[发明专利]MRT预编码策略下的多小区MIMO系统用户调度方法

摘要

本发明公开了一种MRT预编码策略下基于大尺度信道衰落的多小区大规模MIMO系统用户调度方法，该系统中有多个小区，小区的中心基站均配置有大规模均匀线型天线阵列，各小区在时间上交错地传输反向链路导频进行信道估计；对于同一小区，若干单天线用户在同一时频资源上接受基站服务；基站采用MRT预编码策略，基于目标小区用户和速率最大化对用户进行分组。本发明同时适用于基站天线数有限、无限两种参数部署下的无协作大规模MIMO多小区TDD系统，突破了对大规模MIMO系统用户调度均在基站天线数无穷多这一假设下研究的瓶颈，便于在实际可部署系统中进行用户调度操作，同时该发明利用简单有限的反馈量实现出可观的系统和速率性能。

主权项

MRT预编码策略下基于大尺度信道衰落的多小区大规模MIMO系统用户调度方法，该MIMO系统中有多个小区，每个小区的中心基站均配置有大规模均匀线型天线阵列，各个小区在时间上交错地传输反向链路导频进行信道估计；对于同一个小区，若干单天线用户在同一时频资源上接受基站服务，将用户按照一定规则分组，不同用户组在不同的调度周期内被调用；其特征在于：基站采用MRT预编码策略，基于目标小区用户和速率最大化对用户进行分组，具体的调度方法包括如下步骤：(1)对多个小区，获取每个小区中所有用户的大尺度信道衰落因子；(2)在目标小区中随机选取用户作为该调度周期的目标小区用户组，将目标小区用户组信息反馈到基站；(3)非目标小区的用户随机组合，有多种随机组合方案，在所有可能的用户组合方案下计算反馈信息并将计算结果反馈到基站；(4)基站根据接收到的反馈信息选取非目标小区用户组，基站将目标小区用户组和选取出的非目标小区用户组作为被调度的用户组，基站通知被调度的用户组准备接收数据；基站选取非目标小区用户组的原则为：在当前非目标小区的用户组合方案下，目标小区用户组的和速率最大；(5)基站对数据进行MRT预编码后传输给被调度的用户；各个小区在时间上交错地传输反向链路导频进行信道估计，具体为：导频序列为基站和用户都已知的信号，基站收到用户发送的导频信号后，估计出当前时刻基站与用户之间的信道系数，即复传输系数，基站利用估计出的复传输系数对前向链路数据进行MRT预编码以提高系统性能；时间交替传输方案将MIMO系统中所有小区组成的集合L＝{1,2,…,L}划分为Γ个互不相交的集合A1,A2,…,AΓ，然后在除去反向链路数据传输的每个相干周期内，有且仅有一个集合中的小区进行反向链路导频传输，而其余集合中的所有小区均处于前向链路数据传输阶段；用户与基站之间的复传输系数表示为复快衰落因子和大尺度信道衰落因子相乘的形式，其中第l个小区中的第k个用户与第j个小区基站天线之间的大尺度信道衰落因子表示为βjkl；βjkl表示几何衰减和阴影衰落的慢衰落系数，由于频率、基站天线都是常数，因此βjkl在每个相干时间内都保持不变，无需更新；而复快衰落因子是标准复循环高斯随机变量，即使在相干周期内也是随机变化的；大尺度信道衰落因子其中rjkl表示第l个小区中的第k个用户到第j个小区基站的距离，γ为衰减指数，zjkl是一个对数正态随机变量，即10log10(zjkl)服从零均值、标准差为σshadow的高斯分布，根据系统场景的不同标准差σshadow的取值范围也不一样；基站调度用户组的准则是目标小区用户和速率最大化；设总共有L个小区，第j个小区为目标小区，该小区中所有用户集合表示为用户数表示为从用户集合中选出K个用户作为当前调度周期内目标小区用户组集合在其他小区中选择用户的准则是使得目标小区用户组集合能够达到最大的和速率，在其他小区中每个小区选择的用户数也是K；非目标小区用户组选择的步骤如下：对于第l个小区，l＝1,2,…,L，l≠j，从个用户选出K个用户，每个小区有种选择；遍历所有的非目标小区后，得到种可能的用户组合；在每种组合情况下计算其中，Aγ∈{A1,A2,…,AΓ}，γ＝1,2,…,Γ，βlkj表示第j个小区中的第k个用户与第l个小区基站天线之间的大尺度信道衰落因子，βlnl表示第l个小区中的第n个用户的本地大尺度信道衰落因子；将及对应的组合方案存入Rate表中，完成Rate表后，在Rate表中找出最小值，其对应的组合方案下，目标小区用户组的和速率最大；将最小值对应的组合方案作为当前调度周期内，非目标小区用户组。