用户选择方法、用户选择装置和基站.pdf

本发明公开了一种用户选择装置，包括：系统容量计算单元，用于根据各用户设备(UE)的信道矩阵和各UE的数据流数，计算各UE的信道容量；UE选择单元，用于选择信道容量最大的UE，作为已选UE，更新已选UE集合和未选UE集合；依次从未选UE集合中选择一个UE，与已选UE集合构成UE子集；选择使系统容量增加最大的UE，作为已选UE，更新已选UE集合和未选UE集合；以及如果已选UE数小于所能支持的最大UE数，基于更新后的已选UE集合和未选UE集合，再次构建UE子集，否则输出已选UE集合，完成用户选择处理，其中所述系统容量计算单元还用于采用正交空分复用技术，确定UE选择单元所构成的每个UE子集的系统容量。本发明还公开了一种用户选择方法以及包括上述用户选择装置的BS。

1.  一种用户选择装置，包括：
系统容量计算单元，用于根据各用户设备的信道矩阵和各用户设备的数据流数，计算各用户设备的信道容量；
用户设备选择单元，用于
选择信道容量最大的用户设备，作为已选用户设备，更新已选用户设备集合和未选用户设备集合；
依次从未选用户设备集合中选择一个用户设备，与已选用户设备集合构成用户设备子集；
选择使系统容量增加最大的用户设备，作为已选用户设备，更新已选用户设备集合和未选用户设备集合；以及
如果已选用户设备数小于所能支持的最大用户设备数，基于更新后的已选用户设备集合和未选用户设备集合，再次构建用户设备子集，否则输出已选用户设备集合，完成用户选择处理，
其中所述系统容量计算单元还用于采用正交空分复用技术，确定用户设备选择单元所构成的每个用户设备子集的系统容量。

2.  根据权利要求1所述的用户选择装置，其特征在于
如果每个用户设备子集的系统容量都不大于当前已选用户设备集合的系统容量，则所述用户设备选择单元输出已选用户设备集合，完成用户选择处理。

3.  根据权利要求1或2所述的用户选择装置，其特征在于所述系统容量计算单元包括：
接收处理矩阵初始化子单元，用于初始化用户设备子集中任一用户设备的接收处理矩阵R_j为单位阵；
乘积矩阵对角化处理子单元，用于根据用户设备子集中各用户设备的接收处理矩阵R_j和信道矩阵H_j，通过迭代，执行多用户等效信道矩阵H_e与多用户预编码矩阵T的乘积矩阵H_eT的对角化处理，从而获得各用户设备的更新接收处理矩阵R_j和更新预编码矩阵T_j；
系统容量计算子单元，用于基于用户设备子集中各用户设备的信道矩阵H_j、更新接收处理矩阵R_j和更新预编码矩阵T_j，确定用户设备子集的系统容量。

4.  根据权利要求3所述的用户选择装置，其特征在于所述乘积矩阵对角化处理子单元执行以下操作：
根据各用户设备的接收处理矩阵R_j和信道矩阵H_j，计算该各用户设备的LACK-j矩阵
对所述LACK-j矩阵进行奇异值分解求出由与零奇异值对应的奇异列向量构成的零奇异列向量矩阵
对各用户设备的信道矩阵H_j与零奇异列向量矩阵的乘积矩阵进行奇异值分解求出U_j和V_j；
将各用户设备的接收处理矩阵R_j和预编码矩阵T_j更新为：R_j＝U_j，[1:n]和
将各用户设备的LACK-j矩阵按照j的顺序从上至下排列成多用户等效信道矩阵H_e，将各用户设备的预编码矩阵T_j按照j的顺序从左至右排列成多用户预编码矩阵T；
如果乘积矩阵H_eT的非对角线元素范数大于预设精度ε，则返回LACK-j矩阵计算步骤，否则输出各用户设备的更新接收处理矩阵R_j和更新预编码矩阵T_j，完成乘积矩阵H_eT的对角化处理。

5.  根据权利要求1～4之一所述的用户选择装置，其特征在于基站的发射天线数为n_T，每个用户设备的接收天线数为n_R，每个用户设备的数据流数为n，则所能支持的最大用户数
其中表示向下取整，1≤n≤n_R，以及∑n≤n_T。

6.  根据权利要求1～5之一所述的用户选择装置，其特征在于所述用户选择装置适用于多用户多输入多输出正交空分复用系统。

7.  一种基站，包括：
接收装置，用于接收各用户设备反馈的信号；
信道矩阵获取装置，用于对所述接收装置所收到的用户设备反馈信号进行处理，获得各用户设备的信道矩阵；
最大用户设备数确定装置，用于根据所述基站的发射天线数和各用户设备的数据流数，确定所能支持的最大用户数；以及
根据权利要求1～6之一所述的用户选择装置，用于从所有用户设备中，选择部分用户设备，输出已选用户设备集合，从而使系统容量最大化。

8.  根据权利要求7所述的基站，其特征在于
在频分双工系统中，所述接收装置接收各用户设备反馈的信道矩阵，所述信道矩阵获取装置从所述接收装置所收到的用户设备反馈信号中提取出各用户设备的信道矩阵，或者
在时分双工系统中，所述接收装置接收各用户设备反馈的上行导频信号，所述信道矩阵获取装置通过对所述上行导频信号执行信道估计，获得各用户设备的信道矩阵。

9.  根据权利要求7或8所述的基站，还包括：
发送装置，用于针对已选用户设备集合中的每一用户设备，将所述用户设备的更新接收处理矩阵传输给所述用户设备，作为所述用户设备的接收处理矩阵；以及
预编码装置，用于针对已选用户设备集合中的每一用户设备，以所述用户设备的更新预编码矩阵，对要传输给所述用户设备的数据进行编码，然后，通过所述发送装置将编码数据传输给所述用户设备。

10.  根据权利要求7～9之一所述的基站，其特征在于
所述基站的发射天线数为n_T，每个用户设备的接收天线数为n_R，每个用户设备的数据流数为n，则所述最大用户设备数确定装置确定所能支持的最大用户数
其中表示向下取整，1≤n≤n_R，以及∑n≤n_T。

11.  一种用户选择方法，包括：
获得各用户设备的信道矩阵，确定所能支持的最大用户设备数，并计算各用户设备的信道容量；
选择信道容量最大的用户设备，作为已选用户设备，更新已选用户设备集合和未选用户设备集合；
依次从未选用户设备集合中选择一个用户设备，与已选用户设备集合构成用户设备子集；
采用正交空分复用技术，确定每个用户设备子集的系统容量；
选择使系统容量增加最大的用户设备，作为已选用户设备，更新已选用户设备集合和未选用户设备集合；
如果已选用户设备数小于所能支持的最大用户设备数，返回用户设备子集构成步骤，否则输出已选用户设备集合，完成用户选择处理。

12.  根据权利要求11所述的用户选择方法，还包括：
如果每个用户设备子集的系统容量都不大于当前已选用户设备集合的系统容量，则输出已选用户设备集合，完成用户选择处理。

13.  根据权利要求11或12所述的用户选择方法，其特征在于
在频分双工系统中，各用户设备反馈信道矩阵，由此获得各用户设备的信道矩阵，或者
在时分双工系统中，通过对上行导频信号执行信道估计，获得各用户设备的信道矩阵。

14.  根据权利要求11～13之一所述的用户选择方法，其特征在于
用户设备子集系统容量确定步骤包括：
初始化用户设备子集中任一用户设备的接收处理矩阵R_j为单位阵；
根据用户设备子集中各用户设备的接收处理矩阵R_j和信道矩阵H_j，通过迭代，执行多用户等效信道矩阵H_e与多用户预编码矩阵T的乘积矩阵H_eT的对角化处理，从而获得各用户设备的更新接收处理矩阵R_j和更新预编码矩阵T_j；
基于用户设备子集中各用户设备的信道矩阵H_j、更新接收处理矩阵R_j和更新预编码矩阵T_j，确定用户设备子集的系统容量。

15.  根据权利要求14所述的用户选择方法，其特征在于乘积矩阵H_eT的对角化处理包括：
根据各用户设备的接收处理矩阵R_j和信道矩阵H_j，计算该各用户设备的LACK-j矩阵
对所述LACK-j矩阵进行奇异值分解求出由与零奇异值对应的奇异列向量构成的零奇异列向量矩阵
对各用户设备的信道矩阵H_j与零奇异列向量矩阵的乘积矩阵进行奇异值分解求出U_j和V_j；
将各用户设备的接收处理矩阵R_j和预编码矩阵T_j更新为：R_j＝U_j，[1:n]和
将各用户设备的LACK-j矩阵按照j的顺序从上至下排列成多用户等效信道矩阵H_e，将各用户设备的预编码矩阵T_j按照j的顺序从左至右排列成多用户预编码矩阵T；
如果乘积矩阵H_eT的非对角线元素范数大于预设精度ε，则返回LACK-j矩阵计算步骤，否则输出各用户设备的更新接收处理矩阵R_j和更新预编码矩阵T_j，完成乘积矩阵H_eT的对角化处理。

16.  根据权利要求14或15所述的用户选择方法，还包括：针对已选用户设备集合中的每一用户设备，
将所述用户设备的更新接收处理矩阵R_j传输给所述用户设备，作为所述用户设备的接收处理矩阵；以及
以所述用户设备的更新预编码矩阵T_j，对要传输给所述用户设备的数据进行编码，然后，将编码数据传输给所述用户设备。

17.  根据权利要求11～16之一所述的用户选择方法，其特征在于基站的发射天线数为n_T，每个用户设备的接收天线数为n_R，每个用户设备的数据流数为n，则所能支持的最大用户数
其中表示向下取整，1≤n≤n_R，以及∑n≤n_T。

18.  根据权利要求11～17之一所述的用户选择方法，其特征在于
根据各用户设备的数据流数n和信道矩阵H_j，计算各用户的信道容量C_j。

19.  根据权利要求11～18之一所述的用户选择方法，其特征在于所述用户选择方法适用于多用户多输入多输出正交空分复用系统。

用户选择方法、用户选择装置和基站
技术领域
本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种用户选择方法、用户选择装置和基站，可应用于多用户多输入多输出(MIMO)正交空分复用(OSDM)系统。
背景技术
空分复用是下行多用户MIMO系统中消除用户间共信道干扰、实现空分多址的技术。在系统用户数比较多时，如何有效地选择可同时服务的用户集合、以提高系统容量是空分多址系统中的主要研究课题之一。块对角化(BD)是一种典型的实现空分多址的空分复用技术。Low complexity user selection algorithms for multiuser MIMO systems with block diagonalization(IEEE Transactions on Signal Processing，vol.54，no.9，Sept.2006，pp.3658～3663)提出了适用于BD系统的两种低复杂度的多用户选择方法：
一种是基于容量最大化的多用户选择算法：首先从所有用户中选择容量最大的单个用户；在随后的每一步迭代中，从剩余用户中选择使得系统容量增加最大的用户；在已选择用户数为系统支持的最大用户数，或无论增加哪一个用户系统容量都下降时算法终止。
另一种是基于Frobenius范数的多用户选择算法：先从所有用户中选择信道能量最大的单个用户；在随后的每一步迭代中，从剩余用户中选择使得信道能量增加最大的用户，直至已选择用户数为系统支持的最大用户数；最后采用如前所述的基于容量最大化的多用户选择算法确定最终选择用户。
但BD技术要求基站天线数不少于用户天线数之和，限制了可同时服务的用户数。On the optimality of multiantenna broadcast scheduling using zero-forcing beamforming(IEEE Journal on Selected Areas in Communications，vol.24，no.3，2006，pp.528～541)提出了一种低复杂度的半正交多用户选择算法，但其仅适用于BD系统的特例：迫零波束成型系统，而不适用于用户接收天线大于1时的一般BD系统。Generalized multiuser orthogonal space-division multiplexing(IEEE Transactions on Wireless Communications，vol.3，no.6，Nov.2004，pp.1969～1973)提出了一种实现多用户的方法——OSDM技术，通过迭代联合优化用户发送预编码矩阵和接收处理矩阵，消除了用户间干扰，仅要求基站天线数不少于用户数据流数之和，相对于BD预编码技术，可以提高同时支持的用户数。然而，系统同时支持的用户数有限，需要选出用户子集以进行服务。
发明内容
本发明基于Generalized multiuser orthogonal space-division multiplexing(IEEE Transactions on Wireless Communications，vol.3，no.6，Nov.2004，pp.1969～1973)所提出的OSDM技术，提出了一种用户选择方法、用户选择装置和基站。
根据本发明的第一方案，提出了一种用户选择装置，包括：系统容量计算单元，用于根据各用户设备的信道矩阵和各用户设备的数据流数，计算各用户设备的信道容量；用户设备选择单元，用于选择信道容量最大的用户设备，作为已选用户设备，更新已选用户设备集合和未选用户设备集合；依次从未选用户设备集合中选择一个用户设备，与已选用户设备集合构成用户设备子集；选择使系统容量增加最大的用户设备，作为已选用户设备，更新已选用户设备集合和未选用户设备集合；以及如果已选用户设备数小于所能支持的最大用户设备数，基于更新后的已选用户设备集合和未选用户设备集合，再次构建用户设备子集，否则输出已选用户设备集合，完成用户选择处理，其中所述系统容量计算单元还用于采用正交空分复用技术，确定用户设备选择单元所构成的每个用户设备子集的系统容量。
优选地，如果每个用户设备子集的系统容量都不大于当前已选用户设备集合的系统容量，则所述用户设备选择单元输出已选用户设备集合，完成用户选择处理。
优选地，所述系统容量计算单元包括：接收处理矩阵初始化子单元，用于初始化用户设备子集中任一用户设备的接收处理矩阵R_j为单位阵；乘积矩阵对角化处理子单元，用于根据用户设备子集中各用户设备的接收处理矩阵R_j和信道矩阵H_j，通过迭代，执行多用户等效信道矩阵H_e与多用户预编码矩阵T的乘积矩阵H_eT的对角化处理，从而获得各用户设备的更新接收处理矩阵R_j和更新预编码矩阵T_j；系统容量计算子单元，用于基于用户设备子集中各用户设备的信道矩阵H_j、更新接收处理矩阵R_j和更新预编码矩阵T_j，确定用户设备子集的系统容量。
优选地，所述乘积矩阵对角化处理子单元执行以下操作：根据各用户设备的接收处理矩阵R_j和信道矩阵H_j，计算该各用户设备的LACK-j矩阵对所述LACK-j矩阵进行奇异值分解求出由与零奇异值对应的奇异列向量构成的零奇异列向量矩阵对各用户设备的信道矩阵H_j与零奇异列向量矩阵的乘积矩阵进行奇异值分解求出U_j和V_j；将各用户设备的接收处理矩阵R_j和预编码矩阵T_j更新为：R_j＝U_j，[1:n]和将各用户设备的LACK-j矩阵按照j的顺序从上至下排列成多用户等效信道矩阵H_e，将各用户设备的预编码矩阵T_j按照j的顺序从左至右排列成多用户预编码矩阵T；如果乘积矩阵H_eT的非对角线元素范数大于预设精度ε，则返回LACK-j矩阵计算步骤，否则输出各用户设备的更新接收处理矩阵R_j和更新预编码矩阵T_j，完成乘积矩阵H_eT的对角化处理。
优选地，基站的发射天线数为n_T，每个用户设备的接收天线数为n_R，每个用户设备的数据流数为n，则所述最大用户设备数确定装置确定所能支持的最大用户数其中表示向下取整，1≤n≤n_R，以及∑n≤n_T。
优选地，所述用户选择装置适用于多用户多输入多输出正交空分复用系统。
根据本发明的第二方案，提出了一种基站，包括：接收装置，用于接收各用户设备反馈的信号；信道矩阵获取装置，用于对所述接收装置所收到的用户设备反馈信号进行处理，获得各用户设备的信道矩阵；最大用户设备数确定装置，用于根据所述基站的发射天线数和各用户设备的数据流数，确定所能支持的最大用户数；以及根据本发明第一方案所述的用户选择装置，用于从所有用户设备中，选择部分用户设备，输出已选用户设备集合，从而使系统容量最大化。
优选地，在频分双工系统中，所述接收装置接收各用户设备反馈的信道矩阵，所述信道矩阵获取装置从所述接收装置所收到的用户设备反馈信号中提取出各用户设备的信道矩阵。或者，在时分双工系统中，所述接收装置接收各用户设备反馈的上行导频信号，所述信道矩阵获取装置通过对所述上行导频信号执行信道估计，获得各用户设备的信道矩阵。
优选地，所述基站还包括：发送装置，用于针对已选用户设备集合中的每一用户设备，将所述用户设备的更新接收处理矩阵传输给所述用户设备，作为所述用户设备的接收处理矩阵；以及预编码装置，用于针对已选用户设备集合中的每一用户设备，以所述用户设备的更新预编码矩阵，对要传输给所述用户设备的数据进行编码，然后，通过所述发送装置将编码数据传输给所述用户设备。
优选地，所述基站的发射天线数为n_T，每个用户设备的接收天线数为n_R，每个用户设备的数据流数为n，则所述最大用户设备数确定装置确定所能支持的最大用户数其中表示向下取整，1≤n≤n_R，以及∑n≤n_T。
根据本发明的第三方案，提出了一种用户选择方法，包括：获得各用户设备的信道矩阵，确定所能支持的最大用户设备数，并计算各用户设备的信道容量；选择信道容量最大的用户设备，作为已选用户设备，更新已选用户设备集合和未选用户设备集合；依次从未选用户设备集合中选择一个用户设备，与已选用户设备集合构成用户设备子集；采用正交空分复用技术，确定每个用户设备子集的系统容量；选择使系统容量增加最大的用户设备，作为已选用户设备，更新已选用户设备集合和未选用户设备集合；如果已选用户设备数小于所能支持的最大用户设备数，返回用户设备子集构成步骤，否则输出已选用户设备集合，完成用户选择处理。
优选地，所述用户选择方法还包括：如果每个用户设备子集的系统容量都不大于当前已选用户设备集合的系统容量，则输出已选用户设备集合，完成用户选择处理。
优选地，在频分双工系统中，各用户设备反馈信道矩阵，由此获得各用户设备的信道矩阵。或者，在时分双工系统中，通过对上行导频信号执行信道估计，获得各用户设备的信道矩阵。
优选地，用户设备子集系统容量确定步骤包括：初始化用户设备子集中任一用户设备的接收处理矩阵R_j为单位阵；根据用户设备子集中各用户设备的接收处理矩阵R_j和信道矩阵H_j，通过迭代，执行多用户等效信道矩阵H_e与多用户预编码矩阵T的乘积矩阵H_eT的对角化处理，从而获得各用户设备的更新接收处理矩阵R_j和更新预编码矩阵T_j；基于用户设备子集中各用户设备的信道矩阵H_j、更新接收处理矩阵R_j和更新预编码矩阵T_j，确定用户设备子集的系统容量。
优选地，乘积矩阵H_eT的对角化处理包括：根据各用户设备的接收处理矩阵R_j和信道矩阵H_j，计算该各用户设备的LACK-j矩阵对所述LACK-j矩阵进行奇异值分解求出由与零奇异值对应的奇异列向量构成的零奇异列向量矩阵对各用户设备的信道矩阵H_j与零奇异列向量矩阵的乘积矩阵进行奇异值分解求出U_j和V_j；将各用户设备的接收处理矩阵R_j和预编码
矩阵T_j更新为：R_j＝U_j，[1:n]和将各用户设备的LACK-j矩阵按照j的顺序从上至下排列成多用户等效信道矩阵H_e，将各用户设备的预编码矩阵T_j按照j的顺序从左至右排列成多用户预编码矩阵T；如果乘积矩阵H_eT的非对角线元素范数大于预设精度ε，则返回LACK-j矩阵计算步骤，否则输出各用户设备的更新接收处理矩阵R_j和更新预编码矩阵T_j，完成乘积矩阵H_eT的对角化处理。
优选地，所述用户选择方法还包括：针对已选用户设备集合中的每一用户设备，将所述用户设备的更新接收处理矩阵R_j传输给所述用户设备，作为所述用户设备的接收处理矩阵；以及以所述用户设备的更新预编码矩阵T_j，对要传输给所述用户设备的数据进行编码，然后，将编码数据传输给所述用户设备。
优选地，基站的发射天线数为n_T，每个用户设备的接收天线数为n_R，每个用户设备的数据流数为n，则所能支持的最大用户数其中表示向下取整，1≤n≤n_R，以及∑n≤n_T。
优选地，根据各用户设备的数据流数n和信道矩阵H_j，计算各用户的信道容量C_j。
优选地，所述用户选择方法适用于多用户多输入多输出正交空分复用系统。
本发明的优点在于：由于实际系统中存在大量用户K，系统同时支持的用户数有限，必须从中选出一个用户子集最优的用户选择需要穷举遍历所有用户子集，搜索复杂度为当用户数较大时计算开销过高。为了降低复杂度，必须减少搜索的子集数，进行次优的用户选择。为了使系统容量损失尽可能小，考虑使用贪心算法，迭代地选择用户。在本发明提出的方法中，首先从所有用户中选择容量最大的单个用户。在随后的每一步迭代中，从剩余用户中选择使得系统容量增加最大的用户。为了使系统容量最大化，可以自适应地调整服务用户数，即无论增加哪一个用户，系统容量都下降，则算法终止，否则直至选出个用户。由上述算法可知，在每次迭代中至多遍历K个用户，且迭代次数至多为故搜索复杂度为相比最优选择极大地降低了计算开销。同时，该算法在每一步迭代中得到的解为局部最优，保证了系统容量损失较小。
附图说明
根据以下结合附图对本发明非限制实施例的详细描述，本发明的以上和其他目的、特征和优点将变得更加清楚，其中：
图1示出了多用户MIMO系统的示意图。
图2示出了在基站采用4根天线、用户均采用2根天线、每个用户的数据流数为1、信噪比分别为0dB、10dB、20dB的条件下，本发明的技术方案与现有技术之间的比较结果的曲线图。
图3示出了在基站采用6根天线、用户均采用3根天线、每个用户的数据流数为2、信噪比分别为0dB、10dB、20dB的条件下，本发明的技术方案与现有技术之间的比较结果的曲线图。
图4示出了根据本发明的基站400的方框图。
图5示出了根据本发明的用户选择装置440的方框图。
具体实施方式
下面，将根据附图描述本发明。在以下描述中，一些具体的实施例只用于描述的目的，不应该将其理解为对于本发明的任何限制，而只是示例。当可能导致使本发明的理解发生模糊时，将省略传统结构或构造。
原理概述
根据本发明，通过贪心搜索迭代地选择用户，并自适应地调整服务用户数使系统容量最大化，其特点在于：首先从所有用户中选择容量最大的单个用户；在随后的每一步迭代中，从剩余用户中选择使得系统容量增加最大的用户；在已选择用户数为系统支持的最大用户数或增加一个用户后系统容量下降时，结束用户选择处理。
具体地，本发明的用户选择方法可以包括以下步骤：
步骤一：基站获得各用户信道矩阵(频分双工(FDD)下通过用户反馈，时分双工(TDD)下通过信道互易性获得)，设定系统中各用户的数据流数，计算系统支持的最大用户数，令已选用户集合为空，未选用户集合为所有用户集合；
步骤二：基站根据各用户数据流数和信道矩阵计算各用户的信道容量；
步骤三：选择信道容量最大的用户为第一个所选用户，更新已选用户集合和未选用户集合；
步骤四：依次从未选用户中选择一个用户，与已选用户构成用户子集，对此用户子集采用OSDM技术，得到该用户子集组成的系统容量；
步骤五：若无论增加哪一用户，系统容量都下降，则用户选择过程结束，否则选择使得系统容量增加最大的用户，更新已选用户集合和未选用户集合；
步骤六：若已选用户数小于系统支持的最大用户数，则回到步骤四，否则用户选择过程结束；
步骤七：基站将选择用户过程中得到的用户接收处理矩阵传给对应用户作为其接收处理矩阵，数据经选择用户过程中得到的预编码矩阵后，由基站向选中用户发送。
所述的步骤一，具体为：基站获得系统中K个用户的信道矩阵H_j(1≤j≤K)(频分双工(FDD)下通过用户反馈，时分双工(TDD)下通过信道互易性获得)，基站发射功率为P，基站天线数为n_T，每个用户天线数为n_R，每个用户数据流数为n(1≤n≤n_R)，则系统同时支持的最大用户数其中表示向下取整。s_i表示第i次选择用户的标号，s_i∈{1，2，..，K}，Ω表示未选择用户的集合，Υ表示已选择用户的集合，令Ω＝{1，2，...，K}，
所述的步骤二，具体为：对用户j的信道矩阵H_j作奇异值分解，得H_j＝U_jΛ_jV_j。用户j接收处理矩阵R_j＝U_j，[1:n]，预编码矩阵T_j＝V_j，[1:n](U_j，[1:n]、V_j，[1:n]分别为U_j和V_j前n列构成的矩阵)，则(Λ_j，[1:n]为Λ_j前n列构成的矩阵)。对D_j中非零元素集(即H_j前n个大的奇异值)进行功率注水得用户j发送功率矩阵Q_j(Tr(Q_j)≤P)，则用户j容量C_j为

所述的步骤三，具体为：选择容量最大的用户为第一个所选用户，令将选中用户s₁加入集合Υ中，从集合Ω中去掉选中用户s₁，即Υ＝{s₁}，Ω＝Ω-{s₁}，i＝2；
所述的步骤四，具体为：令用户k与集合Υ组成用户子集对采用OSDM技术，得到中各用户接收处理矩阵和预编码矩阵对中非零元素集进行功率注水，得中各用户发送功率矩阵则用户子集组成系统容量C_k为

其中Q_j≥0表示Q_j半正定，σ表示噪声功率，上标表示共轭转置；
所述的步骤五，具体为：若则用户选择过程结束，选择用户集合为Υ；否则选择使得系统容量增加最大的用户为所选用户，并令Υ＝Υ+{s_i}，Ω＝Ω-{s_i}，i＝i+1；
所述的步骤六，具体为：若已选用户数小于系统支持的最大用户数则回到步骤四；否则用户选择过程结束，选择用户集合为Υ。
所述的步骤七，具体为：基站将选择用户过程中得到的用户接收处理矩阵{R_j}_j∈Υ传给对应用户作为其接收处理矩阵，数据经选择用户过程中得到的预编码矩阵{T_j}_k∈Υ后，由基站向选中用户发送。
以下对OSDM技术进行说明：
(1)多用户MIMO系统模型
图1示出了多用户MIMO系统的示意图。如图1所示，在一个K个用户的MIMO系统中，基站天线数为n_T，每个用户天线数为n_R，数据流数为n(1≤n≤n_R)，表示用户j第m(1≤m≤n)个数据流上的符号，为用户j的n×1维符号向量，在发射前乘以预编码矩阵再送往发射天线。用户j的接收信号为


式中：为用户j的接收处理矩阵，上标表示共轭转置；为基站到用户j的信道矩阵，其元素为独立同分布的零均值(均值＝0)、每维方差为1/2的复高斯变量；为的加性高斯白噪声；T＝[T₁ T₂...T_K]为多用户预编码矩阵；为多用户发送符号向量。定义多用户等效信道矩阵H_e为

假设各个用户经历的信道相互独立，信道为准静态、平坦衰落，基站知道所有用户的信道状态信息。
(2)OSDM技术
Generalized multiuser orthogonal space-division multiplexing(IEEE Transactions on Wireless Communications，vol.3，no.6，Nov.2004，pp.1969～1973)采用上述多用户MIMO系统模型，提出的OSDM的基本思想是依次更新每个用户的预编码矩阵和接收处理矩阵，通过迭代使H_eT对角化，从而消除用户间干扰，并使得每个用户获得独立并行的特征信道，即

其中为用户j第m(1≤m≤n)个数据流上的信道增益。由式(3)可知

经迭代后，得到的R_j为n_R×n维酉矩阵，其列为相互正交的单位向量，从而有

由式(7)可知经过接收处理矩阵后的噪声仍为加性高斯白噪声，则用户j的信道容量为

其中为用户j的n×n维发送功率矩阵。
假设基站起初知道接收处理矩阵R₁，...，R_j-1，R_j+1，...，R_K，定义LACK-j矩阵为

为了满足式(5)，T_j应在的零空间内，即
Tj∈null{He(j)-}---(10)]]>
的奇异值分解为其中为由与零奇异值对应的奇异列向量构成的零奇异列向量矩阵，其列构成的零空间的基向量。的奇异值分解为则得到更新的用户j的接收处理矩阵R_j和预编码矩阵T_j
(R_j)_update＝U_j，[1:n]    (11)
W_j＝V_j，[1:n]            (12)
(Tj)update=V~j0Wj---(13)]]>
其中U_j，[1:n]，V_j，[1:n]分别表示取U_j和V_j的前n列。
按照以上方法，得到迭代算法如下：
第一步：初始化接收处理矩阵R_j＝I_j，其中I_j为n_R×n维单位阵，offset＝1表示初始非对角线元素范数。
第二步：依次更新用户j的接收处理矩阵R_j和预编码矩阵T_j：由得由得U_j和V_j，分别由式(11)和(13)得到更新的R_j＝(R_j)_update和T_j＝(T_j)_update。
第三步：计算offset＝off(H_eT)，如果offset＞ε，回到第一步，否则H_eT对角化处理结束；其中为矩阵A非对角线元素范数，ε为精度，通常取10^-12，当offset≤ε，迭代结束，H_eT对角化。
数值分析表明只要满足基站发射天线数n_T不少于用户数据流数之和∑n且单个用户接收天线数n_R不少于该用户的数据流数n，算法即收敛。
设κ＝{1，2，...，K}为所有用户的集合，A_i为κ的子集，对A_i采用OSDM技术，算法收敛后，使得用户子集A_i组成的系统中，基站到每个用户为独立并行传输，则系统容量为每个用户容量之和，由式(8)得

其中Q_j≥0表示Q_j半正定。可以通过对非零元素集进行功率注水，得到发送功率矩阵使得系统容量最大化。
设A＝{A₁，A₂，...}为所有可能用户子集的集合(元素个数为则系统最大容量为
C=maxAi∈ACAi---(15)]]>
实施例
以下，结合详细实施实例对本发明的用户选择方法进行详细描述，在以下的描述中，分别针对频分双工(FDD)方式和时分双工(TDD)方式，给出了对本发明的具体实例。
频分双工(FDD)方式
本实例采用6个用户的多用户MIMO下行系统，基站发射功率为1W，基站天线数为4，每个用户天线数为2，数据流数为1，可知系统同时支持的最大用户数为4。设信道为平坦衰落、准静态，信道矩阵的元素为独立同分布的零均值、单位方差的复高斯随机变量，噪声为均值为零、协方差矩阵为单位阵的加性高斯白噪声，各个用户经历的信道相互独立，基站可以获得所有用户的信道状态信息。
本实例使用的OSDM系统用户选择方法具体步骤如下：
步骤1：在某一次调度中，基站通过用户反馈获得6个用户的2×4维信道矩阵H_j(1≤j≤6)，如表1所示。
表16个用户的信道矩阵

步骤2：对用户j的信道矩阵H_j作奇异值分解，得H_j＝U_jΛ_jV_j，2×4维奇异值矩阵Λ_j(1≤j≤6)如表2所示。
表26个用户的奇异值矩阵

因为每个用户的数据流数为1，用户j接收处理矩阵R_j取为U_j第一列构成的矩阵，预编码矩阵T_j取为V_j第一列构成的矩阵，则为H_i最大的奇异值，奇异值D_j(1≤j≤6)如表3所示。
表36个用户的信道矩阵的最大奇异值