CN115988645A - 传送端功率分配系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种传送端功率分配系统及方法，所述传送端功率分配系统包括：数据记录器、功率优化器及功率分配器；数据记录器用以记录通道估测数据和/或传送性能指标；功率优化器用以利用内存中数据记录器所记录的通道估测数据和/或传送性能指标，在标准订定的发送频谱带内平坦度规范下，优化出各子载波的功率分配值；功率分配器用以将所述功率优化器所得到的优化功率值分配作用于OFDM各子载波的子载波功率分配器。本发明提出的传送端功率分配系统及方法，可抑制和减缓因选择性衰落所引发的传输效率下降，提升传输效率。
Description
技术领域
本发明属于无线通讯技术领域，涉及一种功率分配系统，尤其涉及一种传送端功率分配系统及方法。
背景技术
现存的无线通讯系统在传输中会遇到环境中所产生的许多干扰进而引发讯号衰落，例如因传输距离所导致的大尺度衰落及多路径干扰所导致的选择性衰落等等。其中，在丰富散射环境中因多路径干扰而产生的选择性衰落是现行无线通讯系统面临的一大难题。
为了补偿选择性干扰所导致的讯号衰落，在接收端往往必须实现复杂的等化器，这成为了传输率提升上的一大瓶颈。更高的传输速率意谓着需要更复杂及更高速的等化器。
现存的无线通讯系统、诸如802.11a/802.11g/802.11n/802.11ac/802.11ax/4G/5G等，为了解决多径干扰的问题，采用了正交频分多工技术，将资料平行地载送于多个窄频的子载波之中。因为采行了正交频分多工OFDM(Orthogona l Frequency Divi s ion Mult ip lexing)技术，在单一子载波中所看到的衰落不再为选择性衰落，而转化为平坦性衰落，因而可以分别对OFDM各子载波采用简单的等化器，大幅减少传输速率提升的设计难度。虽然正交频分多工技术可以改善等化器的设计，但受到选择性衰落影响的系统，整体的传输速率对比于非选择性衰落的通道仍受限于那些受到选择性衰落影响的子载波。
有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的无线通信功率分配方式，以便克服现有无线通信功率分配方式存在的上述至少部分缺陷。
发明内容
本发明提供一种传送端功率分配系统及方法，可抑制和减缓因选择性衰落所引发的传输效率下降，进而提升传输效率。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：
一种传送端功率分配系统，所述传送端功率分配系统包括：
数据记录器，用以记录通道估测数据和/或传送性能指标；
功率优化器，用以利用内存中数据记录器所记录的通道估测数据和/或传送性能指标，在标准订定的发送频谱带内平坦度规范下，优化出各子载波的功率分配值；
功率分配器，用以将所述功率优化器所得到的优化功率值分配作用于OFDM各子载波的子载波功率分配器；所述功率分配器在OFDM系统I FFT的输入端、空间映射矩阵之后再分别对每个子载波乘上一个非均一的实变数增益或复变数增益，用以对抗预期的通道衰减。
作为本发明的一种实施方式，所述数据记录器用以记录至少一笔反向传输通道估测值、估测近似值、传送性能指标中的至少一个；或者，所述数据记录器利用反馈通道所获取的接收端通道估测值回授或估测近似值回授。
作为本发明的一种实施方式，所述功率优化器基于反向通道估测值、总传送功率及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；或者，
所述功率优化器基于接收通道响应估测值和传送性能指标、总传送功率以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；或者，
所述功率优化器基于反馈的通道估测值回授、总传送功率以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配。
作为本发明的一种实施方式，所述功率分配器用以将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波的子载波功率分配器，并传送出封包。
根据本发明的另一个方面，采用如下技术方案：一种传送端功率分配方法，所述传送端功率分配方法包括：
数据记录步骤；记录通道估测数据和/或传送性能指标；
功率优化步骤；根据记录的通道估测数据和/或传送性能指标，在标准订定的发送频谱带内平坦度规范下，优化出各子载波的功率分配值；
功率分配步骤；将得到的优化功率值分配作用于OFDM各子载波的子载波功率分配器；在OFDM系统I FFT的输入端、空间映射矩阵之后再分别对每个子载波乘上一个非均一的实变数增益或复变数增益，用以对抗预期的通道衰减。
作为本发明的一种实施方式，所述数据记录步骤中，记录至少一笔反向传输通道估测值、估测近似值、传送性能指标中的至少一个；或者，利用反馈通道所获取的接收端通道估测值回授或估测近似值回授。
作为本发明的一种实施方式，所述功率优化步骤中，基于反向通道估测值、总传送功率及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；或者，
基于接收通道响应估测值和传送性能指标、总传送功率以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；或者，
基于反馈的通道估测值回授、总传送功率以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配。
作为本发明的一种实施方式，所述功率分配步骤中，将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波的子载波功率分配器，并传送出封包。
本发明的有益效果在于：本发明提出的传送端功率分配系统及方法，通过在OFDM系统(例如802.11a/802.11n/802.11ac/802.11ax)空间转换矩阵之后加入一个非均一的实变数增益或复变数增益来达到子载波能量分配的目的。大体上，本发明所提出的功率分配系统先利用反向和/或反馈通道得到预期通道估测值，再根据通道估测的结果、系统规格和发送频谱带内平坦度限制得到各子载波优化的能量增益值，最后使用功率分配器作用到各子载波上，以达到抑制和减缓因选择性衰落所引发的传输效率下降，提升传输效率。
附图说明
图1为本发明一实施例中传送端功率分配系统的组成示意图。
图2为本发明一实施例中传送端功率分配系统的组成示意图。
图3为本发明一实施例中传送端功率分配系统的组成示意图。
图4为本发明一实施例中功率分配器的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。
说明书中各个实施例中的步骤的表述只是为了方便说明，本申请的实现方式不受步骤实现的顺序限制。
说明书中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接，如通过一些有源器件、无源器件或电传导媒介进行的连接；还可包括本领域技术人员公知的在可实现相同或相似功能目的的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、跟随电路等电路或部件的连接。
本发明揭示了一种传送端功率分配系统，在本发明的一种使用场景下，所述功率分配系统为基于接收通道资讯及传送性能指标的传送端功率分配系统，该系统主要应用于现今基于正交频分多工(Orthogona l Frequency Divi s ion Mu lt ip lexing(OFDM))的无线通讯系统，诸如802.11a/802.11g/802.11n/802.11ac/802.11ax/4G/5G。
目前无线通讯协议(诸如802.11a/802.11n/802.11ac/802.11ax)在制定时，因为考量到发送频谱带内平坦度需求，对各子载波并未使用非均一化的处理，而是采用对资料流各子载波分别乘上均一化的空间转换矩阵转到空间资料流，但其实协议中对发送频谱带内平坦度的需求是有一个忍受范围的，这也给了我们一个能有效控制各子载波能量增益的操作空间。
本发明利用OFDM传送端子载波功率分配技术来强化正交频分无线通讯系统能力；基于OFDM传送端子载波功率分配技术可以有下列三个可能的效能提升：(1)受到严重通道衰落影响的子载波因为被功率分配器在传送端挹注了额外的能量而使得接收端在该子载波上得到接收能力的改善。(2)透过适当的子载波功率分配加强了接收端解码器在多径干扰下的解码能力，从而改善了整体的传输效率。(3)透过挹注额外能量于受到多径干扰衰落的导引符元上，可以改善接收端的同步及通道估测能力，从而改善了整体的传输效率。
图1至图3为本发明一实施例中传送端功率分配系统的组成示意图；请参阅图1至图3，所述传送端功率分配系统包括：数据记录器1、功率优化器2及功率分配器3。所述数据记录器1用以记录通道估测数据和/或传送性能指标；所述功率优化器2用以根据所述数据记录器记录的通道估测数据和/或传送性能指标，在标准订定的发送频谱带内平坦度规范下，优化出各子载波的功率分配值；所述功率分配器3用以将所述功率优化器所得到的优化功率值分配作用于OFDM各子载波的子载波功率分配器。
目前通用的OFDM系统(例如802.11n/11ac/11ax)在发送端会在每个I FFT的输入端乘上均一化空间映射矩阵。本发明中，所述功率分配器在OFDM系统I FFT的输入端，空间映射矩阵之后再分别对每个子载波乘上一个非均一的实变数增益或复变数增益，用以对抗预期的通道衰减。
图4为本发明一实施例中功率分配器的组成示意图，对各子载波在空间映射矩阵之后的讯号乘上功率优化器所得到相对于各子载波的非均一实变数增益或非均一复变数增益值(图4中
其中i为传送天线索引，j为子载波索引，
可不为1)，以达到功率分配的目的和效用。
在本发明的一实施例中，所述数据记录器1用以记录下由反向通道所接收到的至少一笔反向传输通道估测值或估测近似值。所述功率优化器2基于反向通道估测值、总传送功率及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配。所述功率分配器3用以将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波，并传送出封包。
在本发明的另一实施例中，所述数据记录器1记录下传送性能指标；所述功率优化器1基于传送性能指标、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制，及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；所述功率分配器2用以将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波，并传送出封包。
在本发明的又一实施例中，所述数据记录器1记录下接收到至少一笔反向通道估测值或估测近似值以及传送性能指标；所述功率优化器2基于接收通道响应估测值和传送性能指标、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；所述功率分配器3将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波，并传送出封包。
在本发明的又一实施例中，所述数据记录器1利用反馈通道所获取的接收端通道估测值回授或估测近似值回授；所述功率优化器2基于反馈的通道估测值回授、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；所述功率分配器3将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波，并传送出封包。
在本发明的又一实施例中，所述数据记录器1利用反馈通道所获取的接收端通道估测值回授或估测近似值回授及传送性能指标；所述功率优化器2基于反馈的通道估测值回授和传送性能指标、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；所述功率分配器3将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波，并传送出封包。
本发明进一步揭示一种传送端功率分配方法，所述传送端功率分配方法包括：记录通道估测数据和/或传送性能指标；根据记录的通道估测数据和/或传送性能指标，在标准订定的发送频谱带内平坦度规范下，优化出各子载波的功率分配值；将得到的优化功率值分配应用于OFDM各子载波的子载波功率分配器。
在本发明的一实施例中，所述传送端功率分配方法包括：记录下由反向通道所接收到的至少一笔反向传输通道估测值或估测近似值；基于反向通道估测值、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波，并传送出封包。
在本发明的另一实施例中，所述传送端功率分配方法包括：所述数据记录器记录下传送性能指标；所述功率优化器基于传送性能指标、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制，及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；所述功率分配器将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波，并传送出封包。
在本发明的又一实施例中，所述传送端功率分配方法包括：记录下接收到至少一笔反向通道估测值或估测近似值以及传送性能指标；基于接收通道响应估测值和传送性能指标、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波，并传送出封包。
在本发明的又一实施例中，所述传送端功率分配方法包括：利用反馈通道所获取的接收端通道估测值回授或估测近似值回授；基于反馈的通道估测值回授、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波，并传送出封包。
在本发明的又一实施例中，所述传送端功率分配方法包括：利用反馈通道所获取的接收端通道估测值回授或估测近似值回授及传送性能指标；基于反馈的通道估测值回授和传送性能指标、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波，并传送出封包。
本发明可以改善无线传输系统在多径干扰下的传送效率。以下分别就架构实现上及执行上分别说明本专利所涵盖的内容。
本发明的一实施例中，功率分配系统在架构上由三个区块构成：第一个区块为数据记录器，用以记录反向通道估测数据和传送性能指标(例如传送调变编码索引和对应的重传率)；第二个区块为OFDM子载波功率分配优化器(即上述功率优化器2)，主要的功能是利用记录器所记录的资讯，优化及调适出传送端所需的OFDM子载波功率分配数值；第三个区块为OFDM子载波功率分配器(即上述功率分配器3)，功能是将功率分配优化器所得到的功率分配数值应用于各子载波之上。上述实施例中，功率优化及分配方法包括：
步骤S1、记录反向通道估测数据和传送性能指标。
步骤S2、利用记录器所记录的资讯，在总传送功率限制及各子载波功率限制的条件下，优化出传送端所需的OFDM子载波功率分配数值。
步骤S3、将功率分配优化器所得到的功率分配数值应用于各子载波之上。
本发明的一实施例中，功率分配系统在架构上由三个区块构成：第一个区块为数据记录器，用以记录反向通道估测数据和传送性能指标(例如传送调变编码索引和对应的重传率)；第二个区块为OFDM子载波功率分配优化器(即上述功率优化器2)，主要的功能是利用记录器所记录的资讯，优化及调适出传送端所需的OFDM子载波功率分配数值；第三个区块为OFDM子载波功率分配器(即上述功率分配器3)，功能是将功率分配优化器所得到的功率分配数值应用于各子载波之上。上述实施例中，功率优化及分配方法包括：
步骤S1、记录反向通道估测数据和传送性能指标。
步骤S2、利用记录器所记录的资讯，在总传送功率限制及各子载波功率限制的条件下，迭代更新出传送端所需的OFDM子载波功率分配数值。
步骤S3、将功率分配优化器所得到的功率分配数值应用于各子载波之上。
步骤S4、重复步骤S1到S3，迭代更新传送端子载波功率分配值。
本发明的一实施例中，功率分配系统在架构上由三个区块构成：第一个区块为数据记录器，用以记录利用反馈通道所获取的接收端通道估测回授和传送性能指标(例如传送调变编码索引和对应的重传率)；第二个区块为OFDM子载波功率分配优化器，主要的功能是利用记录器所记录的资讯，优化及调适出传送端所需的OFDM子载波功率分配数值；第三个区块为OFDM子载波功率分配器(即上述功率分配器3)，功能是将功率分配优化器所得到的功率分配数值应用于各子载波之上。上述实施例中，功率优化及分配方法包括：
步骤S1、记录利用反馈通道所获取的接收端通道估测回授和传送性能指标。
步骤S2、利用记录器所记录的资讯，在总传送功率限制及各子载波功率限制的条件下，优化及调适出传送端所需的OFDM子载波功率分配数值。
步骤S3、将功率分配优化器所得到的功率分配数值应用于各子载波之上。
本发明的一实施例中功率分配系统在架构上由三个区块构成。第一个区块为数据记录器，用以记录利用反馈通道所获取的接收端通道估测回授和传送性能指标(例如传送调变编码索引和对应的重传率)；第二个区块为OFDM子载波功率分配优化器(即上述功率优化器2)，主要的功能是利用记录器所记录的资讯，优化及调适出传送端所需的OFDM子载波功率分配数值；第三个区块为OFDM子载波功率分配器，功能是将功率分配优化器所得到的功率分配数值应用于各子载波之上。上述实施例中，功率优化及分配方法包括：
步骤S1、记录利用反馈通道所获取的接收端通道估测回授和传送性能指标。
步骤S2、利用记录器所记录的资讯，在总传送功率限制及各子载波功率限制的条件下，迭代更新出传送端所需的OFDM子载波功率分配数值。
步骤S3、将功率分配优化器所得到的功率分配数值应用于各子载波之上。
步骤S4、重复步骤S1到S3，迭代更新传送端子载波功率分配值。
综上所述，本发明提出的传送端功率分配系统及方法，通过在OFDM系统(例如802.11a/802.11n/802.11ac/802.11ax)空间转换矩阵之后加入一个非均一的实变数增益或复变数增益来达到子载波能量分配的目的。大体上，本发明所提出的功率分配系统先利用反向和/或反馈通道得到预期通道估测值，再根据通道估测的结果、系统规格和发送频谱带内平坦度限制得到各子载波优化的能量增益值，最后使用功率分配器作用到各子载波上，以达到抑制和减缓因选择性衰落所引发的传输效率下降，提升传输效率。
对于传送与接收通道不对称的环境，一个方式是可藉由典型射频前端校正技术将传送与接收通道校正为类对称，另一个方式是采用接收端通道估测回授；得到通道估测值后再接续以本专利所提出之方法进行传送端子载波功率分配。
由于无线通讯涉及二个通讯装置之间的传收，在本发明的一实施例中，所提及的无线通道皆为两个选定通讯装置间一对一或多对多的通道，亦即所述的通道响应并不源自于此两个通讯装置之外。
需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施；例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一些实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中；例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现；例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。
以上所述实施例的各项技术特征在记录器的部份可以选择部份的观测指标用以做为功率分配优化器所参考的输入，为使描述简洁，未对上述实施例中的各项技术特征所有可能的组合都进行描述。然而，只要这些技术特径的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。实施例中所涉及的效果或优点可因多种因素干扰而可能不能在实施例中体现，对于效果或优点的描述不用于对实施例进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它元件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (8)
1.一种传送端功率分配系统，其特征在于，所述传送端功率分配系统包括：
数据记录器，用以记录通道估测数据和/或传送性能指标；
功率优化器，用以利用内存中数据记录器所记录的通道估测数据和/或传送性能指标，在标准订定的发送频谱带内平坦度规范下，优化出各子载波的功率分配值；
功率分配器，用以将所述功率优化器所得到的优化功率值分配作用于OFDM各子载波的子载波功率分配器；所述功率分配器在OFDM系统IFFT的输入端、空间映射矩阵之后再分别对每个子载波乘上一个非均一的实变数增益或复变数增益，用以对抗预期的通道衰减。
2.根据权利要求1所述的传送端功率分配系统，其特征在于：
所述数据记录器用以记录至少一笔反向传输通道估测值、估测近似值、传送性能指标中的至少一个；或者，所述数据记录器利用反馈通道所获取的接收端通道估测值回授或估测近似值回授。
3.根据权利要求1所述的传送端功率分配系统，其特征在于：
所述功率优化器基于反向通道估测值、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；或者，
所述功率优化器基于接收通道响应估测值和传送性能指标、总传送功率以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；或者，
所述功率优化器基于反馈的通道估测值回授、总传送功率以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配。
4.根据权利要求1所述的传送端功率分配系统，其特征在于：
所述功率分配器用以将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波的子载波功率分配器，并传送出封包。
5.一种传送端功率分配方法，其特征在于，所述传送端功率分配方法包括：
数据记录步骤；记录通道估测数据和/或传送性能指标；
功率优化步骤；根据记录的通道估测数据和/或传送性能指标，在标准订定的发送频谱带内平坦度规范下，优化出各子载波的功率分配值；
功率分配步骤；将得到的优化功率值分配作用于OFDM各子载波的子载波功率分配器；在OFDM系统IFFT的输入端、空间映射矩阵之后再分别对每个子载波乘上一个非均一的实变数增益或复变数增益，用以对抗预期的通道衰减。
6.根据权利要求5所述的传送端功率分配方法，其特征在于：
所述数据记录步骤中，记录至少一笔反向传输通道估测值、估测近似值、传送性能指标中的至少一个；或者，利用反馈通道所获取的接收端通道估测值回授或估测近似值回授。
7.根据权利要求5所述的传送端功率分配方法，其特征在于：
所述功率优化步骤中，基于反向通道估测值、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；或者，
基于接收通道响应估测值和传送性能指标、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配；或者，
基于反馈的通道估测值回授、总传送功率、发送频谱带内平坦度限制以及各子载波最大及最小功率分配值决定出各子载波的传送功率分配。
8.根据权利要求5所述的传送端功率分配方法，其特征在于：
所述功率分配步骤中，将得到的优化功率分配应用于OFDM各子载波的子载波功率分配器，并传送出封包。
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| CN202211649733.9A CN115988645A (zh) | 2022-12-21 | 2022-12-21 | 传送端功率分配系统及方法 |
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| CN202211649733.9A CN115988645A (zh) | 2022-12-21 | 2022-12-21 | 传送端功率分配系统及方法 |
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Family Applications (1)
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2022
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