CN103905162B - 一种系统功率分配方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种系统功率分配方法和设备，涉及通信领域，能够在单码字到多层映射的MIMO系统中，实现功率分配优化，使系统吞吐量最大化。其方法为：通过系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取拟合函数，根据拟合函数获取系统的谱效率总和，再根据各数据层的信噪比或信干噪比与自身发射功率的函数关系、系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系，获取总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，进一步的，当谱效率总和最大时，获取各数据层的信噪比或信干噪比，并根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率。本发明实施例用于系统功率的分配。

Description

一种系统功率分配方法和设备

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种系统功率分配方法和设备。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)系统是在多根发射天线将多个数据层在相同时间、频率资源上同时发送，接收端利用多跟天线同时接收的技术应用，它能有效提高频谱利用率和系统容量的技术手段，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。MIMO技术利用发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，获得了空间复用增益和空间分集增益来提高数据传输速率，降低误码率。

在现有的MIMO系统中，在总发射功率受限的条件下，可以对各个数据层的功率进行调整，从而获得最大的系统容量。目前，MIMO系统功率分配方法主要以理论容量最大化作为目标函数来求解功率分配值，例如，基于层间注水的功率分配方法，其基本原理是根据信道状况对发射功率进行控制，信道状况好的子信道分配更多的功率，信道状况差的子信道分配更少的功率，即信道增益越大，信噪比越高的层可以分配更多的功率。

上述功率分配方法使得码字到层一一映射的MIMO系统提高了系统容量。但是，在单码字到多层映射的MIMO系统中，理论容量最大化并不代表实际系统的吞吐量最大化，系统的实际吞吐量由码字的谱效率决定，而码字的谱效率主要取决于码字内SNR或SINR(Signal to Noise Ratio或Signal to Interference plus Noise Ratio，信噪比或信干噪比)对应的数据层，如果采用基于层间注水的功率分配方法，单码字内的SNR或SINR值差距变大，最低的SNR或SINR值进一步降低，同时降低了码字的MCS(Modulation andCodingScheme，调制编码方案)，使得码字的谱效率降低，系统实际的吞吐量下降。因此，基于层间注水功率分配方法不适用于单码字到多层映射的MIMO系统。

发明内容

本发明的实施例提供一种系统功率分配方法和设备，能够在单码字到多层映射的MIMO系统中，实现系统功率分配优化，使系统吞吐量最大化。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种系统功率分配方法，包括：

根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据所述各数据层的拟合函数获取所述系统的谱效率总和；

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系，获取所述系统总发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系；

根据所述系统总发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当所述系统的谱效率总和最大时，获取所述各数据层的信噪比或信干噪比；

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率。

在第一种可能实现的方式中，结合第一方面，当所述系统内有两个码字时，所述根据所述系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据所述各数据层的拟合函数获取系统的谱效率总和包括：

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身谱效率的对数关系获取所述各数据层的拟合函数的拟合系数，并根据所述各数据层的拟合系数获取所述各数据层的拟合函数；

将所述系统内的第1至第m数据层映射至第一码字，将所述系统内的第m+1至第k数据层映射至第二码字，其中，属于同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等；

根据所述各数据层的拟合函数获取所述第一码字的谱效率以及所述第二码字内的谱效率；

将所述第一码字的谱效率与将所述第二码字的谱效率之和相加，得到所述系统的谱效率总和。

在第二种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式，所述根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系，获取所述系统总发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系包括：

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系，获取各数据层自身发射功率与所述第一码字内第n数据层的发射功率或与所述第二码字内第w数据层的发射功率的函数关系；

根据所述各数据层自身发射功率与所述第n数据层的发射功率或与所述第w数据层的发射功率的函数关系，获取所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系；

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系，以及所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系，获取所述系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

在第三种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第二种可能实现的方式，所述根据所述系统总发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当所述系统的谱效率总和最大时，获取所述各数据层的信噪比或信干噪比包括：

根据所述系统的谱效率总和的最大值，以及所述系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，获取所述第n数据层的信噪比或信干噪比和所述第w数据层的信噪比或信干噪比。

在第四种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第三种可能实现的方式，所述根据所述各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率包括：

根据所述第n数据层的信噪比或信干噪比获取所述第n数据层的发射功率，根据所述第w数据层的信噪比或信干噪比获取所述第w数据层的发射功率；

根据所述第n数据层的发射功率或所述第w数据层的发射功率获取除所述第n数据层和所述第w数据层之外所有数据层的发射功率。

在第五种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第二种可能实现的方式至第四种可能实现的方式，

所述拟合函数包括：

y＝a×log_t(b+x)+c，其中，x表示数据层的信噪比或信干噪比，y表示谱效率，a，b，c表示数据拟合系数，t表示该拟合函数中对数的底数；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，当n为1，w为k时，所述谱效率总和表示为：

其中，表示所述谱效率总和，k表示所述系统总数据层数，m表示所述系统中第一个码字包含m数据层，k-m表示所述系统中第二码字包含k-m数据层，m[a×log_t(b+x₁)+c]表示所述第一码字的谱效率，(k-m)[a×log_t(b+x_k)+c]表示所述第二码字的谱效率。

在第六种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第二种可能实现的方式至第四种可能实现的方式，包括：

所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系表示为：

其中，x_i表示所述第i数据层信噪比或信干噪比，λ_i表示所述第i数据层对应的信道增益，p_i表示所述系统第i数据层的发射功率，σ²表示等效噪声功率；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，当n为1，w为k时，所述各数据层自身发射功率与所述第n数据层的发射功率与所述第w数据层的发射功率的函数关系表示为：

其中，p_i表示所述第i数据层的发射功率，λ₁表示所述第1数据层的信道增益，λ_i表示所述第i数据层的信道增益，λ_k表示所述第k数据层的信道增益；

所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系表示为：p₁w₁+p_kw₂＝p_T，其中，p₁表示所述第1数据层发射功率，p_k表示所述第k数据层的发射功率，p_T表示所述系统总发射功率。

所述系统总发射功率与第1数据层的信噪比或信干噪比以及第k数据层的信噪比或信干噪比的函数关系表示为：

其中， λ_i表示所述第i数据层对应的信道增益。

在第七种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第三种可能实现的方式或第四种可能实现的方式，当n为1，w为k时，包括：

所述第n数据层的信噪比或信干噪比表示为：

所述第w数据层的信噪比或信干噪比表示为：

其中，x₁表示所述第1数据层的信噪比或信干噪比，x_k表示所述第k数据层的信噪比或信干噪比， λ_i表示所述第i数据层对应的信道增益，p_T表示所述系统总发射功率。

在第八种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式至第七种可能实现的方式，当n为1，w为k时，包括：

所述第n数据层的发射功率表示为：

所述第w数据层的发射功率表示为：

其中，p₁表示所述第1数据层发射功率，p_k表示所述第k数据层的发射功率，p_T表示所述系统总发射功率，，λ₁表示所述第1数据层的信道增益，λ_i表示所述第i数据层的信道增益，λ_k表示所述第k数据层的信道增益，σ²表示等效噪声功率，a、b、c表示所述拟合系数。

第二方面，提供一种功率分配设备，包括：

谱效率和获取单元，用于根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据所述各数据层的拟合函数获取所述系统的谱效率总和；

功率与信噪比函数关系获取单元，用于根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系，获取所述系统总发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系；

信噪比或信干噪比获取单元，用于根据所述系统总发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当所述系统的谱效率总和最大时，获取所述系统各数据层的信噪比或信干噪比；

功率获取单元，用于根据所述系统各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率；

在第一种可能实现的方式中，结合第二方面，当所述系统内有两个码字时，所述谱效率和获取单元包括：

拟合函数获取子单元，用于根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身谱效率的对数关系获取所述各数据层的拟合函数的拟合系数，并根据所述各数据层的拟合系数获取所述各数据层的拟合函数；

码字映射子单元，用于将所述系统内的第1至第m数据层映射至第一码字，将所述系统内的第m+1至第k数据层映射至第二码字，其中，属于同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等；

谱效率获取子单元，用于根据所述各数据层的拟合函数获取所述第一码字的谱效率以及所述第二码字内的谱效率；

谱效率和获取子单元，用于将所述第一码字的谱效率与将所述第二码字的谱效率之和相加，得到所述系统的谱效率总和。

在第二种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式，所述功率与信噪比关系获取单元具体用于：

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的关系函数关系，获取各数据层自身发射功率与所述第一码字内第n数据层的发射功率或与所述第二码字内第w数据层的发射功率的函数关系；

根据所述各数据层自身发射功率与所述第n数据层的发射功率或与所述第w数据层的发射功率的函数关系，获取所述系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系；

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系，以及所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系，获取所述系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

在第三种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第二种可能实现的方式，所述信噪比或信干噪比获取单元具体用于：

根据所述系统的谱效率总和的最大值，以及所述系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，获取所述第n数据层的信噪比或信干噪比和所述第w数据层的信噪比或信干噪比。

在第四种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第三种可能实现的方式，所述功率获取单元具体用于：

根据所述第n数据层的信噪比或信干噪比获取所述第n数据层的发射功率，根据所述第w数据层的信噪比或信干噪比获取所述第w数据层的发射功率；

根据所述第n数据层的发射功率或所述第w数据层的发射功率获取除所述第n数据层和所述第w数据层之外所有数据层的发射功率。

在第五种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第二种可能实现的方式至第四种可能实现的方式，所述拟合函数包括：

y＝a×log_t(b+x)+c，其中，x表示数据层的信噪比或信干噪比，y表示谱效率，a，b，c表示数据拟合系数，t表示该拟合函数中对数的底数；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，当n为1，w为k时，所述谱效率总和表示为：

其中，表示所述谱效率总和，k表示所述系统总数据层数，m表示所述系统中第一个码字包含m数据层，k-m表示所述系统中第二码字内包含k-m数据层，m[a×log_t(b+x₁)+c]表示所述第一码字的谱效率，(k-m)[a×log_t(b+x_k)+c]表示所述第二码字的谱效率。

在第六种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第二种可能实现的方式至第四种可能实现的方式，包括：

所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系表示为：

其中，x_i表示所述第i数据层信噪比或信干噪比，λ_i表示所述第i数据层对应的信道增益，p_i表示所述系统第i数据层的发射功率，σ²表示等效噪声功率；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，当n为1，w为k时，所述各数据层自身发射功率与所述第n数据层的发射功率与所述第w数据层的发射功率的函数关系表示为：

其中，p_i表示所述第i数据层的发射功率，λ₁表示第1数据层的信道增益，λ_i表示所述第i数据层的信道增益，λ_k表示第k数据层的信道增益；

所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系表示为：p₁w₁+p_kw₂＝p_T，其中，p₁表示所述第1数据层发射功率，p_k表示所述第k数据层的发射功率，p_T表示所述系统总发射功率；

所述系统总发射功率与第1数据层的信噪比或信干噪比以及第k数据层的信噪比或信干噪比的函数关系表示为：

其中， λ_i表示所述第i数据层对应的信道增益。

在第七种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第三种可能实现的方式或第五种可能实现的方式，当n为1，w为k时，包括：

所述第n数据层的信噪比或信干噪比表示为：

所述第w数据层的信噪比或信干噪比表示为：

其中，x₁表示所述第1数据层的信噪比或信干噪比，x_k表示所述第k数据层的信噪比或信干噪比， λ_i表示所述第i数据层对应的信道增益，p_T表示所述系统总发射功率。

在第八种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第四种可能实现的方式，当n为1，w为k时，包括：

所述第n数据层的发射功率表示为：

所述第w数据层的发射功率表示为：

其中，p₁表示所述第1数据层发射功率，p_k表示所述第k数据层的发射功率，p_T表示所述系统总发射功率，λ₁表示所述第1数据层的信道增益，λ_i表示所述第i数据层的信道增益，λ_k表示所述第k数据层的信道增益，σ²表示等效噪声功率，a、b、c表示所述拟合系数。

本发明实施例提供一种系统功率分配方法和设备，通过根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率总和，再根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系，获取系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，进一步的，根据系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当系统的谱效率总和最大时，获取各数据层的信噪比或信干噪比，并根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率，能够在单码字到多层映射的MIMO系统中，实现功率分配优化，使系统吞吐量最大化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种系统功率分配方法流程图；

图2为本发明又一实施例提供的一种系统功率分配方法流程图；

图3为本发明又一实施例提供的一种功率分配设备结构示意图；

图4为本发明又一实施例提供的另一种功率分配设备结构示意图；

图5为本发明又一实施例提供的一种功率分配设备结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种系统功率分配方法，如图1所示，包括：

S101、MIMO系统根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率总和。

其中，对于获取各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身谱效率之间关系的拟合函数，当各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身谱效率之间的数值关系不满足对数关系时，也可以采用其他拟合函数，例如多项式拟合、指数拟合、双曲线拟合等，这里不做限定。

S102、MIMO系统根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系，获取系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

S103、MIMO系统根据系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当系统的谱效率总和最大时，获取各数据层的信噪比或信干噪比。

S104、MIMO系统根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率。

本发明实施例提供一种系统功率分配方法，通过根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率总和，再根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系，获取系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，进一步的，根据系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当系统的谱效率总和最大时，获取各数据层的信噪比或信干噪比，并根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率，能够在单码字到多层映射的MIMO系统中，实现功率分配优化，使系统吞吐量最大化。

本发明又一实施例提供一种系统功率分配方法，如图2所示，包括：

S201、MIMO系统根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身谱效率的对数关系获取各数据层的拟合函数的拟合系数，并根据各数据层的拟合系数获取各数据层的拟合函数。

示例性的，当各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身谱效率的数值关系满足对数关系时，采用对数函数获取该拟合函数，拟合函数可以为：y＝a×log_t(b+x)+c，其中，x表示数据层的信噪比或信干噪比，y表示谱效率，a，b，c表示数据拟合系数，t表示该拟合函数中对数的底数。这里可以根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身谱效率的对应关系的量化数据来获取拟合系数值。

其中，该拟合函数可以为对数函数时，该对数函数中的底数t可以自行设定，例如t＝10或者t＝2。

S202、MIMO系统将系统内的第1至第m数据层映射至第一码字，将系统内的第m+1至第k数据层映射至第二码字，其中，属于同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等。

示例性的，在一种实现方式下，MIMO系统可以支持8层的多数据层传输，其中，第一个码字和第二个码字分别包含4数据层，即该MIMO系统为单码字到多数据层的映射系统。

需要说明的是，MIMO系统内的所有数据层并不局限于映射为两个码字，也可以映射到多个码字，并根据多个码字内各自的信噪比或信干噪比来获取MIMO系统各数据层的功率分配。这样，当系统码字数为多个码字时，该系统也可以支持多数据层的传输，并不局限于可以支持8层的多数据层传输。

S203、MIMO系统根据各数据层的拟合函数获取第一码字的谱效率以及第二码字内的谱效率。

示例性的，当同一码字内的所有数据层的谱效率相等时，根据上述拟合函数，当系统内的第1至第m数据层映射至第一码字时，第一码字内的谱效率之和可以为：m[a×log_t(b+x₁)+c]，其中，k表示系统总层数，m表示系统中第一个码字内包含m数据层；当系统内的第m+1至第k数据层映射至第二码字时，第二码字内的谱效率之和可以为：(k-m)[a×log_t(b+x_k)+c]，其中，k-m表示系统中第二码字内包含k-m数据层。

S204、MIMO系统将第一码字的谱效率与将第二码字的谱效率相加，得到系统的谱效率总和。

示例性的，在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，将第一码字的谱效率之和与将第二码字的谱效率之和相加，得到的MIMO系统的谱效率总和，该谱效率总和可以利用第1码字的第n层和第2码字的第w层来表示，当n为1，w为k时，可以表示为：其中表示谱效率总和。

S205、MIMO系统在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系，获取各数据层自身发射功率与第一码字内第n数据层的发射功率或与第二码字内第w数据层的发射功率的函数关系。

其中，每一数据层的信噪比或信干噪比可以表示为：其中，x_i表示第i数据层信噪比或信干噪比，λ_i表示第i数据层对应的信道增益，p_i表示系统第i数据层的发射功率，σ²表示等效噪声功率。

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比可以表示为：进一步的，同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比也可以表示为其中，表示第一码字内所有数据层的信噪比或信干噪比相等，表示第二码字内所有数据层的信噪比或信干噪比相等。由于同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等，所以为了方便说明，下文都假设n为1，w为k，即以第一码字的第1数据层和第二码字的第k数据层为例进行说明。

因此，当n为1，w为k时，根据同一码字内的所有层的信噪比或信干噪比都相等的表示方式，获取的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系可以表示为：其中，p_i表示第i数据层的发射功率，λ₁表示第1数据层的信道增益，λ_i表示第i数据层的信道增益，λ_k表示第k数据层的信道增益。

S206、MIMO系统根据各数据层自身发射功率与第n数据层的发射功率或与第w数据层的发射功率的函数关系，获取系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系。

示例性的，当n为1，w为k时，由于系统总功率受限，系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系可以表示为：p₁w₁+p_kw₂＝p_T，其中，p₁表示第1数据层发射功率，p_k表示第k数据层的发射功率，p_T表示系统总发射功率，

S207、MIMO系统根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系，以及系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系，获取系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

示例性的，当n为1，w为k时，根据上述根据各数据层自身发射功率与第1数据层的发射功率或与第k数据层的发射功率的函数关系：以及系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系：p₁w₁+p_kw₂＝p_T获取的系统总发射功率与第1数据层的信噪比或信干噪比以及第k数据层的信噪比或信干噪比的函数关系可以表示为：

其中，λ_i表示第i数据层对应的信道增益。

S208、MIMO系统将系统谱效率总和最大化作为目标函数，再将系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系作为目标函数的约束条件。

具体的，当n为1，w为k时，可以以系统谱效率总和最大化为目标函数，再以系统总发射功率与第1数据层的信噪比或信干噪比以及第k数据层的信噪比或信干噪比的关系作为目标函数的约束条件，具体可以表示为：其中表示当系统谱效率最大化时第1数据层的信噪比或信干噪比以及第k数据层的信噪比或信干噪比的值，表示系统总功率受限时的约束条件。

S209、MIMO系统根据系统的谱效率总和的最大值，以及系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系为极值条件，获取第n数据层的信噪比或信干噪比和第w数据层的信噪比或信干噪比。

具体的，当n为1，w为k时，在获取系统总发射功率与第1数据层的信噪比或信干噪比以及第k数据层的信噪比或信干噪比的关系时，因为条件极值问题是实践中经常遇到的应用问题，而Lagrange乘数法是解决条件极值问题的一个有效的工具，所以可以采用Lagrange乘数法获取系统谱效率总和的最大值。这时，令 则Lagrange乘数法可以表示为：

Z＝m×[a×log_t(b+x₁)+c]+(k-m)×[a×log_t(b+x_k)+c]+L(P_T-q₁x₁-q₂x_k)

对第一码字的线性信噪比或信干噪比值x₁和第二码字的线性信噪比或信干噪比值x_k分别求偏导：

由偏导公式可以得到：第一码字内功率值为第二码字内功率值可以为因此得到系统总功率可以表示为q₁x₁+q₂x_k＝P_T，也可以表示为

根据系统总功率公式可以得到，分别将代入第一码字功率公式和第二码字功率公式可以得到系统总发射功率与第1数据层的信噪比或信干噪比函数关系为系统总发射功率与第k数据层的信噪比或信干噪比函数关系为

S210、MIMO系统根据第n数据层的信噪比或信干噪比获取第n数据层的发射功率，第w数据层的信噪比或信干噪比获取第w数据层的发射功率。

示例性的，当n为1，w为k时，在获取了系统总发射功率与第1层的信噪比或信干噪比以及第k数据层的信噪比或信干噪比的关系之后，由于第1数据层的信噪比或信干噪比可以表示为第k层的信噪比或信干噪比可以表示为所以将代入再将代入可以得到：

第1层的发射功率可以表示为：进而得到

第k层的发射功率可以表示为：进而得到

S211、MIMO系统根据第n数据层的发射功率或第w数据层的发射功率获取除第n数据层和第w数据层之外所有数据层的发射功率。

具体的，当n为1，w为k时，在获取了第1数据层的发射功率或第k数据层的发射功率的表示方式之后，就可以根据上述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系表示方式来获取除第1数据层和第k数据层之外所有数据层的发射功率，这样，以MIMO系统谱效率最大化最为目标函数来获取了系统各数据层所需分配的功率值，使得单码字到多层映射的MIMO系统的功率分配优化，使系统吞吐量得到显著提升。

其中，在获取了系统各数据层所需分配的功率之后，在单个码字内各数据层的信噪比或信干噪比都相等的情况下，根据单个码字内各层的信噪比或信干噪比与谱效率的关系，使得单个码字内各数据层的谱效率达到相等。

综上所述，由于系统谱效率最大化与系统吞吐量最大化等价，因此在系统谱效率总和取最大值的情况下，根据系统谱效率获取各数据层的信噪比或信干噪比，再根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率，能够在实现单码字到多层映射的MIMO系统功率分配的同时实现吞吐量最大化。

本发明实施例提供一种系统功率分配方法，通过根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率总和，再根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系，获取系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，进一步的，根据系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当系统的谱效率总和最大时，获取各数据层的信噪比或信干噪比，并根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率，能够在单码字到多层映射的MIMO系统中，实现功率分配优化，使系统吞吐量最大化。

本发明又一实施例提供一种功率分配设备01，如图3所示，包括：

谱效率和获取单元011，用于根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率总和。

功率与信噪比关系获取单元012，用于根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系，获取系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，并将系统总发射功率与各层的信噪比或信干噪比的函数关系发送至信噪比或信干噪比获取单元013。

信噪比或信干噪比获取单元013，用于从功率与信噪比关系获取单元012接收系统总发射功率与各层的信噪比或信干噪比的函数关系，根据系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当系统的谱效率总和最大时，获取各数据层的信噪比或信干噪比。

功率获取单元014，用于从信噪比或信干噪比获取单元013接收各数据层的信噪比或信干噪比，根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率。

进一步的，如图4所示，谱效率和获取单元011可以包括：

拟合函数获取子单元0111，用于根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身谱效率的关系获取各数据层的拟合函数的拟合系数，并根据各数据层的拟合系数获取各数据层的拟合函数，并将拟合函数发送至单码字谱效率获取子单元0113。

码字映射子单元0112，用于将系统内的第1至第m数据层映射至第一码字，将系统内的第m+1至第k数据层映射至第二码字，其中，属于同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等。

谱效率获取子单元0113，用于从拟合函数获取子单元0111接收拟合函数，根据各数据层的拟合函数获取第一码字的谱效率以及第二码字内的谱效率，并将第一码字的谱效率以及第二码字内的谱效率发送至谱效率和获取子单元0114。

谱效率和获取子单元0114，用于从谱效率获取子单元0113接收第一码字的谱效率以及第二码字内的谱效率，将第一码字的谱效率与将第二码字的谱效率相加，得到系统的谱效率总和。

再进一步的，功率与信噪比关系获取单元012可以具体用于：

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的关系，获取各数据层自身发射功率与第一码字内第n数据层的发射功率或与第二码字内第w数据层的发射功率的函数关系。

根据各数据层自身发射功率与第n数据层的发射功率或与第w数据层的发射功率的函数关系，获取系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系。

根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系，以及系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系，获取系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

再进一步的，信噪比或信干噪比获取单元013可以具体用于：

根据系统的谱效率总和的最大值，以及系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，获取第n数据层的信噪比或信干噪比和第w数据层的信噪比或信干噪比。

再进一步的，功率获取单元014可以具体用于：

根据第n数据层的信噪比或信干噪比获取第n数据层的发射功率，根据第w数据层的信噪比或信干噪比获取第w数据层的发射功率；

根据第n数据层的发射功率或第w数据层的发射功率获取除第n数据层和第w数据层之外所有数据层的发射功率。

再进一步的，拟合函数包括：

y＝a×log_t(b+x)+c，其中，x表示数据层的信噪比或信干噪比，y表示谱效率，a，b，c表示数据拟合系数，t表示该拟合函数中对数的底数；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，当n为1，w为k时，谱效率总和表示为：

其中，表示谱效率总和，k表示系统总数据层数，m表示系统中第一个码字内包含m数据层，k-m表示系统中第二码字内包含k-m数据层，m[a×log_t(b+x₁)+c]表示第一码字的谱效率，(k-m)[a×log_t(b+x_k)+c]表示第二码字的谱效率。

再进一步的，各层的信噪比或信干噪比与该层自身发射功率的关系表示为：

其中，x_i表示第i数据层信噪比或信干噪比，λ_i表示第i数据层对应的信道增益，p_i表示系统第i数据层的发射功率，σ²表示等效噪声功率；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，当n为1，w为k时，各数据层自身发射功率与第n数据层的发射功率与第w数据层的发射功率的函数关系表示为：

其中，p_i表示第i数据层的发射功率，λ₁表示第1数据层的信道增益，λ_i表示第i数据层的信道增益，λ_k表示第k数据层的信道增益；

系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系可以表示为：p₁w₁+p_kw₂＝p_T，其中，p₁表示第1数据层发射功率，p_k表示第k数据层的发射功率，p_T表示系统总发射功率；

系统总发射功率与第1数据层的信噪比或信干噪比以及第k数据层的信噪比或信干噪比的函数关系可以表示为：

其中， λ_i表示第i数据层对应的信道增益。

再进一步的，当n为1，w为k时，包括：

第n数据层的信噪比或信干噪比表示为：

第w数据层的信噪比或信干噪比表示为：

其中，x₁表示第1数据层的信噪比或信干噪比，x_k表示第k数据层的信噪比或信干噪比， λ_i表示第i数据层对应的信道增益，p_T表示系统总发射功率。

更进一步的，当n为1，w为k时，可以包括：

第n数据层的发射功率表示为：

第w数据层的发射功率表示为：

其中，p₁表示第1数据层发射功率，p_k表示第k数据层的发射功率，p_T表示系统总发射功率，λ₁表示第1数据层的信道增益，λ_i表示第i数据层的信道增益，λ_k表示第k数据层的信道增益，σ²表示等效噪声功率，a、b、c表示拟合系数。

本发明实施例提供一种功率分配设备，通过根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率总和，再根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系，获取系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，进一步的，根据系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当系统的谱效率总和最大时，获取各数据层的信噪比或信干噪比，并根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率，能够在单码字到多层映射的MIMO系统中，实现功率分配优化，使系统吞吐量最大化。

本发明又一实施例提供一种功率分配设备02，如图5所示，可以包括处理器024、接收机021、发射机023、和存储器022，其中，存储器022用于存储分配的功率值，以及功率分配过程中产生的函数关系值，处理器024用于执行前述实施例提供的系统功率分配方法，以获取系统中各个数据层的功率分配值，并将得到的功率分配值存储在存储器022中，发射机023用于从存储器022中获取分配后各个数据层的功率分配值，对各个数据层进行功率分配，并将各层数据信号发射出去，接收机021用于接收发射机023发送的数据信号，其中：

处理器024用于根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率总和。

处理器024还用于根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系，获取系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

处理器024还用于根据系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当系统的谱效率总和最大时，获取各数据层的信噪比或信干噪比。

处理器024还用于根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率。

进一步的，处理器024可以具体用于：

根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身谱效率的关系获取各数据层的拟合函数的拟合系数，并根据各数据层的拟合系数获取各数据层的拟合函数；

将系统内的第1至第m数据层映射至第一码字，将系统内的第m+1至第k数据层映射至第二码字，其中，属于同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等；

根据各数据层的拟合函数获取第一码字的谱效率以及第二码字内的谱效率；

将第一码字的谱效率与将第二码字的谱效率之和相加，得到系统的谱效率总和。

再进一步的，处理器024还可以具体用于：

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系，获取各数据层自身发射功率与第一码字内第n数据层的发射功率或与第二码字内第w数据层的发射功率的函数关系。

根据各数据层自身发射功率与第n数据层的发射功率或与第w数据层的发射功率的函数关系，获取系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系。

根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系，以及系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系，获取系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

再进一步的，处理器024还可以具体用于：

根据系统的谱效率总和的最大值，以及系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，获取第n数据层的信噪比或信干噪比和第w数据层的信噪比或信干噪比。

再进一步的，处理器024还可以具体用于：

根据第n数据层的信噪比或信干噪比获取第n数据层的发射功率，根据第w数据层的信噪比或信干噪比获取第w数据层的发射功率；

根据第n数据层的发射功率或第w数据层的发射功率获取除第n数据层和第w数据层之外所有数据层的发射功率。

再进一步的，拟合函数包括：

y＝a×log_t(b+x)+c，其中，x表示数据层的信噪比或信干噪比，y表示谱效率，a，b，c表示数据拟合系数，t表示该拟合函数中对数的底数；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，当n为1，w为k时，谱效率总和表示为：

其中，表示谱效率总和，k表示系统总数据层数，m表示系统中第一个码字包含m数据层，k-m表示系统中第二码字包含k-m数据层，m[a×log_t(b+x₁)+c]表示第一码字的谱效率，(k-m)[a×log_t(b+x_k)+c]表示第二码字的谱效率。

再进一步的，各层的信噪比或信干噪比与该层自身发射功率的关系表示为：

其中，x_i表示第i数据层信噪比或信干噪比，λ_i表示第i数据层对应的信道增益，p_i表示系统第i数据层的发射功率，σ²表示等效噪声功率；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，当n为1，w为k时，各数据层自身发射功率与第n数据层的发射功率与第w数据层的发射功率的函数关系可以表示为：

其中，p_i表示第i数据层的发射功率，λ₁表示第1数据层的信道增益，λ_i表示第i数据层的信道增益，λ_k表示第k数据层的信道增益；

系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系表示为：p₁w₁+p_kw₂＝p_T，其中，p₁表示第1数据层发射功率，p_k表示第k数据层的发射功率，p_T表示系统总发射功率；

系统总发射功率与第1数据层的信噪比或信干噪比以及第k数据层的信噪比或信干噪比的函数关系可以表示为：

其中， λ_i表示第i数据层对应的信道增益。

再进一步的，当n为1，w为k时，包括：

第n数据层的信噪比或信干噪比表示为：

第w数据层的信噪比或信干噪比表示为：

其中，x₁表示第1数据层的信噪比或信干噪比，x_k表示第k数据层的信噪比或信干噪比， λ_i表示第i数据层对应的信道增益，p_T表示系统总发射功率。

更进一步的，当n为1，w为k时，可以包括：

第n数据层的发射功率表示为：

第w数据层的发射功率表示为：

其中，p₁表示第1数据层发射功率，p_k表示第k数据层的发射功率，p_T表示系统总发射功率，λ₁表示第1数据层的信道增益，λ_i表示第i数据层的信道增益，λ_k表示第数据k层的信道增益，σ²表示等效噪声功率，a、b、c表示拟合系数。

本发明实施例提供一种设备，通过根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据各数据层的拟合函数获取系统的谱效率总和，再根据各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、系统内各个码字的发射功率与系统总发射功率的函数关系，获取系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，进一步的，根据系统总发射功率与各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当系统的谱效率总和最大时，获取各数据层的信噪比或信干噪比，并根据各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率，能够在单码字到多层映射的MIMO系统中，实现功率分配优化，使系统吞吐量最大化。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的设备中，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。且上述的各单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种系统功率分配方法，其特征在于，所述方法包括：

根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，在属于同一码字内的所有数据层的信噪比或信干燥比相等时，并根据所述各数据层的拟合函数获取所述系统的谱效率总和；

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系，获取所述系统总发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系；

根据所述系统总发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当所述系统的谱效率总和最大时，获取所述各数据层的信噪比或信干噪比；

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述系统内有两个码字时，所述根据所述系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，并根据所述各数据层的拟合函数获取所述系统的谱效率总和包括：

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身谱效率的对数关系获取所述各数据层的拟合函数的拟合系数，并根据所述各数据层的拟合系数获取所述各数据层的拟合函数；

将所述系统内的第1至第m数据层映射至第一码字，将所述系统内的第m+1至第k数据层映射至第二码字，其中，属于同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等；

根据所述各数据层的拟合函数获取所述第一码字的谱效率以及所述第二码字的谱效率；

将所述第一码字的谱效率与所述第二码字的谱效率相加，得到所述系统的谱效率总和。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系，获取所述系统总发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系包括：

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系，获取各数据层自身发射功率与所述第一码字内第n数据层的发射功率或与所述第二码字内第w数据层的发射功率的函数关系；

根据所述各数据层自身发射功率与所述第n数据层的发射功率或与所述第w数据层的发射功率的函数关系，获取所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系；

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系，以及所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系，获取所述系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述系统总发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当所述系统的谱效率总和最大时，获取所述各数据层的信噪比或信干噪比包括：

根据所述系统的谱效率总和的最大值，以及所述系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，获取所述第n数据层的信噪比或信干噪比和所述第w数据层的信噪比或信干噪比。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率包括：

根据所述第n数据层的信噪比或信干噪比获取所述第n数据层的发射功率，根据所述第w数据层的信噪比或信干噪比获取所述第w数据层的发射功率；

根据所述第n数据层的发射功率或所述第w数据层的发射功率获取除所述第n数据层和所述第w数据层之外所有数据层的发射功率。

6.根据权利要求3至5任意一项所述的方法，其特征在于，

所述拟合函数包括：

y＝a×log_t(b+x)+c，其中，x表示数据层的信噪比或信干噪比，y表示谱效率，a，b，c表示数据拟合系数，t表示该拟合函数中对数的底数；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，当n为1，w为k时，所述谱效率总和表示为：

$\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}\{a\×{\log }_t(b+x_i)+c\}=m\[a\×{\log }_t(b+x_1)+c\]+(k-m)\[a\×{\log }_t(b+x_k)+c\]$

其中，表示所述谱效率总和，k表示所述系统总数据层数，m表示所述系统中第一个码字包含m数据层，k-m表示所述系统中第二码字包含k-m数据层，m[a×log_t(b+x₁)+c]表示所述第一码字的谱效率，(k-m)[a×log_t(b+x_k)+c]表示所述第二码字的谱效率。

7.根据权利要求3至5任意一项所述的方法，其特征在于，包括：

所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系表示为：

其中，x_i表示第i数据层信噪比或信干噪比，λ_i表示所述第i数据层对应的信道增益，p_i表示所述系统第i数据层的发射功率，σ²表示等效噪声功率；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，当n为1，w为k时，所述各数据层自身发射功率与所述第n数据层的发射功率与所述第w数据层的发射功率的函数关系表示为：

其中，p_i表示所述第i数据层的发射功率，λ₁表示第1数据层的信道增益，λ_i表示所述第i数据层的信道增益，λ_k表示第k数据层的信道增益；

所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系表示为：p₁w₁+p_kw₂＝p_T，其中，p₁表示所述第1数据层发射功率，p_k表示所述第k数据层的发射功率，p_T表示所述系统总发射功率；

所述系统总发射功率与第1数据层的信噪比或信干噪比以及第k数据层的信噪比或信干噪比的函数关系表示为：

其中，λ_i表示所述第i数据层对应的信道增益。

8.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，当n为1，w为k时，包括：

所述第n数据层的信噪比或信干噪比表示为：

$x_1=\frac{m}{{\mathrm{kq}}_1}\[P_T+b(q_1+q_2)\]-b;$

所述第w数据层的信噪比或信干噪比表示为：

$x_k=\frac{k-m}{{\mathrm{kq}}_2}\[P_T+b(q_1+q_2)\]-b;$

其中，x₁表示第1数据层的信噪比或信干噪比，x_k表示第k数据层的信噪比或信干噪比，λ_i表示第i数据层对应的信道增益，p_T表示所述系统总发射功率，b表示拟合系数，σ²表示等效噪声功率。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当n为1，w为k时，包括：

所述第n数据层的发射功率表示为：

$p_1=\frac{m}{w_{1}k}(P_T+b\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1+b\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2)-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}b;$

所述第w数据层的发射功率表示为：

$p_k=\frac{k-m}{w_{2}k}(P_T+b\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1+b\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2)-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}b;$

其中，p₁表示第1数据层发射功率，p_k表示第k数据层的发射功率，p_T表示所述系统总发射功率，λ₁表示所述第1数据层的信道增益，λ_i表示第i数据层的信道增益，λ_k表示所述第k数据层的信道增益，σ²表示等效噪声功率，a、b、c表示所述拟合系数，w₁表示所述第一码字内第一数据层的信道增益相对于所述第一码字内各数据层的信道增益比值之和；w₂表示所述第二码字内第k数据层的信道增益相对于所述第二码字内各数据层信道增益比值之和。

10.一种功率分配设备，其特征在于，包括：

谱效率和获取单元，用于根据系统的各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层谱效率的函数关系获取各数据层的拟合函数，在属于同一码子内的所有数据层的信噪比或信干燥比相等时，并根据所述各数据层的拟合函数获取所述系统的谱效率总和；

功率与信噪比关系获取单元，用于根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系、所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系，获取所述系统总发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系；

信噪比或信干噪比获取单元，用于根据所述系统总发射功率与所述各数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，当所述系统的谱效率总和最大时，获取所述系统各数据层的信噪比或信干噪比；

功率获取单元，用于根据所述系统各数据层的信噪比或信干噪比获取各数据层的发射功率。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，当所述系统内有两个码字时，所述谱效率和获取单元包括：

拟合函数获取子单元，用于根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身谱效率的对数关系获取所述各数据层的拟合函数的拟合系数，并根据所述各数据层的拟合系数获取所述各数据层的拟合函数；

码字映射子单元，用于将所述系统内的第1至第m数据层映射至第一码字，将所述系统内的第m+1至第k数据层映射至第二码字，其中，属于同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等；

谱效率获取子单元，用于根据所述各数据层的拟合函数获取所述第一码字的谱效率以及所述第二码字内的谱效率；

谱效率和获取子单元，用于将所述第一码字的谱效率与将所述第二码字的谱效率之和相加，得到所述系统的谱效率总和。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述功率与信噪比关系获取单元具体用于：

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系，获取各数据层自身发射功率与所述第一码字内第n数据层的发射功率或与所述第二码字内第w数据层的发射功率的函数关系；

根据所述各数据层自身发射功率与所述第n数据层的发射功率或与所述第w数据层的发射功率的函数关系，获取所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系；

根据所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系，以及所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系，获取所述系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述信噪比或信干噪比获取单元具体用于：

根据所述系统的谱效率总和的最大值，以及所述系统总发射功率与第n数据层的信噪比或信干噪比以及第w数据层的信噪比或信干噪比的函数关系，获取所述第n数据层的信噪比或信干噪比和所述第w数据层的信噪比或信干噪比。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述功率获取单元具体用于：

根据所述第n数据层的信噪比或信干噪比获取所述第n数据层的发射功率，根据所述第w数据层的信噪比或信干噪比获取所述第w数据层的发射功率；

根据所述第n数据层的发射功率或所述第w数据层的发射功率获取除所述第n数据层和所述第w数据层之外所有数据层的发射功率。

15.根据权利要求12至14任意一项所述的设备，其特征在于，

所述拟合函数包括：

y＝a×log_t(b+x)+c，其中，x表示数据层的信噪比或信干噪比，y表示谱效率，a，b，c表示数据拟合系数，t表示该拟合函数中对数的底数；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，当n为1，w为k时，所述谱效率总和表示为：

$\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}\{a\×{\log }_t(b+x_i)+c\}=m\[a\×{\log }_t(b+x_1)+c\]+(k-m)\[a\×{\log }_t(b+x_k)+c\]$

其中， $\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}\{a\×{\log }_t(b+x_i)+c\}$ 表示所述谱效率总和，k表示所述系统总数据层数，m表示所述系统中第一个码字包含m数据层，k-m表示所述系统中第二码字包含k-m数据层，m[a×log_t(b+x₁)+c]表示所述第一码字的谱效率，(k-m)[a×log_t(b+x_k)+c]表示所述第二码字的谱效率。

16.根据权利要求12至14任意一项所述的设备，其特征在于，包括：

所述各数据层的信噪比或信干噪比与该数据层自身发射功率的函数关系表示为：

其中，x_i表示第i数据层信噪比或信干噪比，λ_i表示所述第i数据层对应的信道增益，p_i表示所述系统第i数据层的发射功率，σ²表示等效噪声功率；

在同一码字内的所有数据层的信噪比或信干噪比相等的情况下，当n为1，w为k时，所述各数据层自身发射功率与所述第n数据层的发射功率与所述第w数据层的发射功率的函数关系表示为：

其中，p_i表示所述第i数据层的发射功率，λ₁表示第1数据层的信道增益，λ_i表示所述第i数据层的信道增益，λ_k表示第k数据层的信道增益；

所述系统内各个码字的发射功率与所述系统总发射功率的函数关系表示为：p₁w₁+p_kw₂＝p_T，其中，p₁表示所述第1数据层发射功率，p_k表示所述第k数据层的发射功率，p_T表示所述系统总发射功率；

所述系统总发射功率与第1数据层的信噪比或信干噪比以及第k数据层的信噪比或信干噪比的函数关系表示为：

其中，λ_i表示所述第i数据层对应的信道增益。

17.根据权利要求13或14任意一项所述的设备，其特征在于，当n为1，w为k时，包括：

所述第n数据层的信噪比或信干噪比表示为：

$x_1=\frac{m}{{\mathrm{kq}}_1}\[P_T+b(q_1+q_2)\]-b;$

所述第w数据层的信噪比或信干噪比表示为：

$x_k=\frac{k-m}{{\mathrm{kq}}_2}\[P_T+b(q_1+q_2)\]-b;$

其中，x₁表示第1数据层的信噪比或信干噪比，x_k表示第k数据层的信噪比或信干噪比，λ_i表示第i数据层对应的信道增益，p_T表示所述系统总发射功率，b表示拟合系数，σ²表示等效噪声功率。

18.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，当n为1，w为k时，包括：

所述第n数据层的发射功率表示为：

$p_1=\frac{m}{w_{1}k}(P_T+b\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1+b\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2)-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}b;$

所述第w数据层的发射功率表示为：

$p_k=\frac{k-m}{w_{2}k}(P_T+b\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_1}{w}_1+b\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}{w}_2)-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\λ}}_k}b;$

其中，p₁表示第1数据层发射功率，p_k表示第k数据层的发射功率，p_T表示所述系统总发射功率，λ₁表示所述第1数据层的信道增益，λ_i表示第i数据层的信道增益，λ_k表示所述第k数据层的信道增益，σ²表示等效噪声功率，a、b、c表示所述拟合系数，w₁表示所述第一码字内第一数据层的信道增益相对于所述第一码字内各数据层的信道增益比值之和；w₂表示所述第二码字内第k数据层的信道增益相对于所述第二码字内各数据层信道增益比值之和。