CN101321005B - 多数据流传输功率的分配方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多数据流传输功率的分配方法和装置，所述方法包括：接收终端上报的数据流的信道质量指示CQI值；根据所述CQI值采用注水算法获取分配给每个数据流的功率的线性值；根据所述线性值为所述数据流分配功率。本发明能够根据不同数据流的信道质量为数据流分配不同的功率，从而增加其信道容量。尤其在中低信噪比时，与采用平均分配功率的方法相比，能够获得较大的容量增益。

Description

多数据流传输功率的分配方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种多数据流传输功率的分配方法和装置。

背景技术

为了提高通信系统的容量，通信系统通常采用预编码的MIMO(多输入多输出，Multiple Input Multiple Output)技术，在采用MIMO技术的通信系统中，可以选择单数据流或者多数据流对业务数据进行传输，在选取多数据流传输时，需要为每个数据流分配传输功率，以便根据该传输功率来选择相应的传输块大小(TBS)进行多数据流的传输。

现有的一种MIMO系统的多数据流传输功率分配方法是对多数据流采用平均分配传输功率，将总的发射功率平均分配到每个数据流上，使每个数据流发射的功率都相等。然而，在进行本发明创造过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

由于在MIMO系统中，不同的数据流经历的信道条件是不同的，但是现有技术的这种采用平均分配各数据流功率的方法没有考虑到信道质量的差异，这样，信道质量较好的数据流分到的发送功率和信道质量较差的数据流分到的发送功率一样，因此，对于信道质量差的数据流会因为分配了较大的发射功率而导致功率的利用率降低，从而影响了系统容量的最大化。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种多数据流传输的功率分配方法和装置，能够在为多数据流合理分配传输功率的同时增加其系统容量。

本发明实施例提供的一种分配多数据流传输功率的方法，包括：

一种多数据流传输功率的分配方法，包括：

接收终端上报的数据流的信道质量指示CQI值；

根据所述CQI值采用注水算法获取分配给每个数据流的功率的线性值；

根据所述线性值为所述数据流分配功率。

一种多数据流传输功率的分配装置，包括：

接收单元，用于接收终端上报的数据流的信道质量指示CQI值；

功率计算单元，用于根据所述CQI值采用注水算法获取分配给每个数据流的功率的线性值；

功率分配单元，用于根据所述线性值为所述数据流分配功率。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：

上述实施例中，由于在MIMO系统中不同的独立子信道的功率增益不同，而注水算法可以根据信道质量的参数，即噪声方差σ_i ²和信道功率增益λ_i，根据数据流的信道质量为数据流分配不同的功率，从而使系统容量增加。尤其在中低信噪比时，与单纯采用平均分配功率的方法相比，能够获得较大的容量增益。

附图说明

图1为本发明一实施例多数据流传输功率的分配方法的流程图；

图2为本发明另一实施例多数据流传输功率的分配方法的流程图；

图3为本发明一实施例多数据流传输功率的分配装置的框图；

图4为本发明另一实施例多数据流传输功率的分配装置的框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的具体实施方式做进一步的详细阐述。

如图1所示，为本发明一实施例多数据流传输功率的分配方法的流程：

S101：接收终端上报的数据流的信道质量指示CQI值。

CQI值表示当前无线信道的质量好坏，CQI-TBS表格定义了CQI的最小门限值CQI_min和CQI的最大门限值CQ_Imax。在终端侧，对接收的导频信号进行测量，然后将测量得到的结果转化为对应的整数值(即CQI值)上报即可。

S102：根据CQI值采用注水算法获取分配给每个数据流的功率的线性值。

本发明实施例采用注水算法的方法是在总的发射功率的约束下，将更多的发射功率分配给质量好的子信道，对于质量差的子信道分配较少的功率甚至不分配功率，增加其系统容量。

S103：根据线性值为各个数据流分配功率。

具体的，在根据线性值为数据流分配功率时，可以判断所述数据流功率的线性值中是否有小于0的线性值，若是，则平均分配各数据流的功率；否则，根据每个数据流功率的线性值为数据流分配CQI值均不小于CQI_min的功率。

上述实施例通过根据数据流的信道质量为数据流分配不同的功率，增加了系统容量，与单纯采用平均分配功率的方式相比，该实施例能够获得较大的容量增益。

如图2所示，为本发明另一实施例基于MIMO系统的一种多数据流传输功率分配方法，采用多数据流传输时，根据终端上报的CQI(信道质量指示)值分配不同数据流传输功率的方法包括：

S201：接收由终端上报的第i个数据流的CQI值。

假设共有N个数据流，i为数据流的序号。其中，该CQI值表示当前无线信道的质量好坏，取值为CQI_min到CQI_max之间的整数。

而CQI值可以由终端对接收导频信号进行测量，然后将测量得到的结果转化为对应的整数值(即CQI值)上报。

S202：根据接收到的CQI值，采用注水算法获取分配给每个数据流功率的线性值P_i。

例如：在MIMO系统中采用注水算法获取各个数据流功率的线性值时，可以根据每个数据流传输使用的码字个数和预编码之后相互独立的数据流个数得到各个数据流功率的线性值，假设第i个数据流功率的线性值用P_i表示，则P_i可以采用公式(1)计算得到，公式(1)如下所示：

$P_i=\frac{1}{s}(P_0+c\underset{j=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\σ}}_n^2}{{\mathrm{\λ}}_j})-c\frac{{\mathrm{\σ}}_n^2}{{\mathrm{\λ}}_i}---\left(1\right)$

其中，c表示每个数据流传输使用的码字个数，s表示MIMO系统预编码之后相互独立的数据流个数。

而

可以根据接收到的CQI值获取，具体可以采用如下公式(2)计算：

$\frac{{\mathrm{\σ}}_n^2}{{\mathrm{\λ}}_i}=P_{\mathrm{CPICH}+\mathrm{MPO}}/{10}^{{\stackrel{\‾}{\mathrm{CQI}}}_i/10}---\left(2\right)$

其中，公式(2)中的P_CPICH+MPO为导频功率加偏置得到的功率线性值，该功率线性值在系统初始化时设定好。

其中，CQI_i为接收到的数据流的CQI值对应SNR的dB值。例如，对于第i个数据流，可以根据公式(3)，获得其CQI_i对应SNR的dB值CQI_i。

CQI_i＝CQI₀+(CQI_i-1)×step                    (3)

其中，所述CQI₀为在CQI-TBS表格中，当CQI值为CQI_min时对应SNR的dB值，step是CQI每增加1所对应SNR的dB值增加的步长。所述CQI-TBS表格的内容可以是：列是CQI_min到CQI_max的CQI值，行是15个可用的码字数，通过两者可以确定一个当前可以传输的TBS(即，传输块大小)。

采用上述示例即可根据每个数据流上报的CQI值分别计算得到每个数据流分配的功率的线性值。

S203：判断所述S202中是否有数据流功率线性值小于0的，若是，则执行S204；否则，执行S205。

S204：采用平均分配功率的方法，对各数据流平均分配功率，并根据平均分配的功率对每个数据流选择的CQI向下取整，然后执行S206。

根据各数据流平均分配到的功率，可以获取每个数据流选择的CQI值。具体方法可以采用如下公式(4)计算得到：

其中，公式(4)中，

表示每个数据流选择的CQI值，P_i为平均分配后得到的功率的dB值，

是由公式(3)得到的数据流上报的CQI对应SNR的dB值，表示以整数1为单位向下取整，然后执行S206。

S205：根据所述S202得到的每个数据流的功率线性值P_i，获取每个数据流的功率dB值P_i，然后，根据所述P_i分别获取每个数据流选择的CQI，并对该CQI值向下取整。

例如，可以通过10×lgP_i获得所述各数据流功率线性值对应的dB值P_i，其中lg表示以10为底的对数，并按照公式(4)所示的方法获取每个数据流选择的CQI。

S206：判断所得到的数据流选择的

值是否有小于CQI_min的。

若所得到的数据流选择的

至少有一个小于CQI_min的，且该选择的

为通过S205获取的

时，则执行S207；

若所得到的数据流选择的没有小于CQI_min的，且该选择的

为通过S205获取的时，则执行S212；

若所得到的数据流选择的

至少有一个小于CQI_min的，且所述选择的

为通过S204获取的

时，执行S211：

若所得到的数据流选择的

没有小于CQI_min的，且所述选择的

为通过S204获取的时，执行S213。

S207：将S206中所有

值小于CQI_min的数据流(简称“重置数据流”)所选择的值都设置为CQI_min，再根据值为CQI_min的

计算所有重置数据流的功率P_i。

例如，根据值为CQI_min的CQI，，由公式(3)得到所述CQI对应SNR的dB值CQI_i。

然后，再根据得到的CQI_i和在S202中由公式(3)得到的该数据流上报的CQI对应SNR的dB值CQI_i，获得重置数据流的功率P_i的dB值，假设P_i的dB值为P_i，则按照如下公式(5)计算该P_i：

$\stackrel{\‾}{P_i}={\stackrel{\‾}{\mathrm{CQI}}}_{s_1}+{\stackrel{\‾}{P}}_{\mathrm{CPICH}+\mathrm{MPO}}-{\stackrel{\‾}{\mathrm{CQI}}}_{r_1}---\left(5\right)$

S208：根据总功率，以及所述S207中得到的重置数据流的功率P_i，由总功率减去所有重置数据流的功率P_i得到剩余功率。

S209：判断将所述剩余功率分配给其余选择的值大于等于CQI_min的数据流(即除重置数据流之外的数据流，简称“正常数据流”)后能否满足让分配后的正常数据流都选择不小于CQI_min的CQI，若能满足，则执行S210；否则，执行S211。

其中，计算所述正常数据流选择的CQI可由S204中的公式(4)计算得到，其中，公式(4)中，

是该正常数据流上报的CQI对应SNR的dB值。

S210：利用注水算法，将所得到的剩余功率分配给正常数据流，得到正常数据流的功率P_j(i≠j)后，判断所有数据流选择的CQI是否都不小于CQI_min，若是，则执行S212，否则，返回S207。

虽然根据S209中的判断，剩余功率能够满足让所有分配后的正常数据流都选取到不小于CQI_min的CQI，但是，当采用注水算法将剩余功率分配给正常数据流后，还可能有数据流选择的CQI小于CQI_min，因此需要进一步判断所有数据流选择的CQI是否都不小于CQI_min。

S211：采用除当前CQI值最低的数据流之外的剩余数据流中的至少一个数据流进行传输。

如果剩余功率不能满足让分配后的剩余数据流都选取到不小于最小门限值的CQI值时，说明当前的功率不能保证多流传输，那么则可以减少传输的数据流数目，例如可以采用除当前CQI值最低的数据流之外的剩余数据流中的至少一个数据流进行传输。

在采用除当前上报CQI值最低的数据流之外的剩余数据流中的至少一个数据流进行传输之后，仍然采用本实施例示出的流程进行功率分配，直到上述采用除当前上报CQI值最低的数据流之外的剩余数据流中的至少一个数据流进行传输具体变为采用单流传输为止。

S212：将总功率减去当前分配给所有数据流的功率，得到剩余功率，比较当前分配给各个数据流的功率大小，将所述剩余功率按照分配到功率由低到高的顺序依次分配给功率较少的数据流，以尽量提高功率的利用率。

虽然步骤210已经将剩余功率按照注水算法分配给正常数据流了，但是由于每个数据流均根据分配到的功率选择CQI，CQI是整数，存在一个量化过程，因此按照注水算法对剩余功率进行分配后，通常情况下不可能全部分配完，所以总功率减去为所有数据流分配的功率后，仍然可能得到剩余功率，将这些剩余分配给功率较少的数据流，可以将剩余功率尽量利用起来，提高效率。

S213：当数据流的功率是采用S204的方法平均分配得到，那么将总功率减去当前分配给所有数据流的功率得到剩余功率，然后比较当前各个数据流上报的CQI值大小，将所述剩余功率按照上报CQI由高到低的顺序依次分配给上报的CQI值较高的数据流上，以尽量提高功率的利用率。

此外，在上述实施例的基础上，还可以对S202中CQI-TBS表格进行插值将该表格细化，例如，将CQI-TBS表格中CQI每增长一级对应SNR的dB值增长步长step变为原来的1/m(m为整数)，以此减小由于向下取整对注水算法带来的不利影响。

由于CQI-TBS表格的影响，根据注水算法最终选择到的数据流CQI值查表得到的TBS可能不是最大的，这里可以对当前结果做一些微调的操作：将上报CQI最高的那个数据流(或者CQI较高的几个数据流)选择的CQI值降低或者升高几级，然后将剩余功率分配给剩下的数据流，选取对应的CQI值，选取对应的TBS。通过比较这几组TBS，选择最优的一组TBS对应的CQI组合，以期获得更大的吞吐率增益。

上述实施例中，由于在MIMO系统中不同的独立子信道的功率增益不同，而注水算法可以根据信道质量的参数，即噪声方差σ_i ²和信道功率增益λ_i，为数据流分配不同的功率，从而增加其信道容量。尤其在中低信噪比时，与采用平均分配功率的方法相比，能够获得较大的容量增益。

基于上述技术方案，本发明一实施例还公开了一种多数据流传输功率的分配装置，该装置能够在总的发射功率的约束下，将更多的发射功率分配给质量好的子信道，从而增加其信道容量。如图3所示，为本发明实施例的多数据流传输功率的分配装置的一个框图。所述装置包括：接收单元310、功率计算单元320、功率分配单元330，其中：

接收单元310，用于接收终端上报的数据流的信道质量指示CQI值；其中，所述CQI值表示当前无线信道的质量好坏，可以为从CQI_min到CQI_max之间的整数。

功率计算单元320，用于根据接收单元201收到的CQI值采用注水算法获取分配给每个数据流的功率的线性值。

例如，假设线性值为P_i，可通过上述方法实施例中的公式(1)算得各数据流上报的CQI对应SNR的dB值，然后通过公式(2)计算得出σ_n ²/λ_j，再将所述σ_n ²/λ_i带入到注水算法公式(3)中，得到各数据流功率的线性值。

功率分配单元330，用于根据所述线性值为所述数据流分配功率。具体的，判断功率计算单元320中是否有数据流功率的线性值小于0的，若是，则平均分配各数据流的功率；否则，根据每个数据流功率的线性值为数据流分配功率，使得每个数据流选择的CQI都不小于CQI_min。

其中，如图4所示，功率分配单元330可具体包括：判断子单元331、是结果执行子单元332、否结果执行子单元333，其中：

判断子单元331，用于判断功率计算单元320中是否有功率的线性值小于0的数据流，得到是或否判断结果；

是结果执行子单元332，用于当得到判断子单元331的是结果时，采用平均分配功率的方法，对各数据流平均分配功率；

否结果执行子单元333，用于当得到判断子单元331的否结果时，根据功率计算单元320中计算的每个数据流功率的线性值为数据流分配功率，使得每个数据流选择的CQI都不小于CQI_min。

此外，当平均分配数据流时，上述图4所示的装置实施例中功率分配单元330还可包括：

第一计算子单元(未图示)，用于根据所述是结果执行子单元332中为各数据流平均分配的功率的线性值，计算各数据流选择的CQI值；

第一功率判断分配子单元(未图示)，用于判断第一计算子单元(未图示)中数据流选择的CQI值是否有小于CQI_min的，若是，则采用除当前CQI值最低的数据流之外的剩余数据流中的至少一个数据流进行传输；否则，将总功率减去各数据流功率后得到的剩余功率分配给上报的CQI值最大的数据流，以尽量提高功率的利用率。

此外，上述图3所示的装置实施例中否结果执行子单元333可包括：

第二计算模块(未图示)，用于当得到判断子单元331的否结果时，根据功率计算单元320中各数据流功率的线性值分别计算各数据流选择的CQI值。例如，可通过10×lgP_j公式计算功率计算单元320中各数据流功率线性值对应的dB值P_i，然后，将所述P_i带入公式(4)计算得到。

第二功率判断分配模块(未图示)，用于判断所述第二计算模块(未图示)中数据流选择的CQI是否有小于CQI_min的。

若是，则可执行上述图2所示方法实施例中的S207、S208和S209来为各数据流重新分配功率；否则，将总功率减去各数据流功率后得到的剩余功率分配给功率较少的数据流，以尽量提高功率的利用率。

上述实施例中，由于在MIMO系统中不同的独立子信道的功率增益不同，而注水算法可以根据信道质量的度量值，即噪声方差σ_i ²和信道功率增益λ_i，为数据流分配不同的功率，从而增加信道容量。尤其在中低信噪比时，与采用平均分配功率的方法相比，能够获得较大的容量增益。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多数据流传输功率的分配方法，其特征在于，包括：

接收终端上报的数据流的信道质量指示CQI值；

根据所述CQI值采用注水算法获取分配给每个数据流的功率的线性值；

根据所述线性值为所述数据流分配功率；

其中，所述根据线性值为数据流分配功率包括：当所述数据流功率的线性值中有至少一个小于0时，平均分配各数据流的功率；

所述方法还包括：

根据各数据流平均分配到的功率的线性值分别计算各数据流选择的CQI值；

判断各数据流选择的CQI值是否有小于最小门限值的，若是，则采用除当前CQI值最低的数据流之外的剩余数据流中的至少一个数据流进行传输；否则，将总功率减去各数据流功率后得到的剩余功率分配给上报的CQI值最大的数据流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据线性值为数据流分配功率还包括：当所述数据流功率的线性值都大于0时，根据每个数据流功率的线性值为数据流分配CQI值均不小于最小门限值的功率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每个数据流功率的线性值为数据流分配CQI值均不小于最小门限值的功率包括：

根据各数据流功率的线性值分别计算各数据流选择的CQI值；

判断各数据流选择的CQI值是否有小于最小门限值的，若是，则为各数据流重新分配功率；否则，将总功率减去各数据流功率后得到的剩余功率分配给功率最少的数据流。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述为各数据流重新分配功率包括：

将CQI值小于最小门限值的数据流的CQI值设置为最小门限值，所述数据流为重置数据流；

根据所述设置的值为最小门限值的CQI值计算所述重置数据流的功率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

将总功率减去所有重置数据流的功率后得到剩余功率；

判断当前剩余功率能否满足让分配后的所述剩余数据流都选取到不小于最小门限值的CQI值，若能满足，且将所述剩余功率重新利用注水算法分配给所述剩余数据流后所有数据流选择的CQI值都不小于最小门限值时，则将总功率减去各数据流功率后得到的剩余功率分配给功率较少的数据流；

若能满足，且将所述剩余功率重新利用注水算法分配给所述剩余数据流后所有数据流选择的CQI值中仍有小于最小门限值，则重复执行所述将重置数据流的CQI值设置为最小门限值，以及将总功率减去所有重置数据流的功率，及重新执行所述判断当前剩余功率能够满足让分配后的所述剩余数据流都选取到不小于最小门限值的CQI值的步骤；

若所述剩余功率不能满足让分配后的所述剩余数据流都选取到不小于最小门限值的CQI值时，则采用除当前CQI值最低的数据流之外的剩余数据流中的至少一个数据流进行传输。

6.一种多数据流传输功率的分配装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收终端上报的数据流的信道质量指示CQI值；

功率计算单元，用于根据所述CQI值采用注水算法获取分配给每个数据流的功率的线性值；

功率分配单元，用于根据所述线性值为所述数据流分配功率；其中，

所述功率分配单元包括：

判断子单元，用于判断所述功率计算单元中数据流功率的线性值是否有至少一个小于0的，得到是或否判断结果；

是结果执行子单元，用于当得到所述判断子单元的是结果时，平均分配各数据流的功率；

第一计算子单元，用于根据所述是结果执行子单元中各数据流平均分配功率的线性值分别计算各数据流选择的CQI值；

第一功率判断分配子单元，用于判断所述第一计算子单元中各数据流选择的CQI值的向下取整值是否有小于最小门限值的，若是，则采用除当前CQI值最低的数据流之外的剩余数据流中的至少一个数据流进行传输；否则，将总功率减去各数据流功率后得到的剩余功率分配给上报的CQI值最大的数据流。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述功率分配单元还包括：

否结果执行子单元，用于当得到所述判断子单元的否结果时，根据每个数据流功率的线性值为数据流分配CQI值都不小于最小门限值的功率。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述否结果执行子单元包括：

第二计算模块，用于当得到所述判断子单元的否结果时，根据所述功率计算单元中各数据流功率的线性值分别计算各数据流选择的CQI值；

第二功率判断分配模块，用于判断所述第二计算模块中各数据流选择的CQI值的向下取整值是否有小于最小门限值的，若是，则为各数据流重新分配功率；否则，将总功率减去各数据流功率后得到的剩余功率分配给功率较少的数据流。

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