CN103167597A - 一种波束赋形的赋形系数功率的处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种波束赋形的赋形系数功率的处理方法及装置，用于解决现有功率处理后，会造成较大的功率损失的问题。本发明提供的方法：在物理层针对每根目标天线，基站确定该目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数，其中系统配置的所有天线均为目标天线；或者在MAC层基站确定目标天线以及每根目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数。本发明实施例能够减少多天线的功率损失，提升系统性能。

Description

一种波束赋形的赋形系数功率的处理方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种波束赋形的赋形系数功率的处理方法及装置。

背景技术

所谓多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技术，是指在发送端和接收端均使用多根天线进行数据的发送和接收，并且在发送端每根天线上发送不同的数据比特的技术。通过利用空间信道的不相关性，存在多个独立衰落的路径，产生多个并行的信道，并且每个信道上传输的数据不同，从而提高信道容量。如果所有复用数据流都用于一个用户设备（User Equipment，UE），则称为单用户MIMO（Single User-MIMO，SU-MIMO），如果将多个复用数据流用于多个终端，则称为多用户MIMO（Multi User，MU-MIMO）。

MU-MIMO传输方式能够在同样的时频资源上调度多个用户设备，因此，在有足够多的用户设备同时具有数据需要传输的情况下，即业务密集的区域，MU-MIMO传输方式能够获得比SU-MIMO传输方式更多的增益。但是，在MU-MIMO中存在共信道干扰，因此通常需要进行发端干扰抑制，从而保证用户设备间的正交性，以获得更好的传输性能。

MU-MIMO发端干扰抑制算法能够通过对发端赋形系数的处理，以达到有效的抑制用户设备间的干扰，获得更好的传输性能的目的。常用的发端干扰抑制算法有迫零（Zero Forcing，ZF）算法以及块对角化（Block Diagonalization，BD）算法。然而，对于多天线系统的射频指标要求，不仅要求发射总功率不超过一定值，也要求单天线的发射功率不能超过一定值，比如8天线系统，每根天线的发射功率要求不能超过发射总功率限制的1/8。而发端干扰抑制算法仅能保证发射总功率归一，无法保证单天线的发射功率不超标。因此，在完成发端干扰抑制之后，还需要进行功率处理。

已有的一种功率处理方案是在物理层限制每个资源单元的功率不超标，假设基站侧每个资源单元（Resource Element，RE）的单天线发射功率的最大值为P_max，配对用户数为N，则具体的功率处理过程如下：

a）计算每个配对用户在每根天线的赋形系数功率P_i,n（i＝1,2,...N_t，N_t为发射天线数，n＝1,2,...N为用户设备数目）；

b）对所有配对用户的功率按天线求和，得到每根天线上所有配对用户的功率，即

（i＝1,2,...N_t，N_t为发射天线数），并排序得到最大天线的功率P_k＝max(P_i)；

c）计算功率因子ρ，即

d）将每个配对用户的赋形系数乘以功率因子ρ，从而完成赋形系数功率的处理过程。

现有的功率处理方案在物理层采用了多用户联合功率处理的策略，计算功率因子，将最大发射天线的功率转为单天线限制功率，其它天线也乘以该功率因子，做等比处理。但是，采用该方案进行功率处理后，发射功率最大的天线能够以单天线最大功率发送，而其它天线发射功率都小于单天线的最大发射功率，因此，会造成较大的功率损失，从而影响系统性能。

综上所述，由于现有的功率处理方案在物理层将最大发射天线的功率转为单天线限制功率，会造成较大的功率损失，从而影响系统性能。

发明内容

本发明实施例提供了一种波束赋形的赋形系数功率的处理方法及装置，用于解决采用现有的功率处理方案进行功率处理后，会造成较大的功率损失，从而影响系统性能的问题。

本发明实施例提供了一种波束赋形的赋形系数功率的处理方法，包括：

在物理层，针对每根目标天线，基站确定该目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数，其中系统配置的所有天线均为目标天线；或者

在媒质接入控制MAC层，基站从系统配置的所有天线中，确定目标天线；所述基站确定每根目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数。

本发明实施例提供了一种波束赋形的赋形系数功率的处理装置，包括：

第一处理模块，用于在物理层，针对每根目标天线，确定该目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数，其中系统配置的所有天线均为目标天线；或者

第二处理模块，用于在MAC层，从系统配置的所有天线中，确定目标天线；确定每根目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数。

本发明实施例基站在物理层，针对每根目标天线，确定该目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数，其中系统配置的所有天线均为目标天线；或者在MAC层，从系统配置的所有天线中，确定目标天线；确定每根目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数，从而能够减少多天线的功率损失，提升系统性能。

附图说明

图1A为本发明实施例提供的在物理层进行赋形系数功率的处理方法流程示意图；

图1B为本发明实施例提供的在MAC层进行赋形系数功率的处理方法流程示意图；

图2为本发明提供的实施例一的流程示意图；

图3为本发明提供的实施例二的流程示意图；

图4为本发明提供的实施例三的流程示意图；

图5为本发明提供的实施例四的流程示意图；

图6为本发明提供的实施例五的流程示意图；

图7为未经功率处理的两配对用户的赋形系数功率分布图；

图8为采用背景技术中的方式进行处理后的两配对用户的赋形系数功率分布图；

图9为采用本发明提供的实施例一进行处理后的两配对用户的赋形系数功率分布图；

图10为本发明提供的波束赋形的赋形系数功率的处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。

本发明实施例提供的波束赋形的赋形系数功率的处理方法，包括在物理层（Physical Layer，PHY）进行赋形系数功率的处理方法以及在媒质接入控制（Medium Access Control，MAC）层进行赋形系数功率的处理方法，上述两种方案都能够达到减少多天线的功率损失，提升系统性能的目的。具体的：

参见图1A所示，本发明实施例提供的在物理层进行赋形系数功率的处理方法，包括以下步骤：

步骤11A、针对每根目标天线，基站确定该目标天线对应的功率因子；

步骤12A、针对每根目标天线，基站将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数，从而完成功率处理；

其中，系统配置的所有天线均为目标天线。

参见图1B所示，本发明实施例提供的在MAC层进行赋形系数功率的处理方法，包括以下步骤：

步骤11B、基站从系统配置的所有天线中，确定目标天线；

步骤12B、基站确定每根目标天线对应的功率因子；

步骤13B、基站将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数，从而完成功率处理。

需要说明的是，本发明实施例针对采用波束赋形传输方式的用户设备，进行赋形系数功率的处理。

在实施中，本发明实施例的上述两种波束赋形的赋形系数功率的处理方法包括以下三种具体实现方式：

方式A、基站在物理层针对每个采用波束赋形传输方式的用户设备（即配对用户）进行功率处理；

在实施中，对于每个资源单元（Resource Element，RE），步骤12A中基站在物理层确定每根目标天线对应的功率因子，进一步包括：

对于每根目标天线，基站根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；以及

基站将该天线上单个资源单元对应的最大发射功率与该目标天线的发射功率的比值的平方根，作为该目标天线对应的功率因子。

进一步，步骤12A中，对于每根目标天线，基站根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，采用以下任一方式确定该目标天线的发射功率：

方式A1、基站仅根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；

方式A2、基站根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数以及基站发送给该用户设备的信号，确定该目标天线的发射功率。

在实施中，方式A1中，基站可按照公式一确定该目标天线的发射功率：

$P_i=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{i,n}^2$ ......公式一；

其中，P_i为第i根目标天线的发射功率，i＝1,2,...N_t，且N_t为目标天线数目；V_i,n为用户设备n在第i根目标天线上的赋形系数，n＝1,...,N，且N为用户设备数目。

在实施中，方式A2中，基站可按照公式二确定该目标天线的发射功率：

$P_i={\left(\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{i,n}{S}_n\right)}^2$ ......公式二；

其中，P_i为第i根目标天线的发射功率，i＝1,2,...N_t，且N_t为目标天线数目；V_i,n为用户设备n在第i根目标天线上的赋形系数，n＝1,...,N，且N为用户设备数目，S_n为基站发送给用户设备n的信号。

需要说明的是，由于V_i,n、V_i,nS_n为矢量，矢量的平方一般是指矢量的模的平方。

方式A采用MU-MIMO配对用户联合进行功率处理的方式，针对每根天线，基站分别计算所有配对用户在该天线上的赋形系数功率之和，并将每根天线上的发射功率都调整到单天线的最大发射功率，从而降低了发射功率的损失，能够获得较好的系统性能，且复杂度较低；

该方式下，计算功率因子的方法不同，可以采用考虑实时信号，直接计算配对用户的瞬时功率的方法（如方式A2）；也可以采用配对用户的信号归一，仅计算配对用户的赋形系数功率的方法（如方式A1）。

方式B、基站在MAC层基于系统配置的所有资源判断每个用户设备的功率是否受限，具体为基站在MAC层根据各用户设备（此处的用户设备指的是基站能够调度的用户设备，其可以是采用波束赋形传输方式的用户设备，也可以是采用其他传输方式的用户设备）的优先级，为当前选择的用户设备进行资源分配的过程中，进行功率处理。

在实施中，步骤11B中基站在MAC层，根据以下步骤确定目标天线：

针对系统配置的每根天线，基站确定该天线上已分配资源的各用户设备在所占用的资源对应的功率，并将确定的功率之和作为该天线的已分配功率，即：按照公式三，确定每根天线的已分配功率：

$P_{\mathrm{allocated},i}=\underset{n=1}{\overset{N_a}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{n,i}$ ......公式三；

其中，P_allocated,i为第i根目标天线的已分配功率，P_n,i为第n个已分配资源的用户设备在第i根天线上所占用的功率，N_a为已分配资源的用户设备数目；

根据该天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率与该天线的已分配功率，确定该天线的可用功率；

根据当前选择的用户设备的赋形系数，确定该天线上该当前选择的用户设备的所有预估资源对应的第一所需功率；以及

在确定的第一所需功率大于该天线的可用功率，且当前选择的用户设备采用波束赋形传输方式时，确定该天线为目标天线。

需要说明的是，该方式下，对于当前选择的用户设备的所有预估资源，若其在所有天线上的第一所需功率均不大于相应的天线的可用功率，则该当前选择的用户设备的功率不受限，不需要对该当前选择的用户设备进行功率处理，进一步，基站为该当前选择的用户设备分配所需的资源（即与预估资源的数目相同的资源），并为选择下一个用户设备进行资源分配；

该方式下，基站根据设定原则确定各用户设备的优先级，并根据确定的优先级依次选择用户设备进行资源分配。

进一步，针对每根目标天线，基站确定该目标天线对应的功率因子，并将当前选择的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该当前选择的用户设备处理后的赋形系数，从而完成该用户设备的赋形系数功率的处理。

进一步，步骤12B中基站确定该目标天线对应的功率因子，可以参考方式A中的两种方式，即：

对于每根目标天线，基站根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；以及

基站将该天线上单个资源单元对应的最大输出功率与该目标天线的发射功率的比值的平方根，作为该目标天线对应的功率因子。

进一步，对于每根目标天线，基站根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率，进一步包括：

基站仅根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；优选的，基站按照公式一确定每根目标天线的发射功率；或者

基站根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数以及基站发送给该用户设备的信号，确定该目标天线的发射功率；优选的，基站按照公式二确定每根目标天线的发射功率。

需要说明的是，该方式下，基站在确定目标天线对应的功率因子时，也可以采用现有技术中确定功率因子的方式。

进一步，该方式下，基站在对当前选择的用户设备的赋形系数进行处理后，还包括以下步骤：

基站根据当前选择的用户设备处理后的赋形系数，确定该目标天线上该当前选择的用户设备的所有预估资源对应的第二所需功率；

若确定的第二所需功率不大于该天线的可用功率，基站为当前选择的用户设备分配与预估资源的数目相同的资源；

若确定的第二所需功率大于该天线的可用功率，基站按照公式四为当前选择的用户设备分配所需的资源：

且 $k=\min \left(\frac{P_{\mathrm{available},i}}{P_{\mathrm{need},i}^{\′}}\right)$ ......公式四；

其中，R′为基站为当前选择的用户设备分配所需的资源数目，R为预估资源的数目，

为向下取整运算，P_available,i为第i根目标天线的可用功率，P′_need,i为第i根目标天线的第二所需功率，i＝1，2，...N_t，且N_t为目标天线数目。

方式B不仅适用于MU-MIMO场景，也适用于SU-MIMO场景，对于SU-MIMO场景来说，用户设备(即配对用户)的数目为1；

该方式下，在MAC层资源分配过程中，按用户设备的优先级，依次考虑每个用户设备在每根天线的功率是否受限，对于功率不受限的用户设备不进行功率处理；对于功率受限的用户设备进行功率处理，然后确定该用户设备可分配的资源数。从而能够保证优先级较高的用户设备可以无损发送。

方式C、基站在MAC层基于所有资源判断功率是否受限，具体为完成用户设备的资源分配后，统一进行功率处理。

在实施中，步骤11B中基站在MAC层为各用户设备(此处的用户设备是指该基站能够调度的所有用户设备，包括采用波束赋形传输方式的用户设备及采用其他传输方式的用户设备)分配资源之后，根据以下步骤确定目标天线：

基站确定每根天线上所有用户设备所占用的资源对应的第一总功率；以及

在至少一根天线的第一总功率大于该天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率时，基站确定系统配置的所有天线均为目标天线。

需要说明的是，若每根天线的第一总功率均不大于该天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率，则用户设备的功率不受限，因此不需要对用户设备进行功率处理。

进一步，针对每根目标天线，基站确定该目标天线对应的功率因子，包括：

基站确定所有采用波束赋形传输方式的用户设备所占用的资源在该目标天线的第二总功率；以及

基站根据该目标天线的第一总功率、该目标天线的第二总功率及该天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率，确定该目标天线对应的功率因子。

具体的，针对每根目标天线，基站按照下列任一公式确定该目标天线对应的功率因子：

$k_i=\sqrt{\frac{P_{\mathrm{BF},i}-(P_{\mathrm{sum},i}-P_{\max }^{\mathrm{all}})}{P_{\mathrm{BF},i}}}$ .....公式五；

其中，k_i为第i根目标天线对应的功率因子（即每根目标天线对应的一个功率因子），P_sum,i为第i根目标天线的第一总功率，P_BF,i为第i根目标天线的第二总功率，

为单个天线连接器的所有资源最大输出功率，i＝1,2,...N_t，且N_t为目标天线数目；

或者 $k=\min \left(\sqrt{\frac{P_{\mathrm{BF},i}-(P_{\mathrm{sum},i}-P_{\max }^{\mathrm{all}})}{P_{\mathrm{BF},i}}}\right)$ .....公式六；

其中，k为每根目标天线对应的功率因子（即所有目标天线对应的同一个功率因子）。

该方式下，基站在MAC层考虑所有资源以判断用户设备的功率是否受限，若功率不受限，则不进行处理；若功率受限，则将采用波束赋形传输方式的用户设备进行功率处理，根据已超功率计算每根天线对应的功率因子，可采用公式五计算功率因子，即每根天线对应一个功率因子；也可采用公式六计算功率因子，即所有天线采用相同的功率因子；

基站在MAC层综合考虑所有资源以进行功率处理，由于考虑到不同资源间相同天线上可能存在的发射功率互补关系，相对方式A及方式B能够进一步减少功率损失。

需要说明的是，基站在进行赋形系数功率的处理时，可以采用上述三种处理方式（即方式A、方式B及方式C）中的任一方式。

下面结合以下具体实施例，对本发明实施例的波束赋形的赋形系数功率的处理方法进行说明。

实施例一、本实施例中，假设基站侧每个资源单元（Resource Element，RE）单天线发射功率的最大值（即每根天线上单个资源单元对应的最大发射功率）为P_max，配对用户数目为N，用户设备n在第i根天线上的赋形系数为V_i,n，其中，n＝1,...,N，i＝1,2,...N_t，N_t为天线数目；参见图2所示，本实施例的方法包括以下步骤：

步骤21、对于每根天线，基站按照公式一计算每根天线的发射功率Pi（i＝1,2,...N_t，N_t为发射天线数）；

步骤22、计算单天线发射功率的最大值P_max与每根天线发射功率P_i的比值的平方根，得到每根天线上的功率因子ρ_i（i＝1,2,...N_t，N_t为发射天线数），即 ${\mathrm{\ρ}}_i=\sqrt{\frac{P_{\max }}{P_i}};$

步骤23、对每个配对用户的赋形系数按天线乘以功率因子ρ_i，从而完成功率处理。

实施例二、本实施例中，假设基站侧每个资源单元（Resource Element，RE）单天线发射功率的最大值为P_max，配对用户数目为N，用户设备n在第i根天线上的赋形系数为V_i,n，其中，n＝1,...,N，i＝1,2,...N_t，N_t为天线数目；参见图3所示，本实施例的方法包括以下步骤：

步骤31、对于每根天线，基站按照公式二计算每根天线的发射功率P_i（i＝1,2,...N_t，N_t为发射天线数）；

步骤32、计算单天线发射功率的最大值P_max与每根天线发射功率P_i的比值的平方根，得到每根天线上的功率因子ρ_i（i＝1,2,...N_t，N_t为发射天线数），即 ${\mathrm{\ρ}}_i=\sqrt{\frac{P_{\max }}{P_i}};$

步骤33、对每个配对用户的赋形系数按天线乘以功率因子ρ_i，完成功率处理。

实施例三、本实施例中，基站在MAC层综合考虑所有资源以判断功率是否受限，具体为在资源分配的过程中，判断每个用户设备的功率是否受限，从而决定是否进行功率处理，假设每个天线连接器的所有资源最大输出功率（即每根天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率）均为

其中，

，具体参见3GPP协议TS36.104。

参见图4所示，本实施例的方法包括以下步骤：

步骤41、基站在MAC层根据设定原则确定待调度的用户设备的优先级；

步骤42、基站按照确定的优先级依次选择用户设备进行资源分配，并在为当前选择的用户设备分配资源前，按照公式三，确定已经成功分配资源的用户设备在每根天线总功率，即每根天线的已分配功率P_allocated,i（i＝1,2,...N_t，N_t为天线数目）；

其中，在计算P_n,i时，先计算每个资源单元上用户设备的功率，再将求和获得用户设备所占资源的总功率。

步骤43、基站确定每根天线的可用功率

对于当前选择的用户设备，预估其所需资源数目R，并计算当前选择的用户设备在这些预估资源上所需的每根天线的功率值（即第一所需功率）P_need,i；

步骤44、针对每根天线，对当前选择的用户设备在该天线上的所需功率及该天线的可用功率进行比较（即判断P_need,i是否大于P_available,i），根据比较结果进行相应处理；具体的：

若对于所有天线，P_need,i≤P_available,i，则功率不受限，并执行步骤45；

若对于至少一根天线，P_need,i>P_available,i，则功率受限，并执行步骤46。

其中，进行功率处理具体为：对于MU-MIMO情况，功率处理的方式可参考实施例一或实施例二中的处理方式，即计算该天线的功率因子ρ_i乘至该用户设备的赋形系数上；对于SU-MIMO情况，也可参照实施例一或实施例二中的处理方式，只是配对用户的数目N=1。

步骤45、不对该当前选择的用户设备进行功率处理，并分配给该用户设备所需的资源（即R个资源），返回步骤42，继续进行后面的用户设备的资源分配；

步骤46、若该当前选择的用户设备采用波束赋形传输方式，则对该用户设备在该天线上的赋形系数进行处理，并计算功率处理后每根天线功率值P′_need,i；

其中，进行功率处理具体为：对于MU-MIMO情况，功率处理的方式可参考实施例一或实施例二中的处理方式，即计算该天线的功率因子ρ_i乘至该用户设备的赋形系数上；对于SU-MIMO情况，也可参照实施例一或实施例二中的处理方式，只是配对用户的数目N=1。

步骤47、针对每根天线，对功率处理后的该当前选择的用户设备在该天线的所需功率及该天线的可用功率进行比较（即判断P′_need,i是否大于P_available,i），并根据比较结果进行相应处理，具体的：

若对于所有天线，P′_need,i≤P_available,i，则执行步骤45，此时该用户设备的赋形系数更新为功率处理后的赋形系数；

若对于至少一根天线，P′_need,i>P_available,i，则执行步骤48；

步骤48、计算

分配给该用户设备的资源数目为

实施例四、本实施例中，基站在MAC层综合考虑所有资源以判断功率是否受限，且不区分用户设备的优先级，在资源分配完成之后统一进行功率处理，假设每个天线连接器的所有资源最大输出功率为

参见图5所示，本实施例包括以下步骤：

步骤51、在所有用户设备的资源分配完成之后，计算每根天线所有资源上对应的功率P_sum,i（i＝1,2,...N_t，N_t为天线数目）；

步骤52、对于每根天线，对该天线的P_sum,i和该天线的进行比较，以判断功率是否受限，并根据比较结果进行相应处理，具体的：

若对于所有天线，

则功率不受限，并执行步骤53；

若对于至少一根天线，则功率受限，并执行步骤54；

步骤53、不进行功率处理；

步骤54、选择采用波束赋形传输方式的用户设备，计算这些用户设备在所占资源上每根天线的总功率P_BF,i（i＝1,2,...N_t，N_t为天线数目），并根据公式五计算每根天线对应的功率因子k_i（i＝1,2,...N_t，N_t为天线数目）；

步骤55、将采用波束赋形的用户设备的赋形矢量按天线乘以k_i，从而完成功率处理。

实施例五、本实施例中，基站在MAC层综合考虑所有资源以判断功率是否受限，且不区分用户设备的优先级，在资源分配完成之后统一进行功率处理，假设每个天线连接器的所有资源最大输出功率为

参见图6所示，本实施例包括以下步骤：

步骤61、在所有用户设备的资源分配完成之后，计算每根天线所有资源上对应的功率P_sum,i（i＝1,2,...N_t，N_t为天线数目）；

步骤62、对于每根天线，对该天线的P_sum,i和该天线的

进行比较，并根据比较结果进行相应处理，具体的：

若对于所有天线，

则功率不受限，并执行步骤63；

若对于至少一根天线，

则功率受限，并执行步骤64；

步骤63、不进行功率处理；

步骤64、选择采用波束赋形传输方式的用户设备，计算这些用户设备在所占资源上每根天线的总功率P_BF,i（i＝1,2,...N_t，N_t为天线数目），并按照公式五计算每根天线对应的功率因子k；

步骤65、将采用波束赋形的用户设备的赋形矢量按天线乘以k，从而完成功率处理。

上述方法处理流程可以用软件程序实现，该软件程序可以存储在存储介质中，当存储的软件程序被调用时，执行上述方法步骤。

下面以8天线，两个配对用户，且每个配对用户传输一个数据流为例，说明本发明的实施例一的具体实现：

1）通过发端干扰抑制算法计算出两个配对用户的赋形系数V_1,i及V_2,i（i＝1,2,...N_t，N_t为天线数目且N_t＝8）

2）分别计算V_1,i及V_2,i的功率并按照天线求和，计算出每根天线上两个配对用户的赋形系数的总功率P_i＝V_1,i ²+V_2,i ²；

3）确定功率处理后两个配对用户的赋形系数为

$W_{2,i}=\sqrt{\frac{P_{\max }}{P_i}}{V}_{2,i}.$

图7为未经功率处理的两配对用户的赋形系数功率分布图，图中条状结构表示用户设备的赋形系数功率值，上面为用户设备1，下面为用户设备2，阴影部分为重合超标功率；图8为采用背景技术中的方式进行功率处理后的两配对用户的赋形系数功率分布图；图9为采用本发明实施例一的方式进行功率处理后的两配对用户的赋形系数功率分布图，从上述三幅附图中，可以明显看出本发明实施例相对现有功率处理方式在功率方面的增益。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种波束赋形的赋形系数功率的处理装置，由于该装置解决问题的原理与上述一种波束赋形的赋形系数功率的处理方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

参见图10所示，本发明实施例提供的一种波束赋形的赋形系数功率的处理装置，包括：

第一处理模块10，用于在物理层，针对每根目标天线，确定该目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数，其中系统配置的所有天线均为目标天线；或者

第二处理模块20，用于在MAC层，从系统配置的所有天线中，确定目标天线；确定每根目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数。

作为一种实现方式，第二处理模块20根据各用户设备的优先级，为当前选择的用户设备分配资源的过程中，根据以下步骤确定目标天线：

针对系统配置的每根天线，确定该天线上已分配资源的各用户设备所占用的资源对应的功率，并将确定的功率之和作为该天线的已分配功率；根据该天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率与该天线的已分配功率，确定该天线的可用功率；根据当前选择的用户设备的赋形系数，确定该天线上当前选择的用户设备的所有预估资源对应的第一所需功率；以及在确定的第一所需功率大于该天线的可用功率，且当前选择的用户设备采用波束赋形传输方式时，确定该天线为目标天线。

该方式下，进一步，第二处理模块20具体用于：

针对每根目标天线，确定该目标天线对应的功率因子，并将当前选择的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该当前选择的用户设备处理后的赋形系数。

该方式下，进一步，第二处理模块20根据以下步骤确定该目标天线对应的功率因子：

对于每根目标天线，根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；以及将该天线上单个资源单元对应的最大输出功率与该目标天线的发射功率的比值的平方根，作为该目标天线对应的功率因子。

该方式下，进一步，第二处理模块20还用于：

根据当前选择的用户设备处理后的赋形系数，确定该目标天线上当前选择的用户设备的所有预估资源对应的第二所需功率；

若确定的第二所需功率不大于该天线的可用功率，为当前选择的用户设备分配与预估资源的数目相同的资源；

若第二所需功率大于该天线的可用功率，按照下列公式为当前选择的用户设备分配所需的资源：

且 $k=\min \left(\frac{P_{\mathrm{available},i}}{P_{\mathrm{need},i}^{\′}}\right);$

其中，R′为基站为当前选择的用户设备分配所需的资源数目，R为预估资源的数目，为向下取整运算，P_{availabli，i}为第i根目标天线的可用功率，P′_need，i为第i根目标天线的第二所需功率，i＝1，2，...N_t，且N_t为目标天线数目。

作为另一种实现方式，对于每个资源单元，第一处理模块10在物理层，根据以下步骤确定每根目标天线对应的功率因子：

对于每根目标天线，根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；以及将该天线上单个资源单元对应的最大发射功率与该目标天线的发射功率的比值的平方根，作为该目标天线对应的功率因子。

本发明实施例中，对于每根目标天线，第一处理模块10或者第二处理模块20根据以下步骤确定该目标天线的发射功率：

仅根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；或者

根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数以及发送给该用户设备的信号，确定该目标天线的发射功率。

进一步，第一处理模块10或者第二处理模块20仅根据所有用户设备在该目标天线上的赋形系数，按照下列公式确定该目标天线的发射功率：

$P_i=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{i,n}^2;$

其中，P_i为第i根目标天线的发射功率，i＝1,2,...N_t，且N_t为目标天线数目；V_i,n为用户设备n在第i根目标天线上的赋形系数，n＝1,...,N，且N为用户设备数目；

或者，第一处理模块10或者第二处理模块20根据所有用户设备在该目标天线上的赋形系数以及自身发送给每个用户设备的信号，按照下列公式确定该目标天线的发射功率：

$P_i={\left(\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{i,n}{S}_n\right)}^2;$

其中，S_n为自身发送给用户设备n的信号。

作为再一种实现形式，第二处理模块20具体用于：

在MAC层为各用户设备分配资源之后，确定每根天线上所有用户设备所占用的资源对应的第一总功率；在至少一根天线的第一总功率大于该天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率时，确定系统配置的所有天线均为目标天线。

该方式下，进一步，针对每根目标天线，第二处理模块20根据以下步骤确定该目标天线对应的功率因子：

确定所有采用波束赋形传输方式的用户设备所占用的资源在该目标天线的第二总功率；以及根据该目标天线的第一总功率、该目标天线的第二总功率及该目标天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率，确定该目标天线对应的功率因子。

该方式下，进一步，针对每根目标天线，第二处理模块20按照下列任一公式确定该目标天线对应的功率因子：

$k_i=\sqrt{\frac{P_{\mathrm{BF},i}-(P_{\mathrm{sum},i}-P_{\max }^{\mathrm{all}})}{P_{\mathrm{BF},i}}};$

其中，k_i为第i根目标天线对应的功率因子，P_sum,i为第i根目标天线的第一总功率，P_BF,i为第i根目标天线的第二总功率，

为单个天线连接器的所有资源最大输出功率，i＝1,2,...N_t，且N_t为目标天线数目；

或者 $k=\min \left(\sqrt{\frac{P_{\mathrm{BF},i}-(P_{\mathrm{sum},i}-P_{\max }^{\mathrm{all}})}{P_{\mathrm{BF},i}}}\right);$

其中，k为每根目标天线对应的功率因子。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (22)

1.一种波束赋形的赋形系数功率的处理方法，其特征在于，该方法包括：

在物理层，针对每根目标天线，基站确定该目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数，其中系统配置的所有天线均为目标天线；或者

在媒质接入控制MAC层，基站从系统配置的所有天线中，确定目标天线；所述基站确定每根目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站在MAC层根据各用户设备的优先级，为当前选择的用户设备分配资源的过程中，根据以下步骤确定目标天线：

针对系统配置的每根天线，所述基站确定该天线上已分配资源的各用户设备所占用的资源对应的功率，并将确定的功率之和作为该天线的已分配功率；

根据该天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率与该天线的已分配功率，确定该天线的可用功率；

根据所述当前选择的用户设备的赋形系数，确定该天线上所述当前选择的用户设备的所有预估资源对应的第一所需功率；以及

在确定的第一所需功率大于该天线的可用功率，且所述当前选择的用户设备采用波束赋形传输方式时，确定该天线为目标天线。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

针对每根目标天线，所述基站确定该目标天线对应的功率因子，并将所述当前选择的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该当前选择的用户设备处理后的赋形系数。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，针对每根目标天线，所述基站确定该目标天线对应的功率因子，进一步包括：

对于每根目标天线，所述基站根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；以及

所述基站将该天线上单个资源单元对应的最大输出功率与该目标天线的发射功率的比值的平方根，作为该目标天线对应的功率因子。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述基站根据所述当前选择的用户设备处理后的赋形系数，确定该目标天线上所述当前选择的用户设备的所有预估资源对应的第二所需功率；

若确定的第二所需功率不大于该天线的可用功率，所述基站为所述当前选择的用户设备分配与所述预估资源的数目相同的资源；

若所述第二所需功率大于该天线的可用功率，所述基站按照下列公式为所述当前选择的用户设备分配所需的资源：

且 $k=\min \left(\frac{P_{\mathrm{available},i}}{P_{\mathrm{need},i}^{\′}}\right);$

其中，R′为所述基站为所述当前选择的用户设备分配所需的资源数目，R为预估资源的数目，

为向下取整运算，P_{available，i}为第i根目标天线的可用功率，P′_need，i为第i根目标天线的第二所需功率，i＝1，2，...N_t，且N_t为目标天线数目。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于每个资源单元，所述基站在物理层确定每根目标天线对应的功率因子，进一步包括：

对于每根目标天线，所述基站根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；以及

所述基站将该天线上单个资源单元对应的最大发射功率与该目标天线的发射功率的比值的平方根，作为该目标天线对应的功率因子。

7.如权利要求4或6所述的方法，其特征在于，对于每根目标天线，所述基站根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率，进一步包括：

所述基站仅根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；或者

所述基站根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数以及所述基站发送给该用户设备的信号，确定该目标天线的发射功率。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基站仅根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，按照下列公式确定该目标天线的发射功率：

$P_i=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{i,n}^2;$

其中，P_i为第i根目标天线的发射功率，i＝1,2,...N_t，且N_t为目标天线数目；V_i,n为用户设备n在第i根目标天线上的赋形系数，n＝1,...,N，且N为用户设备数目；

或者所述基站根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数以及所述基站发送给该用户设备的信号，按照下列公式确定该目标天线的发射功率：

$P_i={\left(\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{i,n}{S}_n\right)}^2;$

其中，S_n为基站发送给用户设备n的信号。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站在MAC层为各用户设备分配资源之后，根据以下步骤确定需要进行功率处理的目标天线：

所述基站确定每根天线上所有用户设备所占用的资源对应的第一总功率；

在至少一根天线的第一总功率大于该天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率时，所述基站确定系统配置的所有天线均为目标天线。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，针对每根目标天线，所述基站确定该目标天线对应的功率因子，进一步包括：

所述基站确定所有采用波束赋形传输方式的用户设备所占用的资源在该目标天线的第二总功率；

所述基站根据该目标天线的第一总功率、该目标天线的第二总功率及该目标天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率，确定该目标天线对应的功率因子。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，针对每根目标天线，所述基站按照下列任一公式确定该目标天线对应的功率因子：

$k_i=\sqrt{\frac{P_{\mathrm{BF},i}-(P_{\mathrm{sum},i}-P_{\max }^{\mathrm{all}})}{P_{\mathrm{BF},i}}};$

其中，k_i为第i根目标天线对应的功率因子，P_sum,i为第i根目标天线的第一总功率，P_BF,i为第i根目标天线的第二总功率，

为单个天线连接器的所有资源最大输出功率，i＝1,2,...N_t，且N_t为目标天线数目；

或者 $k=\min \left(\sqrt{\frac{P_{\mathrm{BF},i}-(P_{\mathrm{sum},i}-P_{\max }^{\mathrm{all}})}{P_{\mathrm{BF},i}}}\right);$

其中，k为每根目标天线对应的功率因子。

12.一种波束赋形的赋形系数功率的处理装置，其特征在于，该装置包括：

第一处理模块，用于在物理层，针对每根目标天线，确定该目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数，其中系统配置的所有天线均为目标天线；或者

第二处理模块，用于在MAC层，从系统配置的所有天线中，确定目标天线；确定每根目标天线对应的功率因子，并将每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该用户设备处理后的赋形系数。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块根据各用户设备的优先级，为当前选择的用户设备分配资源的过程中，根据以下步骤确定目标天线：

针对系统配置的每根天线，确定该天线上已分配资源的各用户设备所占用的资源对应的功率，并将确定的功率之和作为该天线的已分配功率；根据该天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率与该天线的已分配功率，确定该天线的可用功率；根据所述当前选择的用户设备的赋形系数，确定该天线上所述当前选择的用户设备的所有预估资源对应的第一所需功率；以及在确定的第一所需功率大于该天线的可用功率，且所述当前选择的用户设备采用波束赋形传输方式时，确定该天线为目标天线。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块具体用于：

针对每根目标天线，确定该目标天线对应的功率因子，并将所述当前选择的用户设备在该目标天线上的赋形系数乘以该目标天线对应的功率因子，作为该当前选择的用户设备处理后的赋形系数。

15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块根据以下步骤确定该目标天线对应的功率因子：

对于每根目标天线，根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；以及将该天线上单个资源单元对应的最大输出功率与该目标天线的发射功率的比值的平方根，作为该目标天线对应的功率因子。

16.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块还用于：

根据所述当前选择的用户设备处理后的赋形系数，确定该目标天线上所述当前选择的用户设备的所有预估资源对应的第二所需功率；

若确定的第二所需功率不大于该天线的可用功率，为所述当前选择的用户设备分配与所述预估资源的数目相同的资源；

若所述第二所需功率大于该天线的可用功率，按照下列公式为所述当前选择的用户设备分配所需的资源：

且 $k=\min \left(\frac{P_{\mathrm{available},i}}{P_{\mathrm{need},i}^{\′}}\right);$

其中，R′为自身为所述当前选择的用户设备分配所需的资源数目，R为预估资源的数目，

为向下取整运算，P_{available，i}为第i根目标天线的可用功率，P′_need，i为第i根目标天线的第二所需功率，i＝1，2，...N_t，且N_t为目标天线数目。

17.如权利要求12所述的装置，其特征在于，对于每个资源单元，所述第一处理模块在物理层根据以下步骤确定每根目标天线对应的功率因子：

对于每根目标天线，根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；以及将该天线上单个资源单元对应的最大发射功率与该目标天线的发射功率的比值的平方根，作为该目标天线对应的功率因子。

18.如权利要求15或17所述的装置，其特征在于，对于每根目标天线，所述第一处理模块或所述第二处理模块根据以下步骤确定该目标天线的发射功率：

仅根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数，确定该目标天线的发射功率；或者

根据每个采用波束赋形传输方式的用户设备在该目标天线上的赋形系数以及自身发送给该用户设备的信号，确定该目标天线的发射功率。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块或所述第二处理模块仅根据所有用户设备在该目标天线上的赋形系数，按照下列公式确定该目标天线的发射功率：

$P_i=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{i,n}^2;$

其中，P_i为第i根目标天线的发射功率，i＝1,2,...N_t，且N_t为目标天线数目；V_i,n为用户设备n在第i根目标天线上的赋形系数，n＝1,...,N，且N为用户设备数目；

或者，所述第一处理模块或所述第二处理模块根据所有用户设备在该目标天线上的赋形系数以及自身发送给每个用户设备的信号，按照下列公式确定该目标天线的发射功率：

$P_i={\left(\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{i,n}{S}_n\right)}^2;$

其中，S_n为自身发送给用户设备n的信号。

20.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块具体用于：

在MAC层为各用户设备分配资源之后，确定每根天线上所有用户设备所占用的资源对应的第一总功率；在至少一根天线的第一总功率大于该天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率时，确定系统配置的所有天线均为目标天线。

21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，针对每根目标天线，所述第二处理模块根据以下步骤确定该目标天线对应的功率因子：

确定所有采用波束赋形传输方式的用户设备所占用的资源在该目标天线的第二总功率；以及根据该目标天线的第一总功率、该目标天线的第二总功率及该目标天线上系统配置的所有资源对应的最大输出功率，确定该目标天线对应的功率因子。

22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，针对每根目标天线，所述第二处理模块按照下列任一公式确定该目标天线对应的功率因子：

$k_i=\sqrt{\frac{P_{\mathrm{BF},i}-(P_{\mathrm{sum},i}-P_{\max }^{\mathrm{all}})}{P_{\mathrm{BF},i}}};$

其中，k_i为第i根目标天线对应的功率因子，P_sum,i为第i根目标天线的第一总功率，P_BF,i为第i根目标天线的第二总功率，为单个天线连接器的所有资源最大输出功率，i＝1,2,...N_t，且N_t为目标天线数目；

或者 $k=\min \left(\sqrt{\frac{P_{\mathrm{BF},i}-(P_{\mathrm{sum},i}-P_{\max }^{\mathrm{all}})}{P_{\mathrm{BF},i}}}\right);$

其中，k为每根目标天线对应的功率因子。

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