专利名称：一种调制受限系统的功率分配方法
技术领域：
本发明涉及多入多出(MIMO)-正交频分复用(OFDM)系统的技术， 特别涉及一种调制受限的MIMO-OFDM系统的功率分配方法。
背景技术：
多入多出(MIMO)系统是在发送和接收端同时使用多天线的通信系统， MIMO系统的空间复用技术是在不同的天线上发射不同的数据流，空间复用技 术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱效率，真正体现 了 MIMO系统容量提高的本质。
通过对信道进行分解，我们可以把信道等效成几个独立的并行子信道，通 过这些并行空间子信道独立地传输信息。独立空间信道可以用空间信道矩阵的 秩r来表征，MIMO系统可同时传输的独立的数据流是不能大于空间信道秩r 的，并且dnin(AU《)，其中，M,为发送天线数目，M,为接收天线数目。每个 独立的传输数据流都被视为一个"虚天线"，同时也映射到一个子信道。
目前的通信系统中，由于采用自适应调制编码(AMC)技术，发送端可以 根据接收端反馈的信道质量指示(CQI)调整调制编码策略，确定每个子信道 所采用的调制编码方式，从而得到尽量大的容量。通常，子信道的CQI越大， 可以采用越高速率的调制编码策略，获取越高的子信道容量。而如果某一子信 道分配的功率越多，得到的CQI越大，因此发送端就可以采用更高的调制编码 策略，获取更高的子信道容量，同时，该子信道的误码率(BER)等参数也会 随之改变，从而导致CQI变化，又影响调制编码策略；反之亦然。可见，通过 调整每个子信道的功率大小，就可以得到不同的子信道容量和误码率，而在总 发射功率一定的条件下，总的系统容量和误码率也随着功率分配的变化而变化，因此通过调整子信道功率，能够实现调整系统容量和误码率的目的。
具体各个子信道功率的分配过程可以在预编码中实现。在非码本的预编码
技术中，以某种优化目标(比如最大化容量或者最小化总均方误差)作为预编 码矩阵获得的约束条件，从而根据最优化目标进行功率分配，得到某种功率分 配方案对应的预编码矩阵。发送信号乘上预编码矩阵的过程，就对每个数据流 进行了功率分配。
现有的功率分配方案主要有最大化信息速率(容量)、最小化总均方误差
(MMSE)，等增益信道分解几种方案。其中，等增益信道分解技术包括GMD (Geometric Mean Decomposition )和UCD ( Uniform Channel Decomposition)等。
但由于目前和未来的通信系统的特点是要求很高的传输速率(系统容量)， 因此最大化信息速率是目前研究的主要功率分配策略。以此为目标得到了功率 分配的注水方案，即把较多的功率分配到增益更大更好的子信道中去，使之获 得更高的速率，而较弱的子信道分给较少的功率，从而提高整个系统的传输速 率。下面对注水方式的功率分配方法^f故简要介绍。
假设一个MIMO系统有M个发射天线，N个接收天线，信道矩阵的秩为B。 采用注水算法对所有B个子信道进行功率分配的具体流程包括
步骤l,获取发送端到接收端的信道矩阵H,并计算该信道矩阵的特征值矩 阵A。
步骤2,根据特征值矩阵A和系统总功率确定拉格朗日系数//,并进一步确 定功率分配矩阵O,。
功率分配矩阵0^的确定方式为Of =(//-1/2-《A-》+"2 (1 )
其中cr"2是噪音功率，+表示非负，即把所有负值都取值为0;①,是满秩对 角矩阵，其对角元素的平方o,/即为第i个子信道分配到的功率大小，所有子 信道分配的功率和等于总功率，即trace(fl>/)=p，其中，trace(.)为求迹操作。 具体地，公式(l)的计算过程为，首先计算特征值矩阵A的逆A-1,然后
6将该逆矩阵的每个元素与《相乘得到乘积矩阵，再利用/^1/2减去乘积矩阵中每 个元素，将得到的差值作为相应位置的元素构成结果矩阵，再将该结果矩阵中 的负值都取值为0，再对矩阵中的每个元素求1/2次幂，即得到0>,。
步骤3，根据功率分配矩阵确定预编码矩阵F和相应的检测矩阵G。 其中，预编码矩阵F二V①f;与该预编码矩阵相应的检测矩阵0①gVHH11/ 2。 在上述两式中，V为不采用功率分配的预编码矩阵，①g为与①f相对应的接收功
率矩阵。
利用上述方式进行功率分配后，理论上可以达到的系统最大容量为C。p,: = ilog2(1+/《)。其中，为第i子信道的特征值。可见，通过上述方式
' =1
进行功率分配可以得到理论上的最大容量，这种算法得到的较强子信道的理论 传输速率往往很大。但由于调制星座图的限制，最高的调制策略只能达到 64QAM,编码速率不能超过l,这就限制了数据传输的速率。即使采用最高的 调制编码策略，能得到的最大传输速率也是一定的。特别在高信噪比的条件下， 强信道的传输速率要求的调制策略经常达到128QAM甚至更高，这在目前的条 件下是无法达到的。如果按照注水算法给强信道分配很多的功率，可能子信道 早就达到最高的传输速率，因此并不能带来传输速率的提高，就会造成功率浪 费。这就是目前调制受限系统应用注水算法的一个弊端，也是其他功率分配方 式可能遇到的问题。
同时，由于经过功率分配得到的功率值是连续的，这就要求在实际系统中 的发射功率分配值和子信道所使用的由功率转化成传输速率后而得到的调制编 码策略(MCS)是连续的。但是不同调制阶数的星座图尺寸之间是离散的，发 射功率分配也是量化后得到的结果，如果一个功率值对应于两种调制编码方式 之间，只能采用较低的调制编码方式，就会有功率损失。这是目前功率分配算 法的共同缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种调制受限系统的功率分配方法，能够保证系 统容量，同时节省系统功率。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案 一种调制受限系统的功率分配方法，包括
a、 根据系统中各个子信道所能达到的最高调制编码方式，确定所述各个子 信道的最大传输速率；
b、 发送端根据下行信道的特征值矩阵，按照信道强度由强到弱的顺序排列 各个子信道，并将最强的子信道作为当前子信道，将系统总功率作为当前分配 功率；
c、 发送端根据所述下行信道的特征值矩阵和当前分配功率，计算当前子信 道的原始功率，根据当前子信道的最大传输速率确定当前子信道的饱和功率， 并根据原始功率和饱和功率中的最小值确定该子信道的实际发送功率；
d、 发送端将当前分配功率与当前子信道的实际发送功率之差作为新的当前 分配功率，并判断当前子信道是否为次弱的子信道，若是，则将当前分配功率 分配给最弱的子信道，并结束本流程；否则将下一个子信道作为当前子信道， 并返回步骤c。
较佳地，所述根据原始功率和饱和功率中的最小值确定该子信道的实际发 送功率为将原始功率和饱和功率中的最小值作为该子信道的实际发送功率；
或者，当原始功率大于或等于饱和功率时，将饱和功率作为该子信道的实 际发送功率，当原始功率小于饱和功率时，将原始功率范围内的最大调制编码 策略对应的功率作为该子信道的实际发送功率。
较佳地，所述步骤a为
预先通过仿真，确定基站所处的环境下各个子信道容量达到饱和时的调制 编码方式和信道环境，将所述各个子信道容量达到饱和时的调制编码方式作为 所述各个子信道所能达到的最高调制编码方式；
8针对各个子信道，仿真该子信道容量达到饱和时信道环境下的注水算法， 才艮据测量得到的该子信道的噪声功率、信道矩阵中该子信道对应的特征值、以 及为该子信道分配的功率，计算该子信道的最大传输速率。.
较佳地，所述计算该子信道的最大传输速率为/ lim,=l0g2(l+^,2V《)，其 中，《—.为第i个子信道的最大传输速率，力,2为第i个子信道对应的饱和功率， A,.为信道矩阵中第i个子信道对应的特征值，《为第i个子信道的噪声功率。
较佳地，针对各个子信道，对该子信道容量达到饱和时信道环境下的注水 算法进行多次仿真，并计算每次仿真得到的该子信道最大传输速率的均值；
步骤c中根据当前子信道最大传输速率的均值确定所述当前子信道的饱和 功率。
较佳地，所述下行信道的特征值矩阵为，接收端对信道估计得到的下行信 道矩阵进行SVD分解获得、并通过反馈信道反馈给发送端的；或者，根据TDD 信道的上下行互易性，发送端对估计得到的上行信道矩阵进行SVD分解，将得 到的上行信道的特征值矩阵作为所述下行信道的特征值矩阵。
较佳地，所述按照信道强度由强到弱的顺序排列各个子信道为根据下行 信道的特征值矩阵中与各个子信道对应的特征值由大到小的顺序排列各个子信 道。
较佳地，步骤c中按照注水算法，根据所述下行信道的特征值矩阵和当前 分配功率，计算当前子信道及按照由强到弱顺序排列在当前子信道之后的所有 子信道的功率分配矩阵，将所述功率分配矩阵中与当前子信道对应的功率作为 当前子信道的原始功率。
较佳地，所述计算当前子信道及^t安照由强到弱顺序排列在当前子信道之后 的所有子信道的功率分配矩阵Of包括
冲艮据所述下行信道的特征值矩阵，确定当前子信道及:J安照由强到弱顺序排 列在当前子信道之后的所有子信道对应的特征值，并利用上述特征值构成当前 特征值矩阵A';
9根据①f—/r"2-《A'力，计算所述功率分配矩阵①f ,其中，《为下行信道的噪声功率，(.)+表示对所有负值都取值为0。
较佳地，所述根据当前子信道!'的最大传输速率i lim,,.确定当前子信道Z'的饱和功率《,'为根据i linM = log2(l + 0,. / 2)确定饱和功率《,* ，其中，A为所述下
行信道的特征值矩阵中与当前子信道/对应的特征值，《为下行信道的噪声功率。
较佳地，所述下行信道的噪声功率为接收端估计得到并反馈给发送端的；或者，根据TDD信道的上下行互易性，发送端将估计得到的上行信道的噪声功率作为所述下行信道的噪声功率。
由上述技术方案可见，本发明中，首先根据系统中各个子信道所能达到的最高调制编码方式，确定各个子信道的最大传输速率。然后，根据下行信道的特征值矩阵，将各个子信道按照信道强度由强到弱的顺序排列。从最强的子信道开始，依次为各个子信道分配功率。在进行任一子信道的功率分配时，将系统总功率与已分配出去的功率之间的差值作为当前分配功率，根据下行信道的特征值矩阵和当前分配功率，按照现有的功率分配方案计算该子信道的功率，并根据该子信道的最大传输速率计算饱和功率，将根据按照功率分配方案计算得到的功率和饱和功率中的最小值确定该子信道的实际发送功率，从而一方面保证使子信道容量尽量大，另一方面避免为子信道分配多余的功率，节省系统功率。此后，将剩余的功率对余下未分配功率的子信道进行功率分配。直到分配到强度次弱的子信道，将剩余的功率全部分配给强度最弱的子信道。应用上述方式进行功率分配后，既能保证系统容量，又节省了系统功率。
图1为本发明中调制受限系统的功率分配方法的总体流程图。
图2为MIMO-OFDM系统中应用本发明的功率分配方法的系统框图。图3为利用本发明的功率分配方法进行预编码的数据传输具体流程图。
图4为多种功率分配方法的性能比较示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明做进一步详细描述。
本发明的基本思想是在进行功率分配时， 一方面利用现有的功率分配算法进行功率分配，另一方面根据最高调制编码方式，限制分配给各个子信道的最大功率，从而避免功率浪费。
图1为本发明中调制受限系统的功率分配方法的总体流程图。如图1所示，该方法包括
步骤IOI,根据系统中各个子信道所能达到的最高调制编码方式，确定所述各个子信道的最大传输速率。
步骤102，发送端根据下行信道的特征值矩阵，按照信道强度由强到弱的顺序排列各个子信道，并将最强的子信道作为当前子信道，将系统总功率作为当前分配功率。
步骤103，发送端根据所述下行信道的特征值矩阵和当前分配功率，计算当前子信道的原始功率，根据当前子信道的最大传输速率确定当前子信道的饱和功率，并根据原始功率和饱和功率中的最小值确定该子信道的实际发送功率。
本步骤中，当前子信道的原始功率为根据现有的功率分配方案确定的分配给该子信道的功率，例如，注水算法等。
步骤104,发送端将当前分配功率与当前子信道的实际发送功率之差作为新的当前分配功率，并判断当前子信道是否为次弱的子信道，若是，则执行步骤106,否则执行步骤105。
步骤105，将下一个子信道作为当前子信道，并返回步骤103。
步骤106,将当前分配功率分配给最弱的子信道，并结束本流程。通过上述方式，从最强的子信道开始分配功率，并将根据现有功率分配方案得到的分配功率和该子信道的饱和功率中的最小值作为分配给该子信道的发送功率，将剩余的发送功率用于分配给后续强度较弱的子信道。这样，一方面能够保证子信道容量达到当前最大值，另一方面避免功率浪费。
下面以在MIMO-OFDM系统中应用本发明的方法为例，通过具体实施例说明本发明的具体实施方式
，并且该过程中，应用的现有功率分配方案为注水算法。
图2为MIMO-OFDM系统中应用本发明的功率分配方法的系统框图。如图2所示，该系统中有M个发射天线，N个接收天线，信道矩阵的秩为B。图3为利用本发明的功率分配方法进行预编码的数据传输具体流程图。如图3所示，该方法包括
步骤301,根据系统中各个子信道所能达到的最高调制编码方式，确定各个子信道的最大传输速率。
本步骤优选在系统运行前根据仿真测试过程来实现。具体操作可以如
下
A,通过仿真，确定基站所处的典型环境(例如，城市环境、乡村环境等)下各个子信道容量达到饱和时的调制编码方式和信道环境，将所述各个子信道容量达到饱和时的调制编码方式作为各个子信道所能达到的最高调制编码方式。其中，仿真获得子信道的信噪比(SNR)与子信道的实际传输速率的关系曲线，该关系曲线开始趋于平稳时的点即代表子信道容量达到饱和时的点，此时的调制方式即为子信道所能达到的最高调制编码方式，此时的信噪比即为子信道容量达到饱和时的信道环境。
B,针对各个子信道，仿真该子信道容量达到饱和时信道环境下的注水算法，根据测量得到的该子信道的噪声功率、信道矩阵中该子信道对应的特征值、以及为该子信道分配的功率，计算该子信道的最大传输速率，并将所述为该子信道分配的功率作为该子信道对应的饱和功率。其中，对于任一子信道/而言，对应A过程中得到的子信道容量饱和时的信噪比条件下，仿真
12注水算法，能够测量得到该子信道的噪声功率《、该子信道对应的特征值A,. 和按照注水算法为该子信道分配的功率，并根据公式
《im,i = l。g2(1 + O,. / cr 2)确定该子信道的最大传输速率。
为保证仿真得到的最大传输速率更准确，优选地，反复执行步骤B,经 过多次仿真得到任一子信道的多个最大传输速率，对这些最大传输速率值求 均值，将该均值作为该子信道的最大传输速率。
优选地，将按照上述方式确定的各个子信道的最大传输速率配置在发送端。
步骤302，发送端根据接收端反馈的CQI确定各个子信道的调制编码策 略，将发送数据进行多码字的调制编码，形成B个并行的数据流。 本步骤中的操作与现有的实现方式相同，这里就不再赘述。 步骤303，发送端确定下行信道的特征值矩阵A，并排列各个子信道。 本步骤中，发送端确定下行信道特征值矩阵的方式可以有两种
一、 接收端对信道估计得到的下行信道矩阵进行SVD分解得到下行信 道的特征值矩阵，并通过反馈信道将该下行信道的特征值矩阵A反馈给发送 端;
二、 根据TDD信道的上下行互易性，发送端估计得到上行信道矩阵， 并对该上行信道矩阵进行SVD分解得到的上行信道的特征值矩阵，并将该 上行信道的特征值矩阵作为下行信道的特征值矩阵A;这种方式下，不需要 接收端反馈特征值矩阵。
在特征值矩阵中，特征值由大到小的顺序即为对应的子信道强度由强到 弱的顺序，因此本步骤中，排列各个子信道的方式为根据下行信道的特征 值矩阵中与各个子信道对应的特征值由大到小的顺序排列各个子信道。
步骤304,将第一个子信道作为当前子信道，将系统总功率作为当前分 配功率，即k = 1, P=P0。
步骤305,发送端按照注水算法，根据下行信道的特征值矩阵和当前分配功率，计算当前子信道的原始功率^M,根据当前子信道的最大传输速率 确定当前子信道/的饱和功率，并将原始功率和饱和功率中的最小值作为该 子信道的实际发送功率。
本步骤中，按照注水算法计算当前子信道的原始功率的方式，与现有的 注水算法实现方式相同，即利用背景技术中的步骤2确定功率分配矩阵①,，
再将该功率分配矩阵中与当前子信道对应的对角线元素的平方作为当前子 信道的原始功率。
其中，注水算法中用到的特征值矩阵为当前特征值矩阵A'，具体获取方 式为根据下行信道的特征值矩阵A,确定当前子信道及按照由强到弱顺序 排列在当前子信道之后的所有子信道对应的特征值，并利用上述特征值构成 当前特征值矩阵A'。并且，注水算法中确定拉格朗日系数〃时依据当前特征 值矩阵A'和当前分配功率进行。
本步骤中，根据函数关系《im, = log2 (1 +/《)确定当前子信道Z的饱和 功率《,'，其中，iC,为步骤301中确定的当前子信道/的最大传输速率，义, 为下行信道的特征值矩阵中与当前子信道z'对应的特征值，《为下行信道的 噪声功率，可以通过接收端估计并反馈给发送端，也可以由发送端根据上下 行信道的互易性，将估计得到的上行信道噪声功率作为下行信道的噪声功 率。
如果当前子信道的饱和功率小于原始功率，即^,/〈^,h表明根据注水 算法得到的原始功率对应的调制编码方式已经高于该子信道能达到的最高调制 编码方式，这时，即使为该子信道分配^^功率，也不能达到注水算法预期的 子信道容量，会造成系统功率的浪费，因此，该情况下，为当前子信道分配的 功率为^V/，将多余的功率留给后面强度较弱的子信道上，即对剩下的B-k个
子信道用(p0-|>2/,,)的功率再进行注水分配；
如果当前子信道的饱和功率大于或等于原始功率，即^V/^^w，表明根
14据注水算法得到的原始功率对应的调制编码方式低于或等于该子信道能达到的最高调制编码方式，这时，该子信道能够达到注水算法预期的子信道容量，因此，为当前子信道分配的功率为# 。
总之，将饱和功率和原始功率中的最小值作为当前子信道的实际发送功率，从而使当前子信道既能够保证尽量大的子信道容量，同时避免浪费系统功率。
步骤306，发送端将当前分配功率与当前子信道的实际发送功率之差作为新的当前分配功率，并判断当前子信道是否为次弱的子信道，若是，则执行步骤308，否则执行步骤307。
本步骤对当前分配功率进行更新，具体更新方式为将当前分配功率与当前子信道的实际发送功率之差作为新的当前分配功率，从而利用剩余的系统功率为后续子信道进行功率分配。
在本发明的功率分配方法中，按照计算方式确定除最弱子信道之外的所有子信道都分配完毕后，不需要再计算最弱子信道的分配功率，而是直接将剩余的系统功率分配给最弱子信道，因此，这里需要判断是否为次弱的子信道，从而判断是否需要重复上述步骤305计算发送功率。
步骤307，将下一个子信道作为当前子信道，即k = k+l，并返回步骤
305。
步骤308,将当前分配功率分配给最弱的子信道。
步骤309，将确定的所有子信道的实际发送功率构成功率分配矩阵，并与不采用功率分配的预编码矩阵相乘得到实际预编码矩阵。
步骤310,利用实际预编码矩阵对B个数据流进行预编码，得到对应于M个发射天线的发射符号流，从发射天线进行发射。
预编码相当于把发射数据流乘以预编码矩阵，从而得到天线发射的符号流，即S-FX，其中X为Bxk维发送数据流矩阵，F为MxB维的预编码矩阵，S即为Mxk维的发送符号流矩阵，其每一行对应于一个天线的发送数据。
步骤311，接收端接收M根发射天线经过信道传输的信号，进行信号检测。
在进行信号4企测时，可以通过解预编码矩阵G进行，也可以不需要计算解预编码矩阵G,而只要发送端在进行预编码处理前就插入导频，把预编码过程和信道过程合并成一个等效信道，在接收端根据导频直接估计出等效
信道HF进4亍;险测。
步骤312，接收端根据估计得到的CQI反馈到发送端，用于调整各个流的调制编码方式。
上述整个信号传输方法中所应用的本发明的功率分配方式，不仅保证了强信道的信息速率，而且能把多余的功率分配到弱子信道上，从而增大未饱和信道的传输速率。虽然无法达到理论最优化容量，但在一个调制受限系统中，此分配方案仍然是容量最优的。由此得到的信道容量为假设有r个子信道达到容
量饱和，c; = i:i lim,+1:1og2(i+^M)，其中^,2就是用(po-|>2V,.)的功率对
i'=l 1=厂+1 ,.=1
剩下的B-r个子信道进行注水算法得到功率分配。
上述本发明的功率分配方法还可以弥补现有功率分配方法中由于离散调制阶数带来的损失。具体地，在步骤305中，计算得到原始功率和饱和功率后，当原始功率大于或等于饱和功率时，将饱和功率作为该子信道的实际发送功率，当原始功率小于饱和功率时，将原始功率范围内的最大调制编码策略对应的功率作为该子信道的实际发送功率。也就是说，将每个子信道分配的功率只对应到某一固定调制编码策略，而不会落到两种策略之间，因此多余的功率就可以用于之后信道的分配，防止功率浪费。
针对本发明的功率分配方法和现有的多种功率分配方法，通过仿真进行了性能对比。图4即为性能对比的结果示意图。具体仿真环境为4发2收的大间距天线阵列下，URBANMACRO环境发送两个数据流时的仿真结果，子信道数目为2。
如图4所示，曲线401为采用本发明的功率分配方法时信噪比与吞吐量的关系图；曲线402为采用MMSE策略进行功率分配时信噪比与吞吐量的关系16曲线403为采用无功率(等功率)策略进行功率分配时信噪比与吞吐量的关系图；曲线404为采用注水算法进行功率分配时信噪比与吞吐量的关系图。
由上述仿真结果可见，当低信噪比下强信道未饱和时(SNR<14db),本发明的功率分配方法和注水算法的结果一致，但都比MMSE和等功率分配算法的系统吞吐量高；当强信道达到饱和时(SNR>14db)，本发明的功率分配策略能得到最大的吞吐量。如果发送更多数据流，可以调配的子信道更多，迭代注水算法的优势也能更好的体现出来。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1权利要求
1、一种调制受限系统的功率分配方法，其特征在于，该方法包括a、根据系统中各个子信道所能达到的最高调制编码方式，确定所述各个子信道的最大传输速率；b、发送端根据下行信道的特征值矩阵，按照信道强度由强到弱的顺序排列各个子信道，并将最强的子信道作为当前子信道，将系统总功率作为当前分配功率；c、发送端根据所述下行信道的特征值矩阵和当前分配功率，计算当前子信道的原始功率，根据当前子信道的最大传输速率确定当前子信道的饱和功率，并根据原始功率和饱和功率中的最小值确定该子信道的实际发送功率；d、发送端将当前分配功率与当前子信道的实际发送功率之差作为新的当前分配功率，并判断当前子信道是否为次弱的子信道，若是，则将当前分配功率分配给最弱的子信道，并结束本流程；否则将下一个子信道作为当前子信道，并返回步骤c。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据原始功率和饱和功 率中的最小值确定该子信道的实际发送功率为将原始功率和饱和功率中的最 小值作为该子信道的实际发送功率；或者，当原始功率大于或等于饱和功率时，将饱和功率作为该子信道的实 际发送功率，当原始功率小于饱和功率时，将原始功率范围内的最大调制编码 策略对应的功率作为该子信道的实际发送功率。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a为 预先通过仿真，确定基站所处的环境下各个子信道容量达到饱和时的调制编码方式和信道环境，将所述各个子信道容量达到饱和时的调制编码方式作为 所述各个子信道所能达到的最高调制编码方式；针对各个子信道，仿真该子信道容量达到饱和时信道环境下的注水算法， 根据测量得到的该子信道的噪声功率、信道矩阵中该子信道对应的特征值、以及为该子信道分配的功率，计算该子信道的最大传输速率。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算该子信道的最大传 输速率为i lim,=l0g2(l + ^,2V《)，其中，i 一为第i个子信道的最大传输速率， <,.2为第i个子信道对应的饱和功率，义,.为信道矩阵中第i个子信道对应的特征 值，《为第i个子信道的噪声功率。
5、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，针对各个子信道，对该子信 道容量达到饱和时信道环境下的注水算法进行多次仿真，并计算每次仿真得到 的该子信道最大传输速率的均值；.步骤c中根据当前子信道最大传输速率的均值确定所述当前子信道的饱和 功率。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下行信道的特征值矩阵 为，接收端对信道估计得到的下行信道矩阵进行SVD分解获得、并通过反馈信 道反馈给发送端的；或者，根据TDD信道的上下行互易性，发送端对估计得到 的上行信道矩阵进行SVD分解，将得到的上行信道的特征值矩阵作为所述下行 信道的特征值矩阵。
7、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照信道强度由强到弱 的顺序排列各个子信道为根据下行信道的特征值矩阵中与各个子信道对应的 特征值由大到小的顺序排列各个子信道。
8、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中按照注水算法，根 据所述下行信道的特征值矩阵和当前分配功率，计算当前子信道及按照由强到 弱顺序排列在当前子信道之后的所有子信道的功率分配矩阵，将所述功率分配 矩阵中与当前子信道对应的功率作为当前子信道的原始功率。
9、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述计算当前子信道及按照 由强到弱顺序排列在当前子信道之后的所有子信道的功率分配矩阵^包括根据所述下行信道的特征值矩阵，确定当前子信道及按照由强到弱顺序排 列在当前子信道之后的所有子信道对应的特征值，并利用上述特征值构成当前特征值矩阵A';根据O)f =(/T1/2-《A'-')，计算所述功率分配矩阵0)f ，其中，^为下行信道 的噪声功率，(.)+表示对所有负值都取值为0。
10、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前子信道/的 最大传输速率i lim,确定当前子信道/的饱和功率《,'为根据^C,log2(i +《/V 2)确定饱和功率《,'，其中，义,.为所述下行信道的特征值矩 阵中与当前子信道/对应的特征值，ex"2为下行信道的噪声功率。
11、 根据权利要求9或IO所述的方法，其特征在于，所述下行信道的噪声 功率为接收端估计得到并反馈给发送端的；或者，根据TDD信道的上下行互易性，发送端将估计得到的上行信道的噪 声功率作为所述下行信道的噪声功率。
全文摘要
本发明公开一种调制受限系统的功率分配方法，包括a.根据各子信道的最高调制编码方式，确定各子信道的最大传输速率；b.发送端根据下行信道特征值矩阵排列各个子信道，将最强的子信道作为当前子信道，将系统总功率作为当前分配功率；c.发送端计算当前子信道的原始功率和当前子信道的饱和功率，将根据原始功率和饱和功率中的最小值确定该子信道的实际发送功率；d.发送端将当前分配功率与当前子信道的实际发送功率之差作为新的当前分配功率，判断当前子信道是否为次弱的子信道，若是，将当前分配功率分配给最弱的子信道并结束本流程；否则将下个子信道作为当前子信道，返回步骤c。应用本发明的方法，能够保证系统容量，同时节省系统功率。
文档编号H04L27/26GK101488934SQ20081005615
公开日2009年7月22日 申请日期2008年1月14日 优先权日2008年1月14日
发明者吴群英, 陈文洪 申请人:大唐移动通信设备有限公司