CN103686975A - 一种多入多出***功率分配方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多入多出***功率分配的方法和***。方法包括：获取发射端到接收端之间的信道矩阵、接收端的噪声功率；根据获取的所述信道矩阵、所述接收端噪声功率以及码字数和码字内的层数，使功率在至少两个码字间采用码字间注水功率分配，其中，层数多的码字对应的注水功率水平大于层数少的码字对应的注水功率水平。通过上述方式，本发明能够有效的提高多码字多入多出***的***容量，进而提高***的吞吐量性能。

Description

一种多入多出***功率分配方法和***

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种多入多出***功率分配方法和***。

背景技术

随着无线通信技术的发展，人们对通信速度和质量的要求也不断提高，如何实现高频谱利用率的高速数据传输成为迫切需要解决的根本问题。而基于多天线发射、多天线接收的多入多出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)技术，能够通过充分利用无线信道的丰富多径散射环境可极大的提高带宽受限信道的容量。

MIMO技术主要是空时信号处理，也就是利用在空间中分布的多个天线将时间域和空间域结合起来进行信号处理。MIMO技术在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，信号通过发射端的和接收端的多个天线传送和接收，获得空间复用增益和空间分集增益来提高数据速率，降低误码率。MIMO技术可有效地利用随机衰落和可能存在的多径传播，将传统通信***中存在的多径影响因素转变成对用户通信性能有利的增强因素，因而可以在不额外增加所占用的信号带宽的前提下为无线通信的性能带来成倍的改善。

在实际MIMO***中，目前，MIMO***主要采用基于层间注水的功率分配方法，基本原理是根据信道状况对发射功率进行控制，信道状况好的子信道分配更多的功率，信道差的子信道分配更少的功率，最大化***容量。假设***层数为k，总发射功率为PT，基于层间注水准则的功率分配公式如下：

$p_i=\mathrm{\μ}-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_i}$

其中，p_i代表第i个层分配的功率值，σ²为噪声功率，λ_i为第i个层对应的信道增益；

是常数。因此，λ_i值越高的层分配更多的功率，即信噪比越高的层分配更多的功率。

本申请发明人在长期研发中发现，对于单个码字在多层上传输的MIMO***中，如果采用注水功率分配方法，由于各个层之间的SNR(信噪比)不均衡，一个码字只能采用与低SNR值接近的低阶MCS(调制编码方案)，而码字内SNR稍高的几个层无法发挥最大的传输能力，从而造成单个码字内的层间SNR差别更大，最低SNR值进一步降低，进而降低了整个码字的MCS。因此，对于码字到多层传输的实际MIMO***中，采用基于层间注水的功率分配方法，***吞吐量会下降。因此，无法获得理想的***吞吐量性能。

发明内容

本申请提供一种多入多出***功率分配方法、***的实施方式，能够有效的提高多入多出***的吞吐量。

本申请一方面是：提供一种多入多出***功率分配方法，包括：获取发射端到接收端之间的信道矩阵、接收端的噪声功率；根据获取的所述信道矩阵、所述接收端噪声功率以及码字数和码字内的层数，使功率在至少两个码字间采用码字间注水功率分配，其中，层数多的码字对应的注水功率水平大于层数少的码字对应的注水功率水平。

其中，所述使功率在至少两个码字间采用码字间注水功率分配的步骤包括：使层数相同的所述码字具有相同的注水功率水平，并且使分配给信噪比高的码字的功率大于分配给信噪比低的码字的功率。

其中，所述使功率在至少两个码字间采用码字间注水功率分配的步骤之后，还包括：使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配，以使得码字内的各层信噪比相同或在预设的差值内。

其中，所述使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配的步骤之后，还包括：判断所述至少两个码字的信噪比是否超过预设的门限信噪比，若***字的信噪比超过预设的门限信噪比，则释放已分配的超过预设的门限信噪比的该部分功率，并将释放出来的所述功率补偿到信噪比低于预设的门限信噪比的码字上，使释放功率后的码字的信噪比不超过预设的门限信噪比，并且经补偿后的码字内的各层的信噪比相同或在预设的差值内，其中，所述门限信噪比是使码字达到最大调制编码方案阶数对应的信噪比。

其中，所述方法还包括：设置所述门限信噪比并保存。

其中，所述使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配的步骤包括：使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配，使得当所述码字内的层数固定时，所述码字的层分配的总功率是固定的，所述总功率为：其中，P_T表示所述码字的层分配的总功率，P_i表示第i层分配的功率，k表示***的层数。

本申请另一方面是：提供一种多入多出***，包括获取模块、第一功率分配模块，其中：获取模块，用于获取发射端到接收端之间的信道矩阵、接收端的噪声功率，并将所述信道矩阵、所述接收端的噪声功率传输给第一功率分配模块；第一功率分配模块，用于根据获取的所述信道矩阵、所述接收端噪声功率以及码字数和码字内的层数，使功率在至少两个码字间采用码字间注水功率分配，其中，层数多的码字对应的注水功率水平大于层数少的码字对应的注水功率水平。

其中，所述第一功率分配模块具体用于使层数相同的所述码字具有相同的注水功率水平，并且使分配给信噪比高的码字的功率大于分配给信噪比低的码字的功率。

其中，所述***还包括：第二功率分配模块，用于在所述使功率在至少两个码字间进行码字间注水功率分配之后，使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配，以使得码字内的各层信噪比相同或在预设的差值内。

其中，所述***还包括：功率补偿模块，用于使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配之后，判断所述至少两个码字的信噪比是否超过预设的门限信噪比，若***字的信噪比超过预设的门限信噪比，则释放已分配的超过预设的门限信噪比的该部分功率，并将释放出来的所述功率补偿到信噪比低于预设的门限信噪比的码字上，使释放功率后的码字的信噪比不超过预设的门限信噪比，并且经补偿后的码字内的各层的信噪比相同或在预设的差值内，其中，所述门限信噪比是使码字达到最大调制编码方案阶数对应的信噪比。

其中，所述***还包括：设置模块，用于预先设置所述门限信噪比并保存。

其中，使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配，使得当所述码字内的层数固定时，所述码字的层分配的总功率是固定的，所述总功率为：

其中，P_T表示所述码字的层分配的总功率，P_i表示第i层分配的功率，k表示***的层数。

上述技术方案，通过采用码字间注水功率分配方法，能够有效地提高多码字多入多出***的***容量，进而提高***的吞吐量性能。

附图说明

图1是本申请多入多出***功率分配方法一实施方式的流程图；

图2是本申请多入多出***功率分配方法另一实施方式的流程图；

图3是本申请多入多出***一实施方式的结构示意图；

图4是本申请多入多出***功率分配装置一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1，本申请多入多出***功率分配方法一实施方式包括：

步骤S101：获取发射端到接收端之间的信道矩阵、接收端噪声功率；

在本申请实施方式中，所说的层的含义与3GPP TS 36.211协议中的“layer”一致，其中，本申请实施方式中所说的层通常情况下也可以称为流。所说的码字的含义与3GPP TS 36.211协议中的“codeword”一致。

其中，信道矩阵是指多入多出***的发射端和接收端之间信道形成的矩阵，通过获取信道矩阵，可以得到一些信道状态信息，并通过处理得到信道矩阵的特征值。

***中可以包括至少两个码字，比方说可以包括两个码字，也可以包括多个码字，每个码字对应有多个层；

步骤S102：根据发射端到接收端的信道矩阵及接收端噪声功率，使功率在至少两个码字之间采用码字间注水功率分配；

根据发射端到接收端的信道矩阵及接收端噪声功率以及码字数和码字内的层数，采用码字间注水功率分配方法使功率在至少两个码字之间分配。其中，层数多的码字对应的注水功率水平大于层数少的码字对应的注水功率水平。比如每个码字对应的注水功率水平与该码字包含的层数成正比。

当码字的层数相等时，码字对应的注水功率水平相等，这时通过获取码字的信噪比，并比较码字的信噪比大小，根据信噪比大小使分配给信噪比高的码字的功率大于分配给信噪比低的码字的功率。比如第一码字的SNR比第二码字的SNR高，则第一码字比第二码字分配更多的功率；又比如存在三个码字，若三个码字的SNR高低为：第一码字>第二码字>第三码字，则功率分配的多少为：第一码字>第二码字>第三码字，若三个码字的SNR高低为：第一码字>第三码字>第二码字，则功率分配的多少为：第一码字>第三码字>第二码字等，以此类推。即根据码字SNR的从高到低，相应分配给各码字的功率也从大到小。

通过上述实施方式，可以理解，本申请实施方式使功率在码字间采用注水功率分配方法分配，从而能够有效的提高多码字多入多出***的***容量，进而提高***的吞吐量性能。

请参阅图2，在本申请多入多出***功率分配方法另一实施方式中，包括：

步骤S201：获取发射端到接收端之间的信道矩阵、接收端噪声功率；

步骤S202：根据发射端到接收端的信道矩阵及接收端噪声功率以及码字数和码字内的层数，使功率在至少两个码字之间采用码字间注水功率分配；

步骤S203：使分配给每个码字的功率在码字内的各层再次分配；

在完成上述码字间的功率分配之后，可以使功率在多个码字内的层间再次分配，并使得各个码字内的层SNR相同或在预设的差值内。预设的差值可以是在误差能够允许的范围内的一个差值。当然，在实际应用中，也可以在多个码字的各层间进行等功率分配。同时，当多个码字内的层数固定时，所***字的层分配的总功率是固定的，写为：

其中，P_T表示所***字的层分配的总功率，P_i表示第i层分配的功率，k表示***的层数。

步骤S204：使信噪比超过预设的门限信噪比的码字释放功率，并将释放的功率补偿到信噪比低于预设的门限信噪比的码字的各层;

经过上述的功率分配之后，某个码字的SNR可能很高甚至超过预设的门限SNR，这时MCS的阶数就不会再提高。为此，需要预先设置一门限SNR并保存，本申请实施方式的门限SNR是使码字达到最大MCS阶数对应的SNR。当然，在实际应用中，用户也可以根据需求自定义门限SNR。比如，可以设置一个比本申请实施方式的门限SNR稍高或稍低的SNR作为门限SNR。可以设置同一个SNR为各个码字的门限SNR，也可以对不同的码字分别设置不同的门限SNR。因此，当存在码字的SNR超过预设的门限SNR时，可以将超过预设门限SNR的码字上的一部分功率释放，使释放功率后的该码字的SNR值不超过预设的门限SNR，并将释放出的功率补偿到SNR没有达到预设门限SNR的码字对应的每个层上，使低SNR的码字MCS阶数得到提升，并且保证上述释放功率以及补偿功率后的各个码字各层的SNR相同或者在预设的差值内。

这里的门限SNR的设置可以是在上述任何一个步骤发生之前进行设置，对此本申请不做限制，只要保证在步骤S204进行功率补偿之前已经设置好门限SNR即可。

下面以多入多出***的码字数为2的情况为例进行本申请功率分配方法的进一步说明：

假设信道矩阵为H，信道矩阵H对应的特征值为λ₁≥λ₂≥…≥λ_k＞0，假设层数为k，码字数为2，前m个层映射到第一个码字，后k-m个层映射到第二个码字。第i层对应的发射功率为p_i，假设总发射功率为P_T，满足： $P_T=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i.$

约束条件如下：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{\left\{P_i\right\}}{\max }\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\log }_2(1+\frac{{\mathrm{\λ}}_i{p}_i}{{\mathrm{\σ}}^2})\\ s.t.\frac{{\mathrm{\λ}}_1{p}_1}{{\mathrm{\σ}}^2}=\frac{{\mathrm{\λ}}_2{p}_2}{{\mathrm{\σ}}^2}=\·\·\·=\frac{{\mathrm{\λ}}_m{p}_m}{{\mathrm{\σ}}^2}\\ s.t.\frac{{\mathrm{\λ}}_{m+1}{p}_{m+1}}{{\mathrm{\σ}}^2}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{m+2}{p}_{m+2}}{{\mathrm{\σ}}^2}=\·\·\·=\frac{{\mathrm{\λ}}_k{p}_k}{{\mathrm{\σ}}^2}\\ s.t.\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i=P_T\end{array}\right.$ (1)

其中，如果k为偶数，

k为奇数，

σ²为接收端噪声功率，本实施方式中采用了单个码字内各层SNR相同(均衡)的限制条件。

对上述条件极值问题，采用Lagrange乘数法，令

$Z=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\log }_2(1+\frac{{\mathrm{\λ}}_i{p}_i}{{\mathrm{\σ}}^2})+L(P_T-\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i)$ (2)

其中，L为Lagrange乘数，由于码字内层间SNR均衡处理后满足：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\λ}}_1{p}_1={\mathrm{\λ}}_2{p}_2=\·\·\·{=\mathrm{\λ}}_m{p}_m\\ {\mathrm{\λ}}_{m+1}{\mathrm{\λ}}_{m+1}={\mathrm{\λ}}_{m+2}{p}_{m+2}=\·\·\·={\mathrm{\λ}}_k{p}_k\end{array}\right.$ (3)

因此，只需求出p₁，p_k即可求出其它层分配的功率值。式(2)可表示为：

$Z=m\×{\log }_2(1+\frac{{\mathrm{\λ}}_1{p}_1}{{\mathrm{\σ}}^2})+(k-m){\log }_2(1+\frac{{\mathrm{\λ}}_k{p}_k}{{\mathrm{\σ}}^2})+L\×(P_T-p_1\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left(\frac{{\mathrm{\λ}}_1}{{\mathrm{\λ}}_i}\right)-p_k\underset{i=m+1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\left(\frac{{\mathrm{\λ}}_k}{{\mathrm{\λ}}_i}\right))$

(4)

$=m\×{\log }_2(1+\frac{{\mathrm{\λ}}_1{p}_1}{{\mathrm{\σ}}^2})+(k-m)\×{\log }_2(1+\frac{{\mathrm{\λ}}_k{p}_k}{{\mathrm{\σ}}^2})+L\×(P_T-p_1{w}_1{-p}_k{w}_2)$

其中，

对第1层和第k层的功率p₁，p_k

分别求偏导：

$\frac{\∂Z}{{\∂p}_1}=\frac{m}{\ln 2}\·\frac{{\mathrm{\λ}}_1/{\mathrm{\σ}}^2}{1+p_1({\mathrm{\λ}}_1/{\mathrm{\σ}}^2)}-{\mathrm{Lw}}_1=0$

(5)

$\frac{\∂Z}{\∂p_k}=\frac{k-m}{\ln 2}\·\frac{{\mathrm{\λ}}_k/{\mathrm{\σ}}^2}{1+p_k({\mathrm{\λ}}_k/{\mathrm{\σ}}^2)}-{\mathrm{Lw}}_2=0$

简化后得到：

$\begin{array}{c}\frac{m}{L{w}_1\ln 2}=(p_1+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1})\\ \frac{k-m}{L{w}_2\ln 2}=(p_k+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k})\end{array}>\⇒\left\{\begin{array}{c}{p}_1{w}_1=\frac{m}{L\ln 2}-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1\\ p_k{w}_2=\frac{k-m}{L\ln 2}-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2\end{array}\right.$ (6)

由于总功率受限，下式成立：

p₁w₁+p_kw_k=P_T                            (7)

由公式(6)、公式(7)可得：

$\frac{1}{L\ln 2}=\frac{1}{k}(P_T+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2)$ (8)

所以由公式(6)可得到p₁、p_k

$p_1=\frac{m}{w_{1}k}(P_T+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2)-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}$

(9)

$p_k=\frac{k-m}{w_{2}k}(P_T+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2)-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}$

第一个、第二个码字分配的总功率为：

${\tilde{P}}_{\mathrm{CW}1}=p_1{w}_1=\frac{m}{k}(P_T+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2)-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1=v_1-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1$

(10)

${\tilde{P}}_{\mathrm{CW}2}=p_k{w}_2=\frac{k-m}{k}(P_T+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2)-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_2=v_2-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2$

其中，v₁、v₂分别为两个码字的功率注水水平。如果两个码字的层数相同，即k-m=m，第一个、第二个码字分配的总功率为：

${\tilde{P}}_{\mathrm{CW}1}=p_1{w}_1=\frac{m}{k}(P_T+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2)-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1=v-{\mathrm{\σ}}^2\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left(\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_i}\right)$

(11)

${\tilde{P}}_{\mathrm{CW}2}=p_k{w}_2=\frac{m}{k}(P_T+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1+\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2)-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_2=v-{\mathrm{\σ}}^2\underset{i=m+1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left(\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_i}\right)$

其中，

其它层分配的功率值为：

$p_i=\left\{\begin{array}{cc}\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_1}{{\mathrm{\&lambda;}}_i}{p}_1& 1<i\&le;m\\ \frac{{\mathrm{\&lambda;}}_k}{{\mathrm{\&lambda;}}_i}{p}_k& m<i\&le;k\end{array}\right.$ (12)

则两个码字对应的SNR可表示为：

$\mathrm{SNR}\_\mathrm{CW}1=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_1{p}_1}{{\mathrm{\&sigma;}}^2}$ (13)

$\mathrm{SNR}\_\mathrm{CW}2=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_k{p}_k}{{\mathrm{\&sigma;}}^2}$ (14)

由(11)可看出，

因此，即层数相同的码字，信噪比高的码字分配更多的功率。

若第一码字的SNR比第二码字的SNR高，则上述功率分配过程中，第一个码字功率分配之后的SNR可能会很高，而当SNR高于一定值时，MCS已经不会再继续提高，因此，过高的SNR并不会提升吞吐量。为了进一步优化吞吐量，预先设置门限SNR并保存，这里门限SNR是使码字达到最大MCS阶数对应的信噪比。判断第一个码字的SNR是否超过预设的的门限SNR，首次功率分配之后如果第一个码字的SNR超出预设的门限SNR，可降低第一个码字分配的功率，将释放出的功率加到第二个码字对应的层上面，提高第二个码字的SNR，那么第二个码字的MCS会相应提升，提高了总吞吐量。

设置门限SNR值：SNR_threshold，本实施方式中，门限SNR是使码字达到最大MCS阶数对应的信噪比。但是在实际应用中，设置门限SNR时，也可以根据需要自定义门限SNR。针对两个码字可以设置同一个SNR作为门限SNR，当然也可以分别对两个码字设置不同的门限SNR。假设第i个层释放的功率为

为了保证第一个码字的几个层释放功率之后，SNR保持相同，需要满足：

$\begin{array}{cc}\left\{\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_1(p_1-p_1^{\mathrm{release}})}{{\mathrm{\&sigma;}}^2}=...=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_m(p_m-p_m^{\mathrm{release}})}{{\mathrm{\&sigma;}}^2}=\mathrm{SNR}\_\mathrm{threshold}\\ {\mathrm{\&lambda;}}_1{p}_1={\mathrm{\&lambda;}}_2{p}_2=...={\mathrm{\&lambda;}}_m{p}_m\end{array}\right.& \&DoubleRightArrow;{\mathrm{\&lambda;}}_1{p}_1^{\mathrm{release}}=...={\mathrm{\&lambda;}}_m{p}_m^{\mathrm{release}}\\ & \&DoubleRightArrow;p_i^{\mathrm{release}}=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_1}{{\mathrm{\&lambda;}}_i}{p}_1^{\mathrm{release}}\end{array}$ (15)

同时，由式(15)可得出：

$p_1^{\mathrm{release}}=p_1-\frac{{\mathrm{\&sigma;}}^2*\mathrm{SNR}\_\mathrm{threshold}}{{\mathrm{\&lambda;}}_1}$ (16)

第二个码字获得总功率为：

$P^{\mathrm{accept}}=p_1^{\mathrm{release}}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_1}{{\mathrm{\&lambda;}}_i}=w_1{p}_1^{\mathrm{release}}$ (17)

设分配到第二个码字各个层上的功率为

因此，满足：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{m+1}(p_{m+1}+p_{m+1}^{\mathrm{accept}})}{{\mathrm{\&sigma;}}^1}=\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_k(p_k+p_k^{\mathrm{accept}})}{{\mathrm{\&sigma;}}^2}\\ {\mathrm{\&lambda;}}_{m+1}{p}_{m+1}={\mathrm{\&lambda;}}_{m+2}{p}_{m+2}=\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;={\mathrm{\&lambda;}}_k{p}_k\end{array}\right.\&DoubleRightArrow;p_i^{\mathrm{accept}}=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_k}{{\mathrm{\&lambda;}}_i}{p}_k^{\mathrm{accept}},m<i\&le;k$ (18)

$P^{\mathrm{accept}}=\underset{i=m+1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{p}_i^{\mathrm{accept}}=w_2{p}_k^{\mathrm{accept}}\&DoubleRightArrow;p_k^{\mathrm{accept}}=\frac{1}{w_2}{P}^{\mathrm{accept}}=\frac{w_1}{w_2}{p}_1^{\mathrm{release}}$ (19)

所以第二个码字的各个层新注入的功率值为：

$p_i^{\mathrm{accept}}=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_k}{{\mathrm{\&lambda;}}_i}{p}_k^{\mathrm{accept}},$ m<i≤k                                           (20)

按照上述功率分配计算，可能存在计算得到第二个码字分配的功率为负值的情况，但是实际中这种情况是不可能出现的。因此，当计算得到第二个码字的功率为负值时，功率可以只在第一个码字上传输，可以在第一个码字的各层上使功率不等分配，使第一个码字的各层分配功率后，满足第一码字内的各层的SNR相同或在预设的差值内，而且各层分配的功率之和等于总功率。也可以在第一个码字的各层上进行等功率分配，并保证第一码字的各层分配的功率之和等于总功率。或者当计算得到的第二个码字的功率为负值时，不进行功率重新分配，按照***默认的方式分配功率。

以上仅对码字数为2的情况进行公式计算和功率分配情况进行详细说明。由上述说明可以理解，本申请所说的码字间注水功率分配，其跟注水功率水平、码字内的层数以及接收端的噪声功率等都存在一定的关联。另外，在码字数为多个的情况下，码字功率分配同样满足码字数为2的功率分配原则，同样适用相应的公式计算，在此不赘述。

请参阅图3，为本申请多入多出***一实施方式的结构示意图，包括获取模块31、第一功率分配模块32，其中：

获取模块31，用于获取发射端到接收端之间的信道矩阵、接收端的噪声功率，并将获取的信道矩阵、接收端的噪声功率传输给第一功率分配模块；

第一功率分配模块32，用于根据信道矩阵、接收端噪声功率以及码字数和码字内的层数，使功率在至少两个码字间采用码字间注水功率分配，其中，层数多的码字对应的注水功率水平大于层数少的码字对应的注水功率水平。

第一功率分配模块32使功率在至少两个码字间进行注水功率分配，当码字的层数相同的时候，使层数相同的码字具有相同的注水功率水平，并且使分配给信噪比高的码字的功率大于分配给信噪比低的码字的功率。

请继续参阅图3，在另一实施方式中，本申请多入多出***还包括：

第二功率分配模块33，用于在第一功率分配模块32使功率在至少两个码字间分配之后，使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配以使得码字内的层SNR相同或在预设的差值内；

第二功率分配模块33使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配，以使经过再次功率分配后的每个码字内的各个层SNR相同或在预设的差值内，同时使得码字内的层数固定时，该码字的所有层分配的总功率是固定的，写为：

其中，P_T表示该码字的所有层分配的总功率，P_i表示第i层分配的功率，k表示***的层数；

请继续参阅图3，在另一实施方式中，本申请多入多出***还包括：

功率补偿模块34，用于在第二功率分配模块33使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配之后，进行功率补偿：判断至少两个码字的SNR是否超过预设的门限SNR，若***字的SNR超过预设的门限SNR，则释放分配给超过预设的门限SNR的码字的功率，并将释放出来的功率补偿到SNR低于预设的门限SNR的码字上，使释放功率后的码字的SNR不超过预设的门限SNR，并且经补偿后的码字内的各层的SNR相同或在预设的差值内，其中，本申请实施方式的门限SNR是使码字达到最大调制编码方案阶数对应的信噪比。当然，在实际应用中，设置门限SNR时，可以根据需要自定义SNR数值作为门限SNR，针对不同的码字可以设置相同的门限SNR也可以设置不同的门限SNR。

请继续参阅图3，在另一实施方式中，本申请多入多出***还包括：

设置模块35，用于预先设置门限SNR并保存；

设置模块35是用于设置门限SNR保存于***中，本申请实施方式的门限SNR是使码字达到最大调制编码方案阶数对应的SNR。在实际应用中，设置门限SNR时，还可以根据需要自定义SNR数值作为门限SNR。同时针对不同的码字可以设置相同的一个SNR作为门限SNR，也可以针对不同的码字分别设置不同的SNR作为门限SNR。

此外，本申请的另一实施方式中，还提供了一种多入多出***功率分配装置，请参阅图4，装置包括：发射器41、接收器42、存储器43以及处理器44。发射器41、存储器43都分别与处理器44电连接，发射器41与接收器42通过无线信道进行通讯。

发射器41和接收器42都包括多个天线，发射器41通过多个天线发射信号，***包括至少两个码字，接收器42通过多个天线接收发射器41发射来的信号；

处理器44用于根据发射器41处获得的发射端到接收端的信道矩阵、接收端噪声功率以及码字数和码字内的层数，控制功率在各个码字间以及码字内进行分配，并在进行码字间以及码字内各层的功率分配之后，当***字的SNR超过预设的门限SNR的时候，释放超过预设的门限SNR的码字上的功率，将释放的功率补偿到相应的没有达到预设的门限SNR的码字内的各层，并控制功率补偿后的码字内的各层的SNR相同或在预设的差值内。其中，用于功率分配的各码字的SNR、预设的差值以及预设的门限SNR存储于存储器43中。

通过上述实施方式的阐述，相对于现有技术，本申请提供的实施方式优点在于：通过采用码字间注水功率分配方法，能够有效的提高多码字多入多出***的***容量；同时，还采用码字内的层间SNR均衡功率分配方法进行码字内的层间功率分配，能够有效的提高码字的MCS阶数，进而提高***的吞吐量。另外，还通过降低高SNR的码字的功率、将释放出来的功率补偿到低SNR的码字上，这样有效的提高低SNR码字的MCS阶数，有效的提高***发射功率的使用效率。

在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的功能模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本申请各个实施方式中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个功能模块单独物理存在，也可以两个或两个以上功能模块集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）或处理器（processor）执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种多入多出***功率分配方法，其特征在于，包括：

获取发射端到接收端之间的信道矩阵、接收端的噪声功率；

根据获取的所述信道矩阵、所述接收端噪声功率以及码字数和码字内的层数，使功率在至少两个码字间采用码字间注水功率分配，其中，层数多的码字对应的注水功率水平大于层数少的码字对应的注水功率水平。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使功率在至少两个码字间采用码字间注水功率分配的步骤包括：使层数相同的所述码字具有相同的注水功率水平，并且使分配给信噪比高的码字的功率大于分配给信噪比低的码字的功率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使功率在至少两个码字间采用码字间注水功率分配的步骤之后，还包括：使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配，以使得码字内的各层信噪比相同或在预设的差值内。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配的步骤之后，还包括：

判断所述至少两个码字的信噪比是否超过预设的门限信噪比，若***字的信噪比超过预设的门限信噪比，则释放已分配的超过预设的门限信噪比的该部分功率，并将释放出来的所述功率补偿到信噪比低于预设的门限信噪比的码字上，使释放功率后的码字的信噪比不超过预设的门限信噪比，并且经补偿后的码字内的各层的信噪比相同或在预设的差值内，其中，所述门限信噪比是使码字达到最大调制编码方案阶数对应的信噪比。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：预先设置所述门限信噪比并保存。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配的步骤包括：使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配，使得当所述码字内的层数固定时，所述码字的层分配的总功率是固定的，所述总功率为：其中，P_T表示所述码字的层分配的总功率，P_i表示第i层分配的功率，k表示***的层数。

7.一种多入多出***，其特征在于，包括获取模块、第一功率分配模块，其中：

获取模块，用于获取发射端到接收端之间的信道矩阵、接收端的噪声功率，并将所述信道矩阵、所述接收端的噪声功率传输给第一功率分配模块；

第一功率分配模块，用于根据获取的所述信道矩阵、所述接收端噪声功率以及码字数和码字内的层数，使功率在至少两个码字间采用码字间注水功率分配，其中，层数多的码字对应的注水功率水平大于层数少的码字对应的注水功率水平。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述第一功率分配模块具体用于使层数相同的所述码字具有相同的注水功率水平，并且使分配给信噪比高的码字的功率大于分配给信噪比低的码字的功率。

9.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述装置包括：

第二功率分配模块，用于在所述使功率在至少两个码字间进行码字间注水功率分配之后，使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配，以使得码字内的各层信噪比相同或在预设的差值内。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述装置包括:

功率补偿模块，用于使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配之后，判断所述至少两个码字的信噪比是否超过预设的门限信噪比，若***字的信噪比超过预设的门限信噪比，则释放已分配的超过预设的门限信噪比的该部分功率，并将释放出来的所述功率补偿到信噪比低于预设的门限信噪比的码字上，使释放功率后的码字的信噪比不超过预设的门限信噪比，并且经补偿后的码字内的各层的信噪比相同或在预设的差值内，其中，所述门限信噪比是使码字达到最大调制编码方案阶数对应的信噪比。

11.根据权利要求10所述的***，其特征在于，所述装置包括：

设置模块，用于预先设置所述门限信噪比并保存。

12.根据权利要求9所述的***，其特征在于，使分配给每个所述码字的功率在码字内的各层再次分配，使得当所述码字内的层数固定时，所述码字的层分配的总功率是固定的，所述总功率为：

其中，P_T表示所述码字的层分配的总功率，P_i表示第i层分配的功率，k表示***的层数。

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