基于動態(tài)用戶配對的聯(lián)合虛擬mimo資源分配方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信技術領域，更進一步設及一種虛擬多輸入多輸出MIMO資源分配 方法，用于在虛擬MIMO系統(tǒng)的上行鏈路中，動態(tài)地將資源塊分配給已經(jīng)配對好的手機用戶 對，使得手機用戶對中各個手機用戶所攜帶的信息在其分配到的資源塊上同時發(fā)送給基站 的信號接收器，最大化系統(tǒng)的頻譜利用率
【背景技術】
[0002] 多輸入多輸出MIMO技術在各種無線通信系統(tǒng)已被廣泛地用于提高頻譜效率。然 而，由于用戶設備的成本和尺寸等實際操作方面的困難，使得多輸入多輸出MIMO技術在上 行鏈路的應用受到局限。為了解決運個問題，提出了虛擬多輸入多輸出MIMO的概念，即上 行鏈路對兩個或多個用戶進行配對，在相同的頻帶和時隙內(nèi)對每個配對用戶部署單個發(fā)射 天線。與常規(guī)的多輸入多輸出MIMO系統(tǒng)相比，虛擬多輸入多輸出MIMO能通過設計良好的 用戶配對和資源調(diào)度策略來得到最大的頻譜利用率和較小的誤比特率。因此，用戶配對和 資源調(diào)度是直接影響多輸入多輸出系統(tǒng)性能的兩個關鍵問題。
[0003] 現(xiàn)有的資源分配技術多是將用戶配對問題和資源分配問題分開考慮，一般是先考 慮用戶配對問題，即進行固定數(shù)目的用戶配對；再考慮資源分配問題，即W系統(tǒng)頻譜利用率 最大化為優(yōu)化目標，將資源塊分配給已經(jīng)配好的用戶對。運種方法沒有將用戶配對問題和 資源分配問題聯(lián)合起來考慮，也不能根據(jù)信道狀態(tài)進行動態(tài)的用戶配對，所W不能得到最 大的系統(tǒng)頻譜利用率；同時現(xiàn)有方法由于沒有考慮系統(tǒng)的誤碼率性能，故不能保證系統(tǒng)的 誤碼率在某一口限值之下，影響通信質(zhì)量的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種基于動態(tài)用戶配對的聯(lián)合 虛擬MIMO資源分配方法，W動態(tài)的調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)的用戶配對和資源分配，實現(xiàn)對用戶的自適 應調(diào)制，在保證系統(tǒng)誤比特率的同時確保系統(tǒng)頻譜利用率達到最大。 陽0化]本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的具體思路是，通過基站獲得用戶配對約束矩陣、資源分配 約束矩陣和用戶對容量向量，用運些參數(shù)構(gòu)建聯(lián)合用戶配對和資源分配的數(shù)學模型并求 解，W得到最優(yōu)的用戶配對結(jié)果和資源分配結(jié)果。其實現(xiàn)方案如下：
[0006] (1)基站獲得當前時隙的待配對用戶集合1、待配對用戶數(shù)Nu、資源塊集合r、資源 塊個數(shù)NW及接收天線數(shù)化；
[0007] (2)根據(jù)資源塊集合r和資源塊個數(shù)N，形成可選資源塊分配集合P;根據(jù)該可選 資源塊分配集合P，生成資源塊分配模式矩陣T，得到資源分配約束矩陣：Cl= (了 0Iw'[，其 中1康示長度與資源塊個數(shù)N相同，且元素取值都等于1的向量，#表示求克羅內(nèi)克積的 運算；
[0008] (3)根據(jù)待配對用戶集合1和接收天線數(shù)化，生成可選用戶對集合G;根據(jù)可選用 戶對集合G，生成用戶配對模式矩陣B，得到用戶配對約束矩陣：C2 = {i?公}，其中iw。表 示長度與待配對用戶數(shù)Nu相同，且元素取值都等于1的向量；
[0009] (4)通過迭代生成大小為N*Nu行，化列的用戶調(diào)制階數(shù)矩陣M，及大小是N行、化 列的用戶對容量矩陣4，其中，化數(shù)值上等于可選用戶對集合G中的元素個數(shù)；
[0010] 妨根據(jù)步驟似得到的資源塊分配模式矩陣T和步驟（4)得到的用戶對容量矩 陣4，得到容量向量n;
[0011] (6)W步驟（2)得到的資源分配約束矩陣CU步驟（3)得到的用戶配對約束矩陣 C2和步驟（5)得到的容量向量n為參數(shù)，構(gòu)建用戶配對和資源分配模型： Ctrgmax !//'Sj陽01引 姑.C><i.、 Cx、'《
[0013] 其中，X表示用戶配對和資源分配的指示向量，nTx表示系統(tǒng)容量值，Iw表示長度 是N且元素全部等于1的向量，Iwu表示長度是Nu且元素全部等于1的向量，（?）T表示轉(zhuǎn) 置操作，Hijix表示求出使得括號內(nèi)的值最大的X的操作；
[0014] (7)利用商用軟件MTLAB求解步驟（6)中得到的模型，求解出用戶配對和資源分 配的指示向量X，再根據(jù)X得到用戶配對和資源分配的結(jié)果向量U;
[001引 做根據(jù)用戶配對和資源分配的結(jié)果向量U和步驟（4)得到的用戶調(diào)制階數(shù)矩陣M，對每個用戶攜帶的信息進行調(diào)制，再將每個用戶調(diào)制后的信息在運個用戶所分配到的資 源塊中發(fā)送給信號接收器，完成本時隙用戶流的用戶配對和資源分配；
[0016] (9)判斷是否存在下一時隙的用戶流，若是，選擇下一時隙的用戶流，返回（1);否 貝1J，完成所有用戶流的用戶配對和資源分配。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有W下優(yōu)點：
[0018] 第一，由于本發(fā)明采用構(gòu)建用戶配對和資源分配聯(lián)合模型的方法，將用戶配對問 題和資源分配問題聯(lián)合起來同時考慮，克服了現(xiàn)有技術中不能同時進行用戶配對和資源分 配的問題，也克服了現(xiàn)有技術只能進行固定的2用戶配對的問題，使得本發(fā)明能高效地同 時進行動態(tài)的多用戶配對和資源分配，進而最大化系統(tǒng)的頻率利用率；
[0019] 第二，由于本發(fā)明采用在給定系統(tǒng)誤比特率口限的情況下，根據(jù)信道狀態(tài)動態(tài)地 進行用戶配對和資源分配的方法，克服了現(xiàn)有技術在資源分配過程中不能保證系統(tǒng)通信質(zhì) 量的問題，使得本發(fā)明能在最大化系統(tǒng)的頻率利用率的同時，保證系統(tǒng)的誤比特率在口限 值之下，進而提高了系統(tǒng)通信質(zhì)量。
【附圖說明】：
[0020] 圖1是本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖；
[0021] 圖2是用本發(fā)明和現(xiàn)有技術對用戶配對和資源分配后系統(tǒng)的頻譜利用率仿真對 比圖；
[0022] 圖3是用本發(fā)明和現(xiàn)有技術對用戶配對和資源分配后系統(tǒng)的平均配對用戶數(shù)仿 真對比圖。
[0023] 圖4是用本發(fā)明和現(xiàn)有技術對用戶配對、資源分配后系統(tǒng)的平均調(diào)制階數(shù)仿真對 比圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述。
[00巧]參照附圖1，本發(fā)明的具體實施步驟如下：
[00%] 步驟1，基站獲得當前時隙的待配對用戶集合1、待配對用戶數(shù)Nu、資源塊集合r、 資源塊個數(shù)NW及接收天線數(shù)化。
[0027] 待配對用戶集合1表示為：1 = 111, 12,…，Ii,…，Wl，其中，1康示第i個待配對 用戶的編號，iG[1，NuLNu表示待配對用戶數(shù)；
[002引資源塊集合r表示為：r=h，。，…，r,，…，町}，其中，r,表示第j個資源塊的編 號，jG[1，閑，N表示資源塊個數(shù)。
[0029] 步驟2,根據(jù)資源塊集合r和資源塊個數(shù)N，形成可選資源塊分配集合P。
[0030] 2a)生成一個空的初始可選資源塊分配集合P。；
[0031] 2b)在資源塊集合r中選取1個資源塊，將運個資源塊的編號作為一個元素放入P。 中；
[0032] 2c)在資源塊集合r中選取2個連續(xù)的資源塊，將運些資源塊的編號作為另一個元 素放入P。中；
[003引 2d)重復步驟2b)和2c)直到在資源塊集合r選擇N個連續(xù)的資源塊，將賦值后的 初始可選資源塊分配集合P。作為可選資源塊分配集合P。
[0034] 步驟3,根據(jù)可選資源塊分配集合P，生成資源塊分配模式矩陣T。
[0035] 3a)生成一個N行，Z列，且元素均為0的初始資源塊分配模式矩陣T。，其中Z等于 可選資源塊分配集合P中元素的個數(shù)；
[0036] 3b)判斷可選資源塊分配集合P中第q個元素中是否包含編號等于r,的資源塊， 若是，則令T。中第r,行、第q列的元素等于1;否則，令其等于0。
[0037] 3c)將賦有元素值的初始資源塊分配模式矩陣T。作為最終的資源塊分配模式矩陣 T。
[0038] 步驟4,根據(jù)資源塊分配模式矩陣T，得到資源分配約束矩陣Cl:
[0039] Cl= {r@l,v} W40] 其中，Iw