实际场景中模拟波束成形通常采用基于码本的波束训练，用户调度变成了用户选择和波束选择的联合优化，更加复杂。穷举搜索可以得到最优调度结果，但即使是用户规模中等的情况下也会带来非常大的计算量。

发明内容

本发明提供一种基于等效基带信道增益的大规模MIMO多用户调度方法及系统，实现快速用户调度，满足通信的实时性要求，低复杂度的用户调度算法在实际系统中更具有实用价值。

本发明第一方面提供一种基于等效基带信道增益的大规模MIMO多用户调度方法，包括：

采用全连接混合波束成形架构对单小区多用户广播信道的基站端与用户端进行配置；

获取小区待服务用户集合，并从所述待服务用户集合中挑选用户子集；

计算所述用户子集的等效基带信道增益；

对各用户的等效基带信道增益进行降序排列，选取满足第一预设规则的用户作为调度用户。

进一步地，所述计算所述用户子集的等效基带信道增益，具体地：

通过对信道方差矩阵进行特征值分解，结合恒模约束条件获得用户模拟合并矩阵，根据各用户的原始信道矩阵和模拟合并矩阵得到等效基带信道增益。

进一步地，所述计算所述用户子集的等效基带信道增益，包括：

根据信道估计获得小区中每个待调度用户的信道矩阵，并对所述信道矩阵进行预处理及特征值分解，得到第一特征向量矩阵；

取信道矩阵中满足第二预设规则的特征值组成第二特征向量矩阵；

计算所述第二特征向量矩阵的相位值矩阵，设定相位值矩阵的幅度为预设阈值，得到用户的模拟合并器；

根据所述模拟合并器及所述信道矩阵得到等效基带信道增益。

进一步地，所述对各用户的等效基带信道增益进行降序排列，选取满足第一预设规则的用户作为调度用户，包括：

对各用户的等效基带信道增益进行降序排列，取前K个等效基带信道增益最大的用户，作为小区本轮调度的用户。