本发明公开了一种无线通信领域中基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法。主要解决现有技术无法动态调整系统的用户配对和资源分配而造成频谱利用率低和通信质量差的问题。其技术方案是：以资源分配约束矩阵、用户配对约束矩阵和用户对容量向量为参数，构建用户配对和资源分配的模型并求解，得到最优用户配对和资源分配结果向量；根据该结果向量和用户调制矩阵对每个用户携带的数据信息进行调制；将调制后的数据信号在用户分配到的资源块上发送给信号接收机。本发明能高效地进行动态的多用户配对和资源分配，在满足系统通信质量要求的情况下最大化通信系统的频谱利用率。可用于对虚拟MIMO系统中的手机用户进行用户配对和资源分配。

1.基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，包括：(1)基站获得当前时隙的待配对用户集合l、待配对用户数Nu、资源块集合r、资源块个数N以及接收天线数Nr；(2)根据资源块集合r和资源块个数N，形成可选资源块分配集合P；根据该可选资源块分配集合P，生成资源块分配模式矩阵T，得到资源分配约束矩阵：其中1N表示长度与资源块个数N相同，且元素取值都等于1的向量，表示求克罗内克积的运算；(3)根据待配对用户集合l和接收天线数Nr，生成可选用户对集合G；根据可选用户对集合G，生成用户配对模式矩阵B，得到用户配对约束矩阵：其中1Nu表示长度与待配对用户数Nu相同，且元素取值都等于1的向量；(4)通过迭代生成大小为N*Nu行，Na列的用户调制阶数矩阵M，及大小是N行、Na列的用户对容量矩阵ψ，其中，Na数值上等于可选用户对集合G中的元素个数；(5)根据步骤(2)得到的资源块分配模式矩阵T和步骤(4)得到的用户对容量矩阵ψ，得到容量向量η；(6)以步骤(2)得到的资源分配约束矩阵C1、步骤(3)得到的用户配对约束矩阵C2和步骤(5)得到的容量向量η为参数，构建用户配对和资源分配模型：s.t.C1x≤1NC2x≤1Nu其中，x表示用户配对和资源分配的指示向量，ηTx表示系统容量值，1N表示长度是N且元素全部等于1的向量，1Nu表示长度是Nu且元素全部等于1的向量，(·)T表示转置操作，表示求出使得括号内的值最大的x的操作；(7)利用商用软件MATLAB求解步骤(6)中得到的模型，求解出用户配对和资源分配的指示向量x，再根据x得到用户配对和资源分配的结果向量U；(8)根据用户配对和资源分配的结果向量U和步骤(4)得到的用户调制阶数矩阵M，对每个用户携带的信息进行调制，再将每个用户调制后的信息在这个用户所分配到的资源块中发送给信号接收器，完成本时隙用户流的用户配对和资源分配；(9)判断是否存在下一时隙的用户流，若是，选择下一时隙的用户流，返回(1)；否则，完成所有用户流的用户配对和资源分配。

2.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(1)中待配对用户集合l，资源块集合r，分别表示为：l＝{l1,l2,L,li,L,lNu}，r＝{r1,r2,L,rj,L,rN}其中li表示第i个待配对用户的编号，i∈[1,Nu]，Nu表示待配对用户数；rj表示第j个资源块的编号，j∈[1,N]，N表示资源块个数。

3.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(2)中根据资源块集合r和资源块个数N，形成可选资源块分配集合P，根据该可选资源块分配集合P，生成资源块分配模式矩阵T，按如下步骤进行：2a)生成一个空的初始可选资源块分配集合P0；2b)在资源块集合r中选取1个资源块，将这个资源块的编号作为一个元素放入P0中；2c)在资源块集合r中选取2个连续的资源块，将这些资源块的编号作为另一个元素放入P0中；2d)重复步骤2b)和2c)直到在资源块集合r选择N个连续的资源块，将赋值后的初始可选资源块分配集合P0作为可选资源块分配集合P。

4.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(2)中根据可选资源块分配集合P，生成资源块分配模式矩阵T，按如下步骤进行：2e)生成一个N行，Z列，且元素均为0的初始资源块分配模式矩阵T0，其中Z等于可选资源块分配集合P中元素的个数；2f)判断可选资源块分配集合P中第q个元素中是否包含编号等于rj的资源块，若是，则令T0中第rj行、第q列的元素等于1；否则，令其等于0。2g)将赋有元素值的初始资源块分配模式矩阵T0作为最终的资源块分配模式矩阵T。

5.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(3)中根据待配对用户集合l和接收天线数Nr，生成可选用户对集合G，按如下步骤进行：3a)生成一个空的初始可选用户对集合集合G0；3b)在待配对用户集合l中选取1个用户，将这个用户的编号作为一个元素放入G0中；3c)在待配对用户集合l中选取2个用户，将这个用户的编号作为另一个元素放入G0中；3d)重复步骤3b)和3c)直到在待配对用户集合l中选取Nr个用户，将赋值后的初始可选用户对集合G0作为最终的可选用户对集合G。

6.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(3)中根据可选用户对集合G，生成用户配对模式矩阵B，按如下步骤进行：3e)生成一个Nu行、Na列，且元素均为0的初始用户配对模式矩阵B0，其中，Na等于可选用户对集合G中元素的个数；3f)判断可选用户对集合G的第p个元素中是否包含编号等于li的用户，若是，则令用户配对模式矩阵B0的第li行、第p列的元素等于1，否则，令其等于0；3g)将赋有元素值的初始用户配对模式矩阵B0作为最终的用户配对模式矩阵B。

7.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(4)中的通过迭代生成大小为N*Nu行，Na列的用户调制阶数矩阵M，及大小为N行、Na列的用户对容量矩阵ψ，按如下步骤进行：4a)令u＝1，h＝1，生成一个大小为N*Nu行，Na列，且元素均等于0的初始用户调制阶数矩阵M0；同时生成一个大小为N行、Na列，且元素均等于0的初始用户对容量矩阵ψ0；4b)令k＝1，从可选用户对集合G中选择第u个用户对；4c)按照下式，计算在第h个资源块上，第u个用户对中的第k个用户的信干噪比的值SINRu,k,h：其中，Ek表示第k个用户的发射功率，σ2表示当前时隙的信道噪声功率，ζu,h表示第u个用户对在第h个资源块上的信道矩阵，In表示大小为n行、n列的单位矩阵，n表示第u个用户对包含的用户个数，(·)H表示厄米转置操作，(·)-1表示取逆操作，[·]k,k表示矩阵第k行、第k列的元素；4d)在给定误比特率门限值b的情况下，按照下式，计算第u个用户对中第k个用户在第h个资源块上的调制阶数并将该放入矩阵M0的第(h-1)*Nu+lk行、第v1列，其中，v1数值上等于u，lk表示第k个用户的编号；其中，b是预设的系统误比特率门限值，floor(·)表示向下取整操作，log2(·)表示取以2为底的对数操作，ln(·)表示取自然对数操作；4e)判断k是否等于第u个用户对中包含的用户的个数n，若是，执行4f)，否则，令k＝k+1，返回4c)；4f)判断第u个用户对中每个用户的调制阶数是否均不等于0，若是，则将第u个用户对中所有用户的调制阶数相加，得到第u个用户对的容量；否则，令第u个用户对的容量等于0；再将得到的第u个用户对的容量值放入矩阵ψ0的第v2行、第v3列，其中，v2数值上等于h，v3数值上等于u，执行4g)；4g)判断u是否等于Na，若是，则执行4h)；否则，令u＝u+1，返回4b)；4h)判断h是否等于N，若是，则将赋有元素值的初始用户调制阶数矩阵M0作为最终的用户调制阶数矩阵M，并将赋有元素值的初始用户容量矩阵ψ0作为最终的用户容量矩阵ψ，结束；否则，令h＝h+1，u＝1，返回4b)。

8.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(5)中的根据步骤(2)得到的资源块分配模式矩阵T和步骤(4)得到的用户对容量矩阵ψ，得到容量向量η，按如下步骤进行：5a)令τ＝1、并生成长度为Na*Z，元素全部等于0的初始容量向量η0；5b)将用户容量矩阵ψ的第τ列数据转置后得到的行向量与资源分配矩阵T的第列数据相乘，并将该乘积赋给初始容量向量η0中的第个元素；5c)判断τ是否等于Na，若是，则执行9d)；否则，则令τ＝τ+1，返回5b)；5d)判断是否等于Z，若是，则将赋值后的初始容量向量η0作为用户容量向量η；否则，令τ＝1，返回5b)。

9.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(7)中的根据x得到用户配对和资源分配的结果向量U，按如下步骤进行：7a)令α＝1，并生成一个长度为Nr*N，且元素全部等于0的初始结果向量U0；7b)确定x中第α个等于1的元素的位置值，用该位置值除以Na，得到商c1以及余数c2；7c)根据余数c2，找到用户配对模式矩阵B的与余数c2数值相同的列，得到该列中所有等于1的元素的行号，再将这些行号按从小到大的顺序排列，若这些行号的个数不够Nr个，则在这些行号后补零，得到用户对向量7d)对商c1做向上取整操作得到c3，找到资源分配模式矩阵T的与余数c3数值相同的列，得到该列中所有等于1的元素的行号，将这些行号按从小到大的顺序排列组成向量y＝(y1,y2,Lyβ,L,yN)，其中yj表示第β个等于1的元素的行号，β∈[1,N]；7e)令β＝1，将用户对向量中的元素分别存入初始结果向量U0的第(yβ-1)*N+1到(yβ-1)*N+Nr个元素中；7f)判断β是否等于N，若是，则执行7g)；否则，令β＝β+1，并返回7e)；7g)判断α是否等于x中大小等于1的元素的个数，若是，则将赋值后的初始结果向量U0作为最终的用户配对和资源分配结果向量U；否则，令α＝α+1，返回7b)。

10.根据权利要求1所述的基于动态用户配对的联合虚拟MIMO资源分配方法，其中步骤(8)中的用户配对和资源分配的结果向量U和步骤(4)得到的用户调制阶数矩阵M，对每个用户携带的信息进行调制，按如下步骤进行：8a)令δ＝1；8b)取出用户配对和资源分配的结果向量U的第(δ-1)*Nr+1到(δ-1)*Nr+Nr个元素中不等于0的元素，并设它们为u1,u2,L,uγ,L,ud，其中，uγ表示用户配对和资源分配的结果向量U的第(δ-1)*Nr+1到(δ-1)*Nr+Nr个元素中第γ个不等于0的元素，γ∈[1,d]，d等于用户配对和资源分配的结果向量U的第(δ-1)*Nr+1到(δ-1)*Nr+Nr个元素中不等于0的元素的总个数；8c)根据u1,u2,L,uγ,L,ud，按照下式，计算用户对的编号w：其中，C表示取组合数操作；8d)令γ＝1；8e)取用户调制阶数矩阵M中的第(δ-1)*Nu+uγ行、第列的元素mγ作为编号等于uγ的用户的最佳调制阶数，对编号等于uj的用户携带的数据信息进行mγ阶的正交幅度调制，其中数值上等于用户对的编号w；8f)判断γ是否等于d，若是，则执行8g)，否则，令γ＝γ+1，返回8g)；8g)判断δ是否等于N，若是，则结束循环；否则，令δ＝δ+1，返回8b)。