基于动态多小区用户配对联合虚拟MIMO资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于动态多小区用户配对联合虚拟MIMO资源分配方法，主要解决现有技术无法动态调整系统多小区用户配对和资源分配造成频谱利用率低和通信质量差的问题。技术方案是：以资源分配约束矩阵、用户配对约束矩阵、小区分配约束矩阵和用户对容量向量为参数，构建多小区用户配对和资源分配的模型并求解，得到最优用户配对和资源分配结果向量；依结果向量和用户调制矩阵对每个用户携带的数据信息进行调制；调制后数据信息在用户分配到的资源块上发送给信号接收机。本发明专利技术能高效进行动态多用户配对和资源分配，在满足系统通信质量要求情况下实现了最大化通信系统频谱利用率。用于虚拟MIMO系统中的手机用户进行多小区用户配对和资源分配。

Virtual MIMO resource allocation method based on dynamic multi cell user pairing

The invention discloses a dynamic multi cell combined with virtual MIMO user pairing method based on resource allocation, mainly solves the problem that the existing technology can not dynamically adjust the system of multi cell user pairing and resource allocation caused by low spectrum utilization and poor communication quality problems. The technical scheme is: to the resource allocation constraint matrix and constraint matrix, user pairing cell allocation and user capacity of the constraint matrix vector as the parameter, modeling and solving multi cell user pairing and resource allocation, optimal resource allocation and user pairing results according to the results of vector and vector; user modulation matrix modulation of each user to carry data information; resource block modulated data information in the user assigned to the signal sent to the receiver. The invention can efficiently carry out dynamic multi-user matching and resource allocation, and realize the maximum spectrum utilization rate of the communication system under the condition that the communication quality of the system is satisfied. Mobile phone users in a virtual MIMO system carry out multi cell user pairing and resource allocation.

【技术实现步骤摘要】
基于动态多小区用户配对联合虚拟MIMO资源分配方法
本专利技术属于通信
，更进一步涉及虚拟多输入多输出MIMO资源分配方法，具体是一种基于动态多小区用户配对联合虚拟MIMO资源分配方法。用于在虚拟MIMO系统的上行链路中。用于在虚拟MIMO系统的上行链路中，动态地将资源块分配给已经配对好的手机用户对，使得手机用户对中各个手机用户所携带的信息在其分配到的资源块上同时发送给基站的信号接收器，最大化系统的频谱利用率
技术介绍
多输入多输出MIMO技术在各种无线通信系统已被广泛地用于提高频谱效率。然而，由于用户设备的成本和尺寸以及等实际操作方面的困难，使得多输入多输出MIMO技术在上行链路的应用受到局限。为了解决这个问题，研究人员提出了虚拟多输入多输出MIMO的方法，有效的解决的了用户设备的成本和尺寸限制的问题，即上行链路对两个或多个用户进行配对，在相同的频带和时隙内对每个配对用户部署单个发射天线，与常规的多输入多输出MIMO系统相比，虚拟多输入多输出MIMO能通过设计良好的单小区用户配对和资源调度策略来得到较大的频谱利用率和较小的误比特率。但是，由于单个小区的用户数目有限，配对用户数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于动态多小区用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其特征在于，包括有如下步骤，(1)基站获得基本参数基站获取当前时隙的待配对用户集合l、单个N

【技术特征摘要】
1.一种基于动态多小区用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其特征在于，包括有如下步骤，(1)基站获得基本参数基站获取当前时隙的待配对用户集合l、单个Nu小区待配对用户数Nu、小区数目L、资源块集合r、资源块个数N、接收天线数Nr以及各个用户到各小区基站的距离d；(2)构建资源分配约束矩阵根据资源块集合r和资源块个数N，形成可选资源块分配集合P；根据该可选资源块分配集合P，生成资源块分配模式矩阵T，得到资源分配约束矩阵：1|G|和1L表示单位向量，其中1|G|为长度与可选用户对集合G的元素数目|G|相同的单位向量，1L为长度与小区数目L相同的单位向量，表示求克罗内克积的运算；(3)构建用户配对约束矩阵根据待配对用户集合l和接收天线数Nr，生成可选用户对集合G；根据可选用户对集合G，生成用户配对模式矩阵B，得到用户配对约束矩阵：1L和1P表示单位向量，其中1L为长度与小区数目L相同的单位向量，1P为长度与单小区待配对用户数Nu相同的单位向量；(4)构建小区分配约束矩阵根据得到的资源块分配集合P，用户对集合G，小区数目L，得到小区分配约束矩阵：其中1L表示长度与小区数目L相同，IL是单位矩阵，1P×|G|表示长度为P×|G|的单位向量；(5)计算衰减因子，生成用户调制阶数矩阵和用户对容量矩阵β是指将路径损耗和阴影衰落所造成的干扰因素，根据各个用户到各小区基站的距离，计算出各个用户到各小区基站的相对衰减因子，再根据小区数目L迭代生成大小为N*L*Nu行，Na列的用户调制阶数矩阵M，及大小是N行、Na列的用户对无衰减容量矩阵ψ，其中，Na数值上等于可选用户对集合G中的元素个数，然后，由衰减因子β和用户对无衰减容量矩阵ψ得到实际用户对容量矩阵ζ；(6)计算用户容量向量根据资源块分配模式矩阵T和用户对容量矩阵ψ，采用信道容量计算得到容量向量η；(7)构造及求解动态多小区用户配对联合虚拟MIMO资源分配模型(7.1)构造动态多小区用户配对联合虚拟MIMO资源分配模型以资源分配约束矩阵C1、用户配对约束矩阵C2、小区分配约束矩阵C3和容量向量η为参数，构建用户配对和资源分配模型，实现在用户数目，资源块数目，小区数目三者共同约束的最大系统容量；s.t.C1x≤1NC3x≤1L其中，x表示用户配对，资源分配和小区分配的指示向量，ηTx表示系统容量值，1N表示长度是N且元素全部等于1的向量，表示长度是Nu且元素全部等于1的向量，1L表示长度是L且元素全部等于1的向量,(·)T表示转置操作，表示求出使得括号内的值最大的x的操作；(7.2)求解动态多小区用户配对联合虚拟MIMO资源分配模型利用商用软件MATLAB求解动态多小区用户配对联合虚拟MIMO资源分配模型，求解出用户配对，资源分配和小区分配的指示向量x，指示向量x携带有多小区动态用户所需要服务的数据信息；(8)对用户携带的多小区动态用户所需要服务的数据信息进行调制根据具体的用户配对，资源分配和小区分配的数据结果向量U和的用户调制阶数矩阵M，对每个用户携带的数据信息进行调制，完成本时隙用户流的用户配对，资源分配和小区分配；(9)继续进行下一时隙的调度分配判断是否存在下一时隙的用户流，若是，选择下一时隙的用户流，返回步骤(1)继续进行；否则，完成所有用户流的用户配对，资源分配和小区分配。2.根据权利要求1所述的基于动态多小区用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其特征在于，其中步骤(2)中所述的根据资源块集合r和资源块个数N，形成可选资源块分配集合P，包括有如下步骤：2a)生成一个空的初始可选资源块分配集合P0；2b)在资源块集合r＝{r1,r2,…,rj,…,rN},中选取1个资源块，将这个资源块的编号作为一个元素放入P0中；2c)在资源块集合r中选取2个连续的资源块，将这2个连续资源块的2个编号作为一个元素放入P0中；2d)在资源块集合r中选取3个连续的资源块，将这3个连续资源块的3个编号又作为一个元素放入P0中，每次放入的元素相互独立存在，以此类推进行资源块选择；2e)在资源块集合r中选取N-1个连续的资源块，将这N-1个连续资源块的N-1个编号作为一个元素放入P0中；2f)在资源块集合r中选取N个连续的资源块，将这N个连续资源块的N个编号作为一个元素放入P0中；2g)重复步骤2b)、2c)、2d)、2e)和2f)直到在资源块集合r包含所有可能的连续资源块且互相不重复的组合情况，将赋值后的初始可选资源块分配集合P0作为可选资源块分配集合P。步骤(2)中所述的生成资源块分配模式矩阵T，是根据获得的可选资源块分配集合P，生成资源块分配模式矩阵T，包括有如下步骤：2h)生成一个N行，Z列，且元素均为0的初始资源块分配模式矩阵T0，其中Z等于可选资源块分配集合P中元素的总个数；2i)判断可选资源块分配集合P中第q个元素中是否包含编号等于rj的资源块，若是，则令T0中第rj行、第q列的元素等于1；否则，令其等于0；2j)将赋有元素值的初始资源块分配模式矩阵T0作为最终的资源块分配模式矩阵，生成资源块分配模式矩阵T。3.根据权利要求1所述的基于动态多小区用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(3)中根据待配对用户集合l和接收天线数Nr，生成可选用户对集合G，按如下步骤进行：3a)生成一个空的初始可选用户对集合集合G0；3b)在待配对用户集合中选取1个用户，将这个用户的编号作为一个元素放入G0中；3c)在待配对用户集合l中选取2个用户，将这2个用户的2个编号作为一个元素放入G0中；3d)在待配对用户集合l中选取Nr-1个用户，将这Nr-1个用户的Nr-1个编号作为一个元素放入G0中；3e)在待配对用户集合l中选取Nr个用户，将这Nr个用户的Nr个编号作为一个元素放入G0中；3f)重复步骤3b)、3c)、3d)和3e)直到在待配对用户集合l中选取Nr个用户，将赋值后的初始可选用户对集合G0作为最终的可选用户对集合G。步骤(3)中所述的生成用户配对模式矩阵B是根据可选用户对集合G，生成用户配对模式矩阵B，包括有如下步骤：3g)生成一个L×Nu行、Na列，且元素均为0的初始用户配对模式矩阵B0，其中，Na等于可选用户对集合G中元素的个数；3h)判断可选用户对集合G的第p个元素中是否包含编号等于li的用户，若是，则令用户配对模式矩阵B0的第li行、第p列的元素等于1，否则，令其等于0；3i)将赋有元素值的初始用户配对模式矩阵B0作为最终的用户配对模式矩阵，生成用户配对模式矩阵B。4.根据权利要求1所述的基于动态多小区用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其特征在于，步骤(4)中所述的构建小区分配约束矩阵是根据资源块分配集合P，用户对集合G，小区数目L，得到小区分配约束矩阵：将维度是P×|G|的单小区用户配对及资源分配联合矩阵进行多小区复制，即进行克罗内克积运算，得到多小区下，用户配对及资源分配矩阵。5.根据权利要求1所述的基于动态多小区用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其特征在于，步骤(5)中所述的构建信道衰减因子，具体是，β是指将...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢小峰，范宁，郭惠，李文娜，练籼汛，李凯，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61