專利名稱：一種虛擬多輸入多輸出系統中用戶配對的方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種虛擬多輸入多輸出系統中用戶配對的方法。
背景技術：
MIMO (Multiple Input and Multiple Output,多輸入多輸出)技術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點，現今已經成為移動通訊界一個研究熱點。MIMO通信系統的容量會隨著天線數的增加而線性增加，然而在實際運用中，由于功耗、體積等問題，在用戶終端(尤其是手持終端)上使用多天線是不實際的。由此，多個單天線終端和一個多天線基站構成的虛擬多輸入多輸出(V-MMO)系統應運而生。在擁有多個發射終端和一個接收基站的無線通信系統中，需要考慮如何選擇用戶配對并與基站組成V-MIMO系統，不同的配對方法可以根據不同的需求帶來相應的效益。 基于上述描述，用戶的配對算法在上行V-MMO系統中成為一個重要的問題，目前存在多種調度算法，比如隨機(RR)、正交準則(0F)、行列式準則(DF)、單比例公平(S-PF)、雙比例公平(D-PF)等，但是現有的配對算法均存在較大問題，比如未考慮用戶的QoS(Quality of Service,服務質量)要求,在系統性能和用戶公平性之間沒有很好的權衡等。
發明內容
本發明的目的是提供一種虛擬多輸入多輸出系統中用戶配對的方法，有效地保證用戶間的公平性和系統的吞吐量。—種虛擬多輸入多輸出系統中用戶配對的方法，該方法包括根據時延最大準則計算用于表示用戶的數據隊列在某一時刻服務質量QoS信息的歸一化時延因子J ;根據比例公平原則計算該用戶在所述某一時刻的公平性因子M ；根據所述歸一化時延因子J與所述公平性因子M的乘積大小獲得調度優先級排序列表，選擇該排序列表中優先級最高的用戶進行當前周期的配對。由上述本發明提供的技術方案可以看出，根據用戶的QoS信息和公平性信息選擇合適的用戶進行配對調度，有效的保證用戶間的公平性和系統的吞吐量。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發明實施例一提供的一種虛擬多輸入多輸出系統中用戶配對的方法的流程圖2為本發明實施例二提供的一種V-MIMO系統的示意圖；圖3為本發明實施例二提供又一種虛擬多輸入多輸出系統中用戶配對的方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。實施例一圖1為本發明實施例一提供的一種虛擬多輸入多輸出系統中用戶配對的方法的流程圖；主要包括如下步驟 步驟101、根據時延最大準則計算用于表示用戶的數據隊列在某一時刻服務質量QoS信息的歸一化時延因子J。為了評價用戶某一時刻的QoS狀態，可根據時延最大(Max Delay)準則實現。例如用戶i的數據隊列(用于緩存及輸出數據)在nTs時刻(n為正整數)的歸一化時延可表示為
J = 。其中，Ts為時隙長度，Wi[n]為用戶i的數據隊列在nTs時刻內的平均時延信息。
n步驟102、根據比例公平原則計算該用戶在所述某一時刻的公平性因子M。計算用戶公平性因子M —般與其歸一化時延因子J所處的時刻相對應。例如，步驟101計算用戶i在nTs時刻內的平均時延信息，則同樣計算用戶i在nTs時刻的公平性因
子M其中，RiW為用戶i的數據隊列在nTs時刻的即時傳輸速率用戶i的
數據隊列在nTs時刻內的平均傳輸速率。另外，本步驟與步驟101不區分先后。步驟103、根據所述歸一化時延因子J與所述公平性因子M的乘積大小獲得調度優先級排序列表，選擇該排序列表中優先級最高的用戶進行當前周期的配對。公平性因子M和歸一化時延因子J分別描述了每個待配對用戶的兩種屬性，而將兩者相乘后可對兩個考慮因素有所折中，以達到預期的效果。將兩者相乘后，可將計算結果按照從大到小的順序排列，并選擇滿足要求的用戶進行當前周期的配對(通常選擇優先級較高的用戶進行配對)。本發明實施例通過用戶的QoS信息和公平性信息選擇合適的用戶進行配對調度，有效的保證用戶間的公平性和系統的吞吐量。實施例二為了便于理解本發明，現結合附圖2-3對本發明作進一步說明。圖2為本發明提供的一種V-MMO系統模型的示意圖，如圖2所示Tx、Rx分別代表發送天線和接收天線，其中每個用戶擁有一個發射天線(Nt = 1)，基站具有多個天線(例如基站有2根天線，則隊=2)，為了便于理解，圖中僅表示了 2個具有單一發射天線的用戶與一個具有2根天線的基站組成的V-MIMO系統，需要說明的是，該發明同樣適用于多于兩個配對用戶及具有多根天線的基站的應用場景。在本場景中用戶i(ie (1,2,3......N))
首先將需要發送至基站的數據以、i的到達速率緩存在對應的數據隊列Qi中，當系統隨機抽取用戶i及其他若干用戶組成V-MIMO系統后，則發射機開始對系統中用戶緩存的數據以Ri的傳輸速度進行發送。在時間維度上，時隙長度記為Ts (對配對用戶的選擇每Ts時間進行一次)；在頻率維度上，用戶共享帶寬為B。具體的，如圖3所示，為本發明實施例一提供又一種虛擬多輸入多輸出系統中用戶配對的方法的流程圖，主要包括如下步驟步驟301、計算用戶i的數據隊列在nTs時刻(n為正整數)的即時傳輸速率RiM。若系統隨機抽取Nu個用戶組成V-MMO系統，則在接收機端接收到的信號為
權利要求
1.一種虛擬多輸入多輸出系統中用戶配對的方法，其特征在于，該方法包括根據時延最大準則計算用于表示用戶的數據隊列在某一時刻服務質量QoS信息的歸一化時延因子J ;根據比例公平原則計算該用戶在所述某一時刻的公平性因子M ；根據所述歸一化時延因子J與所述公平性因子M的乘積大小獲得調度優先級排序列表，選擇該排序列表中優先級最高的用戶進行當前周期的配對。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據時延最大準則計算用于表示用戶的數據隊列在某一時刻QoS信息的歸一化時延因子J的步驟包括根據小Little定理計算用戶i的數據隊列在nTs時刻基于時間窗的平均時延WiQi], 所述Ts為時隙長度，η為正整數；利用時延最大準則，計算用戶i在nTs時刻的歸一化時延因子
3 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據小Little定理計算用戶i的數據隊列在nTs時刻基于時間窗的平均時延Wi [η]的步驟包括計算用戶i在時刻nTs基于時間窗Tw的平均數據隊列的長度這[ ]
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據比例公平原則計算該用戶在所述某一時刻的公平性因子M包括根據用戶i的數據隊列在nTs時刻的即時傳輸速率Ri [η]與其在nTs時刻內的平均傳 輸速率計算用戶i在nTs時刻的公平性因子M :
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，計算所述用戶i的數據隊列在nTs時刻的即時傳輸速率Ri [η]的步驟包括計算接收機接收用戶i在nTs時刻發送的數據隊列時的信噪比SINR 與IM其中，Es則代表單位時間內的平均發射功率，Pi為用戶i的路損信息，Nu為用戶個數， δ 2表示接收機接收到的噪聲能量，Iii表示用戶i和接收機之間的信道沖擊響應信息；獲取用戶i的數據隊列在nTs時刻的即時傳輸速率Ri[η]
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述歸一化時延因子J與所述公平性因子M的乘積大小獲得調度優先級排序列表，選擇該排序列表中優先級最高的用戶進行當前周期的配對包括計算系統中所有用戶的歸一化時延因子J與其公平性因子M的乘積，將計算結果按照大小順序排列，并選擇計算結果最高的兩個用戶進行配對；所述計算結果最高的兩個用戶滿足
7.根據權利要求4任一項所述的方法，其特征在于，該方法還包括更新系統中所有用戶的數據隊列在(n+l)Ts時刻內的平均傳輸速率所"-HI]及平均時延 ff[n+l]；具體的更新用戶i的數據隊列在(n+l)Ts時刻內的平均傳輸速率瓦[ + I]的公式
全文摘要
本發明公開了一種虛擬多輸入多輸出系統中用戶配對的方法，該方法包括根據時延最大準則計算用于表示用戶的數據隊列在某一時刻服務質量QoS信息的歸一化時延因子J；根據比例公平原則計算該用戶在所述某一時刻的公平性因子M；根據所述歸一化時延因子J與所述公平性因子M的乘積大小獲得調度優先級排序列表，選擇該排序列表中優先級最高的用戶進行當前周期的配對。通過采用本發明公開的方法有效的保證用戶間的公平性和系統的吞吐量。
文檔編號H04W72/12GK103024920SQ20121056250
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者吳春靚, 陳力, 陳曉輝, 衛國 申請人:中國科學技術大學