專利名稱：一種虛擬多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶配對(duì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種虛擬多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶配對(duì)的方法。
背景技術(shù)：
MIMO (Multiple Input and Multiple Output,多輸入多輸出)技術(shù)由于其具有可以提供更高的頻譜效率和更好的空間分集增益等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)今已經(jīng)成為移動(dòng)通訊界一個(gè)研究熱點(diǎn)。MIMO通信系統(tǒng)的容量會(huì)隨著天線數(shù)的增加而線性增加，然而在實(shí)際運(yùn)用中，由于功耗、體積等問(wèn)題，在用戶終端(尤其是手持終端)上使用多天線是不實(shí)際的。由此，多個(gè)單天線終端和一個(gè)多天線基站構(gòu)成的虛擬多輸入多輸出(V-MMO)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。在擁有多個(gè)發(fā)射終端和一個(gè)接收基站的無(wú)線通信系統(tǒng)中，需要考慮如何選擇用戶配對(duì)并與基站組成V-MIMO系統(tǒng)，不同的配對(duì)方法可以根據(jù)不同的需求帶來(lái)相應(yīng)的效益。 基于上述描述，用戶的配對(duì)算法在上行V-MMO系統(tǒng)中成為一個(gè)重要的問(wèn)題，目前存在多種調(diào)度算法，比如隨機(jī)(RR)、正交準(zhǔn)則(0F)、行列式準(zhǔn)則(DF)、單比例公平(S-PF)、雙比例公平(D-PF)等，但是現(xiàn)有的配對(duì)算法均存在較大問(wèn)題，比如未考慮用戶的QoS(Quality of Service,服務(wù)質(zhì)量)要求,在系統(tǒng)性能和用戶公平性之間沒(méi)有很好的權(quán)衡等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種虛擬多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶配對(duì)的方法，有效地保證用戶間的公平性和系統(tǒng)的吞吐量。—種虛擬多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶配對(duì)的方法，該方法包括根據(jù)時(shí)延最大準(zhǔn)則計(jì)算用于表示用戶的數(shù)據(jù)隊(duì)列在某一時(shí)刻服務(wù)質(zhì)量QoS信息的歸一化時(shí)延因子J ;根據(jù)比例公平原則計(jì)算該用戶在所述某一時(shí)刻的公平性因子M ；根據(jù)所述歸一化時(shí)延因子J與所述公平性因子M的乘積大小獲得調(diào)度優(yōu)先級(jí)排序列表，選擇該排序列表中優(yōu)先級(jí)最高的用戶進(jìn)行當(dāng)前周期的配對(duì)。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，根據(jù)用戶的QoS信息和公平性信息選擇合適的用戶進(jìn)行配對(duì)調(diào)度，有效的保證用戶間的公平性和系統(tǒng)的吞吐量。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種虛擬多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶配對(duì)的方法的流程圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種V-MIMO系統(tǒng)的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供又一種虛擬多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶配對(duì)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例一圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種虛擬多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶配對(duì)的方法的流程圖；主要包括如下步驟 步驟101、根據(jù)時(shí)延最大準(zhǔn)則計(jì)算用于表示用戶的數(shù)據(jù)隊(duì)列在某一時(shí)刻服務(wù)質(zhì)量QoS信息的歸一化時(shí)延因子J。為了評(píng)價(jià)用戶某一時(shí)刻的QoS狀態(tài)，可根據(jù)時(shí)延最大(Max Delay)準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)。例如用戶i的數(shù)據(jù)隊(duì)列(用于緩存及輸出數(shù)據(jù))在nTs時(shí)刻(n為正整數(shù))的歸一化時(shí)延可表示為
J = 。其中，Ts為時(shí)隙長(zhǎng)度，Wi[n]為用戶i的數(shù)據(jù)隊(duì)列在nTs時(shí)刻內(nèi)的平均時(shí)延信息。
n步驟102、根據(jù)比例公平原則計(jì)算該用戶在所述某一時(shí)刻的公平性因子M。計(jì)算用戶公平性因子M —般與其歸一化時(shí)延因子J所處的時(shí)刻相對(duì)應(yīng)。例如，步驟101計(jì)算用戶i在nTs時(shí)刻內(nèi)的平均時(shí)延信息，則同樣計(jì)算用戶i在nTs時(shí)刻的公平性因
子M其中，RiW為用戶i的數(shù)據(jù)隊(duì)列在nTs時(shí)刻的即時(shí)傳輸速率用戶i的
數(shù)據(jù)隊(duì)列在nTs時(shí)刻內(nèi)的平均傳輸速率。另外，本步驟與步驟101不區(qū)分先后。步驟103、根據(jù)所述歸一化時(shí)延因子J與所述公平性因子M的乘積大小獲得調(diào)度優(yōu)先級(jí)排序列表，選擇該排序列表中優(yōu)先級(jí)最高的用戶進(jìn)行當(dāng)前周期的配對(duì)。公平性因子M和歸一化時(shí)延因子J分別描述了每個(gè)待配對(duì)用戶的兩種屬性，而將兩者相乘后可對(duì)兩個(gè)考慮因素有所折中，以達(dá)到預(yù)期的效果。將兩者相乘后，可將計(jì)算結(jié)果按照從大到小的順序排列，并選擇滿足要求的用戶進(jìn)行當(dāng)前周期的配對(duì)(通常選擇優(yōu)先級(jí)較高的用戶進(jìn)行配對(duì))。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)用戶的QoS信息和公平性信息選擇合適的用戶進(jìn)行配對(duì)調(diào)度，有效的保證用戶間的公平性和系統(tǒng)的吞吐量。實(shí)施例二為了便于理解本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合附圖2-3對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖2為本發(fā)明提供的一種V-MMO系統(tǒng)模型的示意圖，如圖2所示Tx、Rx分別代表發(fā)送天線和接收天線，其中每個(gè)用戶擁有一個(gè)發(fā)射天線(Nt = 1)，基站具有多個(gè)天線(例如基站有2根天線，則隊(duì)=2)，為了便于理解，圖中僅表示了 2個(gè)具有單一發(fā)射天線的用戶與一個(gè)具有2根天線的基站組成的V-MIMO系統(tǒng)，需要說(shuō)明的是，該發(fā)明同樣適用于多于兩個(gè)配對(duì)用戶及具有多根天線的基站的應(yīng)用場(chǎng)景。在本場(chǎng)景中用戶i(ie (1,2,3......N))
首先將需要發(fā)送至基站的數(shù)據(jù)以、i的到達(dá)速率緩存在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)隊(duì)列Qi中，當(dāng)系統(tǒng)隨機(jī)抽取用戶i及其他若干用戶組成V-MIMO系統(tǒng)后，則發(fā)射機(jī)開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)中用戶緩存的數(shù)據(jù)以Ri的傳輸速度進(jìn)行發(fā)送。在時(shí)間維度上，時(shí)隙長(zhǎng)度記為T(mén)s (對(duì)配對(duì)用戶的選擇每Ts時(shí)間進(jìn)行一次)；在頻率維度上，用戶共享帶寬為B。具體的，如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例一提供又一種虛擬多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶配對(duì)的方法的流程圖，主要包括如下步驟步驟301、計(jì)算用戶i的數(shù)據(jù)隊(duì)列在nTs時(shí)刻(n為正整數(shù))的即時(shí)傳輸速率RiM。若系統(tǒng)隨機(jī)抽取Nu個(gè)用戶組成V-MMO系統(tǒng)，則在接收機(jī)端接收到的信號(hào)為
權(quán)利要求
1.一種虛擬多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶配對(duì)的方法，其特征在于，該方法包括根據(jù)時(shí)延最大準(zhǔn)則計(jì)算用于表示用戶的數(shù)據(jù)隊(duì)列在某一時(shí)刻服務(wù)質(zhì)量QoS信息的歸一化時(shí)延因子J ;根據(jù)比例公平原則計(jì)算該用戶在所述某一時(shí)刻的公平性因子M ；根據(jù)所述歸一化時(shí)延因子J與所述公平性因子M的乘積大小獲得調(diào)度優(yōu)先級(jí)排序列表，選擇該排序列表中優(yōu)先級(jí)最高的用戶進(jìn)行當(dāng)前周期的配對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)時(shí)延最大準(zhǔn)則計(jì)算用于表示用戶的數(shù)據(jù)隊(duì)列在某一時(shí)刻QoS信息的歸一化時(shí)延因子J的步驟包括根據(jù)小Little定理計(jì)算用戶i的數(shù)據(jù)隊(duì)列在nTs時(shí)刻基于時(shí)間窗的平均時(shí)延WiQi], 所述Ts為時(shí)隙長(zhǎng)度，η為正整數(shù)；利用時(shí)延最大準(zhǔn)則，計(jì)算用戶i在nTs時(shí)刻的歸一化時(shí)延因子
3 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)小Little定理計(jì)算用戶i的數(shù)據(jù)隊(duì)列在nTs時(shí)刻基于時(shí)間窗的平均時(shí)延Wi [η]的步驟包括計(jì)算用戶i在時(shí)刻nTs基于時(shí)間窗Tw的平均數(shù)據(jù)隊(duì)列的長(zhǎng)度這[ ]
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)比例公平原則計(jì)算該用戶在所述某一時(shí)刻的公平性因子M包括根據(jù)用戶i的數(shù)據(jù)隊(duì)列在nTs時(shí)刻的即時(shí)傳輸速率Ri [η]與其在nTs時(shí)刻內(nèi)的平均傳 輸速率計(jì)算用戶i在nTs時(shí)刻的公平性因子M :
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，計(jì)算所述用戶i的數(shù)據(jù)隊(duì)列在nTs時(shí)刻的即時(shí)傳輸速率Ri [η]的步驟包括計(jì)算接收機(jī)接收用戶i在nTs時(shí)刻發(fā)送的數(shù)據(jù)隊(duì)列時(shí)的信噪比SINR 與IM其中，Es則代表單位時(shí)間內(nèi)的平均發(fā)射功率，Pi為用戶i的路損信息，Nu為用戶個(gè)數(shù)， δ 2表示接收機(jī)接收到的噪聲能量，Iii表示用戶i和接收機(jī)之間的信道沖擊響應(yīng)信息；獲取用戶i的數(shù)據(jù)隊(duì)列在nTs時(shí)刻的即時(shí)傳輸速率Ri[η]
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述歸一化時(shí)延因子J與所述公平性因子M的乘積大小獲得調(diào)度優(yōu)先級(jí)排序列表，選擇該排序列表中優(yōu)先級(jí)最高的用戶進(jìn)行當(dāng)前周期的配對(duì)包括計(jì)算系統(tǒng)中所有用戶的歸一化時(shí)延因子J與其公平性因子M的乘積，將計(jì)算結(jié)果按照大小順序排列，并選擇計(jì)算結(jié)果最高的兩個(gè)用戶進(jìn)行配對(duì)；所述計(jì)算結(jié)果最高的兩個(gè)用戶滿足
7.根據(jù)權(quán)利要求4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法還包括更新系統(tǒng)中所有用戶的數(shù)據(jù)隊(duì)列在(n+l)Ts時(shí)刻內(nèi)的平均傳輸速率所"-HI]及平均時(shí)延 ff[n+l]；具體的更新用戶i的數(shù)據(jù)隊(duì)列在(n+l)Ts時(shí)刻內(nèi)的平均傳輸速率瓦[ + I]的公式
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種虛擬多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶配對(duì)的方法，該方法包括根據(jù)時(shí)延最大準(zhǔn)則計(jì)算用于表示用戶的數(shù)據(jù)隊(duì)列在某一時(shí)刻服務(wù)質(zhì)量QoS信息的歸一化時(shí)延因子J；根據(jù)比例公平原則計(jì)算該用戶在所述某一時(shí)刻的公平性因子M；根據(jù)所述歸一化時(shí)延因子J與所述公平性因子M的乘積大小獲得調(diào)度優(yōu)先級(jí)排序列表，選擇該排序列表中優(yōu)先級(jí)最高的用戶進(jìn)行當(dāng)前周期的配對(duì)。通過(guò)采用本發(fā)明公開(kāi)的方法有效的保證用戶間的公平性和系統(tǒng)的吞吐量。
文檔編號(hào)H04W72/12GK103024920SQ20121056250
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者吳春靚, 陳力, 陳曉輝, 衛(wèi)國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)