简介

多用户波束成型系统中，传统的方法往往是以最大化系统吞吐率为目标，这类方法通过选择具备最佳信道质量的用户进行传输，无法保证用户的业务满意度。在本文中，我们将首先给出基于业务流特性的用户满意度定义，并将用户满意度引入波束成型系统，改进传统的用户选择过程。

随机波束成型是一种下行多用户分集技术，采用该技术的系统中，标量的下行数据信号与随机生成的权矢量相乘后，在BS的多个天线上发送。基站采用快变的伪随机矩阵序列充当承载发射信息的波束，等效于将基站与用户之间的信道人工改造为快衰落通道。用户汇报每个时隙的CQI，基站通过调度获得优化的系统性能。文献[1]1对这种系统及其他基于CQI反馈的多天线多用户分集系统进行了比较，在较短时间段内，随机波束成型系统可以达到较高的系统吞吐率，同时保持较良好的用户间公平度。

随机波束成型系统中多用户分集增益本质上是通过调度取得的。作为调度器，同时为多个用户服务，不但要提高系统的吞吐率，还要估计每个用户的需求，确保公共资源一定程度的公平性。无线网络的高层一旦准许用户接入，实际上是向用户做出了一定程度的服务承诺，即尽可能地满足用户的通信需求。调度器就肩负着这个职责。

本文利用文献[2]2中的随机波束成型技术和文献[3]3中的迫零波束成型技术，介绍了基于用户满意度的多用户波束成型系统中的调度方法。基于满意度的多用户调度方法与随机波束成型技术结合，一方面通过随机波束成型技术引入的信道变化，使某些原本信道质量较差的用户得到额外的信道增益，减少调度这些用户所带来的系统性能损失；另一方面结合惩罚机制的满意度调度，可以避免信道质量好或者QoS需求高的用户占用超出需求的系统资源，在保证用户业务满意度的同时有效地利用系统资源，提高系统性能。基于满意度的迫零波束成型调度方法可以在较好保证用户间正交性的同时，更好的根据用户的满意度进行用户选择，从而在保证吞吐率的同时，更好的满足用户的业务体验需求。

随机波束成型技术

假设基站有Nt个发射天线，各天线信道衰落统计独立。系统中共有K个用户，每用户接收天线数目为1。用户接收数据为：

（8.14）

其中，取自一个酉阵，Mt是发送子流个数，子流间等功率发射。，是基站第i个天线到移动台接收机的信道增益，设为独立同分布的复高斯随机变量，分布为CN(0,1)，n(t)是复高斯白噪声，分布为CN(0,1)。假设信道在一个时隙内保持不变。设，则天线接收处的平均信噪比正好为。为此在经过波束成型矢量加权后，等效接收信噪比为。

多波束ZFBF系统中的调度

用户数大于发送天线数的时候，需要从K个用户中选择出激活用户子集S。最优的用户调度需要从K个用户中穷举所有可能的用户组合，组成具有Ks个用户的激活用户子集，其中。穷举搜索的计算复杂度会随着用户数K的增加迅速增加，所以必须寻找次优的、低复杂度的、可以应用于迫零波束成型的多用户调度算法。文献[3]提出了SUS方法。因为在迫零波束成型中，在发送端将发送信号乘以信道矩阵伪逆的操作会造成有效功率的下降，而当用户信道间的正交性比较好的时候，这种损失会比较小。所以，这种方法在优先选择信道状态比较好的用户的同时也考虑用户之间的相关性。基站利用SUS方法进行用户调度的方法如以下步骤所述：

（1）激活用户子集初始化为空集，即，用户备选集Γ为所有用户的集合，辅助变量i初始化为i=1。

（2）计算用户备选集中所有用户的信道增益，从中选出信道增益最大的用户，并将该用户的编号放入激活用户子集Π={π1}，用户备选集更新为Γ：=Γ-π，辅助变量i:=i+1，辅助的1×M矢量g1%=hπ1。

（3）对每一个备选用户k∈Γ，计算：

（8.15）

根据下式方法选择激活用户子集的第i个元素：

（8.16）