一种下行波束赋形中多用户共用波束的调度方法和装置

摘要

本发明提供了一种下行波束赋形中多用户共用波束的调度方法，包括：基站根据其下属用户的波束赋形权值或者到达角度对用户分组，得到一个或多个用户组；根据用户组中各用户的调度优先级系数得到用户组的有效调度权值系数；根据有效调度权值系数对用户组进行调度，根据用户组内各用户的调度优先级系数对用户组内的用户进行调度，使用该用户组的波束赋形权值系数对所述用户组中各用户的用户数据进行波束赋形，同一用户组中各用户共用一个波束；用户组的波束赋形权值系数根据用户组中各用户的波束赋形权值得到。本发明还提供了一种下行波束赋形中多用户共用波束的调度装置。本发明所述方法和装置，有更高的时频资源利用率，也能增加用户接入的个数。

权利要求

1.一种下行波束赋形中多用户共用波束的调度方法，其特征在于，包括：基站根据其下属用户的波束赋形权值或者到达角度对用户分组，得到一个或多个用户组；

基站根据用户组中各用户的调度优先级系数得到所述用户组的有效调度权值系数；

基站根据有效调度权值系数对用户组进行调度，根据用户组内各用户的调度优先级系数对用户组内的用户进行调度，使用该用户组的波束赋形权值系数对所述用户组中各用户的用户数据进行波束赋形，同一用户组中各用户共用一个波束；其中，所述用户组的波束赋形权值系数根据所述用户组中各用户的波束赋形权值得到；

所述用户组的波束赋形权值系数通过下式得到：

其中，αi为非负值，且 S为用户组中用户的个数，Wi为用户组中用户i的波束赋形权值向量，WBF为用户组的波束赋形权值系数；

其中α的计算方案包括下述两种：

方法一：最小距离准则，

设该组的最终波束权值为WBF，则它由下面的算式获得：

即，

方法二：按用户分配的资源所占的比例，

假设这S个用户所分配的资源大小分别为Pi，则总的资源大小为 则用户i所占的资源大小比例为αi＝Pi/P，这里，i＝1,2,…,S，最终的波束赋形权值向量为：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户组至少存在一基准用户，该用户组中其他用户和该基准用户的距离不大于一指定的门限值，所述距离为一角度距离或者波束赋形权值距离，所述角度距离为f(θi,θj),f是一个衡量两个角度接近程度的函数，θi和θj分别为用户组中用户i和用户j的到达角度，所述波束赋形权值距离为d(Wi,Wj)，d是一个表示两个波束赋形权值向量的距离的函数，Wi,Wj分别为该用户组中用户i和用户j的波束赋形权值向量。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述f(θi,θj)＝|θi-θj|。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波束赋形权值距离通过下式计算：或 者 或 者

d(Wi,Wj)＝ ∑k|wj,k-wi,k|；或 者 其 中，

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站根据其下属用户的到达角度对用户分组是指按如下方式进行分组：基站将其所服务的区域对应角度范围分成N份，将到达角度属于同一份角度范围的用户划分到同一用户组中。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户组的有效调度权值系数为Pj＝fS(ps1,ps2,…,psj)，fs为加权函数，ps1,ps2,…,psj为用户组中各用户的调度优先权系数。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站对用户进行分组具体包括如下步骤：a)基站在未分组的用户中，取一个用户作为基准用户；选取未分组的用户中所有和基准用户的距离小于等于门限值的用户j和基准用户共同构成一个用户组，或者，基站选取未分组的用户中所有和基准用户的距离小于等于门限值且两两之间的距离小于等于门限值的用户j和基准用户共同构成一个用户组；初始时未分组的用户为基站下属的所有用户；

b)基站重复执行步骤a)直到所有用户均已分组。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基站选取基准用户时，选择未分组用户中调度优先级系数最大的用户作为基准用户。

9.一种下行波束赋形中多用户共用波束的调度装置，其特征在于，包括：用户分组模块，用于根据基站下属用户的波束赋形权值或者到达角度对用户分组，得到一个或多个用户组；

调度模块，用于根据用户组中各用户的调度优先级系数得到所述用户组的有效调度权值系数，根据有效调度权值系数对用户组进行调度，根据用户组内各用户的调度优先级系数对用户组内的用户进行调度；

波束赋形模块，用于根据用户组中各用户的波束赋形权值得到用户组的波束赋形权值系数，使用用户组的波束赋形权值系数对用户组中各用户的用户数据进行波束赋形，同一用户组中各用户共用一个波束；

所述波束赋形模块通过下式得到用户组的波束赋形权值系数：

其中，αi为非负值，且 S为用户组中用户的个数，Wi为用户组中用户i的波束赋形权值向量，WBF为用户组的波束赋形权值系数；其中α的计算方案包括下述两种：方法一：最小距离准则，

设该组的最终波束权值为WBF，则它由下面的算式获得：

即，

方法二：按用户分配的资源所占的比例，

假设这S个用户所分配的资源大小分别为Pi，则总的资源大小为 则用户i所占的资源大小比例为αi＝Pi/P，这里，i＝1,2,…,S，最终的波束赋形权值向量为：

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述用户分组模块按如下原则对所述用户进行分组：对每个用户组，所述用户组至少存在一基准用户，该用户组中其他用户和该基准用户的距离不大于一指定的门限值，所述距离为一角度距离或者波束赋形权值距离，所述角度距离为f(θi,θj),f是一个衡量两个角度接近程度的函数，θi和θj分别为用户组中用户i和用户j的到达角度，所述波束赋形权值距离为d(Wi,Wj)，d是一个表示两个波束赋形权值向量的距离的函数，Wi,Wj分别为该用户组中用户i和用户j的波束赋形权值向量。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，用户分组模块按如下方式进行分组：基站将其所服务的区域对应角度范围分成N份，将到达角度属于同一份角度范围的用户划分到同一用户组中。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述用户分组模块包括：用户分组单元，用于在未分组的用户中，取一个用户作为基准用户；选取未分组的用户中所有和基准用户的距离小于等于门限值的用户j和基准用户共同构成一个用户组，或者，基站选取未分组的用户中所有和基准用户的距离小于等于门限值且两两之间的距离小于等于门限值的用户j和基准用户共同构成一个用户组；初始时未分组的用户为基站下属的所有用户；

判断单元，用于判断是否还存在未分组用户，如果不存在，则用户分组过程结束，否则，指示用户分组单元继续进行分组。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述用户分组单元，用于选择未分组用户中调度优先级系数最大的用户作为基准用户。

说明书

一种下行波束赋形中多用户共用波束的调度方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及无线通讯领域中的一种下行波束赋形的调度方法，尤其涉及下行波束赋形中用户共用一个波束的调度方法和调度装置。

背景技术

[0002] 波束赋形(Beamforming，BF)是智能天线中的关键技术之一。它通过动态调整权重因子调整方向图，使主波束跟踪目标用户，而干扰位于方向图中零陷、旁瓣或其他增益低的部分。该技术是降低链路预算、提高系统容量的一个较理想的选择。

[0003] 然而，在波束赋形中，有些因素会限制系统充分利用时频资源，因而降低了系统的吞吐量。一方面是波束有一定的宽度，比如在天线阵元为4根的时候，主瓣的3db带宽的波束宽度为36度，如图1所示。如果波束之间不重叠，那么一个3扇区组网的扇区最多能同时存在3个波束，如果一个用户一个波束的话，接入的用户数目是有限的。另一方面，有些协议本身的限制，比如Wimax 16e协议的PUSC(Partially Used Sub-Channel，部分使用子信道)帧结构，10兆带宽的下行子信道被分成6组，由于资源采用分布式的映射，且使用专用导频，每个波束被一个或者多个组共享。如果一个用户使用一个波束，那么同时最多只能有6个用户被调用。这样会造成带宽浪费。为了提高时频资源的利用率，可以让多个用户共用同一波束。但是，波束是具有方向性的，它与指向的用户的到达角度有关。因此基站在调度的时候就必须考虑哪些用户适合共享同一个波束，从而达到既要最大化的提高系统的容量，又要维持用户的服务质量(Quality of Service)，因此这就增加了用户调度的难度和复杂度。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种下行波束赋形中多用户共用波束的调度方法和装置，以提高无线通讯系统的时频资源利用率和增加用户的接入个数、提高用户的服务质量。

[0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种下行波束赋形中多用户共用波束的调度方法，包括：

[0006] 基站根据其下属用户的波束赋形权值或者到达角度对用户分组，得到一个或多个用户组；

[0007] 基站根据用户组中各用户的调度优先级系数得到所述用户组的有效调度权值系数；

[0008] 基站根据有效调度权值系数对用户组进行调度，根据用户组内各用户的调度优先级系数对用户组内的用户进行调度，使用该用户组的波束赋形权值系数对所述用户组中各用户的用户数据进行波束赋形，同一用户组中各用户共用一个波束；其中，所述用户组的波束赋形权值系数根据所述用户组中各用户的波束赋形权值得到。

[0009] 进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述用户组至少存在一基准用户，该用户组中其他用户和该基准用户的距离不大于一指定的门限值，所述距离为一角度距离或者波束赋形权值距离，所述角度距离为f(θi，θj)，f是一个衡量两个角度接近程度的函数，θi和θj分别为用户组中用户i和用户j的到达角度，所述波束赋形权值距离为d(Wi，Wj)，d是一个表示两个波束赋形权值向量的距离的函数，Wi，Wj分别为该用户组中用户i和用户j的波束赋形权值向量。

[0010] 进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述f(θi，θj)＝|θi-θj|。

[0011] 进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述波束赋形权值距离通过下式计算：

[0012] 或 者 或 者d(Wi，Wj) ＝ ∑ k|wj，k-wi，k|；或 者 其 中，
k＝1，...NTx。

[0013] 进一步的，上述方法还可具有以下特点，基站根据其下属用户的到达角度对用户分组是指按如下方式进行分组：

[0014] 基站将其所服务的区域对应角度范围分成N份，将到达角度属于同一份角度范围的用户划分到同一用户组中。

[0015] 进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述用户组的有效调度权值系数为Pj＝fS(ps1，ps2，...，psj)，fs为加权函数，ps1，ps2，...，psj为用户组中各用户的调度优先权系数。

[0016] 进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述用户组的波束赋形权值系数通过下式得到：

[0017]

[0018] 其中，αi为非负值，且 i＝1，...，S，S为用户组中用户的个数，Wi为用户组中用户i的波束赋形权值向量，WBF为用户组的波束赋形权值系数。

[0019] 进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述αi＝1/S，或者所述αi＝Pi/P，Pi为用户组中用户i所分配的资源大小，P为用户组所有用户分配的资源总数 其中，i＝1，2，...，S。

[0020] 进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述基站对用户进行分组具体包括如下步骤：

[0021] a)基站在未分组的用户中，取一个用户作为基准用户；选取未分组的用户中所有和基准用户的距离小于等于门限值的用户j和基准用户共同构成一个用户组，或者，基站选取未分组的用户中所有和基准用户的距离小于等于门限值且两两之间的距离小于等于门限值的用户j和基准用户共同构成一个用户组；初始时未分组的用户为基站下属的所有用户；

[0022] b)基站重复执行步骤a)直到所有用户均已分组。

[0023] 进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述基站选取基准用户时，选择未分组用户中调度优先级系数最大的用户作为基准用户。

[0024] 本发明还提供一种下行波束赋形中多用户共用波束的调度装置，包括：

[0025] 用户分组模块，用于根据基站下属用户的波束赋形权值或者到达角度对用户分组，得到一个或多个用户组；

[0026] 调度模块，用于根据用户组中各用户的调度优先级系数得到所述用户组的有效调度权值系数，根据有效调度权值系数对用户组进行调度，根据用户组内各用户的调度优先级系数对用户组内的用户进行调度；

[0027] 波束赋形模块，用于根据用户组中各用户的波束赋形权值得到用户组的波束赋形权值系数，使用用户组的波束赋形权值系数对用户组中各用户的用户数据进行波束赋形，同一用户组中各用户共用一个波束。

[0028] 进一步的，上述装置还可具有以下特点，所述用户分组模块按如下原则对所述用户进行分组：对每个用户组，所述用户组至少存在一基准用户，该用户组中其他用户和该基准用户的距离不大于一指定的门限值，所述距离为一角度距离或者波束赋形权值距离，所述角度距离为f(θi，θj)，f是一个衡量两个角度接近程度的函数，θi和θj分别为用户组中用户i和用户j的到达角度，所述波束赋形权值距离为d(Wi，Wj)，d是一个表示两个波束赋形权值向量的距离的函数，Wi，Wj分别为该用户组中用户i和用户j的波束赋形权值向量。

[0029] 进一步的，上述装置还可具有以下特点，用户分组模块按如下方式进行分组：基站将其所服务的区域对应角度范围分成N份，将到达角度属于同一份角度范围的用户划分到同一用户组中。

[0030] 进一步的，上述装置还可具有以下特点，所述波束赋形模块通过下式得到用户组的波束赋形权值系数：

[0031]

[0032] 其中，αi为非负值，且 i＝1，...，S，S为用户组中用户的个数，Wi为用户组中用户i的波束赋形权值向量，WBF为用户组的波束赋形权值系数。

[0033] 进一步的，上述装置还可具有以下特点，所述用户分组模块包括：

[0034] 用户分组单元，用于在未分组的用户中，取一个用户作为基准用户；选取未分组的用户中所有和基准用户的距离小于等于门限值的用户j和基准用户共同构成一个用户组，或者，基站选取未分组的用户中所有和基准用户的距离小于等于门限值且两两之间的距离小于等于门限值的用户j和基准用户共同构成一个用户组；初始时未分组的用户为基站下属的所有用户；

[0035] 判断单元，用于判断是否还存在未分组用户，如果不存在，则用户分组过程结束，否则，指示用户分组单元继续进行分组。

[0036] 进一步的，上述装置还可具有以下特点，所述用户分组单元，用于选择未分组用户中调度优先级系数最大的用户作为基准用户。

[0037] 采用本发明所述的方法和装置，可以解决下行波束赋形多用户共用同一波束的调度实现问题，相对于一个用户使用一个波束的调度，本发明有更高的时频资源利用率，也能增加用户接入的个数。

附图说明

[0038] 图1是本发明所述的波束赋形的3db主瓣宽度示意图；

[0039] 图2是本发明调度方案一的总流程图；

[0040] 图3是本发明调度方案一用户分组方法1的流程图；

[0041] 图4是本发明调度方案一用户分组方法2的流程图；

[0042] 图5是本发明用户组调度的流程图；

[0043] 图6是本发明调度方案二的总流程图；

[0044] 图7是本发明调度方案二用户分组方法的流程图。

具体实施方式

[0045] 本发明多个用户共用一个波束的调度机制分为下述两种实现方案：

[0046] (一)方案一

[0047] 如图2所示，包括如下步骤：

[0048] 步骤210：基站判断用户分组时刻是否到达，如果到达，则进入步骤220；否则进入步骤230；

[0049] 用户分组是周期性进行的，当用户分组周期到达时，进行用户分组。

[0050] 步骤220：基站根据下属的所有用户的波束赋形权值或者到达角度对用户进行分组；

[0051] 步骤230：基站计算每个用户的调度优先级系数；

[0052] 步骤240，基站计算每个用户组的有效调度权值系数；

[0053] 步骤250，基站根据有效调度权值系数选择一个用户组作为当前调度的用户组；例如选择有效调度权值系数最大的一个用户组作为当前调度的用户组；

[0054] 步骤260，基站在该当前调度的用户组内按照用户的调度优先级系数调度组内用户。

[0055] 步骤270：基站计算被调度用户组对应的波束赋形权值系数；

[0056] 步骤280：基站使用步骤270生成的波束赋形权值系数对用户数据进行波束赋形。

[0057] 下面详细阐述每一个实现步骤。

[0058] 首先说明用户分组方案，包括基于到达角度的用户分组方案和基于权值向量距离的用户分组方案。

[0059] (1.1)基于到达角度的用户分组方法

[0060] 下述两种方案应用于当基站能够获得它所服务的所有用户对应的到达角度时的场景：

[0061] (1.1.1)基于到达角度的用户分组方法1

[0062] 基站服务的所有M个用户构成一个集合Ω，其中第i(i＝1，2，...，M)个用户记为ui，当基站能够获得每个用户对应的到达角(DOA：Direction Of Arrival)θi时，基站设定一个角度的门限值θDOA，基站选择所有满足下述准则的用户构成一个或者多个用户组，每个用户组内的所有用户共享一个下行波束，其中具体的步骤见后续的详细描述。

[0063]

[0064] 其中，f是一个衡量两个角度接近程度的函数，其中优选的函数为f(θi，θj)＝|θi-θj|。

[0065] (1.1.2)基于到达角度的用户分组方法2

[0066] 基站将其所述服务的区域的对应角度范围划分为N份，将到达角度属于同一份角度范围的用户划分到同一用户组中，具体如下：

[0067] 基站服务的所有M个用户构成一个集合Ω，其中第i(i＝1，2，...，M)个用户记为ui，当基站能够获得每个用户对应的到达角(DOA：Direction Of Arrival)θi时，基站首先将它所服务的区域对应角度范围(θstart，θend)分成N份，第j份角度的范围为[θj，start，θj，end)，然后基站将用户i(i＝1，2，...，M)划分到第j(1≤j≤N)组，其中θi∈[θj，start，θj，end)。

[0068] 下述方案应用于当基站能够获得它所服务的所有用户对应的波束赋形权值向量的场景：

[0069] (1.2)基于权值向量距离的用户分组方法

[0070] 基站服务的所有M个用户构成一个集合Ω，其中第i(i＝1，2，...，M)个用户记为ui，对应的波束赋形的权值向量为 (如果||Wi||2≠1，则基站首先将Wi归一化)，其中，i＝1，2，...，M。基站首先设定一个权重距离的门限值D0，基站选择所有满足下述准则的用户构成一个或者多个用户组，每个用户组内的所有用户共享一个下行波束，其中具体的步骤见后续的详细描述。

[0071]

[0072] 其中d(Wi，Wj)表示两个权值向量之间的距离。

[0073] 对任何两个权值向量Wi，Wj，i，j∈{1，2，...M}，之间的距离可以通过下述的四种优选方案进行计算：

[0074]

[0075]

[0076]

[0077]

[0078] 其中， W＝(w1，w2，...，wn)。

[0079] 其中，用户分组具体包括：

[0080] a)基站在未分组的用户中，取一个用户作为基准用户；选取未分组的用户中所有和基准用户的距离小于等于门限值的用户j和基准用户共同构成一个用户组，或者，基站选取未分组的用户中所有和基准用户的距离小于等于门限值且两两之间的距离小于等于门限值的用户j和基准用户共同构成一个用户组；初始时未分组的用户为基站下属的所有用户；

[0081] b)基站重复执行步骤a)直到所有用户均已分组。

[0082] 更详细的实现见图3、图4，图7，下面进一步描述。

[0083] 其中基于角度的用户分组方案1和基于权值距离的用户分组方案中用户分组过程的实施方案1如图3所示，包括：

[0084] 步骤310，基站将当前搜索集合Ωf初始化为基站服务的所有用户集合Ω，Ωf＝Ω；

[0085] 步骤320，基站在当前搜索集合Ωf中，取一个索引为Ii的用户 作为当前用户组集合Ωi的基准用户；然后计算Ωf中其他所有用户j(j＝1，...|Ωf|，j≠Ii，)与用户的距离 基站选取所有满足 的用户j和用户 共同构成一个用户组集合Ωi，所有属于Ωi的用户构成一个用户组，共享一个波束；|Ωf|表示集合Ωf中包含的用户个数；

[0086] 其中，当基站使用基于角度的用户分组方案时， 当基站使用基于权值向量的用户分组方案时，

[0087] 步骤330，基站在所有服务用户集合中除去那些已经构成用户组的所有用户，将剩下所有未成组用户构成当前搜索集合Ωf；

[0088] 步骤340，基站判断Ωf是否为空集，如果为空集，则用户分组过程结束，否则返回步骤320。

[0089] 其中基于角度的用户分组方法1和基于权值距离的用户分组方法中用户分组过程的实施方案为如图4所示，包括；

[0090] 步骤410，基站计算其服务所有M个用户的任意两个i，j(i，j∈{1，2，...M})之间的距离di，j，当基站使用基于角度的用户分组方案时，di，j＝f(θi，θj)，当基站使用基于权值向量的用户分组方案时，di，j＝d(Wi，Wj)

[0091] 步骤420，基站将当前用户集合Ωc初始化为基站服务的所有用户集合Ω，即Ωc＝Ω，已搜索用户集合为 k＝1；

[0092] 步骤430，基站在当前用户集合Ωc中，取一个索引为Ik的用户 作为当前用户组的基准用户，同时

[0093] 步骤440，基站将用户 和所有其他满足 的且其两两之间的距离小于等于Thr的索引为j的用户uj构成一个用户组集合Ωk；

[0094] 其中，具体得到用户集合Ωk的方法为，将满足 的用户放入集合Ωtemp中，从Ωtemp中选择一个用户(非用户 )，将Ωtemp中与该用户的距离大于Thr的用户剔除，从更新后的Ωtemp中再选择一个用户(与以前选择的用户不同)，将Ωtemp中与该新选择的用户的距离大于Thr的用户剔除，依次类推，最终使得Ωtemp中所有用户两两之间的距离小于等于Thr，此时令Ωk＝Ωtemp。

[0095] 在本发明另一实施例中，对Ωtemp中用户进行剔除时，可不用执行到最后使得Ωtemp中所有用户两两之间的距离小于等于Thr，可选择一次或多次剔除后，将该Ωtemp作为Ωk。

[0096] 如果|Ωk|≥2，则属于Ωk的用户构成一个用户组，共享一个波束。

[0097] 步骤450，基站将已搜索用户集合Ωf更新为Ωf＝Ωf∪Ωk，当前用户集合Ωc更新为Ωc＝Ω-Ωf；

[0098] 步骤460，基站判断|Ωc|是否满足小于2，如果满足，则用户分组过程结束，否则返回步骤430。

[0099] (2)下面详细描述用户组的调度(图5)

[0100] 1)基站计算下属所有M个用户的调度优先级系数为pi，其中i∈{1，2，...M}；

[0101] 2)基站计算所属的N个用户组中每个用户组j(1≤j≤N)的有效调度权值系数：

[0102] Pj＝fS(ps1，ps2，...，psj)，

[0103] 其中s1，s2，...sj表示第j个用户组中各用户的索引，fs为加权函数。其中优选的函数为fS(ps1，ps2，...，psj)＝ps1+ps2+…+psj，即将组内所有用户的调度优先级系数相加得到用户组的有效调度权值系数。但本发明不限于此，也可使用其他方法对各用户的调度优先级系数进行加权得到用户组的有效调度权值系数。

[0104] 3)基站选择有效调度权值系数最大的一个用户组 作为当前调度的用户组。

[0105] (3)用户组的波束赋形权值系数

[0106] 基站调度的用户组中被调度的用户数为S，则S个用户共用一个波束，当基站能够获得每个用户对应的波束赋形权值向量Wi，i＝1，2，...，S时，共享波束的波束赋形权值系数即用户组的波束赋形权值系数通过下面的计算得到：

[0107]

[0108] 这里，αi(i＝1，...，S)为非负值，且

[0109] 其中α的计算方案包括下述两种：

[0110] 方法一：最小距离准则

[0111] 设该组的最终波束权值为WBF，则它由下面的算式获得：

[0112]

[0113] 即，

[0114] 方法二：按用户分配的资源所占的比例

[0115] 假设这S个用户所分配的资源大小分别为Pi，则总的资源大小为 则用户i所占的资源大小比例为αi＝Pi/P，这里，i＝1，2，...，S。最终的波束赋形权值向量为：

[0116]

[0117] (二)方案二

[0118] 如图6所示，包括如下步骤：

[0119] 步骤610，基站计算所有服务用户的调度优先级系数；

[0120] 步骤620，基站判断用户分组周期是否到达，如果到达，则进入步骤630；否则进入步骤640；

[0121] 步骤630，基站根据用户的调度优先级系数和波束赋形权值，或者，调度优先级系数和到达角度对用户分组；

[0122] 步骤640，基站计算每个用户组的有效调度权值系数；

[0123] 步骤650，基站选择有效调度权值系数最大的一个用户组作为当前调度的用户组；

[0124] 步骤660，基站在该用户组内按照用户的优先级顺序调度用户组内用户；

[0125] 步骤670，基站计算被调度用户组对应的波束赋形权值系数；

[0126] 步骤680，基站使用步骤670生成的波束赋形权值系数对用户组中用户的用户数据进行波束赋形。

[0127] 方案二除了用户分组的过程与方案一不一样外，其它步骤相同，方案二在对用户进行分组，选择基准用户时，基站取调度优先级系数最大即优先级最高的用户作为当前用户组的基准用户。

[0128] 方案二中基于角度的用户分组方法1和基于权值距离的用户分组方法中用户分组过程的实施方案如图7所示，包括：

[0129] 1)基站将当前搜索集合Ωf初始化为基站服务的所有用户集合Ω，即Ωf＝Ω，i＝1；

[0130] 2)基站首先在当前搜索集合Ωf中，取调度优先级系数最大即优先级最高的用户作为当前用户组的基准用户，然后计算Ωf中其它所有用户uj(j＝1，...|Ωf|，j≠Ii，)与用户 的距离 当基站使用基于角度的用户分组方案时， 当基站使用基于权值向量的用户分组方案时， 基站选取所有满足 的用
户j和用户 共同构成一个用户组集合Ωi，所有属于Ωi的用户构成一个用户组，共享一个波束；

[0131] 3)基站在所有服务用户集合中除去那些已经构成用户组的所有用户，将剩下所有未成组用户构成当前搜索集合Ωf；

[0132] 4)基站判断Ωf是否为空集，如果为空集，则用户分组过程结束，否则重复步骤2)。

[0133] 也可以采用图4所示的方法实现方案二，即步骤430中，基站在当前用户集合Ωc中，取调度优先级系数最大的用户 作为当前用户组的基准用户，后续和图4步骤类似。

[0134] 另外，在步骤440中提到的得到用户集合Ωk的方法为，将满足 的用户放入集合Ωtemp中，从Ωtemp中选择一个用户(非用户 )，将Ωtemp中与该用户的距离大于Thr的用户剔除，从更新后的Ωtemp中再选择一个用户(与以前选择的用户不同)，将Ωtemp中与该新选择的用户的距离大于Thr的用户剔除，依次类推，最终使得Ωtemp中所有用户两两之间的距离小于等于Thr，此时令Ωk＝Ωtemp。在本发明另一实施中，在Ωtemp中每次选择用户时，也可以选择调度优先级系数最大的用户。

[0135] 本发明还提供一种下行波束赋形中多用户共用波束的调度装置，包括：

[0136] (1)用户分组模块，用于根据基站下属用户的波束赋形权值或者到达角度对用户分组，得到一个或多个用户组；

[0137] (2)调度模块，用于根据用户组内各用户的调度优先级系数，计算用户组的有效调度权值系数，根据有效调度权值系数对用户组进行调度，为用户组分配资源；还用于根据用户组内各用户的调度优先级系数对组内用户进行调度，为用户分配资源；

[0138] (3)波束赋形模块，用于根据用户组内各用户的波束赋形权值，计算用户组的波束赋形权值系数，使用用户组的波束赋形权值系数对用户组中各用户的用户数据进行波束赋形，同一用户组中各用户共用一个波束。

[0139] 所述用户分组模块包括：

[0140] 用户分组单元，用于在未分组的用户中，取一个用户作为基准用户；选取未分组的用户中所有和基准用户的距离小于等于门限值的用户j和基准用户共同构成一个用户组，或者，基站选取未分组的用户中所有和基准用户的距离小于等于门限值且两两之间的距离小于等于门限值的用户j和基准用户共同构成一个用户组；初始时未分组的用户为基站下属的所有用户；

[0141] 判断单元，用于判断是否还存在未分组用户，如果不存在，则用户分组过程结束，否则，指示用户分组单元继续进行分组。

[0142] 其中，用户分组单元可选择未分组用户中调度优先级系数最大的用户作为基准用户。

[0143] 各模块具体实现见方法实施例中所述，此处不再赘述。

[0144] 具体实施例1

[0145] 总调度方案1中基于角度的用户分组方案1的实施例。

[0146] 一个基站下面服务的用户有9个，其集合表示成Ω，用户i记为ui，i＝1，2，...，9，对应的到达角为θ1＝9°，θ2＝30°，θ3＝11°，θ4＝32°，θ5＝66°，θ6＝29°，θ7＝64°，θ8＝10°，θ9＝28.5°。后台配置的角度的门限值为5°。

[0147] 第一次分组时，Ωf＝{u1，...，u9}，取基准用户为u1，它对应的角度是θ1＝9°。那么在集合Ωf中搜索角度满足|θi-9°|≤5°的用户，可以找到第一组的用户为Ω1＝{u1，u3，u8}。这时剩下的没有分组的用户为Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}。

[0148] 第二次分组时，在Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}这个集合可以找到第二组用户的基准用户为u2，对应的角度为θ2＝30°。在Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}中搜索角度满足|θi-30°|≤5°的用户，可以找到第二组的用户为Ω2＝{u2，u4，u6，u9}。这时剩下的没有分组的用户为Ωf＝{u5，u7}。

[0149] 第三次分组时，找到基 准用户为u5，对应 的角度为θ5＝66°，又|θ7-66°|≤5°，故用户u7跟用户u5一组。这时，未分组的用户集合Ωf为空，分组结束，第三组用户为Ω3＝{u5，u7}。

[0150] 具体实施例2

[0151] 总调度方案1中基于角度的分组方案2的实施例。

[0152] 一个基站下面服务的用户有9个，其集合表示成Ω，用户i记为ui，i＝1，2，...，9，对应的到达角为θ1＝9°，θ2＝30°，θ3＝61°，θ4＝32°，θ5＝66°，θ6＝
110°，θ7＝64°，θ8＝10°，θ9＝88.5°。该基站服务的角度范围是[0，120]，后台配置时把它分成三组，分别为[0，40)，[40，80)，[80，120]。在Ω中搜索所有的用户，对于u1，由于θ1＝9°∈[0，40)，，所以用户1属于第1组。同样用户u2也在第1组。所有用户搜索完了后，属于[0，40)这组用户为Ω1＝{u1，u2，u4，u8}，属于[40，80)这组用户为Ω2＝{u3，u5，u7}，属于[80，120]这组用户为Ω3＝{u6，u9}。

[0153] 具体实施例3

[0154] 总调度方案1中基于权重距离1的分组实施例。

[0155] 一个基站下面服务的用户有9个，其集合表示成Ω，用户i记为ui，，对应的归一化波束赋形权重分别为 i＝1，2，...，9。后台配置的距离门限值为D0。

[0156] 第一次分组时，未分组的用户集合为Ωf＝{u1，...，u9}，基准用户为u1，它对应的权重是W1。那么在集合Ωf＝{u1，...，u9}中搜索波束赋形权重距离小于D0的其它用户，即找到 j∈Ωf，j≠1，得到d(W1，W3)≤D0，d(W1，W8)≤D0，d(W1，Wi)＞D0，i＝2，4，5，6，7，9，则找到第一组的用户为Ω1＝{u1，u3，u8}，且剩下的没有分组的用户集合更新为Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}。

[0157] 第二次分组时，在Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}中找到基准用户为u2，找到满足找到j∈Ωf，j≠2的用户，可以找到第二组用户为Ω2＝{u2，u4，u6，u9}，且剩下的没有分组的用户集合更新为Ωf＝{u5，u7}。

[0158] 第三次分组时，基准用户为u5，且计算得到 这时剩下的用户集合Ωf是空集，搜索结束，得到第三组用户集合为Ω3＝{u5，u7}。

[0159] 具体实施例4

[0160] 总调度方案1中基于权重距离2的分组实施例。

[0161] 一个基站下面服务的用户有9个，其集合表示成Ω，用户i记为ui，，对应的归一化波束赋形权重分别为 i＝1，2，...，9。后台配置的距离门限值为D0。

[0162] 第一次分组时，未分组的用户集合为Ωf＝{u1，...，u9}，基准用户为u1，它对应的权重是W1。那么在集合Ωf＝{u1，...，u9}中搜索波束赋形权重距离小于D0的其它用户，即找到 j∈Ωf，j≠1，得到d(W1，W3)≤D0，d(W1，W8)≤D0，d(W1，Wi)＞D0，i＝2，4，5，6，7，9，则找到第一组的用户为Ω1＝{u1，u3，u8}，且剩下的没有分组的用户集合更新为Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}。

[0163] 第二次分组时，在Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}中找到基准用户为u2，找到满足找到j∈Ωf，j≠2的用户可以找到第二组用户为Ω2＝{u2，u4，u6，u9}，且剩下的没有分组的用户集合更新为Ωf＝{u5，u7}。

[0164] 第三次分组时，基准用户为u5，且计算得到 这时剩下的用户集合Ωf是空集，搜索结束，得到第三组用户集合为Ω3＝{u5，u7}。

[0165] 具体实施例5

[0166] 总调度方案1中基于权重距离3的分组实施例。

[0167] 一个基站下面服务的用户有9个，其集合表示成Ω，用户i记为ui，，对应的归一化波束赋形权重分别为 i＝1，2，...，9。后台配置的距离门限值为D0。

[0168] 第一次分组时，未分组的用户集合为Ωf＝{u1，...，u9}，基准用户为u1，它对应的权重是W1。那么在集合Ωf＝{u1，...，u9}中搜索波束赋形权重距离小于D0的其它用户，即找到 j∈Ωf，j≠1，得到d(W1，W3)≤D0，d(W1，W8)≤D0，d(W1，Wi)＞D0，i＝2，4，5，6，7，9，则找到第一组的用户为Ω1＝{u1，u3，u8}，且剩下的没有分组的用户集合更新为Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}。

[0169] 第二次分组时，在Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}中找到基准用户为u2，找到满足找到j∈Ωf，j≠2的用户可以找到第二组用户为Ω2＝{u2，u4，u6，u9}，且剩下的没有分组的用户集合更新为Ωf＝{u5，u7}。

[0170] 第三次分组时，基准用户为u5，且计算得到 这时剩下的用户集合Ωf是空集，搜索结束，得到第三组用户集合为Ω3＝{u5，u7}。

[0171] 具体实施例6

[0172] 总调度方案1中基于权重距离4的分组实施例。

[0173] 一个基站下面服务的用户有9个，其集合表示成Ω，用户i记为ui，对应的归一化波束赋形权重分别为 i＝1，2，...，9。后台配置的距离门限值为D0。

[0174] 第一次分组时，未分组的用户集合为Ωf＝{u1，...，u9}，基准用户为u1，它对应的权重是W1。那么在集合Ωf＝{u1，...，u9}中搜索波束赋形权重距离小于D0的其它用户，即找到 j∈Ωf，j≠1，得到d(W1，W3)≤D0，d(W1，W8)≤D0，d(W1，Wi)＞D0，i＝2，4，5，6，7，9，则找到第一组的用户为Ω1＝{u1，u3，u8}，且剩下的没有分组的用户集合更新为Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}。

[0175] 第二次分组时，在Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}中找到基准用户为u2，找到满足找到j∈Ωf，j≠2的用户可以找到第二组用户为Ω2＝{u2，u4，u6，u9}，且剩下的没有分组的用户集合更新为Ωf＝{u5，u7}。

[0176] 第 三 次 分 组 时， 基 准 用 户 为 u5， 且 计 算 得 到这时剩下的用户集合Ωf是空集，搜索
结束，得到第三组用户集合为Ω3＝{u5，u7}。

[0177] 具体实施例7

[0178] 用户组调度的实施例。

[0179] 一个基站下面服务的用户有9个，其集合表示成Ω，用户i记为ui，i＝1，2，...，9。用基于角度或者波束赋形权重的距离方法对这9个用户进行分组，得到三组用户分别为：Ω1＝{u1，u3，u8}，Ω2＝{u2，u4，u6，u9}，Ω3＝{u5，u7}。

[0180] 计算每个用户组内用户的优先级系数，其中，Ω1＝{u1，u3，u8}中的用户的优先级系数P11＝0.5，P12＝0.9，P13＝1.1，Ω2＝{u2，u4，u6，u9}中的用户的优先级系数P21＝0.5，P22＝0.7，P23＝0.8，P24＝0.1，Ω3＝{u5，u7}中的用户的优先级系数P31＝0.3，P32＝0.9。

[0181] 计 算 第 一 组、第 二 组、第 三 组 用 户 组 的 优 先 级 系 数 为从而第一组用户可以最优先调度，其次是第二组用户，再次是第三组用户。第一组用户被分配了一个资源块后，在这个资源块内的资源分配也是按组内每个用户的优先级系数获得，由于第一组用户中的三个用户中，u1的优先级系数为0.5，u3的优先级系数为0.9，u8的优先级系数为1.1，所以用户u8优先调度，其次是用户u3，最后是用户u1。第二组用户内部调度顺序依次是u6，u4，u2，u9，第三组用户内部调度顺序依次是u7，u5。

[0182] 具体实施例8

[0183] 基于最小距离的用户组波束赋形权重向量生成实施例。

[0184] 基站当前调度的用户组有三个用户，分别记为u1，u2，u3，对应的波束赋形权重分别为W1，W2，W3。用基于最小距离的方法产生这组用户的波束赋形权重，则其权重为WBF＝(W1+W2+W3)/3。

[0185] 具体实施例9

[0186] 基于所占资源比例的用户组波束赋形权重向量生成实施例。

[0187] 基站当前调度的用户组有三个用户，分别记为u1，u2，u3，对应的波束赋形权重分别为W1，W2，W3。其分配的资源所占的比例分别为p1，p2，p3，p1+p2+p3＝1。用基于所占资源比例的方法产生这组用户的波束赋形权重，则其权重为WBF＝p1W1+p2W2+p3W3。

[0188] 具体实施例10

[0189] 总调度方案2中基于角度方案1的分组实施例。

[0190] 一个基站下面服务的用户有9个，其集合表示成Ω，用户i记为ui，对应的优先级系数分别为αi，i＝1，2，...，9，这里的用户的索引号已经按用户的优先级系数排好了，即有α1≥α2≥…≥α9。对应的到达角为θ1＝9°，θ2＝30°，θ3＝11°，θ4＝32°，θ5＝66°，θ6＝29°，θ7＝64°，θ8＝10°，θ9＝28.5°。后台配置的角度的门限值为5°。

[0191] 第一次分组时，未分组用户集合为Ωf＝{u1，...，u9}，找到优先级系数最大的用户u1为基准用户，它对应的角度是θ1＝9°。那么在集合Ωf中搜索角度满足|θi-9°|≤5°的用户，可以找到第一组的用户为Ω1＝{u1，u3，u8}。这时剩下的没有分组的用户为Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}。

[0192] 第二次分组时，在Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}这个集合可以找到优先级系数最大的用户u2，将它作为第二组的基准用户，对应的角度为θ2＝30°。在Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}中搜索角度满足|θi-30°|≤5°的用户，可以找到第二组的用户为Ω2＝{u2，u4，u6，u9}。这时剩下的没有分组的用户为Ωf＝{u5，u7}。

[0193] 第三次分组时，找到优先级系数最大的用户u5为基准用户，对应的角度为θ5＝66°，又|θ7-66°|≤5°，故用户u7跟用户u5一组。这时，未分组的用户为空，分组结束，第三组用户为Ω3＝{u5，u7}。

[0194] 具体实施例11

[0195] 总调度方案2中基于波束赋形距离的分组实施例。

[0196] 一个基站下面服务的用户有9个，其集合表示成Ω，用户i记为ui，，对应的归一化波束赋形权重分别为 对应的优先级系数分别为αi，i＝1，2，...，9，这里的用户的索引号已经按用户的优先级系数排好了，即α1≥α2≥…≥α9。后台配置的距离门限值为D0。

[0197] 第一次分组时，未分组的用户集合为Ωf＝{u1，...，u9}，找到优先级最大的用户u1为基准用户，它对应的权重是W1。那么在集合Ωf＝{u1，...，u9}中搜索波束赋形权重距离小于D0的其它用户，即找到 j∈Ωf，j≠1，得到d(W1，W3)≤D0，d(W1，W8)≤D0，d(W1，Wi)＞D0，i＝2，4，5，6，7，9，则找到第一组的用户为Ω1＝{u1，u3，u8}，且剩下的没有分组的用户集合更新为Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}。

[0198] 第二次分组时，在Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}中找到优先级最大的用户u2为基准用户，找到满足找到 j∈Ωf，j≠2的用户可以找到第二组用户为Ω2＝{u2，u4，u6，u9}，且剩下的没有分组的用户集合更新为Ωf＝{u5，u7}。

[0199] 第三次分组时，中找到优先级最大的用户u5为基准用户，且计算得到这时剩下的用户集合Ωf是空集，搜索结束，得到第三组用
户集合为Ω3＝{u5，u7}。

[0200] 具体实施例12

[0201] 整个调度流程实施例1。

[0202] 一个基站下面服务的用户有9个，其集合表示成Ω，用户i记为ui，i＝1，2，...，9，对应的到达角为θ1＝9°，θ2＝30°，θ3＝11°，θ4＝32°，θ5＝66°，θ6＝29°，θ7＝64°，θ8＝10°，θ9＝28.5°。设定一个角度的门限值为5°。

[0203] 第一次分组时，Ωf＝{u1，...，u9}，取基准用户为u1，它对应的角度是θ1＝9°。那么在集合Ωf＝{u1，...，u9}中搜索角度满足|θi-9°|≤5°的用户，可以找到第一组的用户为Ω1＝{u1，u3，u8}，且剩下未分组的用户集合更新为Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}。

[0204] 第二次分组时，在Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}这个集合可以找到第二组用户的基准用户为u2，对应的角度为θ2＝30°。在Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}中搜索角度满足|θi-30°|≤5°的用户，可以找到第二组的用户为Ω2＝{u2，u4，u6，u9}。这时剩下的没有分组的用户为Ωf＝{u5，u7}。

[0205] 第三次分组时，找到基 准用户为u5，对应 的角度为θ5＝66°，又|θ7-66°|≤5°，故用户u7跟用户u5一组。这时，未分组的用户为空，分组结束，第三组用户为Ω3＝{u5，u7}。

[0206] 基站用比例公平算法求得每个用户的调度优先级系数分别为P11＝0.2，P12＝0.4，P13＝0.88；P21＝0.5，P22＝0.7，P23＝0.1，P24＝0.2；P31＝0.2，P32＝0.9，可以求得第一个用户组的有效调度权值系数为P1＝P11+P12+P13＝1.44；第二个用户组的有效调度权值系数为P2＝P21+P22+P23+P24＝1.5，第三个用户组的有效调度权值系数为P2＝P31+P32＝
1.1。从而第二组用户可以最优先调度，其次是第一组用户，再次是第三组用户。假设第二组用户被分配了一个资源块后，在这个资源块内的资源分配也是按组内每个用户的调度优先级系数获得，即用户被调用的先后顺序是u4，u2，u9，u6。第一组用户内部用户被调用的顺序是u8，u3，u1。第三组用户内部用户被调用的顺序是u7，u5。

[0207] 对于第一组用户，u1，u3，u8所分配的资源占本组资源块的比例分别为0.1，0.2，0.7，其对应的权值为W1，W3，W8，那么第一组用户的波束赋形权值系数为[0208] 对于第二组用户，u2，u4，u6，u9所分配的资源占本组资源块的比例分别为0.1，
0.1，0.2，0.6，其对应的权值为W2，W4，W6，W9，那么第二组用户的波束赋形权值系数为[0209] 对于第三组用户，u5，u7所分配的资源占本组资源块的比例分别为0.5、0.5，其对应的权值为W5，W7，那么第三组用户的波束赋形权值系数为

[0210] 最终用户被分成三组，Ω1，Ω2，Ω3，第二组用户首先被调度，并且都以WBF(2)作为波(1)束赋形的权值进行波束赋形。其次，第一组用户被调度，并且都以WBF 作为波束赋形的权(3)
值进行波束赋形。最后，第三组用户被调度，并且都以WBF 作为波束赋形的权值进行波束赋形。

[0211] 具体实施例13

[0212] 整个调度流程实施例2。

[0213] 一个基站下面服务的用户有9个，其集合表示成Ω，用户i记为ui，对应的调度优先级系数分别为αi，i＝1，2，...，9，α1＝0.9，α2＝0.8，α3＝0.7，α4＝0.6，α5＝0.5，α6＝0.4，α7＝0.3，α8＝0.2，α9＝0.1，对应的归一化波束赋形权重分别为i＝1，2，...，9。配置距离的门限值为D0。

[0214] 第一次分组时，未分组的用户集合为Ωf＝{u1，...，u9}，找到优先级最大的用户u1为基准用户，它对应的权重是W1。那么在集合Ωf＝{u1，...，u9}中搜索波束赋形权重距离小于D0的其它用户，即找到 j∈Ωf，j≠1，得到d(W1，W3)≤D0，d(W1，W8)≤D0，d(W1，Wi)＞D0，i＝2，4，5，6，7，9，则找到第一组的用户为Ω1＝{u1，u3，u8}，且剩下的没有分组的用户集合更新为Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}。

[0215] 第二次分组时，在Ωf＝{u2，u4，u5，u6，u7，u9}中找到优先级最大的用户u2为基准用户，找到满足找到 j∈Ωf，j≠2的用户可以找到第二组用户为Ω2＝{u2，u4，u6，u9}，且剩下的没有分组的用户集合更新为Ωf＝{u5，u7}。

[0216] 第三次分组时，中找到优先级最大的用户u5为基准用户，且计算得到这时剩下的用户集合Ωf是空集，搜索结束，得到第三组用
户集合为Ω3＝{u5，u7}。

[0217] 计算用户组的有效调度权值系数。P1＝α1+α3+α8＝0.9+0.7+0.2＝1.8，P2＝α2+α4+α6+α9＝0.8+0.6+0.4+0.1＝1.9，P3＝α5+α7＝0.5+0.3＝0.8，从而第二组用户可以最优先调度，其次是第一组用户，再次是第三组用户。假设第一组用户被分配了一个资源块后，在这个资源块内的资源分配也是按组内每个用户的调度优先级系数获得，即第一组用户内的调度顺序是u1，u3，u8，第二组用户内的调度顺序是u2，u4，u6，u9，第三组用户内的用户调度顺序是u5，u7。

[0218] 对于第一组用户，用按最小距离原则来产生用户组的波束赋形权值系数，那么第一组用户的波束赋形权值系数为 第二组用户的波束赋形权值系数为 第三组用户的波束赋形权值系数为
(2)

[0219] 最终用户被分成三组，Ω1，Ω2，Ω3。第二组用户首先被调度，并且都以WBF 作为(1)波束赋形的权值进行波束赋形。其次，第一组用户被调度，并且都以WBF 作为波束赋形的(3)
权值进行波束赋形。最后，第三组用户被调度，并且都以WBF 作为波束赋形的权值进行波束赋形。