一种应用于VMIMO系统的多用户配对算法

摘要

本发明涉及多输入输出无线移动通讯系统，尤其是涉及一种上行VMIMO系统的多用户配对算法。本发明针对现有技术存在的问题，提供一种基于贪婪准则的次优多用户配对算法的应用于虚拟MIMO系统的多用户配对算法，该算法能够根据用户的信道状况，逐个选择配对用户，在降低搜索复杂度的同时，最大限度地提升系统吞吐量；同时针对边缘用户吞吐量较低的问题，引入了比例公平因子α和β，进一步解决了复杂度计算问题。本发明是按照用户x所在信道容量值由大到小的顺序依次对每一个已调度用户x选择第n个配对用户。本发明应用于VMIMO系统上行数据传输领域。

主权项

一种应用于VMIMO系统的多用户配对方法，其特征在于包括：步骤1：设k₁(x)代表用户x本身，k₂(x)代表用户x的第1个配对用户，k₃(x)代表用户x的第2个配对用户，……，k_n+1(x)代表用户x的第n个配对用户，Ω代表VMIMO系统上行传输数据时未分配资源块的用户集合，Λ₁是VMIMO系统上行传输数据时已分配资源块的用户集合，Ω与Λ₁的集合是整个用户集合；步骤2：按照用户x在VMIMO系统上行传输数据时信道容量值由大到小的顺序依次对每一个已调度用户x选择第n个配对用户，其中x∈Λ_n，Λ_n代表已找到n‑1个配对的用户集合，所述已分配资源块的用户集合指的是VMIMO系统上行传输数据时通过调度算法在可用带宽上的已调度用户，所述可用宽带指的是进行上行传输数据的频带，所述n表示的是配对用户数量，所述n大于等于2的整数；所述步骤2具体过程是：步骤21：根据公式(1)计算用户x在VMIMO系统上行传输数据时信道容量值D₁(x)其中，M_x代表用户x所占的资源块数目，代表用户x在第m个资源块上的信道矩阵；P_x代表基站接收第x个用户发射天线发射信号时的接收功率；N₀代表噪声功率；步骤22：按照步骤21中用户x在VMIMO系统上行传输数据时信道容量值D₁(x)由大到小的顺序依次对每一个已调度用户选择第1个配对用户，根据公式(2)、(3)、(4)、(5)分别计算k₂(x)、D₂(x)，如果D₂(x)>D₁(x)，选择k₂(x)为用户x的第1个配对用户，将k₂(x)从未分配资源块集合Ω中除去，否则，用户x不进行配对，用户x通过其发射天线以SIMO的方式发送数据给基站；依次为每个用户x选择第1个配对用户，若用户x遍历了集合Λ₁，则转至步骤23，否则，针对下一个已调度用户x，继续进行步骤22，其中x∈Λ₁，Λ₁是调度后已分配资源块的用户集合；其中参数α与参数β用来调节配对过程中系统容量与系统公平性间的比例，代表用户x在VMIMO系统上行传输数据时第m个资源块上的信道矩阵；代表基站接收第k₁(x)个用户发射天线发射信号时的接收功率，代表用户i在VMIMO系统上行传输数据时第m个资源块上的信道矩阵，其中i∈Ω；P_i代表基站接收用户i发射天线发射信号时的接收功率，为用户i在VMIMO系统上行传输数据时的平均吞吐量，是根据公式(6)计算所得，所述T_C为用户i进行信号滤波的时间窗参数，代表上一个传输时间间隔(TTI)用户i在VMIMO系统上行传输数据时的平均吞吐量，r_i'(t‑1)代表上一个传输时间间隔(TTI)用户i在VMIMO系统上行传输数据时的实际传输速率，单位为Mbps，r_i'(t‑1)＝VMIMO上行传输数据时的频谱效率×VMIMO系统上行传输数据时的用户i所在信道带宽，r_i'(0)＝0；代表用户x与用户i配对后在第m个资源块上与基站接收天线所组成的信道矩阵，代表用户x和用户i配对后在第m个资源块上的频谱效率的相对值，代表用户x和用户k₂(x)配对后在第m个资源块上的频谱效率的相对值；步骤23：按照步骤22中用户x在VMIMO系统上行传输数据时信道容量值D₂(x)由大到小的顺序 依次对每一个已调度用户x选择第2个配对用户，x∈Λ₂，Λ₂代表已找到第1个配对的用户集合，根据公式(7)、(8)、(9)、(10)分别计算k₃(x)、D₃(x)，如果D₃(x)>D₂(x)，选择k₃(x)为用户x的第2个配对用户，将k₃(x)从未分配资源块集合Ω中除去；否则，用户x不进行配对，用户x通过2个用户配对以VMIMO的方式发送数据给基站；依次为每个用户x选择第2个配对用户，若用户x遍历了集合Λ₂，则转至步骤24；否则，针对下一个已调度用户x，继续进行步骤23；其中代表用户k₂(x)在第m个资源块上的信道矩阵；代表基站接收用户k₂(x)发射天线发射信号时的接收功率，所述根据公式(6)计算所得，代表k₂(x)与用户i配对后在第m个资源块上与基站接收天线所组成的信道矩阵，代表k₂(x)和用户i配对后在第m个资源块上的频谱效率的相对值，代表k₂(x)和用户k₃(x)配对后在第m个资源块上的频谱效率的相对值；步骤24：按照步骤23中用户x在VMIMO系统上行传输数据时信道容量值D_n(x)由大到小的顺序依次对每一个已调度用户选择第n个配对用户，x∈Λ_n，Λ_n代表已找到第n‑1个配对的用户集合，根据公式(11)、(12)、(13)、(14)分别计算k_n+1(x)、D_n+1(x)，如果D_n+1(x)>D_n(x)，选择k_n+1(x)为用户x的第n个配对用户，将k_n+1(x)从未分配资源块集合Ω中除去；否则，用户x不再进行配对，用户x通过n个配对用户以VMIMO的方式发送数据给基站；依次为每个用户x选择第n个配对用户时，若用户x遍历了集合Λ_n，则结束；否则，针对下一个已调度用户 x，继续进行步骤24；其中代表用户k_n(x)在VMIMO系统上行传输数据时第m个资源块上的信道矩阵，所述m大于等于0；代表基站接收第k_n(x)个用户发射天线发射信号时的接收功率，所述根据公式(6)计算所得，代表用户k_n(x)与用户i配对后在第m个资源块上与基站接收天线所组成的信道矩阵，代表用户k_n(x)和用户i配对后在第m个资源块上的频谱效率的相对值，代表用户k_n(x)和用户k_n+1(x)配对后在第m个资源块上的频谱效率的相对值。