Power allocation for Block Diagonalization Multi-user MIMO downlink with fair user scheduling and unequal average SNR users

摘要

In a multiuser multiple-input multiple-output (MIMO) transmission, user scheduling and power alloca­tion play an important role to select users based on their information such as channel state information (CSI) and average signal to noise power ratio (SNR) in which the system can provide the best performance. In this paper, we consider the multiuser MIMO system where block diagonalization (BD) technique is used to design the transmit precoding matrix. We mainly focus on the system model where each user has different average SNR. Then we modify the conventional user scheduling algorithm for BD to the algorithm which sequentially selects users by con­sidering the CSI, average SNR, and proportional fairness (PF) of users. Power allocation schemes are also discussed in this paper. We propose a power allocation scheme which efficiently enhances the average sum rate and latency characteristic of each user for the PF scheduler. The simulation results show that the modified user scheduling algorithm efficiently ensures the fairness among users both in average sum rate and latency characteristic of each user. The results also show that the proposed power allocation scheme performs better than equal power power allocation (EP) and water filling power allocation (WF).%高い周波数利用効率を得られる技術として，マルチユーザMIMO（multiple-input multiple-output）システムが注目されている。その下り回線を実現する方法として，ブロック対角化方式もたくさん検討されている。そして，ユーザスケジューリングと送信電力制御はマルチユーザMIMOシステムの送受信において重要な役割を担う。しかし，今までほとんどの文献ではシステムにおける各ユーザが同じSNR（signalto noise ratio）レベルの状況しか検討されなかったが，より現実的な状況の検討が必要である。本稿ではブロック対角化マルチユーザMIMOに検討し，各ユーザのSNRレベルが異なる状況を想定した。そして，プロポーショナルフェアユーザスケジューリング方法を検討し，新しい送信電力制御方式を提案する。シミュレーションの結果によって，提案法は従来法の等電力配分法と注水定理法より，高い周波数利用効率とユーザ間の公平性が得られることを示す。