專利名稱：用于多用戶mimo通信的用戶選擇方法和用戶選擇設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于多用戶MIMO通信的用戶選擇方法。

背景技術(shù)：
在下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的上行鏈路無(wú)線接入中，為了改善蜂窩吞吐量，可能期望使用多用戶多輸入多輸出(MIMO)通信(下文中稱為“MU-MIMO”)。在MU-MIMO中，多個(gè)終端在同一頻率處發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，并且基站分離被視為MIMO信號(hào)的多個(gè)用戶的發(fā)送信號(hào)。MU-MIMO可被視為空分多址(SDMA)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中空間信道在傳統(tǒng)的時(shí)間和頻率資源之外形成一種資源，并且可以通過(guò)適當(dāng)選擇一對(duì)執(zhí)行同時(shí)的多址接入(multiple access)的用戶來(lái)提供大的多用戶分集(diversity)效應(yīng)。
圖1示出MU-MIMO系統(tǒng)中上行鏈路部分的配置。這里，假設(shè)每個(gè)發(fā)送器具有一根發(fā)送天線，但可以認(rèn)為，每個(gè)發(fā)送器具有多根發(fā)送天線，并選擇一根來(lái)進(jìn)行發(fā)送，或通過(guò)多根發(fā)送天線進(jìn)行發(fā)送。
令同時(shí)發(fā)送的用戶個(gè)數(shù)為M，用戶發(fā)送器210-1至201-M分別將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成糾錯(cuò)碼并執(zhí)行數(shù)字調(diào)制。發(fā)送天線202-1至202-M分別發(fā)送每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)信號(hào)。接收天線203-1至203-M接收每個(gè)用戶的復(fù)用數(shù)據(jù)信號(hào)。接收器203分離每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)信號(hào)并糾正差錯(cuò)以便對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解碼。另外，接收器203基于每個(gè)用戶的信道質(zhì)量的測(cè)量，根據(jù)每個(gè)發(fā)送時(shí)間間隔(TTI)來(lái)選擇用于數(shù)據(jù)傳送的一對(duì)用戶。接收器204中的接收信號(hào)y可以使用所選(成對(duì))用戶J1至JM的發(fā)送符號(hào)和信道矩陣用下面的等式來(lái)表示 y＝H(k)s(k)+n (1) 其中，n為噪聲向量。
存在一種基于每個(gè)用戶的接收信號(hào)與干擾加噪聲之比(SINR)的方法作為現(xiàn)有技術(shù)的用戶選擇方法。圖2示出用于由最大CIR方法進(jìn)行用戶選擇的設(shè)備的配置。圖2所示示例包括接收SINR測(cè)量裝置101、用戶選擇裝置102和完成確定裝置103，并根據(jù)每個(gè)TTI選擇具有大的接收SINR的用戶。接收SINR測(cè)量裝置101使用每個(gè)用戶的導(dǎo)頻信號(hào)(主要是用于在非數(shù)據(jù)發(fā)送期間發(fā)送的周期性探查的導(dǎo)頻信號(hào))來(lái)測(cè)量上行鏈路中的接收SINR，接收SINR在移動(dòng)通信系統(tǒng)中通常用作表示信道質(zhì)量的指示符CQI(信道質(zhì)量指示符)。因此，CQI可用于接收SINR。用戶選擇裝置102選擇具有大的接收SINR的用戶。令所有用戶的集合為A＝{1，2，...，Nu}(Nu為所有用戶的個(gè)數(shù))，并令用戶j的接收SINR為SINRj，使用下面的等式來(lái)選擇將在第n個(gè)MIMO復(fù)用層(multiplexed layer)中被選擇的用戶Jn(1≤n≤M) 另外，使用A＝A-{Jn}來(lái)從將在下一MIMO復(fù)用層中被選擇的用戶集合中刪除所選用戶Jn。
完成確定裝置103基于表示同時(shí)發(fā)送的用戶個(gè)數(shù)的數(shù)字M，在完成用戶選擇之后輸出用戶選擇信息，并在n＜M時(shí)移到下一用戶選擇處理。
圖3示出當(dāng)M＝2時(shí)通過(guò)使用最大CIR方法進(jìn)行用戶選擇的情形。根據(jù)每個(gè)TTI來(lái)選擇具有第一和第二最大接收SINR的用戶，并令他們的用戶發(fā)送器能夠發(fā)送數(shù)據(jù)。
圖4示出用于根據(jù)比例公平(PF)方法的用戶選擇的設(shè)備的配置。根據(jù)最大CIR方法的用戶選擇方法通過(guò)選擇具有良好信道質(zhì)量的用戶可以最大程度地取得多用戶分集效應(yīng)，但不為每個(gè)用戶提供選擇頻率的公平分配(數(shù)據(jù)發(fā)送機(jī)會(huì))。PF方法是令每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)發(fā)送機(jī)會(huì)公平的用戶選擇方法。
圖4所示示例包括接收SINR測(cè)量裝置701，加權(quán)支持(weightedsupport)數(shù)據(jù)率計(jì)算裝置704，用戶選擇裝置705，平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率更新裝置706和完成確定裝置703，并且該示例示出用于根據(jù)每個(gè)TTI來(lái)選擇具有被平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率的倒數(shù)加權(quán)的大的支持?jǐn)?shù)據(jù)率的用戶。接收SINR測(cè)量裝置701使用每個(gè)用戶的導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)測(cè)量上行鏈路中的接收SINR。加權(quán)支持?jǐn)?shù)據(jù)率計(jì)算裝置704根據(jù)每個(gè)用戶的接收SINR計(jì)算支持?jǐn)?shù)據(jù)率

并計(jì)算被平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率Rj的倒數(shù)加權(quán)的值
為了計(jì)算

可以有一種用于參考這樣的表的方法，所述表是事先獲得的自適應(yīng)高斯白噪聲(AWGN)環(huán)境中的SINR對(duì)(versus)支持?jǐn)?shù)據(jù)率特性的表。即，為了通過(guò)Yi指示用于實(shí)現(xiàn)調(diào)制和編碼方案MCSi所需的塊差錯(cuò)率的SINR門限值，MSCi的支持?jǐn)?shù)據(jù)率在Yi＜SINR＜Yi+1中選擇。用戶選擇裝置105選擇具有由平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率的倒數(shù)加權(quán)的盡可能大的支持?jǐn)?shù)據(jù)率。使用下面的等式來(lái)選擇將在第n個(gè)MIMO復(fù)用層中被選擇的用戶Jn 另外，從將在下一MIMO復(fù)用層中被選擇的用戶集合中刪除所選用戶Jn。平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率更新裝置106使用實(shí)際發(fā)送的支持?jǐn)?shù)據(jù)率

來(lái)更新平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率Rj。
其中，tc是Rj的平均時(shí)間。完成確定裝置703通過(guò)同時(shí)發(fā)送的用戶的個(gè)數(shù)M，在完成用戶的選擇之后輸出用戶選擇信息，并在n＜M時(shí)移到下一用戶選擇的處理。
在圖2和4中示出的每個(gè)設(shè)備中執(zhí)行的用戶選擇方法分別基于每個(gè)用戶的接收SINR來(lái)選擇用戶，但MU-MIMO的用戶選擇不僅受接收SINR的影響，而且受一對(duì)用戶的信道正交性的影響。
圖5示出用于由通過(guò)考慮了信道正交性的完整搜索方法進(jìn)行用戶選擇的設(shè)備的配置。圖5所示設(shè)備的用戶選擇包括信道向量測(cè)量裝置811、用戶組合MIMO容量計(jì)算裝置812和用戶選擇裝置813，計(jì)算所有用戶的組合的MIMO容量，并選擇具有最大容量的用戶組合。
信道向量測(cè)量裝置811使用每個(gè)用戶的導(dǎo)頻信號(hào)(主要是在非數(shù)據(jù)發(fā)送期間發(fā)送的周期性探查的導(dǎo)頻信號(hào))來(lái)測(cè)量上行鏈路中的信道向量。用戶組合MIMO容量計(jì)算裝置812計(jì)算所有用戶的組合的MIMO容量。所有用戶的組合個(gè)數(shù)為Nall＝NuCM，并令用戶的組合k(k＝1，2，...，Nall)中的信道矩陣為H(k)，MIMO信道容量可用下面的等式表示 其中，Ps為每個(gè)用戶的發(fā)送功率，Pn為噪聲功率。用戶選擇裝置113選擇具有最大MIMO容量C(H(k))的用戶的組合kopt 通過(guò)完整搜索方法進(jìn)行的用戶選擇方法必須以Nall種方式來(lái)計(jì)算MIMO容量C(H(k))，并且計(jì)算量隨著所有用戶的個(gè)數(shù)Nu和同時(shí)發(fā)送的用戶的個(gè)數(shù)M(＝接收天線個(gè)數(shù))增加變得龐大。
圖6示出用于由考慮了信道正交性的Gram-Schmidt(GS)正交化方法進(jìn)行用戶選擇的設(shè)備的配置。
在圖6所示設(shè)備中執(zhí)行的通過(guò)GS正交化方法的用戶選擇包括信道向量測(cè)量裝置911、投影信道功率計(jì)算裝置914、用戶選擇裝置915、完成確定裝置916和投影信道向量更新裝置917，并且是一種用于選擇具有大的每用戶投影信道向量功率的用戶的方法，所述每用戶投影信道向量是通過(guò)按每個(gè)TTI對(duì)每個(gè)MIMO復(fù)用層使用GS正交化而獲得的，該方法例如在2003年8月IEEE Commun.Lett，第7卷第8期370-372頁(yè)Z.Tu和R.S.Blum所著“Multiuser diversity for a dirty paper approach”(非專利文獻(xiàn)1)中被公開。QR分解(H(k)＝Q(k)R(k))被應(yīng)用到等式(5)中的信道矩陣H(k)，且具有最大MIMO容量的用戶的組合kopt可以用下面的等式表示 其中，rmm(k)表示R(k)的對(duì)角元素，當(dāng)選擇用戶使得rmm(k)的乘積和最大化時(shí)，MIMO容量可以最大化。為了準(zhǔn)最優(yōu)地(quasi-optimally)實(shí)現(xiàn)這一目的，使用GS正交化。GS正交化對(duì)應(yīng)于這樣的處理，其中當(dāng)依次選擇用戶使得rmm(k)變?yōu)樽畲髸r(shí)，執(zhí)行QR分解。圖7示出GS正交化和QR分解的處理。GS正交化的處理在從Nu個(gè)用戶中選擇第M個(gè)用戶之后結(jié)束。另外，圖8示出GS正交化的概念。在GS正交化過(guò)程中，當(dāng)能夠盡可能大地投射用戶j的信道向量hj的與用戶相對(duì)應(yīng)的正交軸依次被選擇時(shí)，用于更新被投射到正交系統(tǒng)Q(n)的互補(bǔ)空間Q(n)⊥上的hj的投影信道向量hj(n)的處理被重復(fù)，所述正交系統(tǒng)Q(n)由已被選擇的n個(gè)正交軸組成。
信道向量測(cè)量裝置911使用每個(gè)用戶的導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)測(cè)量上行鏈路中的信道向量。投影信道功率計(jì)算裝置914計(jì)算通過(guò)使用GS正交化來(lái)更新的用戶j的投影信道向量hj(n-1)。這里，當(dāng)n＝1時(shí)，用戶選擇裝置915選擇具有最大的每用戶投影信道功率的用戶。使用下面的等式來(lái)選擇將在第n個(gè)MIMO復(fù)用層中被選擇的用戶Jn 另外，從將在下一MIMO復(fù)用層中被選擇的用戶集合中刪除所選用戶Jn。完成確定裝置916通過(guò)同時(shí)發(fā)送的用戶個(gè)數(shù)M，在完成用戶選擇之后輸出用戶選擇信息，并在n＜M時(shí)移到用于下一用戶選擇的處理。投影信道向量更新裝置917更新在正交系統(tǒng)Q(n)的互補(bǔ)空間Q(n)⊥上的用戶j的投影信道向量hj(n)，所述正交系統(tǒng)Q(n)對(duì)應(yīng)于已經(jīng)通過(guò)使用GS正交化選擇的用戶。
如上所述，基于接收SINR的用戶選擇方法(最大CIR方法和PF方法)具有這樣的問(wèn)題，即由于未考慮一對(duì)用戶的信道正交性，因此無(wú)法令人滿意地提供多用戶分集效應(yīng)的問(wèn)題。
通過(guò)完整搜索方法進(jìn)行的用戶選擇方法可以提供令人滿意的多用戶分集效應(yīng)，但具有計(jì)算量隨著所有用戶的個(gè)數(shù)和同時(shí)發(fā)送的用戶的個(gè)數(shù)增加變得龐大的問(wèn)題。
通過(guò)GS正交化方法進(jìn)行的用戶選擇方法具有這樣的問(wèn)題，即因?yàn)榛诿坑脩敉队靶诺拦β实男盘?hào)功率準(zhǔn)則所以未考慮干擾功率的問(wèn)題?？梢哉J(rèn)為每個(gè)用戶的干擾功率在頻率和不同時(shí)間處測(cè)量結(jié)果不同。
另外，通過(guò)GS正交化方法進(jìn)行的用戶選擇方法是根據(jù)最大容量準(zhǔn)則的用戶選擇方法，即，該方法是信道感知(channel aware，CA)方法(CA方法可以對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)的最大CIR方法，其在這里被稱為“CA方法”因?yàn)樵贛U-MIMO中除了CIR還考慮了信道正交性)，并且其在通過(guò)PF方法進(jìn)行的用戶選擇方法中或在其中除了信道質(zhì)量之外的優(yōu)先級(jí)(延時(shí)請(qǐng)求、重傳請(qǐng)求等)被考慮的用戶選擇方法中的應(yīng)用未被公開。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供可以利用少量計(jì)算來(lái)提供令人滿意的多用戶分集效應(yīng)的用戶選擇方法和設(shè)備。
本發(fā)明的用戶選擇方法是用于多用戶MIMO通信的用戶選擇方法，包括 使用在上一用戶選擇之后被更新的投影信道向量和每個(gè)用戶的信道向量來(lái)計(jì)算正交系數(shù)； 使用接收SINR和正交系數(shù)來(lái)計(jì)算修正SINR； 使用修正SINR來(lái)選擇用戶；以及 使用GS正交化來(lái)更新投影信道向量以用于下一用戶選擇，其中 上述處理被應(yīng)用到所有用戶。
本發(fā)明的用戶選擇設(shè)備是用于多用戶MIMO通信的用戶選擇設(shè)備，包括 接收SINR/信道向量測(cè)量裝置，使用導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)測(cè)量每個(gè)用戶的接收SINR和信道向量； 正交系數(shù)計(jì)算裝置，使用在上一用戶選擇之后被更新的投影信道向量和每個(gè)用戶的信道向量來(lái)計(jì)算正交系數(shù)； 修正SINR計(jì)算裝置，使用接收SINR和正交系數(shù)計(jì)算裝置計(jì)算的正交系數(shù)來(lái)計(jì)算修正SINR； 用戶選擇裝置，基于修正SINR來(lái)選擇用戶；以及 投影信道向量更新裝置，使用GS正交化來(lái)更新投影信道向量以便選擇下一用戶。
在按上述配置的本發(fā)明中，在多用戶MIMO通信中進(jìn)行用戶選擇時(shí)，根據(jù)使用GS正交化更新的投影信道向量計(jì)算正交系數(shù)，利用正交系數(shù)修正接收SINR，并使用該修正SINR執(zhí)行用戶選擇，另外為了下一用戶選擇，更新投影信道向量。
在本發(fā)明中，利用正交系數(shù)來(lái)修正接收SINR，并使用該修正SINR依次選擇用戶，從而可以利用少量計(jì)算提供大的多用戶分集效應(yīng)，所述正交系數(shù)是基于對(duì)每個(gè)MIMO復(fù)用層的GS正交化來(lái)計(jì)算的。



圖1示出多用戶MIMO系統(tǒng)中的上行線路部分； 圖2示出通過(guò)最大CIR方法進(jìn)行的用戶選擇方法； 圖3示出通過(guò)最大CIR方法進(jìn)行用戶選擇的情形； 圖4示出通過(guò)PF方法進(jìn)行的用戶選擇方法； 圖5示出通過(guò)完整搜索方法進(jìn)行的用戶選擇方法； 圖6示出通過(guò)GS正交化方法進(jìn)行的用戶選擇方法； 圖7示出GS正交化和 QR分解的處理； 圖8示出GS正交化的概念； 圖9示出通過(guò)本發(fā)明的CA方法進(jìn)行的用戶選擇方法； 圖10示出通過(guò)本發(fā)明的PF方法進(jìn)行的用戶選擇方法；并且 圖11示出本發(fā)明的用戶選擇方法的吞吐量特性。

具體實(shí)施例方式 接下來(lái)，參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
圖9示出用于通過(guò)本發(fā)明的CA方法進(jìn)行用戶選擇的設(shè)備的一個(gè)示例性實(shí)施例的配置。
本示例性實(shí)施例中的用戶選擇是通過(guò)使用接收SINR/信道向量測(cè)量裝置1、正交系數(shù)計(jì)算裝置2、修正SINR計(jì)算裝置3、用戶選擇裝置4、完成確定裝置5和投影向量更新裝置6來(lái)執(zhí)行的。用戶選擇方法是利用正交系數(shù)來(lái)修正接收SINR并選擇具有大的修正SINR的用戶的方法，所述正交系數(shù)是基于按每個(gè)TTI對(duì)每個(gè)MIMO復(fù)用層進(jìn)行的GS正交化來(lái)計(jì)算的。
接收SINR/信道向量測(cè)量裝置1使用每個(gè)用戶的導(dǎo)頻信號(hào)(主要是用于在非數(shù)據(jù)發(fā)送期間發(fā)送的周期性探查的導(dǎo)頻信號(hào))來(lái)測(cè)量上行鏈路中的接收SINR和信道向量。對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)中表示信道質(zhì)量的指示符CQI(信道質(zhì)量指示符)，接收SINR通常被使用。因此，CQI可用于接收SINR。正交系數(shù)計(jì)算裝置2平均(或求和)通過(guò)在預(yù)定頻率帶寬(測(cè)量接收SINR的單位帶寬或單個(gè)載波信號(hào)的帶寬)上使用GS正交化來(lái)更新的用戶j的子載波k(1≤k≤KK為平均子載波個(gè)數(shù))的投影信道向量hj(n-1)(k)的功率，并利用相同帶寬中的平均(或求和的)信道功率對(duì)其進(jìn)行歸一化來(lái)計(jì)算正交系數(shù)用戶j的第n個(gè)MIMO復(fù)用層中的正交系數(shù)ρj(n)可用下面的等式表示 其中，當(dāng)n＝1時(shí)，修正SINR計(jì)算裝置3利用正交系數(shù)ρj(n)乘以用戶j的接收SINR SINRj來(lái)計(jì)算修正SINR。用戶選擇裝置4選擇具有大的修正SINR的用戶。令所有用戶的集合為A＝{1，2，...，Nu}，并令用戶j的修正SINR為ρj(n)SINRj，使用下面的等式來(lái)選擇將在第n個(gè)MIMO復(fù)用層中被選擇的用戶Jn 另外，從將在下一個(gè)MIMO復(fù)用層中被選擇的用戶集合中刪除所選用戶Jn。完成確定裝置5通過(guò)同時(shí)發(fā)送的用戶個(gè)數(shù)M，在完成用戶選擇之后輸出用戶選擇信息，并在n＜M時(shí)移到下一用戶選擇的處理。投影信道向量更新裝置6更新在正交系統(tǒng)Q(n)的互補(bǔ)空間Q(n)⊥上的用戶j的投影信道向量hj(n)(k)，所述正交系統(tǒng)Q(n)對(duì)應(yīng)于已經(jīng)通過(guò)使用GS正交化選擇的用戶。
在本示例性實(shí)施例中，假設(shè)投影信道向量更新裝置6針對(duì)每個(gè)子載波來(lái)運(yùn)行，但它可以針對(duì)每個(gè)與相干帶寬相對(duì)應(yīng)的子載波群來(lái)運(yùn)行以減少計(jì)算量。
圖10示出用于通過(guò)使用本發(fā)明的PF方法來(lái)進(jìn)行用戶選擇的設(shè)備的示例性實(shí)施例的配置。
本示例性實(shí)施例的用戶選擇是通過(guò)使用接收SINR/信道向量測(cè)量裝置21、正交系數(shù)計(jì)算裝置22、修正SINR計(jì)算裝置23、加權(quán)支持?jǐn)?shù)據(jù)率計(jì)算裝置27、用戶選擇裝置28、平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率更新裝置29、完成確定裝置25和投影信道向量更新裝置26來(lái)執(zhí)行的。
利用正交系數(shù)來(lái)修正接收SINR，根據(jù)該修正SINR計(jì)算支持?jǐn)?shù)據(jù)率，并選擇具有被平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率的倒數(shù)加權(quán)的大的支持?jǐn)?shù)據(jù)率的用戶，所述正交系數(shù)是基于按每個(gè)TTI對(duì)每個(gè)MIMO復(fù)用層進(jìn)行的GS正交化來(lái)計(jì)算的。
接收SINR/信道向量測(cè)量裝置21使用每個(gè)用戶的導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)測(cè)量上行鏈路中的接收SINR和信道向量。正交系數(shù)計(jì)算裝置22平均(或求和)通過(guò)在預(yù)定頻率帶寬(測(cè)量接收SINR的單位帶寬或單個(gè)載波信號(hào)的帶寬)上使用GS正交化來(lái)更新的用戶j的子載波k的投影信道向量hj(n-1)(k)的功率，并根據(jù)等式(11)利用相同帶寬中的平均(或求和的)信道功率對(duì)其進(jìn)行歸一化來(lái)計(jì)算正交系數(shù) 修正SINR計(jì)算裝置23利用正交系數(shù)ρj(n)乘以用戶j的接收SINRSINRj來(lái)計(jì)算修正SINR。加權(quán)支持?jǐn)?shù)據(jù)率計(jì)算裝置27根據(jù)每個(gè)用戶的修正SINR計(jì)算支持?jǐn)?shù)據(jù)率

并計(jì)算被平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率Rj的倒數(shù)加權(quán)的值
為了計(jì)算

可以有一種用于參考這樣的表的方法，所述表是事先獲得的自適應(yīng)高斯白噪聲(AWGN)環(huán)境中的SINR對(duì)支持?jǐn)?shù)據(jù)率特性的表。即，通過(guò)Yi指示用于實(shí)現(xiàn)調(diào)制和編碼方案MCSi所需的塊差錯(cuò)率的SINR門限值，MSCi的支持?jǐn)?shù)據(jù)率在Yi＜SINR＜Yi+1中選擇。用戶選擇裝置28選擇具有由平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率的倒數(shù)加權(quán)的盡可能大的支持?jǐn)?shù)據(jù)率。
使用下面的等式來(lái)選擇將在第n個(gè)MIMO復(fù)用層中被選擇的用戶Jn 另外，從將在下一個(gè)MIMO復(fù)用層中被選擇的用戶集合中刪除所選用戶Jn。平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率更新裝置29使用實(shí)際發(fā)送的支持?jǐn)?shù)據(jù)率

根據(jù)等式(4)來(lái)更新平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率Rj。完成確定裝置25在通過(guò)同時(shí)發(fā)送的用戶個(gè)數(shù)M完成用戶選擇之后輸出用戶選擇信息，并在n＜M時(shí)移到下一用戶選擇的處理。投影信道向量更新裝置26根據(jù)等式(12)來(lái)更新在正交系統(tǒng)Q(n)的互補(bǔ)空間Q(n)⊥上的用戶j的投影信道向量hj(n)(k)，所述正交系統(tǒng)Q(n)對(duì)應(yīng)于已經(jīng)通過(guò)使用GS正交化選擇的用戶。
在圖9和10所示的示例性實(shí)施例中，分別假設(shè)由投影信道向量更新裝置6、26，正交系數(shù)計(jì)算裝置2、22，修正SINR計(jì)算裝置3、23組成的一系列處理通過(guò)所有用戶的個(gè)數(shù)Nu來(lái)執(zhí)行，但是可以設(shè)想這樣的方法對(duì)于第一MIMO復(fù)用層中的用戶選擇，選擇具有較高優(yōu)先級(jí)的多個(gè)用戶，并且僅從這些用戶中執(zhí)行對(duì)于第二用戶選擇及第二用戶選擇以后的MIMO復(fù)用層中的用戶選擇。由此可以大大減少計(jì)算量。這是因?yàn)槿艨紤]好幾個(gè)(例如，16)具有較高優(yōu)先級(jí)的用戶，則其中存在具有高正交性的一對(duì)用戶，結(jié)果可以認(rèn)為不太可能只基于信道正交性的作用選擇具有較低優(yōu)先級(jí)的用戶。
若用戶選擇是基于總優(yōu)先級(jí)來(lái)執(zhí)行的(所述總優(yōu)先級(jí)中除了信道優(yōu)先級(jí)之外的多個(gè)優(yōu)先級(jí)被添加到由修正SINR的函數(shù)表示的優(yōu)先級(jí)上)，則可以實(shí)現(xiàn)在其中除了信道質(zhì)量之外的多個(gè)優(yōu)先級(jí)被考慮(延時(shí)請(qǐng)求、重傳請(qǐng)求等)的用戶選擇方法中的應(yīng)用?；诳們?yōu)先級(jí)被選擇的用戶經(jīng)歷GS正交化。
圖11示出通過(guò)本發(fā)明的CA方法進(jìn)行的用戶選擇方法的吞吐量特性。對(duì)于接收方案，最小均方差方法和串行干擾抵消器(MMSE-SIC)被使用。在本發(fā)明的用戶選擇方法中，隨著用戶數(shù)增加，吞吐量由于多用戶分集效應(yīng)大大提高，并且16個(gè)用戶處的吞吐量與隨機(jī)用戶選擇的吞吐量相比大約為兩倍，與未考慮信道正交性的傳統(tǒng)最大CIR方法相比可以提高約15％。另外，與傳統(tǒng)的完整搜索方法的吞吐量相等的吞吐量可以通過(guò)更少量的計(jì)算來(lái)提供。
如上所述，在本發(fā)明的用戶選擇方法中，接收SINR利用正交系數(shù)來(lái)修正，所述正交系數(shù)基于對(duì)每個(gè)MIMO復(fù)用層的GS正交化來(lái)計(jì)算，利用該修正SINR，依次選擇用戶，從而可以通過(guò)少量計(jì)算來(lái)提供大的多用戶分集效應(yīng)。
另外，雖然已在本示例性實(shí)施例中描述了MU-MIMO系統(tǒng)的上行鏈路部分中的用戶選擇方法，但是本發(fā)明的用戶選擇方法可以應(yīng)用于MU-MIMO系統(tǒng)的下行鏈路部分。
雖然已參考本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體地示出并描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，可以對(duì)本發(fā)明做出各種形式和細(xì)節(jié)上的修改，只要它們不脫離權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。
本申請(qǐng)基于2007年7月2日遞交的2007-174110號(hào)日本專利申請(qǐng)并要求其優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容通過(guò)引用方式結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種用于多用戶MIMO通信的用戶選擇方法，包括
使用在上一用戶選擇之后被更新的投影信道向量和每個(gè)用戶的信道向量來(lái)計(jì)算正交系數(shù)；
使用接收SINR和所述正交系數(shù)來(lái)計(jì)算修正SINR；
使用所述修正SINR來(lái)選擇用戶；以及
使用GS正交化來(lái)更新所述投影信道向量以用于下一用戶選擇，其中
將上述處理應(yīng)用到所有用戶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶選擇方法，其中
對(duì)于所述接收SINR，使用CQI。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶選擇方法，其中
在所述正交系數(shù)的計(jì)算中，被所述GS正交化更新的所述投影信道向量的功率在預(yù)定頻率帶寬上被平均或求和，并利用平均或求和的信道功率而被歸一化來(lái)計(jì)算所述正交系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用戶選擇方法，其中
所述預(yù)定頻率帶寬是用于測(cè)量所述接收SINR的單位帶寬，或單個(gè)載波信號(hào)的帶寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶選擇方法，其中
在所述正交系數(shù)的計(jì)算中，令用戶j(1≤j≤NuNu為所有用戶的個(gè)數(shù))的子載波k(1≤k≤KK為平均子載波個(gè)數(shù))的投影信道向量為hj(n-1)(k)，并令用戶j的子載波k的信道向量為hj(k)，用戶j的第n個(gè)MIMO復(fù)用層的正交系數(shù)被計(jì)算以滿足以下等式
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶選擇方法，其中
在所述接收SINR的修正中，所述修正SINR是通過(guò)將所述接收SINR乘以所述正交系數(shù)來(lái)計(jì)算的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶選擇方法，其中
在所述用戶選擇中，具有大的修正SINR的用戶被選擇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶選擇方法，其中
在所述用戶選擇中，根據(jù)所述修正SINR計(jì)算支持?jǐn)?shù)據(jù)率，并且
選擇具有被平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率的倒數(shù)加權(quán)的大的支持?jǐn)?shù)據(jù)率的用戶。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶選擇方法，其中
在所述用戶選擇中，選擇具有由所述修正SINR的函數(shù)表示的高優(yōu)先級(jí)的用戶。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶選擇方法，其中
在所述用戶選擇中，選擇具有高的總優(yōu)先級(jí)的用戶，在所述總優(yōu)先級(jí)中，除了信道質(zhì)量之外的諸如延時(shí)請(qǐng)求和重傳請(qǐng)求之類的優(yōu)先級(jí)被添加到由所述修正SINR的函數(shù)表示的優(yōu)先級(jí)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶選擇方法，其中
在所述投影信道向量的更新中，針對(duì)每個(gè)預(yù)定頻率分辨率更新在正交系統(tǒng)的互補(bǔ)空間上的所述投影信道向量，所述正交系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于已通過(guò)使用所述GS正交化選擇的用戶。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用戶選擇方法，其中
所述預(yù)定頻率分辨率被定義為與相干帶寬相對(duì)應(yīng)的每個(gè)子載波或每個(gè)子載波群。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶選擇方法，其中
在所述投影信道向量的更新中，令用戶j的子載波k的投影信道向量為hj(n-1)(k)，并令第n個(gè)MIMO復(fù)用層中的被選用戶為Jn，則第n個(gè)MIMO復(fù)用層中用戶j的子載波k的投影信道向量被更新以滿足以下等式
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶選擇方法，其中
對(duì)于第一MIMO復(fù)用層中的用戶選擇，選擇具有較高優(yōu)先級(jí)的多個(gè)用戶，并且
僅從這些用戶中執(zhí)行對(duì)于第二用戶選擇及第二用戶選擇以后的MIMO復(fù)用層中的用戶選擇。
15.一種用于多用戶MIMO通信的用戶選擇設(shè)備，包括
接收SINR/信道向量測(cè)量裝置，用于通過(guò)使用導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)測(cè)量每個(gè)用戶的接收SINR和信道向量；
正交系數(shù)計(jì)算裝置，用于通過(guò)使用在上一用戶選擇之后被更新的投影信道向量和每個(gè)用戶的信道向量來(lái)計(jì)算正交系數(shù)；
修正SINR計(jì)算裝置，用于通過(guò)使用所述接收SINR和所述正交系數(shù)計(jì)算裝置計(jì)算的正交系數(shù)來(lái)計(jì)算修正SINR；
用戶選擇裝置，用于基于所述修正SINR來(lái)選擇用戶；以及
投影信道向量更新裝置，用于通過(guò)使用GS正交化來(lái)更新投影信道向量以便選擇下一用戶。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用戶選擇設(shè)備，其中
對(duì)于所述接收SINR，所述接收SINR/信道向量測(cè)量裝置使用CQI。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用戶選擇設(shè)備，其中
所述正交系數(shù)計(jì)算裝置在計(jì)算所述正交系數(shù)的過(guò)程中，將被GS正交化更新的所述投影信道向量的功率在預(yù)定頻率帶寬上平均或求和，并利用相同帶寬中的平均或求總的信道功率將其歸一化來(lái)計(jì)算所述正交系數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用戶選擇設(shè)備，其中
所述正交系數(shù)計(jì)算裝置對(duì)功率平均或求和的預(yù)定頻率帶寬是用于測(cè)量所述接收SINR的單位帶寬，或單個(gè)載波信號(hào)的帶寬。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用戶選擇設(shè)備，其中
令用戶j(1≤j≤NuNu為所有用戶的個(gè)數(shù))的子載波k(1≤k≤KK為平均子載波個(gè)數(shù))的投影信道向量為hj(n-1)(k)，并令用戶j的子載波k的信道向量為hj(k)，則所述正交系數(shù)計(jì)算裝置在計(jì)算所述正交系數(shù)的過(guò)程中計(jì)算用戶j的第n個(gè)MIMO復(fù)用層的正交系數(shù)以滿足以下等式
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用戶選擇設(shè)備，其中
所述修正SINR計(jì)算裝置在修正所述接收SINR的過(guò)程中將所述接收SINR乘以所述正交系數(shù)來(lái)計(jì)算所述修正SINR。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用戶選擇設(shè)備，其中
所述用戶選擇裝置在所述用戶選擇中選擇具有大的修正SINR的用戶。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用戶選擇設(shè)備，還包括
支持?jǐn)?shù)據(jù)率計(jì)算裝置，用于根據(jù)所述修正SINR計(jì)算支持?jǐn)?shù)據(jù)率，以計(jì)算被平均支持?jǐn)?shù)據(jù)率的倒數(shù)加權(quán)的支持?jǐn)?shù)據(jù)率，其中
所述用戶選擇裝置在所述用戶選擇中選擇具有大的支持?jǐn)?shù)據(jù)率的用戶。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用戶選擇設(shè)備，其中
所述用戶選擇裝置在所述用戶選擇中選擇具有由所述修正SINR的函數(shù)表示的高優(yōu)先級(jí)的用戶。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用戶選擇設(shè)備，其中
所述用戶選擇裝置在所述用戶選擇中選擇具有高的總優(yōu)先級(jí)的用戶，在所述總優(yōu)先級(jí)中，除了信道質(zhì)量之外的諸如延時(shí)請(qǐng)求和重傳請(qǐng)求之類的優(yōu)先級(jí)被添加到由所述修正SINR的函數(shù)表示的優(yōu)先級(jí)。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用戶選擇設(shè)備，其中
投影信道向量更新裝置在更新所述投影信道向量的過(guò)程中，針對(duì)每個(gè)預(yù)定頻率分辨率更新在正交系統(tǒng)的互補(bǔ)空間上的所述投影信道向量，所述正交系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于已通過(guò)使用所述GS正交化選擇的用戶。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的用戶選擇設(shè)備，其中
投影信道向量更新裝置更新時(shí)的所述預(yù)定頻率分辨率被定義為與相干帶寬相對(duì)應(yīng)的每個(gè)子載波或每個(gè)子載波群。
27.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用戶選擇設(shè)備，其中
令用戶j的子載波k的投影信道向量為hj(n-1)(k)，并令第n個(gè)MIMO復(fù)用層中的被選用戶為Jn，則所述投影信道向量更新裝置在更新所述投影信道向量的過(guò)程中，更新第n個(gè)MIMO復(fù)用層中用戶j的子載波k的投影信道向量以滿足以下等式
28.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用戶選擇設(shè)備，其中
對(duì)于第一MIMO復(fù)用層中的用戶選擇，所述用戶選擇裝置選擇具有較高優(yōu)先級(jí)的多個(gè)用戶，并且
對(duì)于第二用戶選擇及第二用戶選擇以后的MIMO復(fù)用層中的用戶選擇，僅從這些用戶中選擇用戶。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于多用戶MIMO通信的用戶選擇方法和用戶選擇設(shè)備。本發(fā)明旨在提供可以利用少量計(jì)算來(lái)在多用戶MIMO系統(tǒng)中提供大的多用戶分集效應(yīng)的用戶選擇方法，所述方法是用于多用戶MIMO通信的用戶選擇方法，其中通過(guò)使用GS正交化來(lái)從投影信道向量中使用接收SINR計(jì)算正交系數(shù)，使用正交系數(shù)計(jì)算修正SINR，并使用該修正SINR來(lái)執(zhí)行用戶選擇，為了下一用戶選擇，更新投影信道向量，并將上述處理應(yīng)用到所有用戶。
文檔編號(hào)H04B7/06GK101340724SQ20081012763
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者吉田尚正, 木全昌幸 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社