專利名稱：多輸入多輸出波束賦形系統(tǒng)的下行資源調(diào)度方法及發(fā)送端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種多輸入多輸出波束賦形(Multiple Input Multiple Output Beam forming，簡稱為MIMO+BF)系統(tǒng)的下行資源調(diào)度方法及發(fā)送端。
背景技術(shù)：
波束賦形基于自適應(yīng)天線原理，利用天線陣列通過先進的信號處理算法分別對各天線單元加權(quán)處理，使天線陣列實時對準有用信號方向，而在干擾方向形成零點以抑制干擾信號。從而提高信噪比，提升系統(tǒng)性能，增加系統(tǒng)的覆蓋范圍。圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的基于線性天線陣列的波束賦形系統(tǒng)示意圖。多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，簡稱為ΜΙΜΟ)是在發(fā)送端和接收端分別安置多根天線的通信系統(tǒng)，它能提高鏈路的穩(wěn)定性或者在不增加帶寬資源的情況下增加系統(tǒng)的吞吐量。MIMO和波束賦形相結(jié)合，形成一種同時具有兩種技術(shù)的優(yōu)點的新技術(shù)，即，MIMO波束賦形，簡稱MIM0+BF。它既具有波束賦形的抑制干擾信號的優(yōu)點，又具有 MIMO的提高鏈路可靠性或傳輸速率的優(yōu)點。MIMO波束賦形一般有兩種實現(xiàn)方案。圖加是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的MIMO波束賦形的實現(xiàn)方法的示意圖一，整個天線陣列有M根天線，將這M個天線分成N個子陣列，每個子陣列形成一個波束，共N個波束，這N個波束形成了 MIMO系統(tǒng)，其權(quán)值是一個MXN維的矩陣，其中，第i列元素為第i個子陣列的權(quán)值，矩陣中的元素除第i個陣列對應(yīng)的天線有非0值外，
其它的值為0，比如，將4根天線均分為兩組，其權(quán)值為Pf ^1；；1^…^ ,也可以將權(quán)值表
、0,0，w13,w14j
示成W= (wn，W12，W13，《14)工向量形式，這兩者是等價的。圖沘是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的MIMO波束賦形的實現(xiàn)方法的示意圖二，整個天線陣列有M根天線，這M個天線形成N個波束，每個波束間構(gòu)成MIMO系統(tǒng)，其權(quán)值是一個MXN維的矩陣。在本申請中，將MIMO波束賦形的權(quán)值統(tǒng)一表示成MXN的矩陣，記做W。本申請所稱的發(fā)送端為用來發(fā)送數(shù)據(jù)或者信息的設(shè)備， 例如，宏基站、微基站等，本申請所稱的用戶為用來接收數(shù)據(jù)或者信息的各類終端，例如，移動臺、手持設(shè)備、數(shù)據(jù)卡等。在MIMO波束賦形的相關(guān)技術(shù)中，有些因素會限制系統(tǒng)充分利用時頻資源，降低了系統(tǒng)的吞吐量。例如，微波接入全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access，簡稱為Wimax)16e協(xié)議的部分使用子信道(Partially Used Sub-Channel，簡稱為 PUSC)幀結(jié)構(gòu)中，10兆帶寬的下行子信道被分成6組(Group)，圖8是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的組資源的示意圖，其中，奇數(shù)組包括6個子信道，偶數(shù)組包括4個子信道。由于資源采用分布式的映射，且使用專用導頻，每個組資源只能使用一個波束賦形權(quán)值對數(shù)據(jù)進行波束賦形，而不同用戶的波束賦形權(quán)值是不同的，因此，每個用戶至少需要分配一個組(Group)的子信道， 而10兆帶寬的下行子信道被分成6組，所以在同一個時刻最多6個用戶有調(diào)度機會，從而限制了用戶的接入個數(shù)。另外，如果有的用戶只需要少量子信道資源(例如，一個子信道資源)，在奇數(shù)組或者偶數(shù)組剩下的資源就浪費了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種多輸入多輸出波束賦形系統(tǒng)的下行資源調(diào)度方案，以至少解決上述問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種多輸入多輸出波束賦形系統(tǒng)的下行資源調(diào)度方法。根據(jù)本發(fā)明的多輸入多輸出波束賦形系統(tǒng)的下行資源調(diào)度方法包括發(fā)送端根據(jù)下屬用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值將用戶分成用戶組；根據(jù)用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)生成用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)；根據(jù)用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)為用戶組分配組資源；以及根據(jù)用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)為用戶組中的每個用戶分配組資源中的子信道資源。進一步地，發(fā)送端根據(jù)下屬用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值將用戶分成用戶組包括在未分組用戶中選取一個用戶作為基準用戶；在未分組用戶中選取所有與基準用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于預(yù)定值的用戶，和基準用戶組成一個用戶組；將一個用戶組中的用戶從未分組用戶中移到已分組用戶中；重復執(zhí)行上述步驟，直到未分組用戶的個數(shù)為0。進一步地，發(fā)送端根據(jù)下屬用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值將用戶分成用戶組包括在未分組用戶中選取一個用戶作為基準用戶；在未分組用戶中選擇所有與基準用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于預(yù)定值且兩兩之間的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于預(yù)定值的用戶，與基準用戶組成一個用戶組；將一個用戶組中的用戶從未分組用戶中移到已分組用戶中；重復執(zhí)行上述步驟，直到未分組用戶的個數(shù)小于2。進一步地，上述方法還包括根據(jù)用戶組中的每個用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值生成用戶組的波束賦形權(quán)值；以及使用用戶組的波束賦形權(quán)值對用戶組內(nèi)所有被調(diào)度用戶的數(shù)據(jù)進行波束賦形。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種發(fā)送端。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送端包括分組模塊，用于根據(jù)下屬用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離將用戶分成用戶組；第一生成模塊，用于根據(jù)用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)生成用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)；第一分配模塊，用于根據(jù)用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)為用戶組分配資源；以及第二分配模塊，用于根據(jù)用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)為用戶組中的每個用戶分配資源。進一步地，分組模塊包括第一選取模塊，用于在未分組用戶中選取一個用戶作為基準用戶；第二選取模塊，用于在未分組用戶中選取所有與基準用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于預(yù)定值的用戶，和基準用戶組成一個用戶組；第一轉(zhuǎn)移模塊，用于將一個用戶組中的用戶從未分組用戶中移到已分組用戶中；第一調(diào)用模塊，用于在未分組用戶的個數(shù)不為0的情況下，調(diào)用第一選取模塊。進一步地，分組模塊包括第三選取模塊，用于在未分組用戶中選取一個用戶作為基準用戶；第四選取模塊，用于在未分組用戶中選擇所有與基準用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于預(yù)定值且兩兩之間的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于預(yù)定值的用戶，與基準用戶組成一個用戶組；第二轉(zhuǎn)移模塊，用于將一個用戶組中的用戶從未分組用戶中移到已分組用戶中；第二調(diào)用模塊，用于在未分組用戶的個數(shù)大于或等于2的情況下，調(diào)用第三選取單元。進一步地，上述發(fā)送端還包括第二生成模塊，用于根據(jù)用戶組中的每個用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值生成用戶組的波束賦形權(quán)值；以及波束賦形模塊，用于使用用戶組的波束賦形權(quán)值對用戶組內(nèi)所有被調(diào)度用戶的數(shù)據(jù)進行波束賦形。通過本發(fā)明，采用將用戶根據(jù)MIM0+BF權(quán)值分成用戶組，為用戶組分配組資源，然后為組中的用戶分配子信道資源的方式，解決了相關(guān)技術(shù)中一個用戶至少要分配一個組的資源的問題，進而達到了提高可接入的用戶數(shù)和節(jié)約下行資源的效果。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的基于線性天線陣列的波束賦形系統(tǒng)示意圖；圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的MIM0+BF的實現(xiàn)方法的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的多輸入多輸出波束賦形系統(tǒng)的下行資源調(diào)度方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的用戶分組的示意圖一；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的用戶分組的示意圖二 ；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的用戶分組的示意圖三；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的用戶分組的示意圖四；圖8是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的組資源的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的發(fā)送端的結(jié)構(gòu)框圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明實施例的發(fā)送端的具體的結(jié)構(gòu)框圖一；圖11是根據(jù)本發(fā)明實施例的發(fā)送端的具體的結(jié)構(gòu)框圖二 ；圖12是根據(jù)本發(fā)明實施例的發(fā)送端的具體的結(jié)構(gòu)框圖三；以及圖13是根據(jù)本發(fā)明實施例的發(fā)送端的另一種結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。多輸入多輸出波束賦形系統(tǒng)可以采用圖2所示的波束賦形系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)送端及其下屬用戶。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的多輸入多輸出波束賦形系統(tǒng)的下行資源調(diào)度方法的流程圖，該方法包括以下步驟步驟S302，發(fā)送端根據(jù)下屬用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值將用戶分成用戶組；步驟S304，根據(jù)該用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)生成該用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)；
步驟S306，根據(jù)該用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)為該用戶組分配組資源；以及步驟S308，根據(jù)該用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)為該用戶組中的每個用戶分配組資源中的子信道資源。由于相關(guān)技術(shù)中資源采用分布式的映射，且使用專用導頻，每個組資源只能使用一個波束賦形權(quán)值對數(shù)據(jù)進行波束賦形，而不同用戶的波束賦形權(quán)值是不同的，因此，每個用戶至少需要分配一個組(Group)的子信道。該實施例將用戶根據(jù)MIM0+BF權(quán)值分成用戶組，為用戶組分配組資源，然后為組中的用戶分配子信道資源，解決了相關(guān)技術(shù)中一個用戶至少要分配一個組的資源的問題，從而提高了可接入的用戶數(shù)，同時，節(jié)約了下行資源。優(yōu)選地，發(fā)送端根據(jù)下屬用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值將用戶分成用戶組包括在未分組用戶中選取一個用戶作為基準用戶；在未分組用戶中選取所有與基準用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于預(yù)定值的用戶，和基準用戶組成一個用戶組；將上面組成的一個用戶組中的用戶從未分組用戶中移到已分組用戶中；重復執(zhí)行上述步驟，直到未分組用戶的個數(shù)為0。該實施例通過選取所有與基準用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于預(yù)定值的用戶，和基準用戶組成一個用戶組，使得一個用戶組中的用戶的輸入多輸出波束賦形權(quán)值是相近的，從而同一用戶組中的用戶能夠使用共同的權(quán)值進行波束賦形。圖4是根據(jù)本發(fā)明上述優(yōu)選實例的根據(jù)下屬用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值將用戶分組的示意圖，該方法包括步驟S401，發(fā)送端將當前搜索集合Ω。初始化為發(fā)送端服務(wù)的所有用戶集合Ω， 即Ω。= Ω ；已分組用戶集合為Ω/=0,設(shè)已分組的個數(shù)q= 1。步驟S402，發(fā)送端按一定的搜索原則在當前搜索集合Ω。中選取一個索引為Iti的用戶作為第一個用戶組的基準用戶。其中，選擇的基準用戶可以是排序在第一位的用戶、隨機選擇的用戶、信噪比最高的用戶、調(diào)度優(yōu)先級最高的用戶或者及時性最高的用戶。步驟S403，對Ω。中的用戶進行循環(huán)，選取其中的每一個用戶。步驟S404，計算Ω。中其他所有用戶j(j = 1，…| Ω。|，j乒I，)與用戶w/,的 MIM0+BF權(quán)值的距離C^i = d(ffj, W1)。其中，Cli,」=(Kffi, Wj)包括以下之一
權(quán)利要求
1.一種多輸入多輸出波束賦形系統(tǒng)的下行資源調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟發(fā)送端根據(jù)下屬用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值將所述用戶分成用戶組； 根據(jù)所述用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)生成所述用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)； 根據(jù)所述用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)為所述用戶組分配組資源；以及根據(jù)所述用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)為所述用戶組中的每個用戶分配所述組資源中的子信道資源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)送端根據(jù)下屬用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值將所述用戶分成用戶組包括在未分組用戶中選取一個用戶作為基準用戶；在所述未分組用戶中選取所有與所述基準用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于預(yù)定值的用戶，和所述基準用戶組成一個用戶組；將所述一個用戶組中的用戶從所述未分組用戶中移到已分組用戶中； 重復執(zhí)行上述步驟，直到所述未分組用戶的個數(shù)為0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)送端根據(jù)下屬用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值將所述用戶分成用戶組包括在所述未分組用戶中選取一個用戶作為基準用戶；在所述未分組用戶中選擇所有與所述基準用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于預(yù)定值且兩兩之間的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于所述預(yù)定值的用戶，與所述基準用戶組成一個用戶組；將所述一個用戶組中的用戶從所述未分組用戶中移到已分組用戶中； 重復執(zhí)行上述步驟，直到所述未分組用戶的個數(shù)小于2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，兩個用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離Cli,」=(Kffi, Wj)包括以下之一 其中，λ ^x(WiWiH-WjWjH)表示矩陣WiWiH-WjW/的最大特征值，％ = ·: '·.為所述兩個用戶中的用戶i的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值，WmYi)為所述用戶i對應(yīng)的第m根發(fā) 送天線到第1個波束的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值系數(shù)，巧=丨’ ·.丨為所述兩,K…A個用戶中的用戶j的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值，廣)為所述用戶j對應(yīng)的第m根發(fā)送天線到第1個波束的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值系數(shù)，m= 1，2，…，M，1 = 1，2，…，N，M為所述發(fā)送端的所有天線的個數(shù)，N為所述發(fā)送端的所有天線發(fā)送的所有波束的個數(shù)，ρ > 0 為設(shè)置的常數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，兩個用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離=4巧，巧)包括以下之一
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)所述用戶組中的每個用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值生成所述用戶組的波束賦形權(quán)值；以及使用所述用戶組的波束賦形權(quán)值對所述用戶組內(nèi)所有被調(diào)度用戶的數(shù)據(jù)進行波束賦形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述用戶組中的每個用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值生成所述用戶組的波束賦形權(quán)值包括生成所述用戶組的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，= ‘或者α i = Pi/P，其中，Pi是所述用戶組中被調(diào)度的第i個用戶所分配的子信道資源的大小，P是所述用戶組中所有被調(diào)度的用戶所分配的子信道資源的總和。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)生成所述用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)包括計算所述用戶組中的每個用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)Ci,其中，i = 1,2,… ， 為所述用戶組中所有用戶的個數(shù)；以及生成所述用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)ρ = ￡^c,,其中，是所述用戶組中的第i個用戶 的加權(quán)系數(shù)。
10.一種用于多輸入多輸出波束賦形系統(tǒng)的發(fā)送端，其特征在于，包括分組模塊，用于根據(jù)下屬用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離將所述用戶分成用戶組；第一生成模塊，用于根據(jù)所述用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)生成所述用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)；第一分配模塊，用于根據(jù)所述用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)為所述用戶組分配資源；以及第二分配模塊，用于根據(jù)所述用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)為所述用戶組中的每個用戶分配資源。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)送端，其特征在于，所述分組模塊包括 第一選取模塊，用于在未分組用戶中選取一個用戶作為基準用戶；第二選取模塊，用于在所述未分組用戶中選取所有與所述基準用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于預(yù)定值的用戶，和所述基準用戶組成一個用戶組；第一轉(zhuǎn)移模塊，用于將所述一個用戶組中的用戶從所述未分組用戶中移到已分組用戶中；第一調(diào)用模塊，用于在所述未分組用戶的個數(shù)不為0的情況下，調(diào)用所述第一選取模塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)送端，其特征在于，所述分組模塊包括 第三選取模塊，用于在所述未分組用戶中選取一個用戶作為基準用戶；第四選取模塊，用于在所述未分組用戶中選擇所有與所述基準用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于預(yù)定值且兩兩之間的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值的距離小于或等于所述預(yù)定值的用戶，與所述基準用戶組成一個用戶組；第二轉(zhuǎn)移模塊，用于將所述一個用戶組中的用戶從所述未分組用戶中移到已分組用戶中；第二調(diào)用模塊，用于在所述未分組用戶的個數(shù)大于或等于2的情況下，調(diào)用所述第三選取單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)送端，其特征在于，還包括第二生成模塊，用于根據(jù)所述用戶組中的每個用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值生成所述用戶組的波束賦形權(quán)值；以及波束賦形模塊，用于使用所述用戶組的波束賦形權(quán)值對所述用戶組內(nèi)所有被調(diào)度用戶的數(shù)據(jù)進行波束賦形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多輸入多輸出波束賦形系統(tǒng)的下行資源調(diào)度方法及發(fā)送端，該方法包括發(fā)送端根據(jù)下屬用戶的多輸入多輸出波束賦形權(quán)值將用戶分成用戶組；根據(jù)用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)生成用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)；根據(jù)用戶組的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)為用戶組分配組資源；以及根據(jù)用戶組中的用戶的調(diào)度優(yōu)先級系數(shù)為用戶組中的每個用戶分配組資源中的子信道資源。采用本發(fā)明，提高了可接入的用戶數(shù)，節(jié)約了下行資源。
文檔編號H04W72/12GK102196582SQ20101013932
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者張萬帥, 肖華華, 魯照華 申請人:中興通訊股份有限公司