CN101252420B - 一种多用户多天线传输的***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多用户多天线传输的方法，包括：步骤1，设置空间相关度阈值，并按用户媒体接入控制层的参数确定所述用户的服务优先级；步骤2，选择服务优先级最高的用户为第一个选定用户；步骤3，计算未选定用户同最近选定的用户间的空间相关度，空间相关度低于所述空间相关度阈值的未选定用户构成待选用户集合；步骤4，选择所述待选用户集合中服务优先级最高的用户为选定用户；步骤5，重复所述步骤3和步骤4以完成用户选取，将选定用户的数据进行编码后发送。从而实现多用户多天线传输的跨层优化，在满足用户业务需求的同时，减少用户间干扰。

Description

一种多用户多天线传输的***及方法

技术领域

本发明涉及无线通信多天线技术领域，尤其涉及一种多用户多天线传输的***及方法。 

背景技术

MIMO(Multiple-input and Multiple-output，多输入多输出)技术通过空间复用和多用户分集，增加了***容量，具有固有优势。 

在一个多用户MIMO***中，假设在基站处布置M_t个天线，而每个用户处布置M_r个天线，则用户k的信道矩阵可以表示为M_r×M_t的矩阵H_k，用户k接收到的信号为 

y_k＝H_kx+n_k

其中，y_k为M_r×1向量表示用户k接收到的信号，n_k为M_r×1向量表示用户k接收到的干扰噪声，x为M_t×1向量表示基站发送的信号。 

通过SVD(Singular Value Decomposition，奇异值分解)方法，将无线传输信道分解为正交的本征子信道： 

$H_k=U_k{\mathrm{\Σ}}_k{V}_k^H$

$=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{rank}\left(H_k\right)}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{k,i}{\mathrm{\σ}}_{k,i}{v}_{k,i}^H$ 公式1 

其中u_k，i表示H_k的第i个左奇异向量，v_k，i表示H_k的第i个右奇异向量，σ_k，i 表示H_k的第i个奇异值，rank(H_k)表示矩阵H_k的秩。 

本征传输模式为采用一组右、左奇异向量分别作为发送和接收天线的权重进行传输，其等效的信道增益就为该左右奇异向量对应的奇异值。 

在用户端利用左奇异向量进行解码，假设用户在一个本征子信道上传输数据，用户k₁在接收端解码得到： 

公式2 

其中， 

为用户k₁接收到的信号， 为用户k₁的本征子信道对应的奇异值， 

为用户k₁的本征子信道对应的左奇异向量， 

为用户k₁的本征子信道对应的右奇异向量， 

为用户k₂的本征子信道对应的右奇异向量， 

为基站发送给用户k₂的原始信号，N为用户的个数， 为用户k₁接收的干扰噪声。 

为空间相关度，反映了两个用户间的信息干扰程度。右奇异向量为用户的空间特征码。 

随着人们对无线通信业务需求的不断提高，新一代无线通信网络应该能提供多种不同的用户业务类型，比如话音业务、数据业务、多媒体业务等，这些不同的用户业务类型具有不同的QoS(Quality of Service，服务质量)需求。 

为了满足多用户在多天线***中各种不同的用户QoS需求，同时尽可能的降低多用户间的干扰，在多天线***中需要有效的多用户传输机制。但是，现有技术是从单一的物理层或MAC(Media Access Control，媒质用户接入)层进行考虑，无法同时满足各用户的QoS需求和***整体传输容量最大，因此需要联合考虑物理层和MAC层，在物理层通过估计各用户信道状态信息，结合各用户MAC层参数，实现跨层的多用户在多天线***中的数据优化传输。 

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种多用户多天线传输的***及方法，其目的在于，实现多用户多天线传输的跨层优化，在达到用户间干扰整体最小化的同时保证各用户的QoS需求。 

本发明公开了一种多用户多天线传输的方法，包括： 

步骤1，设置空间相关度阈值，并按用户媒体接入控制层的参数确定所述用户的服务优先级； 

步骤2，选择服务优先级最高的用户为第一个选定用户； 

步骤3，计算未选定用户同最近选定的用户间的空间相关度，空间相关 度低于所述空间相关度阈值的未选定用户构成待选用户集合； 

步骤4，选择所述待选用户集合中服务优先级最高的用户为选定用户； 

步骤5，判断已选取的用户数量是否等于发射天线数，如果是则将选定用户的数据进行编码后发送，否则，执行所述步骤3。 

所述用户媒体接入控制层的参数为用户媒体接入控制层服务质量等级， 

所述步骤1中确定用户服务优先级的过程进一步为，将所述用户媒体接入控制层服务质量等级对应为所述用户的服务优先级，所述服务质量等级越高对应的所述服务优先级越高。 

所述用户媒体接入控制层的参数为用户媒体接入控制层业务队列长度， 

所述步骤1中确定用户服务优先级的过程进一步为，将所述用户媒体接入控制层业务队列长度对应为所述用户的服务优先级，所述业务队列越长对应的所述服务优先级越高。 

本发明还公开了一种多用户多天线传输的***，包括： 

设置模块，用于设置空间相关度阈值，并按用户媒体接入控制层的参数确定所述用户的服务优先级； 

选取模块，选择服务优先级最高的用户为第一个选定用户，计算未选定用户同最近选定的用户间的空间相关度，空间相关度低于所述空间相关度阈值的未选定用户构成待选用户集合，选择所述待选用户集合中服务优先级最高的用户为选定用户，重复所述构成待选用户集合和在所述待选用户集合中选定用户的过程至选取的用户数量等于发射天线的数量为止； 

发送模块，用于将选定用户的数据进行编码后发送。 

所述用户媒体接入控制层的参数为用户媒体接入控制层服务质量等级， 

所述设置模块进一步用于将所述用户媒体接入控制层服务质量等级对应为所述用户的服务优先级，所述服务质量等级越高对应的所述服务优先级越高。 

所述用户媒体接入控制层的参数为用户媒体接入控制层业务队列长度， 

所述设置模块进一步用于将所述用户媒体接入控制层业务队列长度对应为所述用户的服务优先级，所述业务队列越长对应的所述服务优先级越高。 

本发明的有益效果在于，提供了一种多用户多天线传输的***及方法，能够实现多用户多天线传输的跨层优化，并能够实现多用户的空间复用，在 达到用户间干扰最小化的同时保证各用户的QoS需求。 

附图说明

图1是本发明的方法流程图； 

图2是本发明的***流程图； 

图3是本发明实施例1的方法流程图； 

图4是本发明实施例2的方法流程图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。 

本发明的方法流程如图1所示。 

步骤S101，设置空间相关度阈值，并按用户MAC层的参数确定所述用户的服务优先级； 

步骤S102，选择服务优先级最高的用户为第一个选定用户； 

步骤S103，计算未选定用户同最近选定的用户间的空间相关度，空间相关度低于所述空间相关度阈值的未选定用户构成待选用户集合； 

步骤S104，选择所述待选用户集合中服务优先级最高的用户为选定用户； 

步骤S105，判断是否完成用户选取，如果是，执行步骤S106，否则，执行步骤S103； 

步骤S106，将选定用户的数据进行编码后发送。 

本发明的***结构图如图2所示。 

设置模块201，用于设置空间相关度阈值，并按用户媒体接入控制层的参数确定所述用户的服务优先级； 

选取模块202，选择服务优先级最高的用户为第一个选定用户，计算未选定用户同最近选定的用户间的空间相关度，空间相关度低于所述空间相关 度阈值的未选定用户构成待选用户集合，选择所述待选用户集合中服务优先级最高的用户为选定用户，重复所述构成待选用户集合和在所述待选用户集合中选定用户的过程以完成用户选取； 

发送模块203，用于将选定用户的数据进行编码后发送。 

实施例1 

在实施例1中依据用户MAC层QoS等级和被选取用户间的空间相关度选取用户。 

具体方法流程如图3所示。 

步骤S301，根据用户的QoS需求分成不同的QoS等级，每一个等级对应于一个服务优先级，QoS等级越高对应的服务优先级越高。 

步骤S302，选取服务优先级最高的用户作为选定用户。 

步骤S303，获得各个用户的信道矩阵，依据公式1和公式2计算未选定用户同最近选定的用户间的空间相关度，对空间相关度进行排序，选择空间相关度低于空间相关度阈值的未选定用户构成待选用户集合。 

如果在构成前已经存在待选用户集合，则用新构成的待选用户集合替换原来的待选用户集合。 

如果是第一次执行步骤S303，则最近选定的用户为步骤S302中选择的第一个选定用户。 

步骤S304，对待选用户集合中的用户按服务优先级排序，选取服务优先级最高的用户为选定用户。 

步骤S305，判断已选取的用户数量是否等于发射天线数量，如果等于，执行步骤S306，否则，执行步骤S303。 

步骤S306，编码并发送用户数据，编码方法可以采用多用户间干扰消除的编码方法。 

实施例2 

在实施例2中依据用户MAC层用户业务队列长度和被选取用户间的空间相关度选取用户。 

具体方法流程如图4所示。 

步骤S401，根据用户业务队列长度分成不同的等级，每一个等级对应于一个服务优先级，业务队列长度越长对应的服务优先级越高。 

步骤S402，选取服务优先级最高的用户作为选定用户。 

步骤S403，获得各个用户的信道矩阵，依据公式1和公式2计算未选定用户同最近选定的用户间的空间相关度，对空间相关度进行排序，选择空间相关度低于空间相关度阈值的未选定用户，构成待选用户集合。 

如果在构成前已经存在待选用户集合，则用新构成的待选用户集合替换原来的待选用户集合。 

如果第一次执行步骤S403，则最近选定的用户为步骤S402中选择的第一个选定用户。 

步骤S404，对待选用户集合中的用户按服务优先级排序，选取服务优先级最高的用户为选定用户。 

步骤S405，判断已选取的用户数量是否等于发射天线数量，如果等于，执行步骤S406，否则，执行步骤S403。 

步骤S406，编码并发送用户数据，编码方法可以采用多用户间干扰消除的编码方法。 

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。 

Claims (6)

1.一种多用户多天线传输的方法，其特征在于，包括：

步骤1，设置空间相关度阈值，并按用户媒体接入控制层的参数确定所述用户的服务优先级；

步骤2，选择服务优先级最高的用户为第一个选定用户；

步骤3，计算未选定用户同最近选定的用户间的空间相关度，空间相关度低于所述空间相关度阈值的未选定用户构成待选用户集合；

步骤4，选择所述待选用户集合中服务优先级最高的用户为选定用户；

步骤5，判断已选取的用户数量是否等于发射天线数，如果是则将选定用户的数据进行编码后发送，否则，执行所述步骤3。

2.如权利要求1所述的多用户多天线传输的方法，其特征在于，

所述用户媒体接入控制层的参数为用户媒体接入控制层服务质量等级；

所述步骤1中确定用户服务优先级的过程进一步为，将所述用户媒体接入控制层服务质量等级对应为所述用户的服务优先级，所述服务质量等级越高对应的所述服务优先级越高。

3.如权利要求1所述的多用户多天线传输的方法，其特征在于，

所述用户媒体接入控制层的参数为用户媒体接入控制层业务队列长度；

所述步骤1中确定用户服务优先级的过程进一步为，将所述用户媒体接入控制层业务队列长度对应为所述用户的服务优先级，所述业务队列越长对应的所述服务优先级越高。

4.一种多用户多天线传输的***，其特征在于，包括：

设置模块，用于设置空间相关度阈值，并按用户媒体接入控制层的参数确定所述用户的服务优先级；

选取模块，选择服务优先级最高的用户为第一个选定用户，计算未选定用户同最近选定的用户间的空间相关度，空间相关度低于所述空间相关度阈值的未选定用户构成待选用户集合，选择所述待选用户集合中服务优先级最高的用户为选定用户，重复所述构成待选用户集合和在所述待选用户集合中选定用户的过程至选取的用户数量等于发射天线的数量为止；

发送模块，用于将选定用户的数据进行编码后发送。

5.如权利要求4所述的多用户多天线传输的***，其特征在于，

所述用户媒体接入控制层的参数为用户媒体接入控制层服务质量等级；

所述设置模块进一步用于将所述用户媒体接入控制层服务质量等级对应为所述用户的服务优先级，所述服务质量等级越高对应的所述服务优先级越高。

6.如权利要求4所述的多用户多天线传输的***，其特征在于，

所述用户媒体接入控制层的参数为用户媒体接入控制层业务队列长度；

所述设置模块进一步用于将所述用户媒体接入控制层业务队列长度对应为所述用户的服务优先级，所述业务队列越长对应的所述服务优先级越高。

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