CN103796294B - Das分布式天线系统功率分配方法 - Google Patents

Abstract

DAS分布式天线系统功率分配方法，本发明涉及DAS系统功率分配算法。本发明针对具有频率选择性衰落和阴影衰落的DAS系统，为了提高DAS系统的信道容量问题。一、对分布式天线系统信道容量进行测试；二、针对分布式天线系统信道容量测试结果，采用两种不同的功率分配方法；其中，所述第一种功率分配方法为发射端已知发射天线到移动终端传播径损耗，而未知h_i(t)；第二种功率分配方法为发射端已知信道的全部信息。本发明涉及通信技术领域。

Description

DAS分布式天线系统功率分配方法

技术领域

本发明涉及DAS系统功率分配算法，涉及通信技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，3GPP(Third Generation Partnership Project)组织已经推出了第四代移动通信技术LTE-A(Long Term Evolution Advanced)及其标准。在LTE-A系统中，下行峰值速率可以达到1Gbps，上行峰值速率可以达到500Mbps，所以本发明旨在增加DAS(Distributed Antenna System)系统信道的信道容量。

在单天线发送，单天线接收的系统中，如果发射端已知信道信息CSI发射端对不同的子载波按照注水定理(water-filling theory)进行功率分配可以提高系统容量。而近些年由于多天线系统的研究逐渐深入，多天线系统可以更高地提高系统容量。而在接收端只有单天线的限制下，MIMO系统就变成了MISO系统。

在传统的MISO系统中，发射端的多个发射天线在空间上形成线性天线阵列，并且相距距离很近。已经证明，如果发射机和接收端的信道是频率选择性衰落信道，达到系统和容量必要条件就是每一根发射天线和接收天线的信道近似相同。而和容量的最大值的条件仍然是类似注水定理的功率分配。因为每个发射天线和接收天线间的信道的近似相同，如果任意一根天线的某个子载波上，由于信道不好没有分配功率，那么所有的天线在该子载波上都不分配功率。

然而在移动通信MISO系统中，天线大多分布比较远，而且不一定按照线型分布。那么每个发射天线和接收天线之间的信道就不满足近似相同。在分布式天线系统中，每个天线单元AE(Antenna Element)在空间上独立分布，并且都可以通过专用的有线链路连接到一个信息处理中心。每个移动终端可以连接到多个天线单元，而当移动终端连接到较近的天线单元时，由于传输损耗的减少，可以减少发射端的发射功率就达到相同的速率，并且由于DAS是多天线系统，其频谱利用率也更加高效。

人们已经给出了在不考虑频率选择性衰落时，DAS系统的信道容量和达到和容量最大的功率分配方式，而在分布式天线系统中，发射天线和移动终端具有频率选择性衰落的条件下的功率分配策略却无人问津，只有天线和子载波均匀分配的方法。

发明内容

本发明针对具有频率选择性衰落和阴影衰落的DAS系统，为了提高DAS系统的信道容量，提供了DAS分布式天线系统功率分配方法。

DAS系统功率分配算法按以下步骤实现：

一、对分布式天线系统信道容量进行测试：

设定一个分布式天线系统中，发射端共有N_AE个发射天线，所有发射天线之和为P_sum，P_i代表系统分配给第i个发射天线的功率，i=1,2,...,N_AE，而假设每个发射天线和移动终端之间都有(N_c)个子载波，代表系统分配给第i个发射天线，第k个子载波的功率，其中k=0,1,2,...,N_c-1，满足P_i(k)

$P_{\mathrm{sum}}=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{AE}}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i$

$P_i=\underset{k=0}{\overset{N_c-1}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i\left(k\right)$

假设h_i(t)是第i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线和移动终端的信道冲击响应，信道是频率选择性衰落信道，用抽头延迟线模型表示，假设所有信道时间延迟L个码片，即

$h_i\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{i,j}\mathrm{\δ}(t-{\mathrm{\τ}}_{i,j})---\left(1\right)$

其中h_i,l为第i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线到移动终端的第l(i=1,2,...,L)个径的信道增益，服从复高斯分布，其实部虚部均服从零均值，方差为σ²，τ_i,l表示h_i,l第i(i=1,2,...,N_AE)个天线到接收端的第l(i=1,2,...,L)个径的时间延迟；

而假设Ω_i表示i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线到移动终端的路径衰落，

${\mathrm{\Ω}}_i=d_i^{-\mathrm{\α}}\·{10}^{\frac{{\mathrm{\η}}_i}{10}}---\left(2\right)$

其中，d_i表示第i距离个发射天线到接收端的距离，表示阴影衰落服从对数高斯分布，即η_i服从均值为0，方差为σ_η的高斯分布，其中(i=1,2,...,N_AE),α为距离衰减因子；

假设s_i(t)表示从第i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线发射的归一化幅值的信号，即

E[|s_i(t)|²]=1(3)所以在接收端接收到的信号形如

$r\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{AE}}}{\mathrm{\Σ}}}[\sqrt{{\mathrm{\Ω}}_i}\·\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{i,l}*(\sqrt{P_{i,l}}\·s_i\left(t\right))]+n\left(t\right)---\left(4\right)$

其中，n(t)是方差为σ² _n的加性高斯白噪声；

作h_i(t)的N_c点离散傅里叶变换，其中(N_c≥L)，

$H_i\left(k\right)=\frac{1}{\sqrt{N_c}}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{i,l}\·\exp (-j2\mathrm{\πk}\frac{l}{N_c})---\left(5\right)$

第i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线和移动终端之间有N_c个子载波，接收端接收到的第i个天线第k(k=0,1,2,...,N_c-1)个子载波发送的信号为

$R_i\left(k\right)=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_n}(\sqrt{{\mathrm{\Ω}}_i}\·{\mathrm{\Λ}}_i\left(k\right)\·H_i\left(k\right))---\left(6\right)$

其中Λ_i(k)为复数，代表第i个发射天线在第k个子载波上发送信号的幅值和相位，并且满足|Λ_i(k)|²=P_i(k)，整个分布式天线系统的信道容量为

$C=\frac{1}{2}\·\underset{k=0}{\overset{N_c-1}{\mathrm{\Σ}}}\log (1+{\left|\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{AE}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i\left(k\right)\right|}^2)---\left(7\right);$

二、针对分布式天线系统信道容量测试结果，采用两种不同的功率分配方法；

当发射端已知发射天线到移动终端传播径损耗，而未知h_i(t)时，采取第一种功率分配算法；当发射端已知全部信道信息时，采用第二种功率分配算法；其中，第二种功率分配算中，如果所述发射端信噪比较小，采用所有子载波注水算法；如果发射端信噪比较大，采用天线加权分配、子载波加权分配算法；

所述第一种功率分配方法采用加权算法按照发射天线到移动终端的传播损耗Ω_i，对发射天线按比例进行分配，而子载波间均匀分配；

所述第二种功率分配方法中已知所有的H_i(k)和Ω_i(i=1,2,...,N_AE)，(k=0,1,2,...,N_c-1)，功率分配需要两步：

第一步是对发射天线进行功率分配；

第二步就是在每一个发射天线中对不同的子载波进行功率分配，在每个发射天线的不同子载波中，进行相位调整，由信道容量的式子得出，当R_i(k)的每一项同相叠加时，其模值才会达到最大值，即信道容量才有可能达到最大值；

在第二种功率分配方法中采用天线加权分配、子载波加权分配方法与所有子载波注水分配方法进行分配；

采用预编码的技术，使得Λ_i(k)的相位和H_i(k)的相位共轭，即

$\frac{{\mathrm{\Λ}}_i\left(k\right)}{\left|{\mathrm{\Λ}}_i\left(k\right)\right|}={\left(\frac{H_i\left(k\right)}{\left|H_i\left(k\right)\right|}\right)}^{*}---\left(8\right)$

其中(x)^*表示x的共轭，(i=1,2,...,N_AE)，(k=0,1,2,...,N_c-1)。

发明效果：

本发明提出了在发射天线和移动终端具有频率选择性衰落的条件下，发射天线的功率分配方案，使得系统容量增大。并且给出了在发射总功率受限的前提下，在发射端对于不同的天线及其子载波的功率分配策略。

综上可以看出，本发明针对分布式天线DAS系统，考虑发射天线和移动终端间的频率选择性衰落，分别在发射机仅知道传播损耗的情况下，提出了功率分配加权算法。并且在发射机知道全部信道信息的情况下，提出了天线加权分配子载波加权分配算法和所有子载波注水分配算法。这三种算法都使得信道容量有了1～3dB的增加。

本发明针对DAS分布式天线系统，当各个天线和移动终端间存在频率选择性衰落时，在发射端已知的信道信息的多少不同的条件下，给出了不同的功率分配方案。使得在系统总功率受限的前提下，达到最大的和容量，从而提高了信息传输的有效性，使得在以移动通信为代表的DAS分布式多天线系统具有更广泛的应用性。

附图说明

图1是本发明流程图；

图2为具体实施方式一中的分布式天线系统示例图；

图3是仿真实验中加权算法性能图；其中，表示m=0，表示m=0.5，表示m=1，示m=3，表示m无穷；

图4为仿真实验中天线加权分配、子载波加权分配性能图；其中，表示r=0，表示r=1，表示r=3，r=无穷；

图5为仿真实验中子载波注水分配性能图；其中，表示子载波注水分配方法，表示传统方法。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的DAS系统功率分配算法按以下步骤实现：

一、对分布式天线系统信道容量进行测试：

设定一个分布式天线系统中，发射端共有N_AE个发射天线，所有发射天线之和为P_sum，P_i代表系统分配给第i个发射天线的功率，i=1,2,...,N_AE，而假设每个发射天线和移动终端之间都有(N_c-1)个子载波，代表系统分配给第i个发射天线，第k个子载波的功率，其中k=0,1,2,...,N_c-1，满足P_i(k)

$P_{\mathrm{sum}}=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{AE}}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i$

$P_i=\underset{k=0}{\overset{N_c-1}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i\left(k\right)$

假设h_i(t)是第i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线和移动终端的信道冲击响应，信道是频率选择性衰落信道，用抽头延迟线模型表示，假设所有信道时间延迟L个码片，即

$h_i\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{i,j}\mathrm{\δ}(t-{\mathrm{\τ}}_{i,j})---\left(9\right)$

其中h_i,l为第i(i=1,2,...,N_AE)个发射_天线到移动终端的第l(i=1,2,...,L)个径的信道增益，服从复高斯分布，其实部虚部均服从零均值，方差为σ²，τ_i,l表示h_i,l第i(i=1,2,...,N_AE)个天线到接收端的第l(i=1,2,...,L)个径的时间延迟；

而假设Ω_i表示i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线到移动终端的路径衰落，

${\mathrm{\Ω}}_i=d_i^{-\mathrm{\α}}\·{10}^{\frac{{\mathrm{\η}}_i}{10}}---\left(10\right)$

其中，d_i表示第i距离个发射天线到接收端的距离，表示阴影衰落服从对数高斯分布，即η_i服从均值为0，方差为σ_η的高斯分布，其中(i=1,2,...,N_AE),α为距离衰减因子；

假设s_i(t)表示从第i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线发射的归一化幅值的信号，即

$E\left[{\left|s_i\left(t\right)\right|}^2\right]=1---\left(11\right)$

所以在接收端接收到的信号形如

$r\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{AE}}}{\mathrm{\Σ}}}[\sqrt{{\mathrm{\Ω}}_i}\·\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{i,l}*(\sqrt{P_{i,l}}\·s_i\left(t\right))]+n\left(t\right)---\left(12\right)$

其中，n(t)是方差为σ² _n的加性高斯白噪声；

作h_i(t)的N_c点离散傅里叶变换，其中(N_c≥L)，

$H_i\left(k\right)=\frac{1}{\sqrt{N_c}}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{i,l}\·\exp (-j2\mathrm{\πk}\frac{l}{N_c})---\left(13\right)$

第i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线和移动终端之间有N_c个子载波，接收端接收到的第i个天线第k(k=0,1,2,...,N_c-1)个子载波发送的信号为

$R_i\left(k\right)=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_n}(\sqrt{{\mathrm{\Ω}}_i}\·{\mathrm{\Λ}}_i\left(k\right)\·H_i\left(k\right))---\left(14\right)$

其中Λ_i(k)为复数，代表第i个发射天线在第k个子载波上发送信号的幅值和相位，并且满足|Λ_i(k)|²=P_i(k)，整个分布式天线系统的信道容量为

$C=\frac{1}{2}\·\underset{k=0}{\overset{N_c-1}{\mathrm{\Σ}}}\log (1+{\left|\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{AE}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i\left(k\right)\right|}^2)---\left(15\right);$

二、针对分布式天线系统信道容量测试结果，采用两种不同的功率分配方法；

当发射端已知发射天线到移动终端传播径损耗，而未知h_i(t)时，采取第一种功率分配算法；当发射端已知全部信道信息时，采用第二种功率分配算法；其中，第二种功率分配算中，如果所述发射端信噪比较小，采用所有子载波注水算法；如果发射端信噪比较大，采用天线加权分配、子载波加权分配算法；

所述第一种功率分配方法采用加权算法按照发射天线到移动终端的传播损耗Ω_i，对发射天线按比例进行分配，而子载波间均匀分配；

所述第二种功率分配方法中已知所有的H_i(k)和Ω_i(i=1,2,...,N_AE)，(k=0,1,2,...,N_c-1)，功率分配需要两步：

第一步是对发射天线进行功率分配；

第二步就是在每一个发射天线中对不同的子载波进行功率分配，在每个发射天线的不同子载波中，进行相位调整，由信道容量的式子得出，当R_i(k)的每一项同相叠加时，其模值才会达到最大值，即信道容量才有可能达到最大值；

在第二种功率分配方法中采用天线加权分配、子载波加权分配方法与所有子载波注水分配方法进行分配；

采用预编码的技术，使得Λ_i(k)的相位和H_i(k)的相位共轭，即

$\frac{{\mathrm{\Λ}}_i\left(k\right)}{\left|{\mathrm{\Λ}}_i\left(k\right)\right|}={\left(\frac{H_i\left(k\right)}{\left|H_i\left(k\right)\right|}\right)}^{*}---\left(16\right)$

其中(x)^*表示x的共轭，(i=1,2,...,N_AE)，(k=0,1,2,....,N_c-1)。

本实施方式效果：

本实施方式提出了在发射天线和移动终端具有频率选择性衰落的条件下，发射天线的功率分配方案，使得系统容量增大。并且给出了在发射总功率受限的前提下，在发射端对于不同的天线及其子载波的功率分配策略。

综上可以看出，本实施方式针对分布式天线DAS系统，考虑发射天线和移动终端间的频率选择性衰落，分别在发射机仅知道传播损耗的情况下，提出了功率分配加权算法。并且在发射机知道全部信道信息的情况下，提出了天线加权分配子载波加权分配算法和所有子载波注水分配算法。这三种算法都使得信道容量有了1～3dB的增加。

本实施方式针对DAS分布式天线系统，当各个天线和移动终端间存在频率选择性衰落时，在发射端已知的信道信息的多少不同的条件下，给出了不同的功率分配方案。使得在系统总功率受限的前提下，达到最大的和容量，从而提高了信息传输的有效性，使得在以移动通信为代表的DAS分布式多天线系统具有更广泛的应用性。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述第一种功率分配方法采用加权算法按照发射天线到移动终端的传播损耗Ω_i，对发射天线按比例进行分配，而子载波间均匀分配具体为：

在第一种功率分配方法中，已知Ω_i(i=1,2,...,N_AE)，未知第i(i=1,2,...,N_AE)根发射天线第k(k=0,1,2,...,N_c-1)个子载波的频率增益H_i(k)，那么加权算法按照发射天线到移动终端的传播损耗Ω_i，对发射天线按比例进行分配，而子载波间均匀分配，即

$P_i=\frac{{\left({\mathrm{\Ω}}_i\right)}^m}{\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{AE}}}{\mathrm{\Σ}}}{\left({\mathrm{\Ω}}_i\right)}^m}\·P_{\mathrm{sum}}$

$P_i\left(k\right)=\frac{P_i}{N_c}---\left(17\right)$

其中，m为天线权值，m取非负数，当m等于0时，表示天线间均匀分布；m等于1时，表示天线间按照传播损耗线性分布；m等于无穷大时，表示离接收端传播损耗最小的发射天线分配功率，由于未知H_i(k)，第i个发射天线的第k个子载波上均采用零相位，即

${\mathrm{\Λ}}_i\left(k\right)=\sqrt{P_i\left(k\right)}.$

其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中所述第二种功率分配方法采用天线加权分配、子载波加权分配方法具体为：

根据天线权值m获得不同的功率分配方案，即

$P_i=\frac{{\left({\mathrm{\Ω}}_i\right)}^m}{\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{AE}}}{\mathrm{\Σ}}}{\left({\mathrm{\Ω}}_i\right)}^m}\·P_{\mathrm{sum}}---\left(18\right)$

而在每个子载波功率分配策略仿照了天线分配的策略，对子载波进行加权分配，即

$P_i\left(k\right)=\frac{{\left(H_i\left(k\right)\right)}^r}{\underset{i=0}{\overset{N_c}{\mathrm{\Σ}}}{\left(H_i\left(k\right)\right)}^r}\·P_i---\left(19\right)$

其中，r是子载波权值，并且是非负数，不同的子载波权值r值将会有不同的子载波分配结果，如果r=0，那么第i个天线的所有子载波均匀分配；如果r=1，则是按照天线信道的好坏线性分配；如果r=∞，那么第i根发射天线只给信道条件最好的那路子载波分配功率。

其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中所述所有子载波注水分配具体为：

对所有第i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线第k(k=0,1,2,...,N_c-1)个子载波上的传播损耗Ω_i和信道条件的模的平方H_i(k)²做乘积，得到N_c×N_AE个完整的信道信息，然后对第i个天线的第k个子载波的分配算法如式(12)所示，

$P_i\left(k\right)={(\mathrm{\ξ}-\frac{1}{{\mathrm{\Ω}}_i{\left|H_i\left(k\right)\right|}^2})}^{+}---\left(20\right)$

其中，ζ满足(x)⁺=max(x,0)。

其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

应用本发明的仿真实验具体如下：

仿真参数见表1：

表1仿真参数

天线数目NAE	16
		DFT点数NAE	128
多径径数L	16
		路径损耗α	4
噪声方差σ2	1/(2×L)
		阴影衰落ση 2	8

假设所有的天线和用户的距离均等，并且距离归一化为1；

在第一种功率分配方法下，即发射天线仅知道传播损耗，图3中比较了在不同信噪比下，加权算法和传统的天线均分和子载波均分的算法的信道容量。

从图3中可以看出，加权算法相比传统均分算法，信道容量有了显著的提高，并且天线权值不同m的不同，会有不同的结果。在加权算法中，权值m=1时，信道容量最大。当m趋近于0时，加权算法退化成传统算法，信道容量变小。当m趋向于正无穷时，DAS退化成了SISO系统，由于失去了空间分集，使得信道容量减小。

在第二种功率分配方法中，即发射端已知所有的信道信息。正如前文所述，天线权值取m=1的时候，系统容量最大。图4描述了在不同信噪比下，算法1中天线权值m=1时，子载波权值r的选择对信道容量的影响。综合图3和图4可以看出，相比于天线权值m，在不考虑r趋于正无穷的情况时，子载波权值r对信道容量影响较小。

在第二种功率分配方法下，图5描述了在不同信噪比下子载波注水分配算法——所有子载波注水分配的性能。综合图4和图5中可以看出，相比天线加权分配、子载波加权分配方法，子载波注水分配算法在小信噪比的情况下对信道容量的提升较大，而在大信噪比时相差无几。

综上可以看出，本发明针对分布式天线DAS系统，考虑发射天线和移动终端间的频率选择性衰落，分别在发射机仅知道传播损耗的情况下，提出了功率分配加权算法。并且在发射机知道全部信道信息的情况下，提出了两种功率分配算法。这三种算法都可以大大提升信道容量。

Claims (2)

1.DAS分布式天线系统功率分配方法，其特征在于DAS系统功率分配算法按以下步骤实现：

一、对分布式天线系统信道容量进行测试：

设定一个分布式天线系统中，发射端共有N_AE个发射天线，所有发射天线之和为P_sum，P_i代表系统分配给第i个发射天线的功率，i＝1,2,…,N_AE，而假设每个发射天线和移动终端之间都有(N_c)个子载波，代表系统分配给第i个发射天线，第k个子载波的功率，其中k＝0,1,2,…,N_c-1，满足P_i(k)

$P_{sum}=\underset{i=1}{\overset{N_{AE}}{\Σ}}{P}_i$

$P_i=\underset{k=0}{\overset{N_c-1}{\Σ}}{P}_i\left(k\right)$

假设h_i(t)是第i(i＝1,2,…,N_AE)个发射天线和移动终端的信道冲击响应，信道是频率选择性衰落信道，用抽头延迟线模型表示，假设所有信道时间延迟L个码片，即

$h_i\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L-1}{\Σ}}{h}_{i,l}\mathrm{\δ}(t-{\mathrm{\τ}}_{i,l})---\left(1\right)$

其中h_i,l为第i(i＝1,2,…,N_AE)个发射天线到移动终端的第l(i＝1,2,…,L)个径的信道增益，服从复高斯分布，其实部虚部均服从零均值，方差为σ²，τ_i,l表示h_i,l第i(i＝1，2，...，N_AE)个天线到接收端的第l(i＝1,2,…,L)个径的时间延迟；

而假设Ω_i表示i(i＝1,2,…,N_AE)个发射天线到移动终端的路径衰落，

${\mathrm{\Ω}}_i=d_i^{-\mathrm{\α}}\·{10}^{\frac{{\mathrm{\η}}_i}{10}}---\left(2\right)$

其中，d_i表示第i距离个发射天线到接收端的距离，表示阴影衰落服从对数高斯分布，即η_i服从均值为0，方差为σ_η的高斯分布，其中(i＝1,2,…,N_AE),α为距离衰减因子；

假设s_i(t)表示从第i(i＝1,2,…,N_AE)个发射天线发射的归一化幅值的信号，即

E[|s_i(t)|²]＝1 (3)

所以在接收端接收到的信号形如

$r\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N_{AE}}{\Σ}}\[\sqrt{{\mathrm{\Ω}}_i}\·\underset{l=0}{\overset{L-1}{\Σ}}{h}_{i,l}*(\sqrt{P_{i,l}}\·s_i(t\left)\right)\]+n\left(t\right)---\left(4\right)$

其中，n(t)是方差为的加性高斯白噪声；

作h_i(t)的N_c点离散傅里叶变换，其中(N_c≥L)，

$H_i\left(k\right)=\frac{1}{\sqrt{N_c}}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\Σ}}{h}_{i,l}\·\exp (-j2\mathrm{\π}k\frac{l}{N_c})---\left(5\right)$

第i(i＝1,2,…,N_AE)个发射天线和移动终端之间有N_c个子载波，接收端接收到的第i个天线第k(k＝0,1,2,…,N_c-1)个子载波发送的信号为

$R_i\left(k\right)=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_n}\left(\sqrt{{\mathrm{\Ω}}_i\·}{\mathrm{\Λ}}_i\right(k)\·H_i(k\left)\right)---\left(6\right)$

其中Λ_i(k)为复数，代表第i个发射天线在第k个子载波上发送信号的幅值和相位，并且满足|Λ_i(k)|²＝P_i(k)，整个分布式天线系统的信道容量为

$C=\frac{1}{2}\·\underset{k=0}{\overset{N_c-1}{\Σ}}log(1+|\underset{i=1}{\overset{N_{AE}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i\left(k\right){|}^2)---\left(7\right);$

二、针对分布式天线系统信道容量测试结果，采用两种不同的功率分配方法；

当发射端已知发射天线到移动终端传播径损耗，而未知h_i(t)时，采取第一种功率分配算法；当发射端已知全部信道信息时，采用第二种功率分配算法；其中，第二种功率分配算中，如果所述发射端信噪比较小，采用所有子载波注水算法；如果发射端信噪比较大，采用天线加权分配、子载波加权分配算法；

所述第一种功率分配方法采用加权算法按照发射天线到移动终端的传播损耗Ω_i，对发射天线按比例进行分配，子载波间均匀分配具体为：

在第一种功率分配方法中，已知Ω_i(i＝1,2,…,N_AE)，未知第i(i＝1,2,…,N_AE)根发射天线第k(k＝0,1,2,…,N_c-1)个子载波的频率增益H_i(k)，那么加权算法按照发射天线到移动终端的传播损耗Ω_i，对发射天线按比例进行分配，而子载波间均匀分配，即

$P_i=\frac{{\left({\mathrm{\Ω}}_i\right)}^m}{\underset{i=1}{\overset{N_{AE}}{\Σ}}{\left({\mathrm{\Ω}}_i\right)}^m}\·P_{sum}$

$P_i\left(k\right)=\frac{P_i}{N_c}---\left(8\right)$

其中，m为天线权值，m取非负数，当m等于0时，表示天线间均匀分布；m等于1时，表示天线间按照传播损耗线性分布；m等于无穷大时，表示离接收端传播损耗最小的发射天线分配功率，由于未知H_i(k)，第i个发射天线的第k个子载波上均采用零相位，即

所述第二种功率分配方法中已知所有的H_i(k)和Ω_i(i＝1,2,…,N_AE)，(k＝0,1,2,…,N_c-1)，功率分配需要两步：

第一步是对发射天线进行功率分配；

第二步就是在每一个发射天线中对不同的子载波进行功率分配，在每个发射天线的不同子载波中，进行相位调整，由信道容量的式子得出，当R_i(k)的每一项同相叠加时，其模值才会达到最大值，即信道容量才有可能达到最大值；

在第二种功率分配方法中采用天线加权分配、子载波加权分配方法与所有子载波注水分配方法进行分配；

第二种功率分配方法采用天线加权分配、子载波加权分配方法具体为：

根据天线权值m获得不同的功率分配方案，即

$P_i=\frac{{\left({\mathrm{\Ω}}_i\right)}^m}{\underset{i=1}{\overset{N_{AE}}{\mathrm{\Σ}}}{\left({\mathrm{\Ω}}_i\right)}^m}\·P_{sum}---\left(9\right)$

而在每个子载波功率分配策略仿照了天线分配的策略，对子载波进行加权分配，即

$P_i\left(k\right)=\frac{{\left(H_i\right(k\left)\right)}^r}{\underset{i=0}{\overset{N_c}{\Σ}}{\left(H_i\right(k\left)\right)}^r}\·P_i---\left(10\right)$

其中，r是子载波权值，并且是非负数，不同的子载波权值r值将会有不同的子载波分配结果，如果r＝0，那么第i个天线的所有子载波均匀分配；如果r＝1，则是按照天线信道的好坏线性分配；如果r＝∞，那么第i根发射天线只给信道条件最好的那路子载波分配功率；

采用预编码的技术，使得Λ_i(k)的相位和H_i(k)的相位共轭，即

$\frac{{\mathrm{\Λ}}_i\left(k\right)}{\left|{\mathrm{\Λ}}_i\left(k\right)\right|}={\left(\frac{H_i\left(k\right)}{\left|H_i\left(k\right)\right|}\right)}^{*}---\left(11\right)$

其中(x)^*表示x的共轭，(i＝1,2,…,N_AE)，(k＝0,1,2,…,N_c-1)。

2.根据权利要求1所述的DAS分布式天线系统功率分配方法，其特征在于步骤二中所述所有子载波注水分配具体为：

对所有第i(i＝1,2,…,N_AE)个发射天线第k(k＝0,1,2,…,N_c-1)个子载波上的传播损耗Ω_i和信道条件的模的平方|H_i(k)|²做乘积，得到N_c×N_AE个完整的信道信息，然后对第i个天线的第k个子载波的分配算法如式(12)所示，

其中，满足(x)⁺＝max(x,0)。