專利名稱：一種基于不同速率更新策略的多用戶比例公平方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到無線通信技術(shù)中多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的多用戶調(diào)度技術(shù)，更具體地，涉及一種基于不同速率更新策略的多用戶比例公平方法。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)是無線通信B3G的核心技術(shù)之一。它在基站端和用戶端使用多根發(fā)射天線和接收天線，利用由此得到的空間復(fù)用增益和多用戶調(diào)度得到的空間分集增益，來提高系統(tǒng)的吞吐率。在MIMO系統(tǒng)中，基站端的發(fā)射天線數(shù)量有限，而每一時(shí)隙中接受服務(wù)的用戶的接收天線總和不能大于發(fā)射天線數(shù)，因此，需要進(jìn)行多用戶調(diào)度以滿足該條件?？臻g分集增益就是通過在多用戶調(diào)度的過程中，利用用戶信道的衰落特性，讓基站在每一調(diào)度時(shí)隙為信道狀態(tài)最好，即用戶信道容量最大的幾個(gè)用戶提供服務(wù)來得到。設(shè)基站有M根發(fā)射天線，用
戶k的接收天線數(shù)目為Nk，則系統(tǒng)能同時(shí)服務(wù)的用戶數(shù)m滿足HiM。這樣的調(diào)度方法能夠使系統(tǒng)的吞吐率最大，然而卻忽略了用戶間的公平性。當(dāng)一部分用戶信道狀態(tài)長期處于較差狀態(tài)，即用戶信道容量較小的時(shí)候，這些用戶會(huì)長時(shí)間無法得到服務(wù)。為了解決用戶公平性的問題，比例公平調(diào)度算法被引入到多用戶調(diào)度中來。它不再把用戶的信道容量大小作為用戶優(yōu)先級(jí)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，而是使用用戶信道容量和平均傳輸速率的比值，即
Γ π t^m其中Tk (t)表示用戶k在時(shí)刻t的信道容量，或稱為瞬時(shí)傳輸速率。7；(0表示用
戶k在時(shí)刻t的平均傳輸速率，由公式(2)更新
Ut+^) =
U、
V tCj
_ ⑴,用戶得到調(diào)度
V-(2)
Tk (t),用戶未得到調(diào)度其中t。為更新窗口，一般取值為100。在用戶長期得不到調(diào)度的時(shí)候，比例公平算法能夠提高用戶的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，從而使得用戶在吞吐率上的公平性得到改善，即減少不同用戶間平均吞吐率的差異。 雖然比例公平調(diào)度算法所能達(dá)到較高的公平性，但是用戶間吞吐率的公平性還有上升空間，因此，有必要提供一種改進(jìn)的多用戶比例公平方法來進(jìn)一步提高用戶在吞吐率上的公平性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多用戶比例公平方法，能夠進(jìn)一步提高用戶間在吞吐率上的公平性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于不同速率更新策略的多用戶比例公平方法，包括如下步驟用戶向基站發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求，并向基站發(fā)送自身的信道狀態(tài)信息；基站根據(jù)用戶反饋的信道狀態(tài)信息，基于貪婪算法的選擇原則，按照一種自適應(yīng)比例公平方法進(jìn)行用戶調(diào)度，這種自適應(yīng)比例公平方法中用戶k的優(yōu)先級(jí)表示為
權(quán)利要求
1. 一種基于不同速率更新策略的多用戶比例公平方法，包括如下步驟 步驟(1)基站接收到用戶的服務(wù)請(qǐng)求和信道狀態(tài)信息后，初始化平均傳輸速率，平均請(qǐng)求速率和服務(wù)對(duì)象集合；步驟( 基于更新策略向服務(wù)對(duì)象集合中增加一個(gè)用戶，所增加的用戶滿足當(dāng)該用戶加入服務(wù)對(duì)象集合后，新的服務(wù)對(duì)象集合的優(yōu)先級(jí)之和最大；步驟C3)重復(fù)步驟( 直到服務(wù)對(duì)象集合內(nèi)的服務(wù)對(duì)象數(shù)達(dá)到基站所承受的用戶上限；Tk(t) Rk(t)其中，每個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級(jí)為Ut) W)其中Tk(t)表示用戶k在時(shí)刻t的傳輸速率。7；(0表示用戶k在時(shí)刻t的平均傳輸速率，7； (0的更新公式為Ut+^) =VivV tCj14(0+^4(0，當(dāng)用戶得到調(diào)度時(shí)Tk (t), 當(dāng)用戶未得到調(diào)度時(shí)Rk (t)表示用戶k在時(shí)刻t的瞬時(shí)請(qǐng)求速率，民⑴表示用戶k在時(shí)刻t的平均請(qǐng)求速率，的更新公式為1Λ^(^ + 1)= 1-- Rkit)+-Rkit)t1\ ι /t cα作為調(diào)整提高處在較差信道中的用戶的優(yōu)先級(jí)的參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于不同速率更新策略的多用戶比例公平方法，其特征在于，所述更新策略是第一次向服務(wù)對(duì)象集合中加入用戶時(shí)，計(jì)算出每個(gè)用戶Rk(t)，并對(duì)民⑴ 進(jìn)行更新，之后每一次向服務(wù)對(duì)象集合中添加用戶時(shí)，都更新前一次未被選中的用戶的& (t)，但是不對(duì)民(0進(jìn)行更新。
3.如權(quán)利要求1所述的基于不同速率更新策略的多用戶比例公平方法，其特征在于， 所述更新策略是第一次向服務(wù)對(duì)象集合中加入用戶時(shí)，計(jì)算出每個(gè)用戶的，并對(duì)進(jìn)行更新，之后每一次向服務(wù)對(duì)象集合中添加用戶時(shí)，Rk(t)就使用第一次得到的值，并且民(0也也使用第一次得到的值。
4.如權(quán)利要求ι所述的基于不同速率更新策略的多用戶比例公平方法，其特征在于， 所述更新策略是第一次向服務(wù)對(duì)象集合中加入用戶時(shí)，計(jì)算出每個(gè)用戶的，并對(duì)進(jìn)行更新，之后每一次向服務(wù)對(duì)象集合中添加用戶時(shí)，都更新前一次未被選中的用戶的&(0，并且對(duì)^(0進(jìn)行更新。
5.如權(quán)利要求1所述的基于不同速率更新策略的多用戶比例公平方法，其特征在于 所述的作為調(diào)整提高處在較差信道中的用戶的優(yōu)先級(jí)的參數(shù)α的取值不超過2。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的基于不同速率更新策略的多用戶比例公平方法，其特征在于所述的用戶的瞬時(shí)傳輸速率Tk(t)為當(dāng)前該用戶在考慮了干擾情況下的信道容量，當(dāng)瞬時(shí)請(qǐng)求速率&(0更新一次時(shí)，的取值為當(dāng)前該用戶在沒有干擾情況下的信道容量；當(dāng)瞬時(shí)請(qǐng)求速率更新多次時(shí)，Rk(t)的第一次取值為當(dāng)前該用戶在沒有干擾情況下的信道容量。
7.如權(quán)利要求6所述的基于不同速率更新策略的多用戶比例公平方法，其特征在于 所述的信道容量是根據(jù)信道矩陣，參照所采用的預(yù)編碼方法計(jì)算得到的。
8.如權(quán)利要求7所述的基于不同速率更新策略的多用戶比例公平方法，其特征在于 所述的信道矩陣由服務(wù)對(duì)象集合中的所有用戶的信道矩陣縱向連接形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO)無線通信系統(tǒng)中的基于不同速率更新策略的多用戶比例公平調(diào)度方法，包括如下內(nèi)容基站接收到用戶的服務(wù)請(qǐng)求后，利用貪婪選擇算法，依據(jù)一種自適應(yīng)比例公平方法和不同請(qǐng)求速率更新策略，進(jìn)行用戶調(diào)度；在一次調(diào)度中，自適應(yīng)比例公平方法中要用于計(jì)算用戶調(diào)度優(yōu)先級(jí)的瞬時(shí)請(qǐng)求速率和平均請(qǐng)求速率，有三種更新策略(1)瞬時(shí)請(qǐng)求速率更新多次，平均請(qǐng)求速率更新一次。(2)瞬時(shí)請(qǐng)求速率和平均請(qǐng)求速率均更新一次。(3)瞬時(shí)請(qǐng)求速率和平均請(qǐng)求速率均更新多次。本方法中的三種速率更新策略能分別在不同的信道條件下提高系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H04W72/12GK102340882SQ201110269648
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者劉云翔, 劉子豪, 蘇鋼, 譚力 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)