CN104378815B - 一种注水功率分配的注水线搜索方法和装置 - Google Patents
一种注水功率分配的注水线搜索方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明适用于通信领域，提供了一种注水功率分配的注水线搜索方法和装置，该方法包括：根据OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，建立OFDM系统和MIMO系统的统一功率分配模型；根据信道的冲击响应结果，以及容量最大化的注水定理进行功率分配，获取所述统一功率分配模型的功率分配系数；根据所获取的功率分配系数，迭代至所有信道的功率分配系数的平方均为正值时，得到所述统一功率分配模型唯一对应的注水线。本发明通过统一功率分配模型的发射功率分配系数，并通过反复迭代至所述功率分配系数的平方均为正值，从而可以快速的确定唯一的注水线，迭代次数较少，因而受平均信噪比影响也较小，注水线搜索更为简单。
Description
技术领域
本发明属于通信领域，尤其涉及一种注水功率分配的注水线搜索方法和装置。
背景技术
MIMO(英文全称为multiple input multiple output,中文全称为多入多出)技术以及OFDM(英文全称为orthogonal frequency division multiplexing,中文全称为正交频分多址)技术是当前通信领域广泛应用的通信技术。其中，MIMO系统利用多个天线，将无线信道多径传输的特性加以利用，得到空间的分集或者复用增益，大大提高了频谱效率；OFDM系统将信道分成正交信道，复用多载波进行传输，可以将频率选择性衰落转化为平坦衰落，有效对抗多径衰落和窄带干扰。
在无线移动通信系统中，不但频谱资源受限，而且发射功率也常常是受限的。因此，追求功率利用率最大化与追求频谱利用率最大化具有同样具有实际意义。如果发射端具有信道状态信息(英文简称为CSI，英文全称为Channel State Information)，则可以利用CSI来进行发射功率的自适应分配以使功率利用率最大化。比如，通过满足注水定理(water filling theory)的功率分配使得系统功率利用最大化。在MIMO和OFDM系统中，功率分配问题影响着整个系统性能的好坏。
目前，在已知CSI的情况下，利用注水定理来对多用户OFDM系统的功率进行分配，可以使系统的容量最大化。通过利用贪婪算法将比特分配与功率分配结合，每个比特计算所有子载波上的功率增量，从而进行功率分配。但是，上述方法的不足之处在于：注水线搜索复杂度非常高，而且随着信噪比和载波数的增加而增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种注水功率分配的注水线搜索方法和装置，以解决现有技术利用贪婪算法将比特分配与功率分配结合进行功率分配时，注水线搜索复杂度非常高，而且随着信噪比和载波数的增加而增大的问题。
本发明是这样实现的，一种注水功率分配的注水线搜索方法，所述方法包括：
根据OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，建立OFDM系统和MIMO系统的统一功率分配模型；
根据信道的冲击响应结果，以及容量最大化的注水定理进行功率分配，获取所述统一功率分配模型的功率分配系数；
根据所获取的功率分配系数，排除功率分配系数的平方为非正值的信道，再重新进行功率系数计算，直到所有剩余信道的功率系数的平方均为正值；
在所有信道的功率分配系数的平方均为正值时，得到所述统一功率分配模型唯一对应的注水线。
本发明的另一目的在于提供一种注水功率分配的注水线搜索装置，所述装置包括：
统一功率分配模型建立单元，根据OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，建立OFDM系统和MIMO系统的统一功率分配模型；
功率分配系数获取单元，用于根据信道的冲击响应结果，以及容量最大化的注水定理进行功率分配，获取所述统一功率分配模型的功率分配系数；
迭代单元，用于根据所获取的功率分配系数，排除功率分配系数的平方为非正值的信道，再重新进行功率系数计算，直到所有剩余信道的功率系数的平方均为正值；
注水线获取单元，用于在所有信道的功率分配系数的平方均为正值时，得到所述统一功率分配模型唯一对应的注水线。
在本发明中，通过OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，对OFDM系统和MIMO系统建立统一功率分配模型，通过所述统一功率分配模型，结合容量最大化的注水定理，得到所述统一功率分配模型的发射功率分配系数，并通过反复迭代至所述功率分配系数的平方均为正值，从而可以快速的确定唯一的注水线，迭代次数较少，因而受平均信噪比影响也较小，注水线搜索更为简单。
附图说明
图1是本发明实施例提供的注水功率分配的注水线搜索方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的建立OFDM系统和MIMO系统的统一功率分配模型的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的计算得到所述统一功率分配模型唯一对应的注水线的实现流程图；
图4为本发明实施例提供的注水功率分配的注水线搜索装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为适应MIMO系统以及OFDM系统的发射端发射功率的分配系数的计算，本发明提出了一种基于MIMO系统以及OFDM系统可通用的功率分配系数以及注水限搜索的方法。本发明所述注水功率的注水线搜索方法包括三部分：信道信息收集部分、基于容量最大化的功率分配部分和注水线快速搜索部分。其中，信道信息收集部分主要用于分析OFDM系统和MIMO系统的信道情况以及建立统一功率分配模型；基于容量最大化的功率分配部分主要用于对已建立统一功率分配模型的信道进行分析，同时针对建立的模型进行注水功率中确定信道容量的最大值；注水线快速搜索部分主要对统一模型信道进行功率分配，并搜索得到注水线值。下面进行具体说明。
图1示出了本发明实施例提供的注水功率分配的注水线搜索方法的实现流程，详述如下：
在步骤S101中，根据OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，建立OFDM系统和MIMO系统的统一功率分配模型。
具体的，如图2所示，本发明所述根据OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，建立OFDM系统和MIMO系统的统一功率分配模型步骤包括：
在步骤S201中，确定OFDM系统中第n个载波接收信号表达式为其中，P为发射总功率，βn为功率分配系数，满足总功率约束条件αn为第n个子载波上的信道增益、xn为第n个载波上的信号、wn为第n载波上的噪声，且E[|xn|2]＝1，也即发射信号为归一化信号。
在步骤S202中，确定MIMO系统中第i个信道的接受信号表达式为：
其中r为信道的非零奇异值的个数，发射端总功率为P，第i个信道上的奇异值为λi，功率分配系数为βi，x′i为功率归一化的信号，且w′i为第i载波上的噪声。
具体的，在MIMO系统中，发射天线和接收天线的个数分别为nt和nr，则信道增益可以用一个nr×nt矩阵H来表示，信号矢量为x，噪声矢量分别为w，且噪声矢量服从w～CN(0,σ2I)，则接收信号矢量为：y＝Hx+w
将信道矩阵进行奇异值分解得到：H＝UDVH
其中U和V分别为nr×nr和nt×nt的酉矩阵，D为nr×nt的非负对角矩阵，(M)H表示矩阵M的共轭转置。MIMO系统发射端的功率分配可在等效后的并行SISO(英文全称是singleinput single output，中文全称为单输入单输出)信道上进行。
假设信道H有r个非零奇异值，发射端总功率为P，第i个信道上的奇异值为λi，功率分配系数为βi，则接收信号可表示为：
为了满足总功率约束条件，令x′i为功率归一化的信号，且
在步骤S203中，根据所述OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，得到统一功率分配模型：
对于OFDM系统：Λ＝diag(α1,α2,…,αN)，B＝diag(β1,β2,…,βN)；对于MIMO系统：Λ＝diag(λ1,λ2,…,λr)，B＝diag(β1,β2,…,βr)，diag(v)表示由矢量v作为对角线上元素形成对角阵，且发射功率约束条件等价为：trace{BBH}＝1，P为发射端总功率。
在步骤S102中，根据信道的冲击响应结果，以及容量最大化的注水定理进行功率分配，获取所述统一功率分配模型的功率分配系数。
发射端获取信道冲击响应φn,1≤n≤N，根据所述信道冲击响应，即可以进行功率分配。
首先，根据容量最大化准则，利用注水定理将总发射功率分配到载波上。其中信道数目为K，令Λ＝diag(φ1,φ2,…,φK)，B＝diag(a1,a2,…,aK)，an为第n个载波上功率分配系数(功率分配系数已做归一化处理)，xn为和wn分别为第n个载波的信号和噪声，且有E(|xn|2)＝P，wn～CN(0,σ2I)。功率分配的问题就是在已知对角阵Λ的条件下，在满足trace{BBH}＝1的前提下，如何确定对角阵B，使得系统容量达到最大。
发射端对每个载波上信噪比的估计为：
系统的总容量为：
基于容量最大化准则的功率分配问题数学上可表述为：
这是一个条件拉格朗日极值问题，经求解，基于注水定理的功率分配系数的表达式为：
其中注水限常数μ由功率约束条件决定。
在步骤S103中，根据所获取的功率分配系数，排除功率分配系数的平方为非正值的信道，再重新进行功率系数计算，直到所有剩余信道的功率系数的平方均为正值；
在步骤S104中，在所有信道的功率分配系数的平方均为正值时，得到所述统一功率分配模型唯一对应的注水线。
具体的，所述根据所获取的功率分配系数，排除功率分配系数的平方为非正值的信道，再重新进行功率系数计算，直到所有剩余信道的功率系数的平方均为正值步骤包括：
在步骤S301中，根据功率约束条件在没有功率分配系数大于零的条件约束下，得到注水线值
在步骤S302中，根据公式生成功率分配系数对角矩阵(为对角元素)，判断信道功率分配系数的平方是否大于0，并记录大于0的通过对角阵生成器生成新的功率分配系数矩阵，如果不是所有的信道功率分配系数的平方大于0，则重新返回步骤A，否则完成功率分配系数的计算；
其中，an为第n个载波上功率分配系数，P为发射端总功率，μ为注水线，σ2为信道中高斯白噪声的方差，φn为信道冲击响应，K为当前剩余信道数目，即当前信道中功率分配系数的平方值为零的个数。
上述过程反复迭代进行，直到所有剩余信道的功率分配系数的平方均为正值迭代过程结束，此时所得的注水线即为所求。
所述根据功率约束条件得到注水线值步骤包括：
通过累加器接收1到K的K个信道冲击响应的平方倒数之和，通过乘法器完成累加器的输出与固定系数相乘的乘积，并发送所述乘积至第一加法器，加上固定值得到注水限μ的初始值
并且，通过第二加法器处理，减去固定值得到信道功率分配系数
下面对注水线常数μ唯一满足trace{BBH}＝1条件进行证明如下：
假设有两个不同解μ1和μ2，分别对应两个不同的集合Ω1和Ω2，则这两个集合之间的关系有两种可能：1.一个为另一个的真子集；2.每个集合至少包含一个元素，而这个元素在另一个集合中不存在。要证明注水线至多只有一个，我们只需证明这两种可能性都不存在，所以只能有Ω1＝Ω2，进而有μ1＝μ2。
对于第一种可能性，不失一般性，我们假设且s∈Ω2,μ1和μ2均满足式trace{BBH}＝1，那么：
将式(1)和式(2)两边对应相减，可以得到：μ1>μ2；又由假设s∈Ω2,有我们得到：μ1<μ2，二者矛盾，所以第一种可能性不成立。
对于第二种可能性：不失一般性，我们假设p∈Ω1,q∈Ω2,由p可得到：进而有：μ1>μ2；同理，由q可得到：进而有：μ1<μ2，得出矛盾的结果，所以第二种可能性也不成立。
综上所述，Ω1和Ω2为两个不同集合的假设不成立，所以Ω1＝Ω2，从而有μ1＝μ2。
上述材料证明了同时满足式
和式trace{BBH}＝1的注水线最多有一个，那么只要找到一个满足条件的μ，则其必为待求的注水线。
如图4为本发明提供的注水功率分配的注水线搜索装置的结构示意图，本发明所述注水功率分配的注水线搜索装置包括：
统一功率分配模型建立单元401，根据OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，建立OFDM系统和MIMO系统的统一功率分配模型；
功率分配系数获取单元402，用于根据信道的冲击响应结果，以及容量最大化的注水定理进行功率分配，获取所述统一功率分配模型的功率分配系数；
迭代单元403，用于根据所获取的功率分配系数，排除功率分配系数的平方为非正值的信道，再重新进行功率系数计算，直到所有剩余信道的功率系数的平方均为正值；
注水线获取单元404，用于在所有信道的功率分配系数的平方均为正值时，得到所述统一功率分配模型唯一对应的注水线。
优选的，所述统一功率分配模型建立单元包括：
第一确定子单元，用于确定OFDM系统中第n个载波接收信号表达式为其中，P为发射总功率，βn为功率分配系数，满足总功率约束条件αn为第n个子载波上的信道增益、xn为第n个载波上的信号、wn为第n载波上的噪声，且E[|xn|2]＝1；
第二确定子单元，用于确定MIMO系统中第i个信道的接受信号表达式为：
其中r为信道的非零奇异值的个数，发射端总功率为P，第i个信道上的奇异值为λi，功率分配系数为βi，x′i为功率归一化的信号，且w′i为第i载波上的噪声；
统一功率分配模型得到子单元，用于根据所述OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，得到统一功率分配模型：
对于OFDM系统：Λ＝diag(α1,α2,…,αN)，B＝diag(β1,β2,…,βN)；对于MIMO系统：Λ＝diag(λ1,λ2,…,λr)，B＝diag(β1,β2,…,βr)，diag(v)表示由矢量v作为对角线上元素形成对角阵，且发射功率约束条件等价为：trace{BBH}＝1，P为发射端总功率。
优选的，所述功率分配系数获取单元包括：
信道冲击响应获取子单元，用于获取发射端的信道冲击响应φn,1≤n≤N；
功率分配系数获取子单元，用于根据信道容量表达式获取容量最大时所对应的功率分配系数其中，C为系统总容量，N为系统载波数，an为第n个载波上功率分配系数，P为发射端总功率，μ为注水线，σ2为信道中高斯白噪声的方差。
所述迭代单元包括：
注水线值获取子单元，用于根据功率约束条件在没有功率分配系数大于零的条件约束下，得到注水线值
判断子单元，用于根据公式生成功率分配系数对角矩阵(为对角元素)，判断信道功率分配系数的平方是否大于0，并记录大于0的通过对角阵生成器生成新的功率分配系数矩阵，如果不是所有的信道功率分配系数的平方大于0，则重新进入注水线值获取子单元，否则完成功率分配系数的计算；
其中，an为第n个载波上功率分配系数，P为发射端总功率，μ为注水线，σ2为信道中高斯白噪声的方差，φn为信道冲击响应，K为当前剩余的信道个数。
更进一步的，所述注水线值获取子单元用于通过累加器接收1到K的K个信道冲击响应的平方倒数之和，通过乘法器完成累加器的输出与固定系数相乘的乘积，并发送所述乘积至第一加法器，加上固定值得到注水限μ的初始值
图4所述的注水功率分配的注水线搜索装置与图1、图2、图3所述的注水功率分配的注水线搜索方法相对应，在此不作重复赘述。
下面通过仿真结果进一步说明：
仿真条件：
信道总数目K＝64；
信道条件：每个信道的增益为独立同分布的复高斯分布，均值为0，每个维度的方差0.5，噪声为归一化的高斯白噪声；
功率表示：发射功率的大小用信道平均发射信噪比来衡量，定义为简称为平均信噪比。
仿真的内容和结果：
本发明所述注水搜索算法得到的结果无误差，迭代次数均随着平均信噪比的增加而有所减小。本发明所述注水功率分配的注水线搜索方法比现有的迭代法在效率提高了近一倍，只需2～4次迭代即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种注水功率分配的注水线搜索方法，其特征在于，所述方法包括：
根据OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，建立OFDM系统和MIMO系统的统一功率分配模型；
根据信道的冲击响应结果，以及容量最大化的注水定理进行功率分配，获取所述统一功率分配模型的功率分配系数；
根据所获取的功率分配系数，排除功率分配系数的平方为非正值的信道，再重新进行功率系数计算，直到所有剩余信道的功率系数的平方均为正值；
在所有信道的功率分配系数的平方均为正值时，得到所述统一功率分配模型唯一对应的注水线。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，建立OFDM系统和MIMO系统的统一功率分配模型步骤包括：
确定OFDM系统中第n个载波接收信号表达式为其中，P为发射总功率，βn为功率分配系数，满足总功率约束条件αn为第n个子载波上的信道增益、xn为第n个载波上的信号、wn为第n载波上的噪声，且E[|xn|2]＝1；
确定MIMO系统中第i个信道的接受信号表达式为：
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其中r为信道的非零奇异值的个数，发射端总功率为P，第i个信道上的奇异值为λi，功率分配系数为βi，xi'为功率归一化的信号，且wi'为第i载波上的噪声,nr为接收天线的个数；
根据所述OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，得到统一功率分配模型：
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对于OFDM系统：Λ＝diag(α1,α2,…,αN)，B＝diag(β1,β2,…,βN)；对于MIMO系统：Λ＝diag(λ1,λ2,…,λr)，B＝diag(β1,β2,…,βr)，diag(v)表示由矢量v作为对角线上元素形成对角阵，且发射功率约束条件等价为：trace{BBH}＝1，P为发射端总功率,N为系统载波数。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据信道的冲击响应结果，以及容量最大化的注水定理进行功率分配，获取所述统一功率分配模型的功率分配系数步骤包括：
获取发射端的信道冲击响应φn,1≤n≤N；
根据信道容量表达式获取容量最大时所对应的功率分配系数其中，C为系统总容量，N为系统载波数，an为第n个载波上功率分配系数，P为发射端总功率，μ为注水线，σ2为信道中高斯白噪声的方差。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所获取的功率分配系数，排除功率分配系数的平方为非正值的信道，再重新进行功率系数计算，直到所有剩余信道的功率系数的平方均为正值步骤包括：
A、根据功率约束条件在功率分配系数小于或等于零的条件约束下，得到注水线值
B、根据公式生成功率分配系数对角矩阵(为对角元素)，判断信道功率分配系数的平方是否大于0，并记录大于0的通过对角阵生成器生成新的功率分配系数矩阵，如果不是所有的信道功率分配系数的平方大于0，则重新返回步骤A，否则完成功率分配系数的计算；
其中，an为第n个载波上功率分配系数，P为发射端总功率，μ为注水线，σ2为信道中高斯白噪声的方差，φn为信道冲击响应，K为当前剩余的信道数目,N为系统载波数。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述根据功率约束条件得到注水线值步骤包括：
通过累加器接收1到K的K个信道冲击响应的平方倒数之和，通过乘法器完成累加器的输出与固定系数相乘的乘积，并发送所述乘积至第一加法器，加上固定值得到注水限μ的初始值
6.一种注水功率分配的注水线搜索装置，其特征在于，所述装置包括：
统一功率分配模型建立单元，根据OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，建立OFDM系统和MIMO系统的统一功率分配模型；
功率分配系数获取单元，用于根据信道的冲击响应结果，以及容量最大化的注水定理进行功率分配，获取所述统一功率分配模型的功率分配系数；
迭代单元，用于根据所获取的功率分配系数，排除功率分配系数的平方为非正值的信道，再重新进行功率系数计算，直到所有剩余信道的功率系数的平方均为正值；
注水线获取单元，用于在所有信道的功率分配系数的平方均为正值时，得到所述统一功率分配模型唯一对应的注水线。
7.根据权利要求6所述装置，其特征在于，所述统一功率分配模型建立单元包括：
第一确定子单元，用于确定OFDM系统中第n个载波接收信号表达式为其中，P为发射总功率，βn为功率分配系数，满足总功率约束条件αn为第n个子载波上的信道增益、xn为第n个载波上的信号、wn为第n载波上的噪声，且E[|xn|2]＝1；
第二确定子单元，用于确定MIMO系统中第i个信道的接受信号表达式为：
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其中r为信道的非零奇异值的个数，发射端总功率为P，第i个信道上的奇异值为λi，功率分配系数为βi，xi'为功率归一化的信号，且wi'为第i载波上的噪声,nr为接收天线的个数；
统一功率分配模型得到子单元，用于根据所述OFDM系统以及MIMO系统的信道的载波接收信号，得到统一功率分配模型：
<mrow>
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对于OFDM系统：Λ＝diag(α1,α2,…,αN)，B＝diag(β1,β2,…,βN)；对于MIMO系统：Λ＝diag(λ1,λ2,…,λr)，B＝diag(β1,β2,…,βr)，diag(v)表示由矢量v作为对角线上元素形成对角阵，且发射功率约束条件等价为：trace{BBH}＝1，P为发射端总功率,N为系统载波数。
8.根据权利要求6所述装置，其特征在于，所述功率分配系数获取单元包括：
信道冲击响应获取子单元，用于获取发射端的信道冲击响应φn,1≤n≤N；
功率分配系数获取子单元，用于根据信道容量表达式获取容量最大时所对应的功率分配系数其中，C为系统总容量，N为系统载波数，an为第n个载波上功率分配系数，P为发射端总功率，μ为注水线，σ2为信道中高斯白噪声的方差。
9.根据权利要求6所述装置，其特征在于，所述迭代单元包括：
注水线值获取子单元，用于根据功率约束条件在功率分配系数小于或等于零的条件约束下，得到注水线值
判断子单元，用于根据公式生成功率分配系数对角矩阵(为对角元素)，判断信道功率分配系数的平方是否大于0，并记录大于0的通过对角阵生成器生成新的功率分配系数矩阵，如果不是所有的信道功率分配系数的平方大于0，则重新进入注水线值获取子单元，否则完成功率分配系数的计算；
其中，an为第n个载波上功率分配系数，P为发射端总功率，μ为注水线，σ2为信道中高斯白噪声的方差，φn为信道冲击响应，K为当前剩余的信道个数,N为系统载波数。
10.根据权利要求9所述装置，其特征在于，所述注水线值获取子单元用于通过累加器接收1到K的K个信道冲击响应的平方倒数之和，通过乘法器完成累加器的输出与固定系数相乘的乘积，并发送所述乘积至第一加法器，加上固定值得到注水限μ的初始值
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1604511A (zh) * | 2004-11-11 | 2005-04-06 | 上海交通大学 | 多天线－正交频分复用通信系统自适应功率分配的方法 |
| CN101483874A (zh) * | 2009-01-06 | 2009-07-15 | 东南大学 | 分布式天线mimo-ofdma/sdma系统的上行资源分配方法 |
| CN101902431A (zh) * | 2010-07-08 | 2010-12-01 | 山东大学 | 一种用于ofdm动态资源分配的动态边界约束方法 |
| CN102158321A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-08-17 | 西安交通大学 | 一种能够提高移动通信系统功率效率的分布式mimo系统中功率分配与天线选择方法 |
| CN102364973A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-02-29 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 基于共享频谱接入的载波和功率联合分配方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040218519A1 (en) * | 2003-05-01 | 2004-11-04 | Rong-Liang Chiou | Apparatus and method for estimation of channel state information in OFDM receivers |
| CN102264124B (zh) * | 2010-05-28 | 2014-03-05 | 富士通株式会社 | 比特和功率分配方法、装置以及通信系统 |
| KR20130114471A (ko) * | 2012-04-09 | 2013-10-17 | 한국전자통신연구원 | 다중입력 다중출력 시스템에서 송신 전력을 할당하는 방법 및 장치 |
-
2014
- 2014-08-13 CN CN201410397173.1A patent/CN104378815B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1604511A (zh) * | 2004-11-11 | 2005-04-06 | 上海交通大学 | 多天线－正交频分复用通信系统自适应功率分配的方法 |
| CN101483874A (zh) * | 2009-01-06 | 2009-07-15 | 东南大学 | 分布式天线mimo-ofdma/sdma系统的上行资源分配方法 |
| CN101902431A (zh) * | 2010-07-08 | 2010-12-01 | 山东大学 | 一种用于ofdm动态资源分配的动态边界约束方法 |
| CN102158321A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-08-17 | 西安交通大学 | 一种能够提高移动通信系统功率效率的分布式mimo系统中功率分配与天线选择方法 |
| CN102364973A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-02-29 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 基于共享频谱接入的载波和功率联合分配方法 |
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