本發(fā)明屬于無線通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種數(shù)?；旌贤ㄐ胖械穆?lián)合模擬波束及用戶調(diào)度方法。該方法通過模擬波束訓(xùn)練，將各用戶對(duì)應(yīng)每個(gè)碼字訓(xùn)練得到的參考信號(hào)接收功率反饋給基站形成表格，基站根據(jù)用戶反饋的參考信號(hào)接收功率信息進(jìn)行聯(lián)合模擬波束及用戶調(diào)度。
背景技術(shù)：
：智能終端的廣泛普及和網(wǎng)絡(luò)容量的爆炸式增長，對(duì)實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸和可靠無線通信的需求日益迫切，在下一代無線通信系統(tǒng)中著重高頻譜效率的關(guān)鍵技術(shù)研究，超稠密網(wǎng)絡(luò)部署成為一種演進(jìn)思路。毫米波憑借極大的帶寬和極窄的波束成為一大研究熱點(diǎn)，其短波長優(yōu)勢(shì)使得天線尺寸大幅減小，便于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模天線陣列，天線陣列提供的陣列增益可以有效彌補(bǔ)毫米波的快衰落特性。針對(duì)多用戶多輸入多輸出(multiple-usermultiple-inputmultiple-output,mu-mimo)系統(tǒng)，基站可以實(shí)現(xiàn)將多個(gè)數(shù)據(jù)流并行傳輸給多個(gè)用戶，提高系統(tǒng)吞吐量。一條射頻鏈路與一個(gè)發(fā)射子陣列相連，射頻鏈路由于成本高昂在發(fā)射端僅配備有限的數(shù)量，而基站所能支持同時(shí)進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)挠脩魯?shù)與基站發(fā)射子陣列數(shù)有關(guān)。因此，用戶數(shù)較多時(shí)，在同一個(gè)時(shí)頻資源上只能調(diào)度部分用戶，有效合理的用戶調(diào)度能夠獲得多用戶分集增益。在mu-mimo系統(tǒng)中進(jìn)行用戶調(diào)度，需要充分考慮用戶間干擾給系統(tǒng)性能帶來的影響。數(shù)字波束成型技術(shù)要求每根天線配備一條射頻鏈路，可以高效抑制用戶間干擾，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的系統(tǒng)性能，但是復(fù)雜度和成本過高。模擬波束成型技術(shù)通過使用相移器大幅降低了復(fù)雜度，但是系統(tǒng)性能受到影響。該方法基于碼書完成聯(lián)合模擬波束及用戶調(diào)度，在模擬波束訓(xùn)練階段，各用戶對(duì)每個(gè)碼字進(jìn)行模擬波束訓(xùn)練，將相應(yīng)的參考信號(hào)接收功率反饋給基站。在模擬波束及用戶調(diào)度階段，基站根據(jù)用戶反饋的參考信號(hào)接收功率信息進(jìn)行聯(lián)合模擬波束及用戶調(diào)度。相較于通過最優(yōu)的窮舉法同時(shí)選擇多個(gè)用戶和對(duì)應(yīng)的模擬波束，復(fù)雜度顯著降低。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種數(shù)?；旌贤ㄐ胖械穆?lián)合模擬波束及用戶調(diào)度方法，可以同時(shí)調(diào)度多個(gè)用戶及相應(yīng)的模擬波束，提高系統(tǒng)容量，且所采用的調(diào)度方法簡(jiǎn)單，復(fù)雜度低。技術(shù)方案：一種數(shù)模混合通信中的聯(lián)合模擬波束及用戶調(diào)度方法，包括如下步驟：(1)基站依次使用碼本中的碼字對(duì)各用戶進(jìn)行模擬波束訓(xùn)練，各用戶觀測(cè)并記錄每個(gè)碼字所對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)接收功率并反饋給基站；(2)基站收集到各個(gè)用戶采用不同碼字進(jìn)行模擬波束訓(xùn)練時(shí)的參考信號(hào)接收功率后，首先根據(jù)參考信號(hào)接收功率最大準(zhǔn)則調(diào)度第一個(gè)用戶，然后以待調(diào)度用戶的加入對(duì)已調(diào)度用戶干擾滿足所定義的性能準(zhǔn)則為原則對(duì)其余用戶進(jìn)行聯(lián)合模擬波束及用戶調(diào)度。作為優(yōu)選，所述步驟(2)中采用如下方法1至方法4中的任一種對(duì)其余用戶進(jìn)行聯(lián)合模擬波束及用戶調(diào)度：方法1：首先從候選碼字索引號(hào)集合中選出使已調(diào)度用戶的速率和最大的碼字索引號(hào)作為最佳碼字索引號(hào)，然后基于最佳碼字索引號(hào)在候選用戶集合中選出信干噪比最大的用戶作為最佳調(diào)度用戶；方法2：首先從候選碼字索引號(hào)集合中選出使已調(diào)度用戶的信干噪比大于設(shè)定門限的碼字索引號(hào)集合，然后從滿足門限的碼字索引號(hào)集合及候選用戶集合中選出使待調(diào)度用戶和已調(diào)度用戶的速率和最大的用戶和對(duì)應(yīng)的碼字索引號(hào)作為最佳用戶碼字索引號(hào)對(duì)；方法3：首先從候選碼字索引號(hào)集合中選出使已調(diào)度用戶的干擾功率和最小的碼字索引號(hào)作為最佳碼字索引號(hào)，然后基于最佳碼字索引號(hào)在候選用戶集合中選出信干噪比最大的用戶作為最佳調(diào)度用戶；方法4：從候選碼字索引號(hào)集合和候選用戶集合中選出具有最大參考信號(hào)接收功率的用戶和對(duì)應(yīng)的碼字索引號(hào)作為最佳用戶碼字索引號(hào)對(duì)。在具體實(shí)施時(shí)：方法1中按照如下公式從候選碼字索引號(hào)集合中選出最佳碼字索引號(hào)m*：按照如下公式在候選用戶集合中選出最佳用戶n*：其中，ua為候選用戶集合，us為已調(diào)度用戶集合，ba為候選碼字索引號(hào)集合，i為已調(diào)度用戶，n為候選用戶，m為候選碼字索引號(hào)；分母上的1表示歸一化噪聲功率，ic表示調(diào)度用戶i使用的碼字索引號(hào)，bc表示調(diào)度用戶b使用的碼字索引號(hào)，和pi,m表示在不同碼字索引號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字時(shí)調(diào)度用戶i的參考信號(hào)接收功率，和表示在不同碼字索引號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字時(shí)候選用戶n的參考信號(hào)接收功率；us-{i}表示從集合us中移去已調(diào)度用戶i。方法2中按照如下公式從候選碼字索引號(hào)集合中選出碼字索引號(hào)集合m：按照如下公式從滿足門限的碼字索引號(hào)集合及候選用戶集合中選出最佳用戶n*和對(duì)應(yīng)的最佳碼字索引號(hào)m*：其中，δ2為設(shè)定的已調(diào)度用戶的信干噪比門限，pn,m表示在候選碼字索引號(hào)m對(duì)應(yīng)的碼字時(shí)候選用戶n的參考信號(hào)接收功率。方法3中按照如下公式從候選碼字索引號(hào)集合中選出最佳碼字索引號(hào)m*：按照如下公式在候選用戶集合中選出最佳用戶n*：方法4中按照如下公式從候選碼字索引號(hào)集合和候選用戶集合中選出最佳用戶n*和對(duì)應(yīng)的最佳碼字索引號(hào)m*：采用上面任一種方法調(diào)度后更新相應(yīng)的集合，進(jìn)行下一個(gè)用戶和模擬波束的選擇，直至完成所有用戶的調(diào)度。作為優(yōu)選，所述步驟(1)中各用戶將大于反饋閾值門限的參考信號(hào)接收功率的相關(guān)信息反饋給基站，若基站未收到來自用戶對(duì)某個(gè)碼字的反饋則將相應(yīng)的參考信號(hào)接收功率記為0。作為優(yōu)選，用戶反饋給基站的信息包括參考信號(hào)接收功率和該參考信號(hào)接收功率所對(duì)應(yīng)的碼字索引號(hào)。有益效果：本發(fā)明提出的數(shù)?；旌贤ㄐ胖械穆?lián)合模擬波束及用戶調(diào)度方法，在模擬波束訓(xùn)練階段，將各用戶對(duì)每個(gè)碼字進(jìn)行模擬波束訓(xùn)練的參考信號(hào)接收功率反饋給基站形成表格。在模擬波束及用戶調(diào)度階段，基站根據(jù)用戶反饋的參考信號(hào)接收功率信息進(jìn)行聯(lián)合模擬波束及用戶調(diào)度。本發(fā)明所提出的用戶調(diào)度方法可以有效減小調(diào)度復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶同時(shí)通信。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)流程圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的方法和窮舉法的系統(tǒng)容量隨信噪比變化的曲線圖。具體實(shí)施方法下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。對(duì)于mu-mimo無線通信系統(tǒng)，基站配置l個(gè)發(fā)射子陣列，待服務(wù)用戶數(shù)為k(k≥l)，碼本中的碼字個(gè)數(shù)為n。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)?；旌贤ㄐ胖械穆?lián)合模擬波束及用戶調(diào)度方法，基于碼書完成mu-mimo無線通信系統(tǒng)聯(lián)合模擬波束及用戶調(diào)度。如圖1所示，本發(fā)明方法主要包括模擬波束訓(xùn)練階段和聯(lián)合模擬波束及用戶調(diào)度階段。在模擬波束訓(xùn)練階段，基站依次使用碼本中的碼字對(duì)各用戶進(jìn)行模擬波束訓(xùn)練，各用戶觀測(cè)并記錄每個(gè)碼字所對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)接收功率并反饋給基站。在聯(lián)合模擬波束及用戶調(diào)度階段，首先根據(jù)參考信號(hào)接收功率最大準(zhǔn)則調(diào)度第一個(gè)用戶，然后以待調(diào)度用戶的加入對(duì)已調(diào)度用戶干擾滿足所定義的性能準(zhǔn)則為原則對(duì)其余用戶進(jìn)行聯(lián)合模擬波束及用戶調(diào)度。本具體實(shí)施例中：基站配備4個(gè)發(fā)射子陣列，每個(gè)子陣列的天線數(shù)為8，待服務(wù)單天線用戶數(shù)為10，基站同時(shí)調(diào)度4個(gè)用戶進(jìn)行通信。模擬波束訓(xùn)練時(shí)使用dft類型的碼本，碼本中的碼字?jǐn)?shù)為16，即l＝4，k＝10，n＝16。下文結(jié)合該具體系統(tǒng)模型詳細(xì)闡述本發(fā)明公開的數(shù)?；旌贤ㄐ胖械穆?lián)合模擬波束及用戶調(diào)度方法。模擬波束訓(xùn)練階段：基站依次使用碼本中的碼字wc進(jìn)行模擬波束訓(xùn)練，其中c＝1,…,16表示碼字索引號(hào)。所有用戶同時(shí)觀測(cè)并記錄每個(gè)碼字所對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)接收功率，記為pk,c，其中k表示第k個(gè)用戶，k＝1,…,10。用戶依據(jù)一定的反饋準(zhǔn)則向基站反饋所測(cè)量的參考信號(hào)接收功率，反饋準(zhǔn)則定義為用戶將大于反饋閾值門限δ1(可設(shè)為0或較小的值)的參考信號(hào)接收功率的相關(guān)信息反饋給基站，如反饋該參考信號(hào)接收功率pk,c及其所對(duì)應(yīng)的碼字索引號(hào)c。模擬波束及用戶調(diào)度階段：基站根據(jù)所有用戶反饋的參考信號(hào)接收功率，形成相應(yīng)的參考信號(hào)接收功率表格，如表1所示。該表記錄各個(gè)用戶采用不同碼字進(jìn)行模擬波束訓(xùn)練時(shí)的參考信號(hào)接收功率。若表中的pk,c未得到反饋，則將第k個(gè)用戶對(duì)應(yīng)碼字索引號(hào)c的參考信號(hào)接收功率記為0。表1各用戶反饋的模擬波束訓(xùn)練信息碼字1碼字2…碼字16ue1p1,1p1,2…p1,16ue2p2,1p2,2…p2,16……………ue10p10,1p10,2…p10,16模擬波束及用戶調(diào)度的具體步驟為：步驟1：設(shè)置初始候選用戶集合為ua＝{1,2,…,10}，候選碼字索引號(hào)集合為ba＝{1,2,…,16}，已調(diào)度用戶集合為us＝φ，已調(diào)度用戶的碼字索引號(hào)集合為bs＝φ，其中φ表示空集。步驟2：選擇第1個(gè)用戶和模擬波束基站按照公式(1)從表1中選出最大參考信號(hào)接收功率所對(duì)應(yīng)的最佳調(diào)度用戶i*和相應(yīng)的最佳碼字索引號(hào)j*：更新集合us＝us∪{i*}，bs＝bs∪{j*}，ua＝ua-{i*}，ba＝ba-{j*}，其中us∪{i*}表示將調(diào)度用戶i*加入集合us，bs∪{j*}表示將調(diào)度用戶i*對(duì)應(yīng)的碼字索引號(hào)j*加入集合bs，ua-{i*}表示從集合ua中移去調(diào)度用戶i*，ba-{j*}表示從集合ba中移去碼字索引號(hào)j*。步驟3：選擇第l(2≤l≤4)個(gè)用戶和模擬波束第l個(gè)用戶通信時(shí)可能會(huì)對(duì)us集合中的用戶造成干擾，為了降低干擾，采用以下四種方法之一進(jìn)行聯(lián)合模擬波束和用戶調(diào)度。方法1：1)按照公式(2)從集合ba中選出使已調(diào)度用戶的速率和最大的碼字索引號(hào)作為最佳碼字索引號(hào)m*：其中，i為已調(diào)度用戶，m為候選碼字索引號(hào)；分母上的1表示歸一化噪聲功率，ic表示調(diào)度用戶i使用的碼字索引號(hào)，bc表示調(diào)度用戶b使用的碼字索引號(hào)，和pi,m表示在不同碼字索引號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字時(shí)調(diào)度用戶i的參考信號(hào)接收功率；us-{i}表示從集合us中移去已調(diào)度用戶i。按公式(2)得到的最佳碼字索引號(hào)m*即作為第l個(gè)用戶使用的碼字索引號(hào)。如果公式(2)有多個(gè)解，則從中隨機(jī)選擇一個(gè)作為第l個(gè)用戶使用的碼字索引號(hào)。2)按照公式(3)從集合ua中選出信干噪比最大的用戶作為最佳用戶n*：其中，n為候選用戶，m*為最佳碼字索引號(hào)；1表示歸一化噪聲功率,和表示在不同碼字索引號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字時(shí)候選用戶n的參考信號(hào)接收功率。根據(jù)公式(3)得到的最佳用戶n*即作為調(diào)度的第l個(gè)用戶。方法2：1)設(shè)定已調(diào)度用戶的信干噪比門限δ2，按照公式(4)從集合ba中選出使已調(diào)度用戶的信干噪比大于該門限的碼字索引號(hào)集合m：其中，i為已調(diào)度用戶，m為候選碼字索引號(hào)；1表示歸一化噪聲功率，ic表示調(diào)度用戶i使用的碼字索引號(hào)，bc表示調(diào)度用戶b使用的碼字索引號(hào)，和pi,m表示在不同碼字索引號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字時(shí)調(diào)度用戶i的參考信號(hào)接收功率；us-{i}表示從集合us中移去用戶i。按照公式(4)得到的m即作為第l個(gè)用戶可能使用的碼字索引號(hào)集合。2)基站從集合m和ua中選出使所有l(wèi)個(gè)用戶(待調(diào)度用戶和已調(diào)度用戶)的速率和最大的用戶和對(duì)應(yīng)的碼字索引號(hào)作為最佳用戶碼字索引號(hào)對(duì)(m*,n*)：其中，n為候選用戶，m為候選碼字索引號(hào)，pn,m和表示在不同碼字索引號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字時(shí)候選用戶n的參考信號(hào)接收功率。按照公式(5)得到的最佳用戶n*即作為調(diào)度的第l個(gè)用戶，m*即作為第l個(gè)用戶使用的碼字索引號(hào)。方法3：1)按照公式(6)從集合ba中選出使已調(diào)度用戶的干擾功率和最小的碼字索引號(hào)作為最佳碼字索引號(hào)m*：其中，i為已調(diào)度用戶，m為候選碼字索引號(hào)，pi,m為在候選碼字索引號(hào)m對(duì)應(yīng)的碼字時(shí)已調(diào)度用戶i的參考信號(hào)接收功率。按照公式(6)得到的最佳碼字索引號(hào)m*即作為第l個(gè)用戶使用的碼字索引號(hào)。2)按照公式(7)從集合ua中選出信干噪比最大的用戶作為最佳用戶n*：其中，n為候選用戶，m*為最佳碼字索引號(hào)；1表示歸一化噪聲功率，bc表示調(diào)度用戶b的碼字索引號(hào)，和表示在不同碼字索引號(hào)對(duì)應(yīng)碼字時(shí)候選用戶n的參考信號(hào)接收功率。根據(jù)公式(7)得到的最佳用戶n*即作為調(diào)度的第l個(gè)用戶。方法4：按照公式(8)從集合ua和ba中選出具有最大參考信號(hào)接收功率的用戶和對(duì)應(yīng)的碼字索引號(hào)作為最佳用戶碼字索引號(hào)對(duì)(m*,n*)：其中，n為候選用戶，m為候選碼字索引號(hào)，pn,m為在候選碼字索引號(hào)m對(duì)應(yīng)的碼字時(shí)候選用戶i的參考信號(hào)接收功率。按照公式(8)得到的最佳用戶n*即作為調(diào)度的第l個(gè)用戶，m*即作為第l個(gè)用戶使用的碼字索引號(hào)。步驟4：更新集合us＝us∪{n*}，bs＝bs∪{m*}，ua＝ua-{n*}，ba＝ba-{m*}。判斷調(diào)度的用戶數(shù)是否達(dá)到4，如果未達(dá)到，則跳轉(zhuǎn)至步驟3開始調(diào)度其他用戶；否則，完成調(diào)度。如圖2所示，為驗(yàn)證本發(fā)明方法效果，本發(fā)明采用上述方法1至方法4的調(diào)度方法分別進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)并與窮舉法進(jìn)行了復(fù)雜度和性能的比較。本發(fā)明提供的數(shù)?；旌贤ㄐ胖械穆?lián)合模擬波束及用戶調(diào)度方法與窮舉法的復(fù)雜度比較基于兩個(gè)方面：搜索次數(shù)和四則運(yùn)算次數(shù)，如表2所示。表2復(fù)雜度比較搜索次數(shù)四則運(yùn)算次數(shù)方法1226462方法24983974方法3226110方法44980窮舉法9172800210974400本發(fā)明提供的數(shù)?；旌贤ㄐ胖械穆?lián)合模擬波束及用戶調(diào)度方法與窮舉法的系統(tǒng)容量隨發(fā)射信噪比的曲線如圖3所示。從圖中可以看出，相較于窮舉法，方法1至方法4在大幅減小復(fù)雜度的同時(shí)，系統(tǒng)容量性能較好。所有方法的系統(tǒng)容量隨著信噪比的增大呈現(xiàn)先逐漸上升，并趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，這是因?yàn)樵诟咝旁氡葧r(shí)，影響系統(tǒng)容量的干擾和噪聲中干擾占主導(dǎo)地位，且干擾功率和有用功率的比值保持恒定。當(dāng)前第1頁12