CN102378344B - 功率分配装置及功率分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种功率分配装置及功率分配方法。该功率分配装置可用于一包含一移动台、一中继台以及一基站的中继传输系统，该移动台通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置可与该移动台、该中继台以及该基站通信，该功率分配装置可根据一功率门槛值、一传输信息、一最佳化条件以及一算法，计算该移动台与该基站的最佳传送参数以及该中继台的中继前送参数，以使该移动台、该中继台以及该基站可分别根据这些传送参数与该中继前送参数，决定该移动台、该中继台与该基站的传送功率。

Description

功率分配装置及功率分配方法

技术领域

本发明是关于一种功率分配装置及功率分配方法。更详细地说，本发明是关于一种最佳化一中继传输系统的功率分配的功率分配装置及功率分配方法。

背景技术

近年来，随着无线通讯系统的蓬勃发展以及各式移动终端产品的普及，使得对无线通讯系统传输速率的需求不断提高，伴随而来的问题是传输功率的大幅提升。因此，为了避免过高的传输功率，无线通讯设备的布建设计纷纷采用中继传输系统，即是在来源站与终点站之间加入中继台来辅助传输，进而使得中继传输系统的功率控制议题日益受到重视。

现有的中继传输系统的功率设计仅能个别控制来源站、中继台以及终点站的传送功率，即是根据来源站、中继台以及终点站各自的功率限制设定其传送功率。因此，无法于一总和传输功率限制下同时考虑来源站、中继台以及终点站之间的最佳功率分配，更无法设计来源站、中继台以及终点站的传送器来达到最佳的传输效能。

综上所述，如何提供一个针对来源站、中继台以及终点站的功率分配的设计方法，使得中继传输系统能在一传输功率限制下达到最佳的传输效能以及提供最佳的功率分配，实为该领域的技术者亟需解决的课题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种用于一中继传输系统的功率分配装置，使得中继传输系统能在一传输功率限制下达到最佳的传输效能以及提供最佳的功率分配。该中继传输系统包含一移动台、一中继台以及一基站，该移动台是通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置可与该移动台、该中继台以及该基站通信，该功率分配装置包含一储存单元以及一处理器，该处理器与该储存单元电性连接。

该储存单元用以储存一功率门槛值以及该中继传输系统的一传输信息，该处理器用以根据该传输信息计算一总数据均方差，以及根据使该总数据均方差为最小的一最佳化条件、该功率门槛值、该总数据均方差以及一算法，计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数以及一最佳中继前送参数，以使该移动台根据该第一最佳传送参数决定一最佳移动台传送功率，该中继台根据该最佳中继前送参数决定一最佳中继台传送功率，该基站根据该第二最佳传送参数决定一最佳基站传送功率。。

本发明的另一目的在于提供一种用于前述功率分配装置的功率分配方法，使得中继传输系统能在一传输功率限制下达到最佳的传输效能以及提供最佳的功率分配。该功率分配装置适可用于一中继传输系统，该中继传输系统包含一移动台、一中继台以及一基站，该移动台是通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置是可与该移动台、该中继台以及该基站通信，该功率分配装置包含一储存单元以及一处理器，该处理器与该储存单元电性连接，该储存单元储存有一功率门槛值以及该中继传输系统的一传输信息。该功率分配方法包含下列步骤：(a)令该处理器根据该传输信息计算一总数据均方差；以及(b)令该处理器根据使该总数据均方差为最小的一最佳化条件、该功率门槛值、该总数据均方差以及一算法，计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数以及一最佳中继前送参数，以使该移动台根据该第一最佳传送参数决定一最佳移动台传送功率，该中继台根据该最佳中继前送参数决定一最佳中继台传送功率，该基站根据该第二最佳传送参数决定一最佳基站传送功率。

本发明的又一目的在于提供一种计算机程序产品，内储一种用于一功率分配装置的功率分配方法的程序，该功率分配装置适可用于一中继传输系统，该中继传输系统包含一移动台、一中继台以及一基站，该移动台是通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置可与该移动台、该中继台以及该基站通信，该功率分配装置包含一储存单元以及一处理器，该处理器与该储存单元电性连接，该储存单元储存有一功率门槛值以及该中继传输系统的一传输信息。

该程序被加载该功率分配装置后执行一程序指令A，令该处理器根据该传输信息计算一总数据均方差；以及一程序指令B，令该处理器根据使该总数据均方差为最小的一最佳化条件、该功率门槛值、该总数据均方差以及一算法，计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数以及一最佳中继前送参数，以使该移动台根据该第一最佳传送参数决定一最佳移动台传送功率，该中继台根据该最佳中继前送参数决定一最佳中继台传送功率，该基站根据该第二最佳传送参数决定一最佳基站传送功率。

本发明根据一中继传输系统的一传输信息计算该中继传输系统的一总数据均方差，并根据该总数据均方差、该中继传输系统的一功率门槛值以及使总数据均方差为最小的一最佳化条件，以一算法计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数、一最佳中继前送参数、一第一最佳接收参数、一第二最佳接收参数以及一自身数据消除参数，以使该中继传输系统中的移动台、中继台以及基站可根据上述参数进行信号传输，使该中继传输系统达到最佳的传输效能。藉此，本发明是可克服现有技术无法于一总和传输功率限制下同时考虑来源站、中继台以及终点站之间的最佳功率分配，以及无法设计来源站、中继台以及终点站的传送器来达到最佳的传输效能的缺点。

附图说明

在参阅附图及随后描述的实施方式后，该技术领域具有通常知识者便可了解本发明的其它目的，以及本发明的技术手段及实施态样，其中：

图1是本发明第一实施例的示意图；

图2是本发明第一实施例的中继传输系统的示意图；

图3是本发明第一实施例的信号处理架构图；以及

图4是本发明第二实施例的流程图。

具体实施方式

以下将通过实施例来解释本发明的内容，本发明的实施例并非用以限制本发明须在如实施例所述的任何特定的环境、应用或特殊方式方能实施。因此，关于实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以限制本发明。须说明的是，以下实施例及附图中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示，且附图中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。

本发明的第一实施例为一功率分配装置1，其示意图描绘于图1。功率分配装置1包含一储存单元11以及一处理器13，其中处理器13与储存单元11电性连接。储存单元11可为内存、软盘、硬盘、光盘、随身碟、磁带、可由网络存取的数据库或所属技术领域中具有通常知识者可轻易思及具有相同功能的储存媒体。处理器13可为目前或未来的各种处理器、中央处理器或所属技术领域中具有通常知识者所能轻易思及具有计算能力的装置。

本发明的功率分配装置1适可用于一中继传输系统2，其示意图描绘于图2。中继传输系统2包含一移动台21、一中继台23以及一基站25，其中移动台21通过中继台23与基站25通信，且移动台21、中继台23以及基站25之间通过一无线传输方式进行通信。

具体而言，本发明的功率分配装置1用以控制中继传输系统2中的移动台21、中继台23以及基站25的功率分配，功率分配装置1通过一有线方式以及一无线方式其中之一，分别与移动台21、中继台23以及基站25进行通信，以将功率分配的结果传送至移动台21、中继台23以及基站25，以使移动台21、中继台23以及基站25可根据功率分配装置1的功率分配结果决定其功率设定值。于本实施例中，功率分配装置1是一外接装置，于其它实施例中，功率分配装置1亦可为一内建于移动台21、中继台23以及基站25内的装置，并不以此限制本发明的范围。

以下将详述本发明的功率分配装置1如何进行功率分配。请同时参阅图1以及图2，首先，储存单元11中储存有中继传输系统2的一传输信息110以及一功率门槛值112。其中，传输信息110包含移动台21的一第一初始传送参数

移动台21一第一初始接收参数

基站25的一第二初始传送参数

基站25的一第二初始接收参数中继台23的一初始中继前送参数F_R、移动台21与中继台23之间(以下简称第一信道)的信道参数h₁以及中继台23与基站25之间(以下简称第二信道)的信道参数h₂、中继台23的噪声参数n_R、移动台21的噪声参数n_D，1以及基站25的噪声参数n_D，2。其中，信道参数h₁是一与第一信道的传输环境相关的信道特性系数；信道参数h₂是一与第二信道的传输环境相关的信道特性系数；噪声参数n_R是中继台23所接收的白色高斯噪声；噪声参数n_D，1是移动台21所接收的白色高斯噪声；噪声参数n_D，2是基站25所接收的白色高斯噪声。功率门槛值112包含一移动台功率门槛值P_M以及一基站总和功率门槛值P_BR，其中移动台功率门槛值P_M是指移动台发射功率的上限值，基站总和功率门槛值P_BR是指中继台发射功率的上限值与基站发射功率的上限值之总和。

接着，处理器13将根据传输信息110计算一总数据均方差。为便于理解总数据均方差的计算过程，请同时参阅图3，其是描绘中继传输系统2的信号处理架构图。以下将详述如何计算总数据均方差及其于中继传输系统2中所代表的物理意义。

首先，移动台21将一移动台传送信号210经第一信道传送至中继台23，基站25将一基站传送信号250经第二信道传送至中继台23，其中移动台传送信号210可表示为

其是代表一第一信号x₁由移动台21发送，因此为第一信号x₁乘上移动台21的第一初始传送参数

基站传送信号250可表示为

其是代表一第二信号x₂由移动台21发送，因此为第二信号x₂乘上基站25的第二初始传送参数

接着，中继台23接收一中继台接收信号r_RS，则中继台接收信号r_RS可表示为方程式(1)：

r_RS＝HF₁x+n_R         (1)

$F_1=\left[\begin{array}{cc}{f}_{11}^{\left(1\right)}& 0\\ 0& f_{22}^{\left(1\right)}\end{array}\right]---\left(2\right)$

其中，x为第一信号x₁与第二信号x₂所形成的传送信号矩阵，表示为x＝[x₁ x₂]^T；F₁为第一初始传送参数

与第二初始传送参数

所形成的对角矩阵，表示为方程式(2)；H为信道参数h₁与信道参数h₂所形成的信道参数矩阵，表示为H＝[h₁ h₂]。方程式(1)是代表中继台23接收来自移动台21及基站25所传送的信号，同时考虑信道效应以及中继台23所接收的噪声。于图3中，方程式(1)即表示信号x经方块301后乘上F₁，再经方块302乘上H，之后加上n_R得到r_RS。

须特别说明的是，为求计算上的简化与便利性，本发明的各方程式皆使用矩阵形式加以计算，在符合中继传输系统的传输特性的前提下，各参数值亦可分别单独计算，亦即可不使用矩阵形式计算，并不以此限制本发明的范围。

接着，中继台23进一步将中继台接收信号r_RS分别传送回移动台21及基站25，即中继台23分别传送一中继信号230至移动台21以及基站25，其中中继信号230可表示为F_Rr_RS，其是代表中继台接收信号r_RS由中继台23发送，因此为中继台接收信号r_RS乘上中继台23的初始中继前送参数F_R。接着，移动台21以及基站25分别接收一移动台接收信号r_MS以及一基站接收信号r_BS，其可表示为方程式(3)：

r_MB＝[r_MS r_BS]^T＝F₂H^TF_Rr_RS+n_D    (3)

$F_2=\left[\begin{array}{cc}{f}_{11}^{\left(2\right)}& 0\\ 0& f_{22}^{\left(2\right)}\end{array}\right]$ (4)

其中，H^T为信道参数矩阵H的转置矩阵；F₂为第一初始接收参数

与第二初始接收参数

所形成的对角矩阵，表示为方程式(4)；n_D为噪声参数n_D，1以及噪声参数n_D，2所形成的噪声参数矩阵。方程式(3)是代表移动台21及基站25分别接收来自中继台23所传送的中继台接收信号r_RS，同时考虑信道效应及移动台21及基站25所接收的噪声。于图3中，方程式(3)即表示中继台接收信号r_RS经方块303后乘上F_R，经方块304乘上H^T，加上n_D后再经方块305乘上F₂以得到r_MS及r_BS。

由于移动台接收信号r_MS以及基站接收信号r_BS包含第一信号x₁与第二信号x₂的混合信号，因此移动台21必须自移动台接收信号r_MS中扣除与第一信号x₁相关的项次以得到关于第二信号x₂的一第三信号y₁；基站25必须自基站接收信号r_BS中扣除与第二信号x₂相关的项次以得到关于一第一信号x₁的第四信号y₂。第三信号y₁及第四信号y₂可表示为方程式(5)：

y＝[y₁ y₂]^T

 ＝F₂H^TF_Rr_RS+n_D-Bx

 ＝(F₂H^TF_RHF₁-B)x+F₂H^TF_Rn_R+n_D    (5)

其中，y为移动台21的第三信号y₁与基站25的第四信号y₂所形成的接收信号矩阵，表示为y＝[y₁ y₂]^T；B为自身数据消除矩阵。方程式(5)是代表移动台21必须自移动台接收信号r_MS中扣除由移动台21发送的第一信号x₁经第一信道被中继台23接收，再由中继台23发送经第一信道被移动台21接受的信号成分，如此才能自移动台接收信号r_MS中撷取关于基站25所发送的第二信号x₂的信号成分。同理，基站25必须自基站接收信号r_BS中扣除由基站25发送的第二信号x₂经第二信道被中继台23接收，再由中继台23发送经第二信道被基站25接受的信号成分，以自基站接收信号r_BS中撷取关于移动台21所发送的第一信号x₁的信号成分。于图3中，方程式(5)即表示移动台21及基站25的接收信号矩阵r_MB减去方块306的自身数据消除矩阵B后得到接收信号矩阵y。

由前述说明可知，移动台接收信号r_MS必须扣除与第一信号x₁相关的项次，基站接收信号r_BS必须扣除与第二信号x₂相关的项次，于计算上即由移动台接收信号r_MS以及基站接收信号r_BS中扣除传送信号矩阵x乘上自身数据消除矩阵B。其中，自身数据消除矩阵B是由一移动台自身数据消除参数b₁₁及一基站自身数据消除参数b₂₂所形成的对角矩阵，其可表示为方程式(6)：

$B=\left[\begin{array}{cc}{b}_{11}& 0\\ 0& b_{22}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{f}_{11}^{\left(2\right)}{F}_R{h}_1^2{f}_{11}^{\left(1\right)}& 0\\ 0& f_{22}^{\left(2\right)}{F}_R{h}_2^2{f}_{22}^{\left(1\right)}\end{array}\right]---\left(6\right)$

其中，自身数据消除参数b₁₁是考虑一信号由移动台21通过第一信道传送至中继台23，再由中继台23通过第一信道传送回中继台23所产生的传输特性效应，因此可表示为

同理，自身数据消除参数b₂₂是考虑一信号由基站25通过第二信道传送至中继台23，再由中继台23通过第二信道传送回基站25所产生的传输特性效应，因此可表示为

处理器13于计算出接收信号矩阵y后，接着计算一数据差e，数据差e表示如方程式(7)：

$e=\left[\begin{array}{c}{e}_1\\ e_2\end{array}\right]=y-\left[\begin{array}{c}{x}_2\\ x_1\end{array}\right]$

$=\left[\begin{array}{cc}{F}_R{h}_1{h}_2{f}_{22}^{\left(1\right)}+F_R{h}_1{n}_R+n_{D,1}& 0\\ 0& F_R{h}_1{h}_2{f}_{11}^{\left(1\right)}+F_R{h}_2{n}_R+n_{D,2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{f}_{11}^{\left(2\right)}\\ f_{22}^{\left(2\right)}\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{x}_2\\ x_1\end{array}\right]---\left(7\right)$

接着，处理器13针对e₁与e₂取绝对值平方并计算其期望值后得出一总数据均方差，如方程式(8)所示：

$E\left[{\left|e_1\right|}^2\right]+E\left[{\left|e_2\right|}^2\right]$

$=[({\left|F_R{h}_1{h}_2{f}_{22}^{\left(1\right)}\right|}^2{\mathrm{\σ}}_{x_2}^2+{\left|F_R{h}_1\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_{D,1}}^2){\left|f_{11}^{\left(2\right)}\right|}^2$

$-2\mathrm{Re}\left\{F_R{h}_1{h}_2{f}_{22}^{\left(1\right)}{\mathrm{\σ}}_{x_2}^2{f}_{11}^{\left(2\right)}\right\}+{\mathrm{\σ}}_{x_2}^2]$

$+[({\left|F_R{h}_1{h}_2{f}_{11}^{\left(1\right)}\right|}^2{\mathrm{\σ}}_{x_1}^2+{\left|F_R{h}_2\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_{D,2}}^2){\left|f_{22}^{\left(2\right)}\right|}^2---\left(8\right)$

$-2\mathrm{Re}\left\{F_R{h}_1{h}_2{f}_{11}^{\left(1\right)}{\mathrm{\σ}}_{x_1}^2{f}_{22}^{\left(2\right)}\right\}+{\mathrm{\σ}}_{x_1}^2]$

其中，为对第一信号x₁取协方差(covariance)的值，即

为对第二信号x₂取协方差的值，即

为对噪声参数n_R取协方差的值，即

为对噪声参数n_D，1取协方差的值，即

为对噪声参数n_D，2取协方差的值，即

处理器13于计算出总数据均方差后，便可根据移动台功率门槛值P_M以及基站总和功率门槛值P_BR计算移动台21、中继台23及基站25的最佳传送功率，其中移动台21、中继台23及基站25的最佳传送功率是当中继传输系统2达到最佳传输效能时移动台21、中继台23及基站25的传送功率。而评量一中继传输系统的传输效能是依据总数据均方差的值为标准，一般而言，总数据均方差的值愈小代表一中继传输系统的传输数据误差愈小，亦即传输效能愈好，因此，当总数据均方差的值为最小时即可计算出相对应的最佳传送功率。

据此，为计算移动台21、中继台23及基站25的最佳传送功率，必须满足使总数据均方差为最小的最佳化条件，即使方程式(8)的值为最小。请回头参阅方程式(8)，由方程式(8)的关系式可知，欲使E[|e₁|²]+E[|e₂|²]的值为最小则E[|e₁|²]与E[|e₂|²]项次中分别所减去的实部项必须为最大，即

与

必须为最大。根据此条件可推导出满足使总数据均方差为最小的最佳化条件时的第一最佳接收参数以及第二最佳接收参数可分别表示为方程式(9)及方程式(10)：

$f_{11,\mathrm{opt}}^{\left(2\right)}=\frac{{\left(F_R{h}_1{h}_2{f}_{22}^{\left(1\right)}\right)}^{*}{\mathrm{\σ}}_{x_2}^2}{({\left|F_R{h}_1{h}_2{f}_{22}^{\left(1\right)}\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{x_2}^2+{\left|F_R{h}_1\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_{D,1}}^2)}---\left(9\right)$

$f_{22,\mathrm{opt}}^{\left(2\right)}=\frac{{\left(F_R{h}_1{h}_2{f}_{11}^{\left(1\right)}\right)}^{*}{\mathrm{\σ}}_{x_1}^2}{({\left|F_R{h}_1{h}_2{f}_{11}^{\left(1\right)}\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{x_1}^2+{\left|F_R{h}_2\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_{D,2}}^2)}---\left(10\right)$

其中，方程式(9)及方程式(10)的分子中必须对

及

项取共轭复数，如此是了消除信号于传递过程中所产生的信号相位偏转效应，避免由于信号相位偏转所造成的功率损失。

于计算出满足最佳化条件的第一最佳接收参数以及第二最佳接收参数后，便可将方程式(9)及方程式(10)代回方程式(8)以得出一简化后的最佳化目标式，如方程式(11)所示：

$\min \left(E\right[{\left|e_1\right|}^2]+E{\left|e_2\right|}^2])=\min \{\frac{{\left|F_R{h}_1\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_{D,1}}^2}{({\left|F_R{h}_1{h}_2{f}_{22}^{\left(1\right)}\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{x_2}^2+{\left|F_R{h}_1\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_{D,1}}^2)}{\mathrm{\σ}}_{x_2}^2$

$+\frac{{\left|F_R{h}_2\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_{D,2}}^2}{({\left|F_R{h}_1{h}_2{f}_{11}^{\left(1\right)}\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{x_1}^2+{\left|F_R{h}_2\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_{D,2}}^2)}{\mathrm{\σ}}_{x_1}^2\}---\left(11\right)$

${\left|f_{11}^{\left(1\right)}\right|}^2\≤P_M,{\left|f_{22}^{\left(1\right)}\right|}^2+{\left|F_R\right|}^2\≤P_{\mathrm{BR}}---\left(12\right)$

最后，处理器13便可根据方程式(11)以及一条件式(12)，以一算法计算移动台21的最佳传送功率

中继台23的最佳传送功率|F_R|²以及基站25的最佳传送功率

其中条件式(12)是移动台功率以及基站总和功率的功率限制。

举例而言，处理器13根据方程式(11)以及条件式(12)，可计算得出移动台21的最佳传送功率

接着，在中继台23的最佳传送功率以及基站25的最佳传送功率方面，由于方程式(11)中对|F_R|²微分后为高次函式，没有简单封闭形式(closed-form)的最佳解，因此可以使用搜寻算法或是最佳化算法求解，例如二分法、牛顿法等等。以二分法而言，为了提高二分法的搜寻效率，必须先设定适当的起始值。于本例中，可将方程式(11)的第一项对|F_R|²微分后的值设为0，如此可得到中继台23及基站25的传送功率分别为方程式(13)及方程式(14)：

${\left|F_R\right|}^2=\frac{-{\mathrm{\σ}}_{n_D}^2+\sqrt{{\mathrm{\σ}}_{n_D}^4+{\left|h_1\right|}^2{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2{\mathrm{\σ}}_{n_D}^2{P}_{\mathrm{BR}}}}{{\left|h_1\right|}^2{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2}---\left(13\right)$

${\left|f_{22}^{\left(1\right)}\right|}^2=\frac{{\left|h_1\right|}^2{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2{P}_{\mathrm{BR}}+{\mathrm{\σ}}_{n_D}^2-\sqrt{{\mathrm{\σ}}_{n_D}^4+{\left|h_1\right|}^2{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2{\mathrm{\σ}}_{n_D}^2{P}_{\mathrm{BR}}}}{{\left|h_1\right|}^2{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2}---\left(14\right)$

由于方程式(13)及方程式(14)是只考虑方程式(11)中第一项所求得的解，因此为次佳解。而由方程式(11)中第二项可得知，中继台23的传送功率愈大，该项的值愈小，因此可得知最佳中继台传送功率是介于方程式(13)所得的次佳解与P_BR之间。因此，进一步改以此二个值作为二分法的起始值，设定方式如方程式(15)所示：

${{\left|F_R\right|}^2}_{(\mathrm{Low},0)}=\frac{-{\mathrm{\σ}}_{n_D}^2+\sqrt{{\mathrm{\σ}}_{n_D}^4+{\left|h_1\right|}^2{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2{\mathrm{\σ}}_{n_D}^2{P}_{\mathrm{BR}}}}{{\left|h_1\right|}^2{\mathrm{\σ}}_{n_R}^2}$

|F_R|² _(Upper，0)＝P_BR                                (15)

|F_R|² _(Mid，0)＝(|F_R|² _(Low，0)+|F_R|² _(Upper，0))/2

接下来，便可利用二分法递归运算以求出中继台传送功率的最佳解，二分法的递归运算过程如方程式(16)所式：

|F_R|² _{(TempLow，n-1)}＝(|F_R|² _(Low，n-1)+|F_R|² _(Mid，n-1))/2

and|F_R|² _{(TempUpper，n-1)}＝(|F_R|² _(Mid，n-1)+|F_R|² _{(Upper，n-1)})/2

if MSE_{(TempLow，n-1)}＜MSE_{(TempUpper，n-1)}，

   then|F_R|² _(Low，n)＝|F_R|² _(Low，n-1)，|F_R|² _(Upper，n)＝|F_R|² _(Mid，n-1)，

else

       |F_R|² _(Low，n)＝|F_R|² _(Mid，n-1)，|F_R|² _(Upper，n)＝|F_R|² _{(Upper，n-1)}    (16)

|F_R|² _(Mid，n)＝(|F_R|² _(Low，n)+|F_R|² _(Upper，n))/2

前述的二分法表达式可根据实际中继传输环境以及处理器13的运算速度需求而弹性整运算的复杂度，并不以方程式(13)至方程式(16)限制本发明的范围。

通过上述的搜寻算法或最佳化算法求得最佳中继台传送功率

的解后，处理器13便可进一步根据移动台功率门槛值P_M以及一基站总和功率门槛值P_BR分别求得移动台21的一第一最佳传送参数、中继台23的一最佳中继前送参数以及基站25的一第二最佳传送参数，如方程式(17)所示：

$f_{11,\mathrm{opt}}^{\left(1\right)}=\sqrt{P_M}$

$F_{R,\mathrm{opt}}=\sqrt{{\left|F_R\right|}_{\mathrm{opt}}^2}---\left(17\right)$

$f_{22,\mathrm{opt}}^{\left(1\right)}=\sqrt{P_{\mathrm{BR}}-{\left|F_R\right|}_{\mathrm{opt}}^2}$

于计算出第一最佳传送参数

最佳中继前送参数F_R，opt以及第二最佳传送参数

后，处理器13接着根据方程式(9)及方程式(10)分别计算出第一最佳接收参数

以及第二最佳传送参数

的值，以及根据方程式(6)分别计算出移动台自身数据消除参数b₁₁以及基站自身数据消除参数b₂₂的值。

最后，处理器13于计算出第一最佳传送参数第一最佳接收参数第二最佳传送参数

第二最佳传送参数

最佳中继前送参数F_R，opt、移动台自身数据消除参数b₁₁以及基站自身数据消除参数b₂₂后，便分别将包含第一最佳传送参数

第一最佳接收参数

以及移动台自身数据消除参数b₁₁的一移动台传收参数130传送至移动台21；将包含最佳中继前送参数F_R，opt的一中继台传收参数132传送至中继台23；以及将包含第二最佳传送参数

第二最佳传送参数以及基站自身数据消除参数b₂₂的一基站传收参数134传送至基站25，以使移动台21、中继台23以及基站25可分别根据移动台传收参数130、中继台传收参数132以及基站传收参数134进行信号传输以使中继传输系统2达到最佳的传输效能。

须特别说明的是，中继传输系统2可以是传统中继传输系统、使用网络编码的中继传输系统(即分收同传中继传输系统)以及使用实体层网络编码的中继传输系统(即同收同传中继传输系统)其中之一。本发明的上述说明是针对最复杂的使用实体层网络编码的中继传输系统进行功率分配，因此，在经过适当的简化后，本发明的功率分配装置亦可适用于传统中继传输系统以及使用网络编码的中继传输系统，并不以此限制本发明的范围。该技术领域中具有通常知识者根据本发明的上述说明可理解简化的方式，于此不加赘述。

本发明的第二实施例如图4所示，其是一种用于如第一实施例所述的功率分配装置的功率分配方法。该功率分配装置适可用于一中继传输系统，该中继传输系统包含一移动台、一中继台以及一基站，该移动台是通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置是可与该移动台、该中继台以及该基站通信。该功率分配装置包含一储存单元以及一处理器，该微处理器与该储存单元电性连接，该储存单元储存有一功率门槛值以及该中继传输系统的一传输信息。

此外，第二实施例所描述的功率分配方法可由一计算机程序产品执行，当功率分配装置通过一计算机加载该计算机程序产品并执行该计算机程序产品所包含的多个程序指令后，即可完成第二实施例所述的功率分配方法。前述的计算机程序产品可储存于计算机可读取记录媒体中，例如只读存储器(read only memory；ROM)、闪存、软盘、硬盘、光盘、随身碟、磁带、可由网络存取的数据库或熟悉此项技术者所现有的且具有相同功能的任何其它储存媒体中。

图4是描绘第二实施例的功率分配方法的流程图。首先，此功率分配方法执行步骤401，令该处理器根据该传输信息计算一总数据均方差。接着，执行步骤402，令该处理器根据使该总数据均方差为最小的一最佳化条件、该功率门槛值、该总数据均方差以及该算法计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数以及一最佳中继前送参数。

之后，此功率分配方法执行步骤403，令该处理器根据该总数据均方差以及该最佳化条件，计算该移动台的一第一最佳接收参数以及该基站的一第二最佳接收参数。

接着，执行步骤404，令该处理器根据该第一最佳传送参数、该第一最佳接收参数、该最佳中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数计算一移动台自身数据消除参数，该处理器还用以根据该第二最佳传送参数、该第二最佳接收参数、该最佳中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数计算一基站自身数据消除参数。

最后，执行步骤405，令处理器将该该第一最佳传送参数、该第一最佳接收参数以及该移动台自身数据消除参数传送至移动台，将该最佳中继前送参数传送至中继台，将该第二最佳传送参数、该第二最佳接收参数以及该基站自身数据消除参数传送至基站。以使该移动台可根据该第一最佳传送参数、该第一最佳接收参数以及该移动台自身数据消除参数进行信号传输；该中继台可根据该最佳中继前送参数进行信号传输；以及该基站可根据该第二最佳传送参数、该第二最佳接收参数以及该基站自身数据消除参数进行信号传输，以使该中继传输系统达到最佳的传输效能。

除了上述步骤，第二实施例亦能执行第一实施例所描述的操作及功能，所属技术领域具有通常知识者可直接了解第二实施例如何基于上述第一实施例以执行此等操作及功能，故不赘述。

综上所述，本发明是根据一中继传输系统的一传输信息计算该中继传输系统的一总数据均方差，并根据该总数据均方差、该中继传输系统的一功率门槛值以及使总数据均方差为最小的一最佳化条件，以一算法计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数、一最佳中继前送参数、一第一最佳接收参数、一第二最佳接收参数以及一自身数据消除参数，以使该中继传输系统中的移动台、中继台以及基站可根据上述参数进行信号传输，使该中继传输系统达到最佳的传输效能。藉此，本发明是可克服现有的技术无法于一总和传输功率限制下同时考虑来源站、中继台以及终点站之间的最佳功率分配，以及无法设计来源站、中继台以及终点站的传送器来达到最佳的传输效能的缺点。同时具有增强链路层传输效能、减少系统间及基站间的相互干扰进而提升网络容量、有效使用系统电力以降低营运成本、降低客户端的电池损耗以及减少环境中的电磁波总量等优点。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以申请专利范围为准。

Claims (12)

1.一种适可用于一中继传输系统的功率分配装置，该中继传输系统包含一移动台、一中继台以及一基站，该移动台通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置可与该移动台、该中继台以及该基站通信，该功率分配装置包含：

一储存单元，用以储存一功率门槛值以及该中继传输系统的一传输信息；以及

一处理器，与该储存单元电性连接，并用以：

根据该传输信息计算一总数据均方差；

根据该功率门槛值、该总数据均方差以及一算法，计算该移动台的一第一传送参数、该基站的一第二传送参数以及该中继台的一中继前送参数，以使该移动台根据该第一传送参数决定一移动台传送功率，该中继台根据该中继前送参数决定一中继台传送功率，该基站根据该第二传送参数决定一基站传送功率；

其中，该传输信息包含该移动台的一第一初始传送参数及一第一初始接收参数、该基站的一第二初始传送参数及一第二初始接收参数、该中继台的一初始中继前送参数、一信道参数以及一噪声参数，该处理器根据该第一初始传送参数、该第一初始接收参数、该初始第二传送参数、该初始第二接收参数、该初始中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数计算该总数据均方差。

2.根据权利要求1所述的功率分配装置，其特征在于，该功率门槛值包含一移动台功率门槛值以及一基站总和功率门槛值，该处理器根据该移动台功率门槛值、该总数据均方差以及该算法计算该第一传送参数，且根据该基站总和功率门槛值、该总数据均方差以及该算法计算该第二传送参数以及该中继前送参数。

3.根据权利要求1所述的功率分配装置，其特征在于，该处理器还用以根据使该总数据均方差为最小的一最佳化条件、该功率门槛值、该总数据均方差以及该算法计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数以及一最佳中继前送参数，以使该移动台根据该第一最佳传送参数决定一最佳移动台传送功率，该中继台根据该最佳中继前送参数决定一最佳中继台传送功率，该基站根据该第二最佳传送参数决定一最佳基站传送功率。

4.根据权利要求3所述的功率分配装置，其特征在于，该中继台用以分别发送一中继信号至该移动台以及该基站，该处理器还用以根据该总数据均方差以及该最佳化条件，计算该移动台的一第一最佳接收参数以及该基站的一第二最佳接收参数，以使该移动台根据该第一最佳接收参数接收该中继信号，该基站根据该第二最佳接收参数，接收该中继信号。

5.根据权利要求4所述的功率分配装置，其特征在于，该移动台还用以传送一第一信号至该中继台，该基站还用以传送一第二信号至该中继台，该中继信号是包含该第一信号以及该第二信号的混合信号，该处理器还用以根据该第一最佳传送参数、该第一最佳接收参数、该最佳中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数，计算一移动台自身数据消除参数，该处理器还用以根据该第二最佳传送参数、该第二最佳接收参数、该最佳中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数，计算一基站自身数据消除参数，以使该移动台可根据该移动台自身数据消除参数自该中继信号中消除该第一信号，以获得该第二信号，该基站可根据该基站自身数据消除参数自该中继信号中消除该第二信号，以获得该第一信号。

6.根据权利要求1所述的功率分配装置，其特征在于，该算法是一搜寻算法或一最佳化算法其中之一。

7.一种用于一功率分配装置的功率分配方法，该功率分配装置适可用于一中继传输系统，该中继传输系统包含一移动台、一中继台以及一基站，该移动台通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置可与该移动台、该中继台以及该基站通信，该功率分配装置包含一储存单元以及一处理器，该处理器与该储存单元电性连接，该储存单元储存有一功率门槛值以及该中继传输系统的一传输信息，该功率分配方法包含下列步骤：

(a)令该处理器根据该传输信息，计算一总数据均方差；以及

(b)令该处理器根据该功率门槛值、该总数据均方差以及一算法，计算该移动台的一第一传送参数、该基站的一第二传送参数以及该中继台的一中继前送参数，以使该移动台根据该第一传送参数决定一移动台传送功率，该中继台根据该中继前送参数决定一中继台传送功率，该基站根据该第二传送参数决定一基站传送功率；

其中，该传输信息包含该移动台的一第一初始传送参数及一第一初始接收参数、该基站的一第二初始传送参数及一第二初始接收参数、该中继台的一初始中继前送参数、一信道参数以及一噪声参数，该步骤(a)是一根据该第一初始传送参数、该第一初始接收参数、该初始第二传送参数、该初始第二接收参数、该初始中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数计算该总数据均方差的步骤。

8.根据权利要求7所述的功率分配方法，其特征在于，该功率门槛值包含一移动台功率门槛值以及一基站总和功率门槛值，该步骤(b)包含下列步骤：

(b1)根据该移动台功率门槛值、该总数据均方差以及该算法，计算该第一传送参数；以及

(b2)根据该基站总和功率门槛值、该总数据均方差以及该算法，计算该第二传送参数以及该中继前送参数。

9.根据权利要求7所述的功率分配方法，其特征在于，还包含下列步骤：

(c)令该处理器根据使该总数据均方差为最小的一最佳化条件、该功率门槛值、该总数据均方差以及该算法计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数以及一最佳中继前送参数，以使该移动台根据该第一最佳传送参数决定一最佳移动台传送功率，该中继台根据该最佳中继前送参数决定一最佳中继台传送功率，该基站根据该第二最佳传送参数决定一最佳基站传送功率。

10.根据权利要求9所述的功率分配方法，其特征在于，该中继台用以分别发送一中继信号至该移动台以及该基站，该功率分配方法还包含下列步骤：

(d)令该处理器根据该总数据均方差以及该最佳化条件，计算该移动台的一第一最佳接收参数以及该基站的一第二最佳接收参数，以使该移动台根据该第一最佳接收参数，接收该中继信号，该基站根据该第二最佳接收参数，接收该中继信号。

11.根据权利要求10所述的功率分配方法，其特征在于，该移动台还用以传送一第一信号至该中继台，该基站还用以传送一第二信号至该中继台，该中继信号包含该第一信号以及该第二信号的混合信号，该功率分配方法还包含下列步骤：

(e)令该处理器根据该第一最佳传送参数、该第一最佳接收参数、该最佳中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数，计算一移动台自身数据消除参数；以及

(f)令该处理器根据该第二最佳传送参数、该第二最佳接收参数、该最佳中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数，计算一基站自身数据消除参数，以使该移动台可根据该移动台自身数据消除参数自该中继信号中消除该第一信号，以获得该第二信号，该基站可根据该基站自身数据消除参数自该中继信号中消除该第二信号，以获得该第一信号。

12.根据权利要求7所述的功率分配方法，其特征在于，该算法是一搜寻算法或一最佳化算法其中之一。

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