CN101868019B - 天线功率的分配方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种天线功率的分配方法和设备。该方法包括以下步骤：基站预设每个用户的分配功率比例和每个用户的天线赋形系数；所述基站根据所述分配功率比例和所述天线赋形系数选择发射功率受限的天线；所述基站根据所述发射功率受限的天线进行发射功率分配。本发明所提出的方法和设备能够更有效地将每根天线的发射功率分配给空分用户，减少了天线发射功率的浪费。

Description

天线功率的分配方法和设备

技术领域

本发明一般涉及移动通信技术，更具体地涉及天线功率的分配。

背景技术

SDMA(Space Division Multiple Access，空分复用)技术是一种对不同用户的空间域资源进行利用的复用技术。该技术利用了空分用户间信道的不相关性，对其复用相同的时、频、码资源，提高了资源的利用效率。在智能天线系统中，下行空分复用利用了空分用户所处的方向不同分别进行赋形，构成了空分用户间信道的不相关，从而降低空分复用用户间的互相干扰。但下行发射的总功率是有限的，因此要将空分前的总发射功率分配给多个空分用户。

现有技术方案中，先对总发射功率进行分配，再对每根天线乘以赋形系数进行赋形发射。以2用户空分，等分功率为例，如图1所示为现有空分用户间多天线发射功率分配示意图。其中，Pmax为单根天线的最大发射功率，两个空分用户各分配到发射功率的一半。在此基础上分别对两个用户进行下行赋形，在EBB(Eigenvalue Based Beamforming，特征向量法)算法中赋形后多根天线的发射功率会有差别，条状图形代表每根天线的下行发射功率。每个用户单根天线的最大发射功率不会超过单根天线最大发射功率的一半。

如图2所示为现有空分用户间多天线发射功率分配的另一个示意图，当多个空分用户赋形发射功率最大的一根天线是同一根天线时，现有方法的发射功率是没有损失的。但是多数情况下，多个空分用户赋形的最大发射功率不会出现在同一根天线上，如图1所示。这样天线的发射功率会存在一定程度的浪费。

因此，目前需要一种下行功率的分配方案，更加有效的利用天线功率。

发明内容

为了解决上述问题之一，本发明提出了一种天线功率的分配方法，包括以下步骤：基站预设每个用户的分配功率比例和每个用户的天线赋形系数；所述基站根据所述分配功率比例和所述天线赋形系数选择发射功率受限的天线；所述基站根据所述发射功率受限的天线进行发射功率分配。

根据本发明的实施例，所述基站预设每个用户的天线赋形系数包括：所述基站根据特征向量法EBB算法确定所述每个用户的天线赋形系数。

根据本发明的实施例，所述基站根据所述分配功率比例和所述天线赋形系数选择功率受限的天线的步骤包括：所述基站根据所述分配功率比例和所述天线赋形系数计算所述每个用户的每根天线的发射功率；所述基站对每根天线上所有用户的发射功率求和，作为每根天线的单天线发射功率；所述基站将单天线发射功率最大的天线确定为所述发射功率受限的天线。

根据本发明的实施例，所述基站根据所述发射功率受限的天线进行发射功率分配的步骤包括：所述基站为所述发射功率受限的天线分配单天线最大发射功率。

根据本发明的实施例，所述基站根据发射功率受限的天线进行发射功率分配的步骤还包括：所述基站根据所述单天线最大发射功率、所述分配功率比例以及所述天线赋形系数确定每个用户的单天线发射功率。

根据本发明的实施例，所述每个用户的单天线发射功率根据下式获得： $P^i=\frac{R_i{P}_{\max }}{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{R}_j({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{j,\mathrm{ka}2}+{\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{j,\mathrm{ka}2})},$ 其中，Pⁱ为第i个用户的单天线发射功率，R_i，R_j分别表示第i个和第j个用户的分配功率比例，P_max为单天线最大发射功率，ka表示发射功率受限的天线编号，(BF_real ^j，ka2+BF_imag ^j，ka2)表示第j个用户在天线ka的天线赋形系数。

本发明还提出了一种基站，包括：预设模块，其用于预设每个用户的分配功率比例和每个用户的天线赋形系数；选择模块，其用于根据所述分配功率比例和所述天线赋形系数选择发射功率受限的天线；分配模块，其用于根据所述发射功率受限的天线进行发射功率分配。

根据本发明的实施例，所述预设模块还用于根据特征向量法EBB算法确定每个用户的所述天线赋形系数。

根据本发明的实施例，所述选择模块包括计算子模块、求和子模块和确定子模块。其中，所述计算子模块用于根据所述分配功率比例和所述天线赋形系数计算所述用户的每根天线的发射功率，所述求和子模块用于对每根天线上所有用户的发射功率求和，作为每根天线的单天线发射功率，所述确定子模块用于将单天线发射功率最大的天线确定为所述发射功率受限的天线。

根据本发明的实施例，所述分配模块包括基准分配子模块，其用于为所述发射功率受限的天线分配单天线最大发射功率。

根据本发明的实施例，所述分配模块还包括全局分配子模块，其用于根据所述单天线最大发射功率、所述分配功率比例以及所述天线赋形系数确定每个用户的单天线发射功率。

根据本发明的实施例，所述全局分配子模块还用于根据下式获得所述每个用户的单天线发射功率： $P^i=\frac{R_i{P}_{\max }}{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{R}_j({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{j,\mathrm{ka}2}+{\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{j,\mathrm{ka}2})},$ 其中，Pⁱ为第i个用户的单天线发射功率，R_i，R_j分别表示第i个和第j个用户的分配功率比例，P_max为单天线最大发射功率，ka表示发射功率受限的天线编号，(BF_real ^j，ka2+B_imag ^j，ka2)表示第j个用户在天线ka的天线赋形系数。

本发明所提出的方法和设备能够更有效地将每根天线的发射功率分配给空分用户，减少了天线发射功率的浪费。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有空分用户间多天线发射功率分配的示意图；

图2为现有空分用户间多天线发射功率分配的另一示意图；

图3为本发明的方法的一个实施例的流程图；

图4为本发明的设备的一个实施例的结构图；

图5为本发明的一个实施例与现有技术的发射功率分配对比示意图；

图6为本发明的一个实施例的发射功率分配示意图；

图7为本发明的一个实施例与现有技术的发射功率分配对比示意图；

图8为本发明的一个实施例的发射功率分配示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提出了一种天线功率的分配方法。如图3所示为本发明的方法的一个实施例300的流程图，其中包括以下步骤：

S301、基站预设每个用户的分配功率比例和每个用户的天线赋形系数。

其中，用户的分配功率比例R_i为单根天线上该用户分得的发射功率Pⁱ占单根天线最大发射功率P_max的比例，即R_i＝Pⁱ/P_max。一般， $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i=1,$ 其中n为用户总数。

在本说明书中，使用BF^i，ka表示第i个用户在第ka根天线上的赋形系数。则第i个用户在第ka根天线上分得的功率 $P_{\mathrm{ka}}^i=P^i\×[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{i,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{i,\mathrm{ka}}\right)}^2],$ 其中，BF_real ^i，ka为BF^i，ka的实部，BF_imag ^i，ka为BF^i，ka的虚部。

作为本发明的一个实施例，可以采用EBB(Eigenvalue BasedBeamforming，特征向量法)算法分别对空分用户进行赋形系数的计算，得到不同空分用户各自的赋形系数。当然，也可以采用其他类型的天线赋形算法。

S302、基站根据分配功率比例和天线赋形系数选择发射功率受限的天线。

作为本发明的一个实施例，可以采用以下步骤选择发射功率受限的天线：

根据赋形系数得到用户i在每根天线的发射功率。在本说明书中，使用BF^i，ka表示第i个用户在第ka根天线上的赋形系数。则第i个用户在第ka根天线上分得的功率 $P_{\mathrm{ka}}^i=P^i\×[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{i,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{i,\mathrm{ka}}\right)}^2],$ 其中，BF_real ^i，ka为BF^i，ka的实部，BF_imag ^i，ka为BF^i，ka的虚部；

对每根天线上的所有用户的发射功率求和，则第ka根天线的发射总功率为 $P_{\mathrm{ka}}=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{ka}}^i;$

找到单根天线发射功率最大的天线

作为发射功率受限的天线。

S303、基站以发射功率受限的天线为基准进行发射功率分配。

作为本发明的一个实施例，可以采用以下计算方法进行发射功率分配：

对发射功率受限的天线分配单天线最大发射功率，如第ka根天线为发射功率受限的天线，则分配P_ka＝P_max；

然后计算用户i在天线ka分得的发射功率为：

$P_{\mathrm{ka}}^i=\frac{R_i[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{i,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{i,\mathrm{ka}}\right)}^2]P_{\max }}{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{R}_j[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{j,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{j,\mathrm{ka}}\right)}^2]};$

每个用户根据本用户在该天线的赋形系数，得到每个用户分得的单天线发射功率，第i个用户的单天线发射功率为：

$P^i=\frac{P_{\mathrm{ka}}^i}{{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{i,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{i,\mathrm{ka}}\right)}^2}=\frac{R_i{P}_{\max }}{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{R}_j[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{j,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{j,\mathrm{ka}}\right)}^2]}.$

本发明提出了一种基站，如图4所示为本发明的基站的一个实施例400的结构图。如图4所示，基站400包括：预设模块401，其用于预设每个用户的分配功率比例和每个用户的天线赋形系数；选择模块402，其用于根据分配功率比例和天线赋形系数选择发射功率受限的天线；分配模块403，其用于根据发射功率受限的天线进行发射功率分配。

作为本发明的一个实施例，预设模块401可以根据EBB(EigenvalueBased Beamforming，特征向量法)算法确定每个用户的天线赋形系数。

作为本发明的一个实施例，选择模块402包括计算子模块4021、求和子模块4022和确定子模块4023。其中，计算子模块4021用于根据分配功率比例和天线赋形系数计算用户的每根天线的发射功率；求和子模块4022用于对每根天线上所有用户的发射功率求和，作为每根天线的单天线发射功率；确定子模块4023用于将单天线发射功率最大的天线确定为发射功率受限的天线。

作为本发明的一个实施例，分配模块403包括基准分配子模块4031，其用于为发射功率受限的天线分配单天线最大发射功率。

作为本发明的一个实施例，分配模块403还包括全局分配子模块4032，其用于根据单天线最大发射功率、分配功率比例以及天线赋形系数确定每个用户的单天线发射功率。

作为本发明的一个实施例，全局分配子模块4032可以根据下式获得每个用户的单天线发射功率：

$P^i=\frac{R_i{P}_{\max }}{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{R}_j({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{j,\mathrm{ka}2}+{\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{j,\mathrm{ka}2})},$ 其中，Pⁱ为第i个用户的单天线发射功率，R_i，R_j分别表示第i个和第j个用户的分配功率比例，P_max为单天线最大发射功率，ka表示发射功率受限的天线编号，(BF_real ^j，ka2+B_imag ^j，ka2)表示第j个用户在天线ka的天线赋形系数。

以下结合实例说明本发明的有益效果。

以两用户等分功率的情况为例，如图5所示为本发明的一个实施例与现有技术的发射功率分配对比示意图，图6所示为本发明的一个实施例的发射功率分配示意图。如图所示，如果采用现有技术，空分后每用户的分配到的发射功率为空分前的1/2；而采用本发明的方案，每用户分得的功率可以达到空分前发射功率的其中 $\mathrm{\&alpha;}=\frac{\left\{\right[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{1,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{1,\mathrm{ka}}\right)}^2]+[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{2,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{2,\mathrm{ka}}\right)}^2\left]\right\}{|}_{\max }}{[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{1,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{1,\mathrm{ka}}\right)}^2]{|}_{\max }+[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{2,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{2,\mathrm{ka}}\right)}^2]{|}_{\max }}<1,$ 其中，BF^1，ka为用户1，第ka根天线的赋形系数，[(BF_real ^1，ka)²+(BF_imag ^1，ka)²]|_max为用户1发射功率最大的一根天线的赋形系数。α的分子为在多根天线上两个用户发射功率之和的最大值，分母为两个用户在多根天线上分别最大发射功率之和。由此可知，本发明所述的方案中用户分得的功率为现有技术中的

倍，其中α＜1，提高了天线的发射功率的利用率。

以多用户的情况为例，如图7所示为本发明的方法的一个实施例与现有方法的发射功率分配对比示意图，图8所示为本发明的方法的一个实施例的发射功率分配示意图。在多用户不等分功率的情况下， $\mathrm{\&alpha;}=\frac{\left\{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_i\right[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{i,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{i,\mathrm{ka}}\right)}^2\left]\right\}{|}_{\max }}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left\{R_i\right[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{i,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{i,\mathrm{ka}}\right)}^2\left]{|}_{\max }\right\}}<1,$ 其中，R_i为第i个用户分得的功率比例， $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_i=1.$ 如果采用现有技术，则空分后每用户的分配到的发射功率为空分前的R_i，如果采用本发明所述的方案，每用户分得功率可以达到空分前发射功率的由此可知，本发明所述的方案中每用户分得的功率为现有技术的

倍，其中α＜1，提高了天线的发射功率的利用率。

本发明的方法和设备利用了多天线发射功率的差异，更有效地将每根天线的发射功率分配给空分用户，提高了天线的发射功率的利用率，减少了天线发射功率的浪费。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种天线功率的分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

基站预设每个用户的分配功率比例和每个用户的天线赋形系数；

所述基站根据所述分配功率比例和所述天线赋形系数选择发射功率受限的天线，其包括：

所述基站根据所述分配功率比例和所述天线赋形系数计算所述每个用户的每根天线的发射功率，

所述基站对每根天线上所有用户的发射功率求和，作为每根天线的单天线发射功率，

所述基站将单天线发射功率最大的天线确定为所述发射功率受限的天线；

所述基站根据所述发射功率受限的天线进行发射功率分配。

2.根据权利要求1所述的天线功率的分配方法，其特征在于，所述基站预设每个用户的天线赋形系数包括：

所述基站根据特征向量法EBB算法确定所述每个用户的天线赋形系数。

3.根据权利要求1所述的天线功率的分配方法，其特征在于，所述基站根据所述发射功率受限的天线进行发射功率分配的步骤包括：

所述基站为所述发射功率受限的天线分配单天线最大发射功率。

4.根据权利要求3所述的天线功率的分配方法，其特征在于，所述基站根据发射功率受限的天线进行发射功率分配的步骤还包括：

所述基站根据所述单天线最大发射功率、所述分配功率比例以及所述天线赋形系数确定每个用户的单天线发射功率。

5.根据权利要求4所述的天线功率的分配方法，其特征在于，所述每个用户的单天线发射功率根据下式获得：

$P^i=\frac{R_i{P}_{\max }}{\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}{R}_j[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{j,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{j,\mathrm{ka}}\right)}^2]},$

其中，Pⁱ为第i个用户的单天线发射功率，R_i，R_j分别表示第i个和第j个用户的分配功率比例，P_max为单天线最大发射功率，ka表示发射功率受限的天线编号，

表示第j个用户在天线ka的天线赋形系数，其中

是第j个用户在天线ka的天线赋形系数

的实部，

是第j个用户在天线ka的天线赋形系数

的虚部。

6.一种基站，其特征在于，包括：

预设模块，其用于预设每个用户的分配功率比例和每个用户的天线赋形系数；

选择模块，其用于根据所述分配功率比例和所述天线赋形系数选择发射功率受限的天线，所述选择模块包括计算子模块、求和子模块和确定子模块，其中，

所述计算子模块用于根据所述分配功率比例和所述天线赋形系数计算所述用户的每根天线的发射功率，

所述求和子模块用于对每根天线上所有用户的发射功率求和，作为每根天线的单天线发射功率，

所述确定子模块用于将单天线发射功率最大的天线确定为所述发射功率受限的天线；

分配模块，其用于根据所述发射功率受限的天线进行发射功率分配。

7.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，

所述预设模块还用于根据特征向量法EBB算法确定每个用户的所述天线赋形系数。

8.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，所述分配模块包括基准分配子模块，其用于为所述发射功率受限的天线分配单天线最大发射功率。

9.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述分配模块还包括全局分配子模块，其用于根据所述单天线最大发射功率、所述分配功率比例以及所述天线赋形系数确定每个用户的单天线发射功率。

10.根据权利要求9所述的基站，其特征在于，所述全局分配子模块还用于根据下式获得所述每个用户的单天线发射功率：

$P^i=\frac{R_i{P}_{\max }}{\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}{R}_j[{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{real}}^{j,\mathrm{ka}}\right)}^2+{\left({\mathrm{BF}}_{\mathrm{imag}}^{j,\mathrm{ka}}\right)}^2]},$

其中，Pⁱ为第i个用户的单天线发射功率，R_i，R_j分别表示第i个和第j个用户的分配功率比例，P_max为单天线最大发射功率，ka表示发射功率受限的天线编号，

表示第j个用户在天线ka的天线赋形系数，其中

是第j个用户在天线ka的天线赋形系数

的实部，

是第j个用户在天线ka的天线赋形系数

的虚部。

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