一种多天线蜂窝通信系统中多小区之间协作调度的方法

摘要

本发明涉及一种多天线蜂窝通信系统中多小区之间协作调度的方法，属于通信技术领域。首先将多天线蜂窝通信系统中的所有小区进行分簇，每个簇内包含多个小区，每个小区内包含一个基站和多个用户，基站使用与用户信道相匹配的波束发送数据；分别对每个簇内的多个小区任意指定优先级顺序；分别对每个簇内的各个小区内的用户按照指定的小区的优先级顺序的高低，依次向用户发送数据，该用户满足小区基站使用的波束对簇内已经被选择的用户的干扰最小。本发明方法，在调度阶段就能够有效地减少小区间的干扰，而且实现复杂度较低。与已有的多小区联合信号处理方案相比，该方法无需改变现有蜂窝网络的结构，因此可以更加快速地得到应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种多天线蜂窝通信系统中多小区之间协作调度的方法，属于通信技术领域。

背景技术

近年来，随着无线和移动通信业务需求的急速发展，对未来宽带无线通信的性能要求也不断提高，其中很重要的一条指标是小区边缘用户能够获得的通信速率。由于小区边缘用户的性能主要受限于邻小区干扰，所以学术界提出了多小区联合发送来降低小区间干扰。在采用多小区协作发送的系统中，每个基站都可以看作是虚拟天线，利用类似于多入多出(MIMO)的发送技术可以实现使用多个基站为一个或多个用户服务，从而可以把邻小区干扰信号转换为有用信号，提高小区边缘用户的性能。

多小区联合发送虽然可以得到较大增益，但是要在实际系统中实现仍然有一定难度：首先参与联合发送的各个基站都需要获得所有用户的数据包，在用户速率较高时会要求基站之间的支撑网络具有较大的容量；另外在用户端对来自于多个基站的信号进行时间和频率的同步也比较困难。

另一方面，在多天线蜂窝通信系统中，波束成型是一种实现复杂度较低的发送方案，通过使用与被服务用户信道相匹配的发送波束，可以最大化有用信号功率，提高服务质量。但是该发送波束可能会对系统中其他小区所服务的用户造成较大的干扰。

发明内容

本发明的目的是提出一种多天线蜂窝通信系统中多小区之间协作调度的方法，以较低的实现复杂度，减少发送波束对系统中其他小区用户造成的干扰。

本发明提出的多天线蜂窝通信系统中多小区之间协作调度的方法，包括以下步骤：

(1)将多天线蜂窝通信系统中的所有小区进行分簇，每个簇内包含多个小区，每个小区内包含一个基站和多个用户，基站使用与用户信道相匹配的波束发送数据；

(2)分别对上述每个簇内的多个小区任意指定优先级顺序；

(3)分别按照上述指定的小区的优先级顺序的高低，在每个簇内依次选择一个小区，在该选择的小区内选择一个用户发送数据，该用户满足小区基站使用的波束对簇内已经被选择的用户的干扰最小。

本发明提出的多天线蜂窝通信系统中多小区之间协作调度的方法，通过小区之间相互交换信息，在调度阶段就能够有效地减少小区间的干扰，而且实现复杂度较低。与已有的多小区联合信号处理方案相比，该方法无需改变现有蜂窝网络的结构，因此可以更加快速地得到应用。

附图说明

图1是本发明方法的网络结构示意图。

图2是图1所示的网络中簇内结构示意图。

具体实施方式

本发明提出的多天线蜂窝通信系统中多小区之间协作调度的方法，其网络结构如图1所示，包括以下步骤：

(1)将多天线蜂窝通信系统中的所有小区进行分簇，每个簇内包含多个小区，每个小区内包含一个基站和多个用户，基站使用与用户信道相匹配的波束发送数据；

(2)分别对上述每个簇内的多个小区任意指定优先级顺序；

(3)分别按照上述指定的小区的优先级顺序的高低，在每个簇内依次选择一个小区，在该选择的小区内选择一个用户发送数据，该用户满足小区基站使用的波束对簇内已经被选择的用户的干扰最小。

下面以图1中的蜂窝通信系统为例来说明本发明所提方法。在本例中，无线通信系统包括N个小区，其中每个小区包括一个拥有多天线的基站和K个配备单天线或多天线的用户。

首先对图1中的蜂窝通信系统进行分簇，相邻的多个小区形成一个簇，分簇的规则可以是静态不变的，也可以是动态变化的。本例中相邻的19个小区形成一个簇，分别使用C-0到C-6表示，在图1中使用加粗边框表示簇的边界。图2给出了一个簇内的结构示意图，其中圆圈表示小区基站，方块表示小区内的用户，簇内的19个小区使用0～18作为小区标号。首先为簇内的小区指定优先级顺序，簇内小区的优先级顺序可以任意指定。本例中按照0～18的优先级顺序进行调度，小区0首先进行调度，此时无需考虑小区1～18对小区0中用户的干扰，因此小区0可以选择信道增益最高的用户进行服务，记此用户为即$>k_0^{*}=\underset{1<k_1<K_1}{\arg \min }\left|h_{k_0}\right|,$>其中表示小区0中第k个用户与小区0中基站之间的信道。之后小区0通过基站之间的有线连接网把用户的信道状态信息通知给小区1。小区1得到h₀后，在本小区进行搜索，找到符合$>k_1^{*}=\underset{1<k_1<K_1}{\arg \min }\left|h_{k_0^{*}}^H{h}_{k_1}\right|$>的用户进行服务，同时将与通知给小区2。小区2则挑选符合$>k_2^{*}=\underset{1<k_2<K_2}{\arg \min }(\left|h_{k_0^{*}}^H{h}_{k_2}\right|+|h_{k_1^{*}}^H{h}_{k_2}\left|\right),$>按照相似的步骤完成小区3～18的调度。