背景技术 MIMO ( Multiple-Input Multiple-Output, 多输入多输出） 系统是 在多根发射天线将多个数据层在相同时间、 频率资源上同时发送，接 收端利用多跟天线同时接收的技术应用，它能 有效提高频谱利用率和 系统容量的技术手段， 使空间成为一种可以用于提高性能的资源， 并 能够增加无线系统的覆盖范围。 MIMO技术利用发射端和接收端分 别使用多个发射天线和接收天线，获得了空间 复用增益和空间分集增 益来提高数据传输速率， 降低误码率。

在现有的 MIMO 系统中， 在总发射功率受限的条件下， 可以对 各个数据层的功率进行调整，从而获得最大的 系统容量。 目前， MIMO 系统功率分配方法主要以理论容量最大化作为 目标函数来求解功率 分配值， 例如， 基于层间注水的功率分配方法， 其基本原理是根据信 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， 信道状况差的子信道分配更少的功率， 即信道增益越大， 信噪比越高 的层可以分配更多的功率。

上述功率分配方法使得码字到层——映射的 MIMO系统提高了系 统容量。 但是， 在单码字到多层映射的 MIMO系统中， 理论容量最大 化并不代表实际系统的吞吐量最大化， 系统的实际吞吐量由码字的谱 效率决定， 而码字的谱效率主要取决于码字内 SNR或 SINR ( Signal to Noise Ratio或 Signal to Interference plus Noise Ratio , 信噪 t匕或信干噪 比） 对应的数据层， 如果采用基于层间注水的功率分配方法， 单码字 内的 SNR或 SINR值差距变大， 最低的 SNR或 SINR值进一步降低， 同时降低了码字的 MCS ( Modulation and Coding Scheme , 调制编码方 案） ， 使得码字的谱效率降低， 系统实际的吞吐量下降。 因此， 基于 层间注水功率分配方法不适用于单码字到多层 映射的 ΜΙΜΟ系统。

发明内容 本发明的实施例提供一种系统功率分配方法和 设备，能够在单码 字到多层映射的 ΜΙΜΟ 系统中， 实现系统功率分配优化， 使系统吞 吐量最大化。

为达到上述目的， 本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面， 提供一种系统功率分配方法， 包括：

根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该 数据层谱效率的 函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据所 述各数据层的拟合函数 获取所述系统的谱效率总和；

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数 据层自身发射功 率的函数关系、所述系统内各个码字的发射功 率与所述系统总发射功 率的函数关系，获取所述系统总发射功率与所 述各数据层的信噪比或 信干噪比的函数关系；

根据所述系统总发射功率与所述各数据层的信 噪比或信干噪比 的函数关系， 当所述系统的谱效率总和最大时， 获取所述各数据层的 信噪比或信干噪比；

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比获取各 数据层的发射功 在第一种可能实现的方式中， 结合第一方面， 当所述系统内有两 个码字时，所述根据所述系统的各数据层的信 噪比或信干噪比与该数 据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函 数，并根据所述各数据 层的拟合函数获取系统的谱效率总和包括：

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数 据层自身谱效率 的对数关系获取所述各数据层的拟合函数的拟 合系数，并根据所述各 数据层的拟合系数获取所述各数据层的拟合函 数；

将所述系统内的第 1 至第 m数据层映射至第一码字， 将所述系 统内的第 m+1至第 k数据层映射至第二码字， 其中， 属于同一码字 内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等；

根据所述各数据层的拟合函数获取所述第一码 字的谱效率以及 所述第二码字内的谱效率；

将所述第一码字的谱效率与将所述第二码字的 谱效率之和相加， 得到所述系统的谱效率总和。

在第二种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第一种 可能实现的方式，所述根据所述各数据层的信 噪比或信干噪比与该数 据层自身发射功率的函数关系、所述系统内各 个码字的发射功率与所 述系统总发射功率的函数关系，获取所述系统 总发射功率与所述各数 据层的信噪比或信干噪比的函数关系包括：

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数 据层自身发射功率的 函数关系，获取各数据层自身发射功率与所述 第一码字内第 n数据层 的发射功率或与所述第二码字内第 w数据层的发射功率的函数关系； 根据所述各数据层自身发射功率与所述第 n 数据层的发射功率 或与所述第 w数据层的发射功率的函数关系， 获取所述系统内各个 码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数 关系；

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数 据层自身发射功 率的函数关系，以及所述系统内各个码字的发 射功率与所述系统总发 射功率的函数关系，获取所述系统总发射功率 与第 n数据层的信噪比 或信干噪比以及第 w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

在第三种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第二种 可能实现的方式，所述根据所述系统总发射功 率与所述各数据层的信 噪比或信干噪比的函数关系， 当所述系统的谱效率总和最大时， 获取 所述各数据层的信噪比或信干噪比包括： 根据所述系统的谱效率总和的最大值，以及所 述系统总发射功率 与第 n数据层的信噪比或信干噪比以及第 w数据层的信噪比或信干 噪比的函数关系，获取所述第 n数据层的信噪比或信干噪比和所述第 w数据层的信噪比或信干噪比。

在第四种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第三种 可能实现的方式，所述根据所述各数据层的信 噪比或信干噪比获取各 数据层的发射功率包括：

根据所述第 n数据层的信噪比或信干噪比获取所述第 n数据层的 发射功率， 根据所述第 w数据层的信噪比或信干噪比获取所述第 w 数据层的发射功率；

根据所述第 n数据层的发射功率或所述第 w数据层的发射功率 获取除所述第 n数据层和所述第 w数据层之外所有数据层的发射功 在第五种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第二种 可能实现的方式至第四种可能实现的方式，

所述拟合函数包括：

y = axlog _t {b + x) + c , 其中， x 表示数据层的信噪比或信干噪比， ； 表示谱效率， a , b , c表示数据拟合系数， t表示该拟合函数中对数 的底数；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 当 n为 1, w为 k时， 所述谱效率总和表示为：

^{ χ og _t (b + x _i )+c} = m[a x log _r (& + ₁ )+c]+(^ m\a x log _r (b + x _k ) + c] 其中， {axk¾(b + x _; .) + c}表示所述谱效率总和， 表示所述系统总 数据层数， / 表示所述系统中第一个码字包含 m数据层， k-m表示所 述系统中第二码字包含 - 数据层， + xj+c]表示所述第一码 字的谱效率， (k- m\a x log, (b + x _k ) + c]表示所述第二码字的谱效率。

在第六种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第二种 可能实现的方式至第四种可能实现的方式， 包括：

所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层 自身发射功率的 函数关系表示为： 其中， ,.表示所述第 数据层信噪比或信干噪比, σ

示所述第 数据层对应的信道增益， _Α .表示所述系统第 数据层的发射 功率， σ ² 表示等效噪声功率；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 当 η为 1, w为 k时， 所述各数据层自身发射功率与所述第 n数据层 的发射功率与所述第 w数据层的发射功率的函数关系表示为：

■Ρι \<i<m

Ρι , 其中， _A .表示所述第 数据层的发射功

表示所述第 1数据层的信道增益， ^表示所述第 数据层的信道增益， ^表示所述第 数据层的信道增益；

所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总 发射功率的函数 关系表示为： /^„/ ₂ =/^, 其中， _A 表示所述第 1数据层发射功率， / ^表示所述第 数据层的发射功率， ^表示所述系统总发射功率。

所述系统总发射功率与第 1数据层的信噪比或信干噪比以及第 k 数据层的信噪比或信干噪比的函数关系表示为 ：

Λ表示所述

第 i数据层对应的信道增益。

在第七种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第三种 可能实现的方式或第四种可能实现的方式， 当 n为 l, w为 k时， 包 括：

噪比或信干噪比表示为：

所述第 w数据层的信噪比或信干噪比表示为：

其中， 表示所述第 1数据层的信噪比或信干噪比， ^

k

W,

统总发射功 在第八种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第一种 可能实现的方式至第七种可能实现的方式， 当 n为 1 , w为 k时， 包 括：

所述第 n数据层的发射功率表示为：

所述第 w数据层的发射功率表示为：

Pt b；

其中， _A 表示所述第 l数据层发射功 表示所述: 数据层 的发射功率， 表示所述系统总发射功率 表示所述 1数据层 的信道增益， 4表示所述第 数据层的信道增益， ^表示所述第 数据 层的信道增益， σ ² 表示等效噪声功率， a、 b、 c表示所述拟合系数。

第二方面， 提供一种功率分配设备， 包括：

谱效率和获取单元，用于根据系统的各数据层 的信噪比或信干噪 比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层 的拟合函数，并根据所 述各数据层的拟合函数获取所述系统的谱效率 总和；

功率与信噪比函数关系获取单元，用于根据所 述各数据层的信噪 比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数 关系、所述系统内各个 码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数 关系，获取所述系统总 发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比 的函数关系；

信噪比或信干噪比获取单元，用于根据所述系 统总发射功率与所 述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系， 当所述系统的谱效率总 和最大时， 获取所述系统各数据层的信噪比或信干噪比；

功率获取单元，用于根据所述系统各数据层的 信噪比或信干噪比 获取各数据层的发射功率；

在第一种可能实现的方式中， 结合第二方面， 当所述系统内有两 个码字时， 所述谱效率和获取单元包括：

拟合函数获取子单元，用于根据所述各数据层 的信噪比或信干噪 比与该数据层自身谱效率的对数关系获取所述 各数据层的拟合函数 的拟合系数，并根据所述各数据层的拟合系数 获取所述各数据层的拟 合函数； 码字映射子单元， 用于将所述系统内的第 1 至第 m数据层映射 至第一码字，将所述系统内的第 m+1至第 k数据层映射至第二码字， 其中， 属于同一码字内的所有数据层的信噪比或信干 噪比相等；

谱效率获取子单元，用于根据所述各数据层的 拟合函数获取所述 第一码字的谱效率以及所述第二码字内的谱效 率；

谱效率和获取子单元，用于将所述第一码字的 谱效率与将所述第 二码字的谱效率之和相加， 得到所述系统的谱效率总和。

在第二种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第一种 可能实现的方式， 所述功率与信噪比关系获取单元具体用于：

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数 据层自身发射功率的 关系函数关系， 获取各数据层自身发射功率与所述第一码字内 第 n 数据层的发射功率或与所述第二码字内第 w数据层的发射功率的函 数关系；

根据所述各数据层自身发射功率与所述第 n 数据层的发射功率 或与所述第 w数据层的发射功率的函数关系， 获取所述系统内各个 码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系 ；

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数 据层自身发射功 率的函数关系，以及所述系统内各个码字的发 射功率与所述系统总发 射功率的函数关系，获取所述系统总发射功率 与第 n数据层的信噪比 或信干噪比以及第 w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

在第三种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第二种 可能实现的方式， 所述信噪比或信干噪比获取单元具体用于：

根据所述系统的谱效率总和的最大值，以及所 述系统总发射功率 与第 n数据层的信噪比或信干噪比以及第 w数据层的信噪比或信干 噪比的函数关系，获取所述第 n数据层的信噪比或信干噪比和所述第 w数据层的信噪比或信干噪比。

在第四种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第三种 可能实现的方式， 所述功率获取单元具体用于：

根据所述第 n数据层的信噪比或信干噪比获取所述第 n数据层的 发射功率， 根据所述第 w数据层的信噪比或信干噪比获取所述第 w 数据层的发射功率；

根据所述第 n数据层的发射功率或所述第 w数据层的发射功率 获取除所述第 n数据层和所述第 w数据层之外所有数据层的发射功 在第五种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第二种 可能实现的方式至第四种可能实现的方式， 所述拟合函数包括：

y = axlog _t (b + x)+c , 其中， x 表示数据层的信噪比或信干噪比， j 表示谱效率， a ·> b ·> c表示数据拟合系数, t表示亥拟合函数中对数 的底数；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 当 n为 1, w为 k时， 所述谱效率总和表示为：

k

^{ χ log _r (b + _f ) + c} = m[a x log _r (b + x^+c] +{k -m ax log _t (b + x _k ) + c] 其中， {"xlog,(6 + x _z .) + c}表示所述谱效率总和， 表示所述系统总 数据层数， / 表示所述系统中第一个码字包含 m数据层， k-m表示所 述系统中第二码字内包含 数据层， m^xlog^ + xj+c]表示所述第一 码字的谱效率， - X log, (b + χ ) + c]表示所述第二码字的谱效率。

在第六种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第二种 可能实现的方式至第四种可能实现的方式， 包括：

所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层 自身发射功率的 函数关系表示为：

χ, =^ , 其中， ,.表示所述第 数据层信噪比或信干噪比， Λ.表

G

示所述第 数据层对应的信道增益， _A .表示所述系统第 数据层的发射 功率， σ ² 表示等效噪声功率；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 当 η为 1, w为 k时， 所述各数据层自身发射功率与所述第 n数据层 的发射功率与所述第 w数据层的发射功率的函数关系表示为： , 其中， Α.表示所述第 ζ·数据层的发射功率， A

表示第 I数据层的信道增益， ^表示所述第 数据层的信道增益， ^表 示第 数据层的信道增益；

所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总 发射功率的函数 关系表示为： /^„/ ₂ =/^, 其中， _A 表示所述第 1数据层发射功

/ ^表示所述第 数据层的发射功率， 表示所述系统总发射功率; 所述系统总发射功率与第 1数据层的信噪比或信干噪比以及; k 数据层的信噪比或信干噪比的函数关系表示为 ：

Λ.表示所述

第 i数据层对应的信道增益。

在第七种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第三种 可能实现的方式或第五种可能实现的方式， 当 n为 l, w为 k时， 包 括：

噪比或信干噪比表示为：

所述第 w数据层的信噪比或信干噪比表示为：

其中， 表示所述第 1数据层的信噪比或信干噪比， ^ k

统总发射功率。

在第八种可能实现的方式中，结合第一方面或 第一方面的第四种 可能实现的方式， 当 n为 1, w为 k时， 包括：

所述第 n数据层的发射功率表示为：

所述第 w数据层的发射功率表示为：

k-m

Pt =■ P _T +b—— w _l +b—— w _: b ;

Λ '

其中， _Α 表示所述第 1数据层发射功 , 表示所述第 数据层 的发射功率， ^表示所述系统总发射功率 ^表示所述第 1数据层的 信道增益， ^表示所述第 数据层的信道增益， A表示所述第 数据层 的信道增益， σ ² 表示等效噪声功率， a、 b、 c表示所述拟合系数。

本发明实施例提供一种系统功率分配方法和设 备， 通过根据系统 的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱 效率的函数关系获取各 数据层的拟合函数， 并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率 总 和， 再根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据 层自身发射功率的 函数关系、 系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率 的函数关系， 获取系统总发射功率与各数据层的信噪比或信 干噪比的函数关系， 进 一步的， 根据系统总发射功率与各数据层的信噪比或信 干噪比的函数 关系， 当系统的谱效率总和最大时， 获取各数据层的信噪比或信干噪 比， 并根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数 据层的发射功率， 能够在单码字到多层映射的 MIMO系统中， 实现功率分配优化， 使系 统吞吐量最大化。

附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中 的技术方案，下面将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作 筒单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例 ，对于本领域普通技术人员 来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附 图。

图 1为本发明实施例提供的一种系统功率分配方� �流程图； 图 2为本发明又一实施例提供的一种系统功率分� �方法流程图； 图 3为本发明又一实施例提供的一种功率分配设� �结构示意图； 图 4 为本发明又一实施例提供的另一种功率分配设 备结构示意 图；

图 5为本发明又一实施例提供的一种功率分配设� �结构示意图。

具体实施方式 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明 实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例 ， 本领域普通技术人员在没 有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的 范围。

本发明实施例提供一种系统功率分配方法， 如图 1所示， 包括：

5101、 MIMO 系统根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比 与 该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟 合函数，并根据各数据 层的拟合函数获取系统的谱效率总和。

其中，对于获取各数据层的信噪比或信干噪比 与该数据层自身谱 效率之间关系的拟合函数，当各数据层的信噪 比或信干噪比与该数据 层自身谱效率之间的数值关系不满足对数关系 时，也可以采用其他拟 合函数， 例如多项式拟合、指数拟合、 双曲线拟合等， 这里不做限定。

5102、 MIMO 系统根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数 据 层自身发射功率的函数关系、系统内各个码字 的发射功率与系统总发 射功率的函数关系，获取系统总发射功率与各 数据层的信噪比或信干 噪比的函数关系。

5103、 MIMO 系统根据系统总发射功率与各数据层的信噪比 或 信干噪比的函数关系， 当系统的谱效率总和最大时， 获取各数据层的 信噪比或信干噪比。

5104、 MIMO 系统根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各 数 据层的发射功率。

本发明实施例提供一种系统功率分配方法，通 过根据系统的各数 据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的 函数关系获取各数据 层的拟合函数， 并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率 总和， 再根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据 层自身发射功率的函 数关系、 系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率 的函数关系， 获取系统总发射功率与各数据层的信噪比或信 干噪比的函数关系，进 一步的，根据系统总发射功率与各数据层的信 噪比或信干噪比的函数 关系， 当系统的谱效率总和最大时， 获取各数据层的信噪比或信干噪 比， 并根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数 据层的发射功率， 能够在单码字到多层映射的 MIMO 系统中， 实现功率分配优化， 使 系统吞吐量最大化。

本发明又一实施例提供一种系统功率分配方法 ， 如图 2所示， 包 括：

S201、 MIMO 系统根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数 据 层自身谱效率的对数关系获取各数据层的拟合 函数的拟合系数，并根 据各数据层的拟合系数获取各数据层的拟合函 数。

示例性的，当各数据层的信噪比或信干噪比与 该数据层自身谱效 率的数值关系满足对数关系时， 采用对数函数获取该拟合函数， 拟合 函数可以为： y = x log + x)+ c , 其中， X 表示数据层的信噪比或信 干噪比， j表示谱效率， a ·> b ·> c表示数据拟合系数， t 表示该拟合 函数中对数的底数。这里可以根据各数据层的 信噪比或信干噪比与该 数据层自身谱效率的对应关系的量化数据来获 取拟合系数值。

其中， 该拟合函数可以为对数函数时， 该对数函数中的底数 t可 以自行设定， 例如 t = 10或者 t = 2。

S202、 MIMO系统将系统内的第 1至第 m数据层映射至第一码 字， 将系统内的第 m+1至第 k数据层映射至第二码字， 其中， 属于 同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比 相等。

示例性的， 在一种实现方式下， MIMO系统可以支持 8层的多数 据层传输， 其中， 第一个码字和第二个码字分别包含 4数据层， 即该 MIMO系统为单码字到多数据层的映射系统。

需要说明的是， MIMO系统内的所有数据层并不局限于映射为两 个码字， 也可以映射到多个码字， 并根据多个码字内各自的信噪比或 信干噪比来获取 MIMO 系统各数据层的功率分配。 这样， 当系统码 字数为多个码字时， 该系统也可以支持多数据层的传输， 并不局限于 可以支持 8层的多数据层传输。

S203、 MIMO 系统根据各数据层的拟合函数获取第一码字的 谱 效率以及第二码字内的谱效率。

示例性的， 当同一码字内的所有数据层的谱效率相等时， 根据上 述拟合函数， 当系统内的第 1 至第 m数据层映射至第一码字时， 第 一码字内的谱效率之和可以为： m^z x log b + xj + c] , 其中， 表示系统 总层数， w表示系统中第一个码字内包含 w数据层； 当系统内的第 m+1至第 k数据层映射至第二码字时，第二码字内的谱� �率之和可以 为： (A - m^ x log ^ + xj + c] ,其中， w表示系统中第二码字内包含 - w 数据层。

S204、 MIMO 系统将第一码字的语效率与将第二码字的普效 率 相加， 得到系统的谱效率总和。

示例性的，在同一码字内的所有数据层的信噪 比或信干噪比相等 的情况下， 将第一码字的谱效率之和与将第二码字的谱效 率之和相 加， 得到的 MIMO 系统的普效率总和， 该普效率总和可以利用第 1 其中∑ X log (b + ) + c}表示谱效率总和。

S205、 MIMO 系统在同一码字内的所有数据层的信噪比或信 干 噪比相等的情况下，根据各数据层的信噪比或 信干噪比与该数据层自 身发射功率的函数关系，获取各数据层自身发 射功率与第一码字内第 n数据层的发射功率或与第二码字内第 w数据层的发射功率的函数 关系。

其中， 每一数据层的信噪比或信干噪比可以表示为： χ,. = , 其 中， ,.表示第 数据层信噪比或信干噪比， ^表示第 数据层对应的信 道增益， _Α .表示系统第 数据层的发射功率， σ ² 表示等效噪声功率。

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 有数据层的信噪比或信干噪比可以表示为： 的信噪比或

其 中

^ι ₌ Δ ₌ ··· ₌ 表示第一码字内所有数据层的信噪比或信干噪 比 σ σ σ

相等， 表示第二码字内所有数据层的信噪比

或信干噪比相等。由于同一码字内的所有数 据层的信噪比或信干噪比 相等， 所以为了方便说明， 下文都假设 η为 1 , w为 k, 即以第一码 字的第 1数据层和第二码字的第 k数据层为例进行说明。

因此， 当 n为 1 , w为 k时， 根据同一码字内的所有层的信噪比 或信干噪比都相等的表示方式，获取的各数据 层的信噪比或信干噪比 与 该数据层 自 身 发射 功 率 的 函 数 关 系 可 以 表示 为 ：

Λ < i < m

, 其中， _Α .表示第 数据层的发射功率， Α表示 m < i < k

1数据层的信道增益， 表示第 数据层的信道增益， ^表示第 数据 层的信道增益。

S206、 MIMO 系统根据各数据层自身发射功率与第 n数据层的 发射功率或与第 w数据层的发射功率的函数关系， 获取系统内各个 码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系 。

示例性的， 当 n为 1 , w为 k时， 由于系统总功率受限， 系统内 各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数 关系可以表示为： _PlWl + _Pk w ₂ = ρ _τ , 其中， A表示第 1数据层发射功率， /^表示第 数据 λ, 层的发射功率， /^表示系统总发射功率， _Wl

… —人

5207、 MIMO 系统根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数 据 层自身发射功率的函数关系，以及系统内各个 码字的发射功率与系统 总发射功率的函数关系，获取系统总发射功率 与第 n数据层的信噪比 或信干噪比以及第 w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

示例性的， 当 n为 1 , w为 k时， 根据上述根据各数据层自身发 射功率与第 1数据层的发射功率或与第 k数据层的发射功率的函数关 系： _Χί =^ , 以及系统内各个码字的发射功率与系统总发射 功率的 σ ²

函数关系： _AWI + A _W2 = 获取的系统总发射功率与第 1数据层的信噪 比或信干噪比以及第 k 数据层的信噪比或信干噪比的函数关系可以 表示为：

^ _{Xi +} ^ _{Xt =} P _T , 其中， 表示第 数据层对应的信道增益。

5208、 MIMO 系统将系统谱效率总和最大化作为目标函数， 再 将系统总发射功率与第 n数据层的信噪比或信干噪比以及第 w数据 层的信噪比或信干噪比的函数关系作为目标函 数的约束条件。

具体的， 当 n为 1 , w为 k时， 可以以系统谱效率总和最大化为 目标函数，再以系统总发射功率与第 1数据层的信噪比或信干噪比以 具体可以表示为

其中 ma- mx[axlog(b + x _l )+c] + (k- m)x [axlog(b + )+ c]} ^ ^当系统谱 效率最大化时第 1数据层的信噪比或信干噪比以及第 k数据层的信噪 比或信干噪比的值， _Χι + = P _t 表示系统总功率受限时的约束

Κ

条件。

S209、 MIMO 系统根据系统的谱效率总和的最大值， 以及系统 总发射功率与第 n数据层的信噪比或信干噪比以及第 w数据层的信 噪比或信干噪比的函数关系为极值条件，获取 第 n数据层的信噪比或 信干噪比和第 w数据层的信噪比或信干噪比。

具体的， 当 n为 1, w为 k时， 在获取系统总发射功率与第 1数 据层的信噪比或信干噪比以及第 k 数据层的信噪比或信干噪比的关 系时， 因为条件极值问题是实践中经常遇到的应用问 题， 而 Lagrange 乘数法是解决条件极值问题的一个有效的工具 ， 所以可以采用 Lagrange 乘数法获取系统谱效率总和的最大值。 这时， 令 q _x =^^, q ₂ =^^, 贝 ¹ J Lagrange乘数法可以表示为：

Z = mx[a log, (b + x _l )+c]+(k- m) [a x log, (b + x _k )+c]+L(P _T - q _x x _x - q ₂ x _k ) 对第一码字的线性信噪比或信干噪比值 _Xl 和第二码字的线性信 噪

Lq ₂ = 0 , 由偏导公式

可以得到： 第一码字内功率值为 _Λ = ^^- ， 第二码字内功率值可

Lint

a(k-m)

以为 = _ ^J ~bq ₂ , 因此得到系统总功率可以表示为 + q ₂ x _k = Ρ _τ ,

Lint

也可以表示为 ϋ - +^^- ₂ =Α。

Lint Lint

am ， a(k-m)

根据系统总功率公式^ ^ +^^-bq ₂ = 可以得到， 分别将

Li t Lint

」一=丄「 _{Pr+ ?} ( _gi+g2 )]代入第一码字功率公式 _Χι= ϋ— 和第二码 字功率公式 q _lXk = -bq ₂ 可以得到系统总发射功率与第 1 数据层

Lint

的信噪比或信干噪比函数关系为 , 系统总发 射冬 功率与 第 k 数据层的信噪比或信干噪比函数关 系 为

S210、 MIMO系统根据第 n数据层的信噪比或信干噪比获取第 n 数据层的发射功率， 第 w数据层的信噪比或信干噪比获取第 w数据 层的发射功率。

示例性的， 当 n为 1, w为 k时， 在获取了系统总发射功率与第 1层的信噪比或信干噪比以及第 k数据层的信噪比或信干噪比的关系 之后， 由于第 1数据层的信噪比或信干噪比可以表示为 = , 第 k

σ

层的信噪比或信干噪比可以表示为 所以将 _Χι = 代入

2 σ ²

— 6 可

以得到： 第 1 层的发射功率可以表示为： p^^^+^ + )]-^^, 进

w _x k ^L 」 而得到 A = P _T +b—— w +b—— w ₂ 第 k-m

k层的发射功率可以表示为： _Λ =ϋ「^+ζ>( ₁₊ )]— 进而

w ₂ k L 」

Pk

S211、 MIMO系统根据第 n数据层的发射功率或第 w数据层的 发射功率获取除第 n数据层和第 w数据层之外所有数据层的发射功 率。

具体的， 当 n为 1, w为 k时， 在获取了第 1数据层的发射功率 或第 k数据层的发射功率的表示方式之后，就可以� �据上述各数据层 的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率 的函数关系表示方式 来获取除第 1数据层和第 k数据层之外所有数据

层的发射功率， 这样， 以 MIMO 系统谱效率最大化最为目标函数来 获取了系统各数据层所需分配的功率值， 使得单码字到多层映射的 MIMO系统的功率分配优化， 使系统吞吐量得到显著提升。

其中， 在获取了系统各数据层所需分配的功率之后， 在单个码字 内各数据层的信噪比或信干噪比都相等的情况 下，根据单个码字内各 层的信噪比或信干噪比与谱效率的关系，使得 单个码字内各数据层的 谱效率达到相等。

综上所述， 由于系统谱效率最大化与系统吞吐量最大化等 价， 因 此在系统谱效率总和取最大值的情况下，根据 系统谱效率获取各数据 层的信噪比或信干噪比，再根据各数据层的信 噪比或信干噪比获取各 数据层的发射功率， 能够在实现单码字到多层映射的 MIMO 系统功 率分配的同时实现吞吐量最大化。

本发明实施例提供一种系统功率分配方法，通 过根据系统的各数 据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的 函数关系获取各数据 层的拟合函数， 并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率 总和， 再根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据 层自身发射功率的函 数关系、 系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率 的函数关系， 获取系统总发射功率与各数据层的信噪比或信 干噪比的函数关系，进 一步的，根据系统总发射功率与各数据层的信 噪比或信干噪比的函数 关系， 当系统的谱效率总和最大时， 获取各数据层的信噪比或信干噪 比， 并根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数 据层的发射功率， 能够在单码字到多层映射的 MIMO 系统中， 实现功率分配优化， 使 系统吞吐量最大化。

本发明又一实施例提供一种功率分配设备 01 , 如图 3所示， 包 括：

谱效率和获取单元 01 1 , 用于根据系统的各数据层的信噪比或信 干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数 据层的拟合函数，并根 据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率总和 。

功率与信噪比关系获取单元 012 , 用于根据各数据层的信噪比或 信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系 、系统内各个码字的发 射功率与系统总发射功率的函数关系，获取系 统总发射功率与各数据 层的信噪比或信干噪比的函数关系，并将系统 总发射功率与各层的信 噪比或信干噪比的函数关系发送至信噪比或信 干噪比获取单元 013。

信噪比或信干噪比获取单元 013 , 用于从功率与信噪比关系获取 单元 012 接收系统总发射功率与各层的信噪比或信干噪 比的函数关 系， 根据系统总发射功率与各数据层的信噪比或信 干噪比的函数关 系，当系统的谱效率总和最大时，获取各数据 层的信噪比或信干噪比。

功率获取单元 014 , 用于从信噪比或信干噪比获取单元 013接收 各数据层的信噪比或信干噪比，根据各数据层 的信噪比或信干噪比获 取各数据层的发射功率。

进一步的， 如图 4所示， 谱效率和获取单元 01 1可以包括： 拟合函数获取子单元 01 1 1 , 用于根据各数据层的信噪比或信干 噪比与该数据层自身谱效率的关系获取各数据 层的拟合函数的拟合 系数， 并根据各数据层的拟合系数获取各数据层的拟 合函数， 并将拟 合函数发送至单码字谱效率获取子单元 01 13。

码字映射子单元 01 12 , 用于将系统内的第 1至第 m数据层映射 至第一码字， 将系统内的第 m+1 至第 k数据层映射至第二码字， 其 中， 属于同一码字内的所有数据层的信噪比或信干 噪比相等。

谱效率获取子单元 01 13 , 用于从拟合函数获取子单元 01 1 1接收 拟合函数，根据各数据层的拟合函数获取第一 码字的谱效率以及第二 码字内的谱效率，并将第一码字的谱效率以及 第二码字内的谱效率发 送至谱效率和获取子单元 01 14。

谱效率和获取子单元 01 14 , 用于从谱效率获取子单元 01 13接收 第一码字的谱效率以及第二码字内的谱效率， 将第一码字的谱效率与 将第二码字的谱效率相加， 得到系统的谱效率总和。

再进一步的， 功率与信噪比关系获取单元 012可以具体用于： 在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层 自身发射功率的关系， 获取各数据层自身发射功率与第一码字内第 n 数据层的发射功率或 与第二码字内第 w数据层的发射功率的函数关系。

根据各数据层自身发射功率与第 n数据层的发射功率或与第 w 数据层的发射功率的函数关系，获取系统内各 个码字的发射功率与系 统总发射功率的函数关系。

根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层 自身发射功率的 函数关系，以及系统内各个码字的发射功率与 系统总发射功率的函数 关系，获取系统总发射功率与第 n数据层的信噪比或信干噪比以及第 W数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

再进一步的， 信噪比或信干噪比获取单元 013可以具体用于： 根据系统的谱效率总和的最大值， 以及系统总发射功率与第 n 数据层的信噪比或信干噪比以及第 w数据层的信噪比或信干噪比的 函数关系， 获取第 n数据层的信噪比或信干噪比和第 w数据层的信 噪比或信干噪比。

再进一步的， 功率获取单元 014可以具体用于：

根据第 n数据层的信噪比或信干噪比获取第 n数据层的发射功 率， 根据第 w数据层的信噪比或信干噪比获取第 w数据层的发射功 率；

根据第 n数据层的发射功率或第 w数据层的发射功率获取除第 n 数据层和第 w数据层之外所有数据层的发射功率。

再进一步的， 拟合函数包括：

y = axlog _t (b + x)+c , 其中， x 表示数据层的信噪比或信干噪比， ； 表示谱效率， a , b , c表示数据拟合系数， t表示该拟合函数中对数 的底数；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 当 n为 1, w为 k时， 谱效率总和表示为： + c] 其中， {axk¾(b + x _; .) + c}表示谱效率总和， 表示系统总数据层 数， / 表示系统中第一个码字内包含/ 数据层， 表示系统中第二 码字内包含 - 数据层， m^xlog^ + xj+c]表示第一码字的谱效率， (k - m\a X log,(b + xj + c]表示第二码字的谱效率。

再进一步的，各层的信噪比或信干噪比与该层 自身发射功率的关 系表示为：

,.= , 其中， ,.表示第 数据层信噪比或信干噪比， Λ表示第 ζ·

G

数据层对应的信道增益， Α.表示系统第 数据层的发射功率， σ ² 表示 等效噪声功率；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 当 η为 1, w为 k时， 各数据层自身发射功率与第 n数据层的发射功 率与第 w数据层的发射功率的函数关系表示为： Ρι , 其中， .表示第 数据层的发射功率， ^表示

第 1数据层的信道增益， ^表示第 数据层的信道增益， 表示 据层的信道增益；

系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率 的函数关系可以 表示为： +/? ₂ = /? _r , 其中， 表示第 1数据层发射功率， p _k 表示 第 数据层的发射功率， /^表示系统总发射功率；

系统总发射功率与第 1数据层的信噪比或信干噪比以及第 k数据 层的信噪比或信干噪比的函数关系可以表示为 ：

, ,.表示第 数

据层对应的信道增益。

再进一步的， 当 n为 1 , w为 k时， 包括:

第 n数据层的信噪比或信干噪比表示为：

W数据层的信噪比或信干噪比表示为

其中， _ι 表示第 1数据层的信噪比或信干 x表示 k 层的信噪比或信干噪比,

示第 数据层对应的信道增益， 表示系统总发射功

更进一步的， 当 n为 1 , w为 k时， 可以包括：

第 n数据层的发射功率表示为：

w数据层的发射功率表示为

其中， _Α 表示第 1数据层发射功 , 表示第 数据层的发射功 率， ^表示系统总发射功率， Λ表示： 1数据层的信道增益， ^表示 第 数据层的信道增益， ^表示第 数据层的信道增益， σ ² 表示等效 噪声功率， a、 b、 c表示拟合系数。 本发明实施例提供一种功率分配设备，通过根 据系统的各数据层 的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数 关系获取各数据层的 拟合函数， 并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率 总和， 再根 据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自 身发射功率的函数关 系、 系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率 的函数关系， 获取 系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪 比的函数关系，进一步 的， 根据系统总发射功率与各数据层的信噪比或信 干噪比的函数关 系，当系统的谱效率总和最大时，获取各数据 层的信噪比或信干噪比， 并根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数 据层的发射功率，能够 在单码字到多层映射的 MIMO 系统中， 实现功率分配优化， 使系统 吞吐量最大化。

本发明又一实施例提供一种功率分配设备 02 , 如图 5所示， 可 以包括处理器 024、 接收机 021、 发射机 023、 和存储器 022 , 其中， 存储器 022用于存储分配的功率值，以及功率分配过程 中产生的函数 关系值， 处理器 024用于执行前述实施例提供的系统功率分配方 法， 以获取系统中各个数据层的功率分配值，并将 得到的功率分配值存储 在存储器 022中，发射机 023用于从存储器 022中获取分配后各个数 据层的功率分配值， 对各个数据层进行功率分配， 并将各层数据信号 发射出去， 接收机 021用于接收发射机 023发送的数据信号， 其中： 处理器 024 用于根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比 与该 数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合 函数，并根据各数据层 的拟合函数获取系统的谱效率总和。

处理器 024 还用于根据各数据层的信噪比或信干噪比与该 数据 层自身发射功率的函数关系、系统内各个码字 的发射功率与系统总发 射功率的函数关系，获取系统总发射功率与各 数据层的信噪比或信干 噪比的函数关系。

处理器 024 还用于根据系统总发射功率与各数据层的信噪 比或 信干噪比的函数关系， 当系统的谱效率总和最大时， 获取各数据层的 信噪比或信干噪比。

处理器 024 还用于根据各数据层的信噪比或信干噪比获取 各数 据层的发射功率。 进一步的， 处理器 024可以具体用于：

根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层 自身谱效率的关 系获取各数据层的拟合函数的拟合系数，并根 据各数据层的拟合系数 获取各数据层的拟合函数；

将系统内的第 1 至第 m数据层映射至第一码字， 将系统内的第 m+1至第 k数据层映射至第二码字， 其中， 属于同一码字内的所有数 据层的信噪比或信干噪比相等；

根据各数据层的拟合函数获取第一码字的谱效 率以及第二码字 内的谱效率；

将第一码字的谱效率与将第二码字的谱效率之 和相加，得到系统 的谱效率总和。

再进一步的， 处理器 024还可以具体用于：

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层 自身发射功率的函数 关系，获取各数据层自身发射功率与第一码字 内第 n数据层的发射功 率或与第二码字内第 w数据层的发射功率的函数关系。

根据各数据层自身发射功率与第 n数据层的发射功率或与第 w 数据层的发射功率的函数关系，获取系统内各 个码字的发射功率与系 统总发射功率的函数关系。

根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层 自身发射功率的 函数关系，以及系统内各个码字的发射功率与 系统总发射功率的函数 关系，获取系统总发射功率与第 n数据层的信噪比或信干噪比以及第 w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

再进一步的， 处理器 024还可以具体用于：

根据系统的谱效率总和的最大值， 以及系统总发射功率与第 n 数据层的信噪比或信干噪比以及第 w数据层的信噪比或信干噪比的 函数关系， 获取第 n数据层的信噪比或信干噪比和第 w数据层的信 噪比或信干噪比。

再进一步的， 处理器 024还可以具体用于：

根据第 n数据层的信噪比或信干噪比获取第 n数据层的发射功 率， 根据第 W数据层的信噪比或信干噪比获取第 W数据层的发射功 根据第 n数据层的发射功率或第 w数据层的发射功率获取除第 n 数据层和第 w数据层之外所有数据层的发射功率。

再进一步的， 拟合函数包括：

y = axlog _t (b + x)+c , 其中， x 表示数据层的信噪比或信干噪比， ； 表示谱效率， a ·> b ·> c表示数据拟合系数, t表示亥拟合函数中对数 的底数；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 当 n为 1, w为 k时， 谱效率总和表示为：

k

^{ χ log _r (b + _f ) + c} = m[a x log _r (b + x^+c] +{k -m ax log _t (b + x _k ) + c] 其中， {axk¾(b + x) + _C }表示谱效率总和， :表示系统总数据层 数， / 表示系统中第一个码字包含 / 数据层， 表示系统中第二码 字包含 数据层， m^xlog^ + xj+c]表示第一码字的谱效率， (k - m\a x log,(b + xj + c]表示第二码字的谱效率。

再进一步的，各层的信噪比或信干噪比与该层 自身发射功率的关 系表示为：

_Χί =^, 其中， ,.表示第 数据层信噪比或信干噪比， Λ表示第 ζ·

G

数据层对应的信道增益， Α.表示系统第 数据层的发射功率， σ ² 表示 等效噪声功率；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪 比相等的情况下， 当 η为 1, w为 k时， 各数据层自身发射功率与第 n数据层的发射功 率与第 w数据层的发射功率的函数关系可以表示为： , 其中， Α.表示第 ζ·数据层的发射功率， ^表示

第 I数据层的信道增益， ^表示第 数据层的信道增益， 表示第 数 据层的信道增益；

系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率 的函数关系表示 为： ^+/ ₂ =/^, 其中， A表示第 I数据层发射功率， ^表示第^数 据层的发射功率， ^表示系统总发射功率；

系统总发射功率与第 I数据层的信噪比或信干噪比以及第 k数据 层的信噪比或信干噪比的函数关系可以表示为 :

Λ表示第 i数

据层对应的信道增益。

再进一步的， 当 η为 1 , w为 k时， 包括:

或信干噪比表示为：

w数据层的信噪比或信干噪比表示为

k - ni t

其中， 表示第 1数据层的信噪比或信干 x _k 表示 层的信噪比或信干噪比, σ w

示第 数据层对应的信道增益， 表示系统总发射功

更进一步的， 当 n为 1 , w为 k时， 可以包括：

第 n数据层的发射功率表示为：

w数据层的发射功率表示为:

k - m

Pt P _T + b— w _l + b— w ₂ b ;

,k Λ

其中， _Α 表示第 1数据层发射功 , 表示第 数据层的发射功 率， ^表示系统总发射功率， Λ表示： 1数据层的信道增益， 4表示 第 数据层的信道增益， ^表示第数据 层的信道增益， σ ² 表示等效 噪声功率， a、 b、 c表示拟合系数。

本发明实施例提供一种设备，通过根据系统的 各数据层的信噪比 或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取 各数据层的拟合函数， 并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率 总和，再根据各数据层 的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率 的函数关系、系统内各 个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关 系，获取系统总发射功 率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系 ， 进一步的， 根据系统 总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的 函数关系，当系统的谱 层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功 率，能够在单码字到多 层映射的 MIMO系统中， 实现功率分配优化， 使系统吞吐量最大化。

在本申请所提供的几个实施例中， 应该理解到， 所揭露设备和方法， 可以通过其它的方式实现。 例如， 以上所描述的设备实施例仅仅是示意性 的， 例如， 所述单元的划分， 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 系统， 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。

另外， 在本发明各个实施例中的设备中， 各功能单元可以集成在 一个处理单元中， 也可以是各个单元单独物理包括， 也可以两个或两 个以上单元集成在一个单元中。且上述的各单 元既可以采用硬件的形 式实现， 也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通 过程序指令相关 的硬件来完成， 前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介 质中， 该程序在执行时， 执行包括上述方法实施例的步骤； 而前述的存储介 质包括： U盘、 移动硬盘、 只读存储器 （Read Only Memory, 筒称

ROM ) 、 随机存取存储器 （ Random Access Memory , 筒称 RAM ) 、 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质 。

以上所述， 仅为本发明的具体实施方式， 但本发明的保护范围并 不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露 的技术范 围内， 可轻易想到变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范 围为准。