本发明专利技术涉及一种多用户MIMO上行链路天线选择和用户调度方法，基于用户半正交性选择的向下分支定界(Downwards Branch and Bound,DBAB)、局部迭代寻优算法搜索信道矩阵最大MSV，实现联合天线选择和用户调度；该算法以信道容量为评价指标，局部最优的速率性能更好，逼近穷举算法(Brute‑Force Search,BFS)；同时，该算法的计算复杂度远低于穷举法，具有较大应用价值，在多用户MIMO系统中是一种有前景的天线选择和用户调度方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及第四代和第五代移动通信领域。为解决上述问题，本专利技术提出了一种多用户MIMO上行链路天线选择和用户调度方法(JointAntenna Selection and User Scheduling,JASUS)，该算法的局部最优的速率性能更好，逼近穷举算法(Brute-Force Search,BFS)；同时，该算法的计算复杂度远低于穷举法，具有较大应用价值。故本专利技术在多用户MIMO系统中是一种有前景的天线选择和用户调度方法。
技术介绍
在现代及未来移动通信系统中，基站通过部署天线阵列来同时服务多个用户，从而构成多用户多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统。在过去十年中，无线通信中的MIMO技术以其较高的系统容量和频谱效率而受到世界范围内的研究者广泛关注[见文献1：G.Xu,A.Liu,W.Jiang,H.Xiang,and W.Luo,“Joint user scheduling and antenna selection in distributed massive MIMO systems with limited backhaul capacity,”China Communications,,vol.11,no.5,pp.17-30,2014]。在已经商用的LTE系统中，基于MIMO技术的通信系统已经为移动用户的上网体验带来了巨大提升。在点对点MIMO通信中，信号发送器和接收器都包含多根天线，可实现通信的空间分集和复用。理论上，在不增加额外带宽和发送功率的情况下，MIMO系统所取得的容量随着系统收发天线数量的最小值呈线性增长[见文献2：F.Rusek,D.Persson,L.Buon Kiong,E.G.Larsson,T.L.Marzetta,O.Edfors,and F.Tufvesson,“Scaling up MIMO:opportunities and challenges with very large arrays,”IEEE Signal Processing Mag.,vol.30,pp.40-60,2013]。在移动蜂窝通信中，多用户MIMO(Multi-User MIMO,MU-MIMO)通信系统已经被广泛使用。当移动基站获得自身与不同用户的信道状态信息(Channel State Information,CSI)时，基站可以采用合适的预编码(广义的波束赋形)技术同时给多个用户提供信息业务，成倍提高通信速率[见文献3-5：H.Q.Ngo,E.G.Larsson,and T.L.Marzetta,“Energy and spectralefficiency ofvery large multiuser MIMO systems,”IEEE Trans.Commun.,vol.61,no.4,pp.1436–1449,Apr.2012；L.Dai,Z.Wang,and Z.Yang,“Spectrally efficient time-frequency training OFDM for mobile large-scale MIMO systems,”IEEE J.Sel.Areas Commun.,vol.31,no.2,pp.251–263,Feb.2013；Z.Lu,J.Ning,Y.Zhang,T.Xie,and W.Shen,“Richardson method based linear precoding with low complexity for massive MIMO systems,”in Proc.ofIEEE 81st VTC Spring,2015,pp.1-4]。目前，在4G标准之一的LTE-Advanced协议规范中最多只包含8根天线的小尺度MIMO(small-scale MIMO)[文献5：Z.Lu,J.Ning,Y.Zhang,T.Xie,and W.Shen,“Richardson method based linear precoding with low complexity for massive MIMO systems,”in Proc.ofIEEE 81st VTC Spring,2015,pp.1-4]，而Massive MIMO(也称为large-scale MIMO)技术要求基站端包含64甚至上百根天线，被认为是未来5G通信中最有希望和前景的技术[见文献6-7：E.Larsson,O.Edfors,F.Tufvesson,and T.Marzetta,“Massive MIMO for next generation wireless systems,”IEEE Commun.Mag.,vol.52,no.2,pp.186-195,Feb.2014；Y.Wang and Y.Dong,“A genetic antenna selection algorithm for massive MIMO systems with channel estimation Error,”in Proc.ofAdvances in Wireless and Optical Commun.(RTUWO),2015,pp.1–4]。在多用户MIMO尤其是Massive MIMO系统中，当基站天线数量足够多时，不同用户到基站的信道近似相互正交[见文献6：Y.Wang and Y.Dong,“A genetic antenna selection algorithm for massive MIMO systems with channel estimation Error,”in Proc.ofAdvances in Wireless and Optical Commun.(RTUWO),2015,pp.1–4]，小尺度信道衰落和非相关噪声也能被消除[见文献8：M.Benmimoune,E.Driouch,W.Ajib,and D.Massicotte,“Joint transmit antenna selection and user scheduling for massive MIMO systems,”in Proc.of IEEE WCNC,2015,pp.381-386]；如果采用合适的预编码技术，可以完全消除不同用户之间信息的干扰。然而，为充分利用基站的天线，设计中需要部署与天线数量相等的AFE模块，这在实际设计中是不适用的。由于基站模拟前端(Analog Front-End,AFE)模块数量受限，上行链路可同时选择的天线数量和被服务的用户都受到约束。为充分利用大天线阵列的分集、复用增益，节省射频前端资源，天线选择是非常合适的一种选择[见文献8：M.Benmimoune,E.Driouch,W.Ajib,and D.Massicotte,“Joint transmit antenna selection and user scheduling for massive MIMO systems,”in Proc.ofIEEEWCNC,2015,pp本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多用户MIMO上行链路天线选择和用户调度方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、基于半正交性用户选择的向下分支定界算法：找到使信道矩阵的最小奇异值最大的天线集合A与用户集合U的局部最优解；S2、基于天线与用户集合元素交换的局部迭代寻优算法：在已经获得A和U的情况下，分别固定集合A、U，交换选中的用户元素和天线元素；如果发现交换元素后的集合A、U能够使信道速率更大，则跳出当前局部最优解到另一个性能更优的局部最优解；S3、重复步骤S2直到天线集合A和用户集合U都不再发生变化。
【技术特征摘要】
1.一种多用户MIMO上行链路天线选择和用户调度方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、基于半正交性用户选择的向下分支定界算法：找到使信道矩阵的最小奇异值最大的天线集合A与用户集合U的局部最优解；S2、基于天线与用户集合元素交换的局部迭代寻优算法：在已经获得A和U的情况下，分别固定集合A、U，交换选中的用户元素和天线元素；如果发现交换元素后的集合A、U能够使信道速率更大，则跳出当前局部最优解到另一个性能更优的局部最优解；S3、重复步骤S2直到天线集合A和用户集合U都不再发生变化。2.如权利要求1所述的多用户MIMO上行链路天线选择和用户调度方法，其特征在于：步...
【专利技术属性】
技术研发人员：董宇涵，唐圆圆，钱思远，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。