CN1894917B - 用于多载波通信系统中吞吐率提高的功率分配 - Google Patents

Abstract

一般性地公开了在多载波无线通信信道中利用子载波删节执行智能发射功率控制的设备和相关方法。

Description

用于多载波通信系统中吞吐率提高的功率分配

相关申请的交叉引用：本申请要求2003年8月8日递交的、名称为“高吞吐率无线网络体系结构、装置以及相关的方法(A HIGH-THROUGHPUT WIRELESS NETWORKARCHITECTURE，APPARATUS AND ASSOCIATED METHODS)”的美国临时申请No.60/493,937的优先权。此外，本发明要求Sadri等人2002年12月30日递交的、名称为“用于智能化发射功率控制方案的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FORINTELLIGENT TRANSMITTED POWER CONTROL SCHEME)”的相关申请No.10/330,675以及Maltsev等人2003年12月某一天递交的、名称为“自适应多载波无线通信系统、装置和相联的方法(AN ADAPTIVE MULTICARRIER WIRELESSCOMMUNICATION SYSTEM，APPARATUS AND ASSOCIATED METHOD)”的申请10/待确定号的优先权，其公开内容以引用的方式被明确包含进来。

技术领域

本发明的实施方案总地涉及无线通信系统，更具体地说，涉及在多个载波(这里称为“多载波(multicarrier)”)的无线通信系统中利用子载波删节(puncturing)实现智能发射功率控制的设备以及相关方法。

背景技术

多载波通信系统，例如正交频分复用(OFDM)、离散多音频(DMT)等的特征一般在于与通信信道有关的频带被划分为多个较小的子频带(这里称为“子载波(subcarrier)”)。在多载波通信系统中信息(例如，数据、音频、视频等)在台站之间的传送是通过将信息内容划分成多片(例如，符号)，然后经由多个独立的子载波并行地传输这些信息片而完成的。当通过子载波传输的符号周期比信道中的最大多径延迟还要长时，可以显著减小符号间串扰效应。

在信道内通过多个子载波来同时传送内容，多载波通信系统就很有希望实现高吞吐率的无线应用。用于增大系统吞吐率(throughput)(即，信道在任意给定的时间上可以传送的内容量)的传统技术强调的是对“好”子载波(例如，提供的阈值数据率达到或超过阈值性能特性(例如，信噪比SNR)的那些子载波)的识别和利用超过“坏”子载波(它们被去激活)。接着处理剩余的活动子载波以达到“最优”香农(Shannon)“注水(water-filling)”方案。这样的传统技术在计算上一般是很昂贵的，而在系统吞吐率上并没有提供相称的改进。

附图说明

在附图中以示例性而非限制的方式图示说明了本发明的实施方案，其中相近的标号表示相似的元件，在附图中：

图1是根据一种示例性的实现包含本发明教导的示例性多载波无线网络的框图；

图2是根据一种示例性的实现包含本发明教导的示例性收发机的框图；

图3是根据本发明的实施方案图示了利用子载波删节实现发射功率控制的示例性方法的流程图；

图4是根据本发明的实施方案的信道性能的图形说明；

图5是根据本发明的实施方案的子载波删节和功率分配的图形说明；

图6是根据本发明的实施方案的示例性性能评估的图形说明；以及

图7是一种示例性的制品的框图，该制品包括的内容在由访问的机器执行时致使该机器实现本发明的(一个或更多个)实施方案的一个或更多个方面。

具体实施方式

这里一般性地介绍了利用子载波删节实现智能发射功率控制的系统、设备和相关方法的实施方案。在这方面，根据本发明教导的仅一个示例性的实施方案，介绍了一种自适应子载波管理代理(SMA)，用于识别表现不好的子载波(例如，不满足信噪比(SNR)阈值)，以基本上关闭识别出的子载波的至少一个子集(不发射模式)，并且在剩余的(活动)子载波之间有效地分配功率预算，以在相同的或减小的发射功率密度下改进信道吞吐率。

在整篇说明书中提及“一个实施方案”或“实施方案”是指关于该实施方案所描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，短语“在一个实施方案中”或者“在实施方案中”在整篇说明书中不同地方的出现不一定全是指相同的实施方案。此外，在一个或更多个实施方案中可以以任何适当的方式将具体的特征、结构或特性组合起来。

示例性的网络环境

现在参考图1，根据本发明一个示例性的实施方案给出了可以实现本发明的教导的示例性无线通信环境100。如图所示，网络100被描绘为包括两个或更多的电子设备102、104，它们通过在与两个设备相关联的收发机116、118之间建立的通信信道106而选择性地耦合在无线通信中。根据如上所述的本发明的教导，设备102、104的每一个分别描述了子载波管理代理(SMA)112、114的实施方案，用以实现一种或更多种子载波删节型智能发射功率控制技术，以在保证的性能水平(例如，信道质量、信号性能、噪声抗扰性)上提供比传统技术更高的信道吞吐率。

使用在这里，收发机116、118可以包括发射机和接收机功能的组合，并且完全可以包括一个或更多个发射机电路和/或接收机电路，但本发明在这方面并不受限。收发机116、118与一个或更多个天线耦合，这些天线可以为设备102、104之一或两者提供空分多址(SDMA)(或波束成形)或者多输入多输出(MIMO)系统特性。使用在这里，收发机116、118意图代表大范围内的多载波无线通信收发机中的任何一种，例如包括适于用在符合以下标准的通信网络内的收发机，所述标准例如是电气电子工程师学会(IEEE)802.11任务组“n”(俗称为802.11n)、802.15任务组“3a”(802.15.3a)等、增强型数据速率(date-rates)GSM演进(EDGE)规范、和/或第三代伙伴计划(3GPP)规范，但本发明在这方面并不受限。根据一种示例性的实现，收发机116、118可以采用正交频分复用(OFDM)，如上所述。

本领域的技术人员将会理解，通信信道106的特性与设备(102，104)用来建立信道的无线收发机116、118的类型是相称的。因此，根据一种示例性的实现，收发机116、118可以选择性地建立一条或更多条OFDM无线通信信道，例如信道106，所述信道可以包括上行链路成分(component)和下行链路成分中的一个或更多个，这些成分中至少有一个是由多个子载波组成的。使用在这里，已建立的无线通信信道106协助两个设备102、104之间信息的无线交换。这样的信息可以包括有效载荷内容(音频、视频、数据等)以及控制内容(例如信道状态信息等)中的一种或更多种。

除了传送有效载荷内容的上行链路成分和下行链路成分这样的传统概念外，设备102、104还可以经由一条或更多条通信路径(未具体标注)来交换信道状态信息(CSI)，包括但不限于带内通信路径(例如，嵌入在通信信道106内)、带外无线通信路径、或者有线线路通信路径。

如上所述，电子设备102、104被描绘为包括子载波管理代理(SMA)112、114的实施方案。使用在这里，SMA(112，114)与收发机(116，118)的至少发射机和/或接收机元件(element)一起协同工作，以便选择性地并且动态地控制发射机和/或接收机的大量信道处理参数中的任何一个或更多个，以实现子载波删节型智能发射功率控制技术。根据一个实施方案，信道处理参数可以包括在构成多载波通信信道106的多个子载波的至少一个子集中的各个子载波当中的比特加载(bit loading)、编码类型、调制类型和/或功率分配中的一种或更多种。根据一个示例性的实施方案，SMA 112、114响应于接收到的(闭环模式)或者感知到的(开环模式或盲目模式)信道状态信息，发起这种对收发机的信道处理参数的自适应控制。

根据一个实施方案，在信息发送前，SMA(112，114)可以至少部分基于信道状态信息来动态地确定多个子载波中的哪些将用在信道中(多个活动子载波)并且计算在子载波的至少一个子集中的各个子载波当中的比特加载、编码类型、调制类型和/或功率分配中的一种或更多种。下面将进一步展开，SMA 112、114在子载波之间执行这种自适应比特加载和功率分配(power distribution)，以在给定的功率预算内，针对给定的质量水平提供改进的信道性能(例如，相对于信道吞吐率)。

用在这里的与SMA 112、114相关联的独特标号只是想要表示在设备102、104的每一个中，SMA的实现不必完全相同。事实上，在一个实施方案中，SMA 114被描绘为集成在收发机118内，而SMA 112只是耦合到相关联的一个或更多个收发机116。因此，应当清楚的是，SMA多变的复杂性和实现只要至少实现了所要求保护的发明，就被认为落在本发明的范围和精神内。

示例性的SMA体系结构

现在简要参考图2，根据本发明的一个实施方案介绍了一种示例性的子载波管理代理(SMA)体系结构200的框图。为描述简单和清楚起见，子载波管理代理(SMA)202被描绘为功能上与发射机204和/或接收机206的某些元件耦合，但本发明在这方面并不受限。使用在这里，SMA 200完全可以作为SMA 112实现在设备102中，和/或作为SMA 114实现在设备104中，但也可以使用SMA的其他实施方案。

在图2的环境中，示例性的SMA 202被描绘为包括控制元件、实施子载波删节型智能发射功率控制技术的发射功率控制(TPC)管理器、比特掩码发生器、编码引擎、调制引擎、功率分配引擎和相关存储器器件中的一个或更多个，但本发明在这方面并不受限。应当理解，在替换性的实施方案中，SMA 202的一个或更多个元件完全可以被合并、删除、或者划分成几个功能元件，而不会偏离本发明的范围和精神。使用在这里，SMA 202的一个或更多个元件完全可以用硬件、软件、固件和/或它们的组合中的一种或更多种来实现。

根据一个实施方案，SMA 202至少可以部分基于接收到的或感知到的信道状态信息(CSI)236来有选择地调用子载波删节型智能发射功率控制的一个实例来控制关联的发射机204和/或接收机206的一种或更多种信道处理特征(比特加载、调制类型、编码类型、功率系数等)，以便提高信道吞吐率(例如，按数据率等测得的)。根据一个实施方案，SMA 202可以从远端设备接收信道状态信息(CSI)236，或者利用本地接收机来感知信道状态信息(CSI)。

使用在这里，CSI 236完全可以包括信道传输函数或其估计、一种或更多种射频(RF)信号特性、和/或一个或更多个信道质量参数中的一项或更多项。即，CSI 236可以包括频域或时域上的信道传输函数估计。CSI 236可以包括一个或更多个射频(RF)信道性能指示符，例如信噪比(SNR)、信干噪比(SINR)、接收信号强度指示(RSSI)等。CSI 236还可以包括与从接收信号解码出的信息相关联的一个或更多个信道质量参数，例如误比特率(BER)、分组错误率(PER)、误符号率(SER)等。CSI 236可以包括由远端设备的SMA计算出来的一个或更多个信道处理参数(例如，比特加载、编码类型、调制类型和/或功率分配)。根据一个实施方案，CSI 236与经由信道106的一次或更多次在先传输相关联。

为了提高信道吞吐率，SMA 202可以有选择地修改在关联的发射机(204)和/或接收机(206)中执行的信道处理，以在给定的功率预算内提供最优吞吐率。在这方面，根据一个示例性的实施方案，在构成多载波信道106的子载波的每个子集中，例如根据调制和编码类型的组合(这里称为RATE组合，或者子载波子集)来指派子载波，并且对子载波功率进行重新调节。每个RATE子集中的子载波的数量被自适应地确定，但本发明的范围在这方面并不受限。

简要地说，图2的示例性发射机204被描绘为包括(一个或更多个)编码器210、(一个或更多个)映射器212、串并转换模块214、(一个或更多个)加权模块216、(一个或更多个)反向离散傅立叶变换(IDFT)元件218以及带保护间隔(GI)插入的并串转换元件220中的一个或更多个，用以生成输出(TX)信号，但本发明在这方面并不受限。根据一个实施方案，反向快速傅立叶变换功能块(IFFT)被用于IDFT元件218的至少一个子集。

如图所示，发射机204在编码器处接收信息208，编码器根据从SMA 202接收的控制输入对内容进行编码。完全可以使用多种编码率中的任何一种，例如1/2、2/3、3/4、5/6、7/8以及1。编码后，所述内容被传递到映射器，在这里对内容施以适当的调制技术。根据一个实施方案，可以使用BPSK、QPSK、8-PSK、16QAM、64QAM、128QAM、256QAM等调制技术中的任何一种或更多种，但本发明在这方面并不受限。

调制后的输出被传递到串并转换模块214，其根据从SMA 202接收的比特分布掩码，动态地将经过编码和调制的内容映射到一个或更多个子流。多个子流被传递到加权(weighting)模块216，该模块施加例如由SMA 202提供的功率分配系数，然后再由反向离散傅立叶变换(IDFT)元件218进行处理。IDFT 218将内容从频域转换到时域。IFFT 218的输出穿过并串转换器模块220以生成输出信号，在模块220中可以根据OFDM系统来施加循环前缀或保护间隔(GI)，但本发明在这方面并不受限。输出信号的各个组成部分(element)可以被引导至选定的一个或更多个天线(未具体标注)，以作为无线通信信道的一个组成部分(上行链路或下行链路)发射出去。

根据一个示例性的实施方案，SMA 202可以生成比特掩码、编码控制内容、映射器控制内容和/或功率分配系数(或权重)中的一个或更多个，提供给串并转换模块214、编码器210、映射器212和/或加权模块216中的一个或更多个，以便自适应地控制在各个子载波之间的比特加载和功率分配，从而在给定的功率预算内提供最大吞吐率。

如图所示，接收机206例如可以经由通信信道106接收无线信号，并且处理该信号以生成嵌入在接收的多载波信号106内的信息的表示234。在这方面，接收机204被描绘为包括(一个或更多个)串并转换器和GI去除元件222、(一个或更多个)离散傅立叶变换(DFT)元件224、(一个或更多个)均衡器和加权元件226、(一个或更多个)并串转换元件228、(一个或更多个)反向映射器(demapper)230和(一个或更多个)解码器232中的一个或更多个，用以生成嵌入在接收信号内的信息的表示(info’)234。

根据图示的示例性实施方案，接收机206接收到的信号是多载波信号，例如OFDM信号。根据下面进一步论述的一种示例性的实现，接收机206的一个或更多个元件从SMA202接收控制内容(例如，比特分布掩码、编码类型、调制类型和/或功率分配系数)，用于控制各个接收到的子载波的一种或更多种处理特性(例如，解调、解码等)。

根据一种示例性的实现，并串转换模块228、解码器232、反向映射器230和/或加权模块226中的一个或更多个可以从SMA 202接收控制内容，用于自适应地控制从各个子载波中的内容恢复。根据一个示例性的实施方案，SMA 202向接收机206的一个或更多个元件226-232提供的控制内容与提供给发射元件的控制内容是相称并且互补的。根据一个实施方案，发射机204和接收机206元件可以支持多条完全不同的通信信道，其中提供给发射机和接收机的控制内容适于每一条给定的通信信道。

因此，根据前面已经介绍并且下面将进一步展开的示例性实施方案，SMA 202可以自适应地修改应用于关联的发射机和/或接收机的一个或更多个元件(如图所示)的比特分布掩码、编码类型、调制类型和/或功率分配系数中的一个或更多个，以便在给定的功率预算内提高信道吞吐率。下面将参考图3-6更完整地描述有关如何进行这些修改、以及SMA 202的哪些元件可以执行这种处理过程的细节。

示例性的SMA操作

翻到图3，一般性地描述了利用子载波删节实现智能发射功率控制的示例性方法300的流程图。使用在这里，通信信道的特性完全可以包括子载波功率增益λ_i＝|H_i|²(其中H_i是第i子载波的信道传输函数)、子载波噪声功率σ_n，i ²等当中的一个或更多个。

根据一个实施方案，这些值可被SMA 202用来在信道的接收机侧针对一种给定的信道质量性能度量(例如BER)，在数据率(或者说信道吞吐率)最大化的准则下，确定在发射机侧各子载波间的最优功率分配P_i(其中P_i是分配给第i子载波的功率，P_total假定为恒定的)，但本发明在这方面并不受限。根据一个实施方案，SMA 202可以在至少两种操作模式中的一种或更多种模式下实现子载波删节型智能发射功率控制技术，所述至少两种操作模式为：开环(盲目)模式和闭环模式。简要地说，在闭环模式下，接收设备基于在先传输来计算一种或更多种信道特性，根据下面描述的技术来确定活动子载波和功率分配，并且例如通过带内或带外服务信道将该信息发回信道的发射方。在开环模式下，发射设备可以估计信道特性/条件，然后这些信道特性/条件被用来确定活动子载波和这些子载波当中的功率分配。根据一种示例性的实现，发射设备可以将OFDM信号的后续处理所需的信息包括到头部(header)信息中，例如包括在跟在信号前同步码后的信号段中。

根据图示的示例性实施方案，这里介绍的功率控制技术开始于框302，其中SMA 202(例如在接收设备104中)在接收机处根据某种准则来排序(sort)子载波。在这方面，根据一个实施方案，SMA 202的发射功率控制管理器可以使用一种或更多种信道特性来计算至少一个子载波子集中的有效噪声功率σ_i ²。根据一个示例性的实施方案，信道特性可以包括观测到的信道(106)的射频(RF)信号特性(SNR、SINR、RSSI、衰落特性等)和/或与解码后的经由信道接收的内容相关联的信道质量性能特性(BER、PER、FER、SER等)中的任何一个或更多个。对一种或更多种信道特性的确定完全可以根据接收机(206)的常规操作来完成，或者也可以由设备104的SMA(118)的一个或更多个元件来完成。

根据一个示例性的实施方案，SMA 202的发射功率控制管理器可以将每个子载波中的有效噪声功率确定为：

(再次，其中σ² _i是第i子载波中的子载波噪声功率，λ_i是第i子载波的与信道传输函数相关联的子载波功率增益)，但本发明在这方面并不受限。一旦知道了子载波的有效噪声功率，SMA 202的发射功率控制管理器就可以利用它们的有效噪声功率来排序子载波(例如，按照升序)：例如

并且根据一个示例性的实施方案，SMA 202使用排序索引表来跟踪子载波在信道频谱内的实际位置，但本发明在这方面并不受限。在此，SMA 202保持子载波在频谱内分配的顺序(order)和理解。

在框304中，SMA 202为在接收机上提供最大吞吐率性能水平的每种组合的编码率和调制类型(RATE)识别一个或更多个子载波。根据一个示例性的实施方案，对于给定数量的子载波N_sc(例如48个)以及给定的RATE集合(RATE＝{RATE₁，...，RATE_M})，可以按照升序来预先定义和排列(ranked)在

中的子载波信噪比(SNR)阈值的集合。使用在这里，是第k类型的RATE组合(调制和编码)的SNR阈值，其提供了最小可接受的信道性能水平(例如BER 10^-5)，这里假定在每个子载波上只有加性高斯白噪声(AWGN)。例如，在IEEE 802.11a通信模型中，针对编码率为R＝1/2(最低阶(order)编码)的BPSK(最低阶调制)来计算阈值g_RATE1。

在这方面，根据一个示例性的实施方案，对于每种数量的活动子载波N_on＝1...N_sc，SMA202计算接收机处的信号性能水平。根据一个实施方案，SMA 202如下来确认信噪比(SNR)γ：

$\mathrm{\γ}\left(N_{\mathrm{on}}\right)=\frac{P_{\mathrm{total}}}{\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{on}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_i^2}---\left[1\right]$

对于每个SNR性能阈值(g_RATEm)，SMA 202确认可提供至少阈值信道性能的子载波的最大数量N_on，例如满足：

γ(N_on m)≤g_RATEm    [2]

不能在每个(例如，第m个)RATE性能阈值(即，g_RATEm)上提供阈值性能水平的子载波可以被去激活。使用在这里，子载波去激活可能意味着没有任何子流被映射到该子载波，意味着该子载波接收到为0的功率分配系数，即实际上消除了施加于该子载波的任何发射功率，或者意味着以上两者。

在框306中，SMA 202设置与确认的(多个)RATE相对应的发射编码率和调制，并且计算每个RATE_m的吞吐率(T)。根据一种示例性的实现，SMA 202的发射功率控制管理器将每个RATE吞吐率计算为，但本发明在这方面并不受限。

已为每个速率(rate)计算吞吐率(T)后，SMA 202寻找在给定信道特性下的最大吞吐率和对应的RATE。在这方面，SMA 202的发射功率控制管理器识别最大吞吐率索引q＝argmax(T_m)，其中m＝1...M，然后计算给定信道条件下的最优吞吐率：

T^opt＝T_q，RATE^opt＝RATE_q，并且

因而，SMA 202的发射功率控制管理器设置对应于RATE^opt的发射编码率和调制，并将活动子载波的数量设置为N_on ^opt。在这方面，SMA 202可以生成一种或更多种编码类型、调制类型和比特掩码(mask)控制信号，以产生给定的编码率、调制类型和活动子载波的数量提供给相关发射机的编码器、映射器和串并转换元件以及相关接收机的解码器、反向映射器和并串转换元件中的一个或更多个。

在框308中，SMA 202在活动子载波N_on ^opt之间分配总发射功率预算。根据一个实施方案，SMA 202的发射功率控制管理器根据以下算法在活动子载波之间分配总发射功率预算P_total：

$P_i=\frac{{\mathrm{\σ}}_i^2}{\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{on}}^{\mathrm{opt}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_j^2}\·P_{\mathrm{total}}---\left[4\right]$

其中

根据一个实施方案，使用排序索引表，SMA 202可以将为每一个相应子载波计算出的功率值P_i放入实际频谱中。根据一个实施方案，SMA 202然后可以根据确认的功率电平P_i来生成功率系数，并且向相关发射机和/或接收机的加权和均衡模块发出包括这种内容的控制信号，但本发明的范围在这方面并不受限。

由此，SMA 202有效识别并且清除了表现不好的子载波，为剩余的(N_on个)子载波识别最优RATE，并且在活动子载波之间分配功率预算，从而与传统技术相比，在给定的功率预算内提高了总信道吞吐率。

根据一个示例性的实施方案，为了满足规定的功率要求，SMA 202可以将发射功率分布与规定阈值进行比较，例如

如果以上不等式对于某个子载波不成立，则SMA 202选择性地将该子载波排除在RATE_m子载波子集之外。对于该子载波，可以使用较低等级(order)的RATE(RATE_m-1)。

在子载波删节、RATE分派和功率分配被确认之后，SMA 202就可以向远端设备发出控制信号(带内或带外)用在后续的信道处理中，所述控制信号包括信道特性和/或信道处理特性中的一种或更多种。

参照以上描述，本领域的技术人员将会理解，SMA 202的实施方案通过删节(或者去除)不满足性能阈值的子载波，在给定的功率预算内提高了有效信道吞吐率。也就是说，SMA 202将可能已经施加于“坏”子载波的功率重新分配给剩余的“好”子载波，这可以使得某些子载波能够以比它们在传统功率控制方案下更高的RATE(调制加编码)来运行，从而增大信道吞吐率。这些比特分配和功率分布方案可用于增大(或者最大化)总数据率，并且保证性能度量大于或等于阈值信道性能值(例如，BER＝10^-5)。

简要地看图4，绘制了接收机性能相对于信号特性的图形说明。图4图示了在常见的OFDM系统下，在接收机的解码器后测得的误比特率(信道质量特性)相对于每子载波信噪比(SNR)的关系。该图说明了如何为每个速率选择阈值。例如，我们看到BPSK 1/2(最左侧曲线)下的BER曲线在约等于3.5dB时穿过了BER＝10^-5。因此，SNR低于3.5dB的每个子载波都被关闭(删节)。因此，速率6MBPS下的解码器后BER曲线被测量，以确定该速率的阈值(g_RATE1＝3.5dB)。这同样适用于其他曲线。

在图5中，示出了根据本发明的教导在由SMA 202进行子载波删节和功率分配后的无线通信信道的子载波的图形说明500。更具体地说，图5图示了在给定信道实现下的每子载波功率分配。参考图6，给出了增大吞吐率的图形说明。

图6是根据本发明的一种示例性实现证明通过使用子载波管理代理202所实现的信道吞吐率提高的图形说明600。更具体地说，图6将经过传统处理的OFDM信道的性能602与采用子载波删节型智能发射功率控制技术的SMA的性能604进行比较。如图所示，SMA202相对于在传统OFDM系统中根据传统技术处理的信道提供了4-5分贝(dB)的增益。

替换性的实施方案

图7图示了包括内容的示例性存储介质的框图，所述内容在被调用时使得访问的机器实现子载波管理代理202和/或相关方法300的一个或更多个方面。在这方面，存储介质700包括内容702(例如，指令、数据或它们的任意组合)，该内容在被执行时使得访问设备实现上述SMA 202的一个或更多个方面。

机器可读(存储)介质700可以包括但不限于软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、闪存、或者适于存储电子指令的其他类型介质/机器可读介质。此外，本发明也可以作为计算机程序产品而被下载，其中所述程序可以经由通信链路(例如，调制解调器、无线电或网络连接)，以实施为在载波或其他传播介质中的数据信号的方式从远端设备传输到发出请求的计算机。

应当理解，本发明的实施方案可以用于多种应用。虽然本发明在这方面并不受限，但是这里公开的电路可以被用在很多设备中，例如用在无线电系统的发射机和接收机中。意图包括在本发明范围内的无线电系统包括无线局域网(WLAN)设备和无线广域网(WWAN)设备，所述设备包括无线网络接口设备和网络接口卡(NIC)、基站、接入点(AP)、网关、网桥、网络中心(hub)、蜂窝无线电话通信系统、卫星通信系统、双向无线电通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA)、传感器网络、个人局域网(PAN)等，这仅仅是例子而已，本发明的范围在这方面并不受限。

意图包括在本发明的范围内的无线通信系统的类型包括但不限于无线局域网(WLAN)、无线广域网(WWAN)、码分多址(CDMA)蜂窝无线电话通信系统、全球移动通信系统(GSM)蜂窝无线电话系统、北美数字蜂窝(NADC)蜂窝无线电话系统、时分多址(TDMA)系统、扩展TDMA(E-TDMA)蜂窝无线电话系统、诸如宽带CDMA(WCDMA)、CDMA-2000等的第三代(3G)系统等等，但本发明的范围在这方面并不受限。

本发明的实施方案也可以被包括在集成电路模块中，这些模块被称为核心存储器、缓存(cache memory)、或者存储将由微处理器执行的电子指令或者存储可用在算术运算中的数据的其他类型存储器。总之，使用与所要求保护的主题一致的多级多米诺逻辑的实施方案可以给微处理器带来益处，具体地说，可以被包含在存储器器件的地址译码器中。注意，所述实施方案可以被集成到无线电系统或手持便携设备中，特别是当设备依赖于功耗降低时。因此，想要把膝上型计算机、蜂窝无线电话通信系统、双向无线电通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人数字助理(PDA)、照相机和其他产品都包括在本发明的范围内。

本发明包括多种操作。本发明的操作可以由图1和/或图2中示出的硬件组件来执行，或者可以具体实施为机器可执行内容(例如指令)702，它可被用来使得以所述指令编程的通用或专用处理器或逻辑电路执行所述操作。可替换地，可以利用硬件和软件的组合来执行操作。此外，虽然在计算设备的环境中描述了本发明，但是本领域的技术人员将会理解，这样的功能完全可以实施在多种可替换实施方案的任何一个中，例如集成在通信设备(例如蜂窝电话)中。

在以上描述中，为了解释，阐述了大量具体的细节以提供对本发明的完整理解。但是，本领域的技术人员将清楚的是，没有这些具体的细节也可以实现本发明。此外，以框图的形式示出了公知的结构和设备。上述创新构思的任意变体方案都被认为落入本发明的精神和范围内。在此，所图示的具体的示例性实施方案不想用于限制本发明，而只是图示说明它。因此，本发明的范围不是由以上提供的具体实施例来决定，而仅由所附权利要求书的平实语言来决定。

Claims (27)

1.一种用于多载波无线通信信道中功率控制的方法，包括：

识别无线信道内的多个子载波中不满足阈值信道性能度量的至少一个子集，其中所述多个子载波的剩余子集是活动子载波

去激活所述多个子载波中识别出的子集；以及

选择性地在活动子载波

上分配功率预算，以在给定的功率预算内提供基本最优的信道吞吐率，

其中选择性地分配功率预算的操作包括：

确定多个调制和编码类型的组合RATE中每一个的吞吐率，

对于一组给定的信道特性识别最大速率，以及

在所述活动子载波之间分配总发射功率预算P_total，包括根据以下算法来生成第i子载波的功率系数，所述算法是对于

其中

和

分

别是第i和j个子载波中的有效噪声功率。

2.如权利要求1所述的方法，包括：

根据信道性能度量来排序所述子载波；以及

在排序后的子载波当中识别刚好不满足信道性能度量阈值的子载波作为阈值，其中在所述阈值之上或之下的子载波被识别为表现不好的子载波。

3.如权利要求2所述的方法，包括：

根据信道状态信息识别从远端设备获得的表现不好的子载波。

4.如权利要求3所述的方法，所述信道状态信息包括一个或更多个由所述远端设备确定的信道处理参数，包括比特加载、编码类型、调制类型和功率分配。

5.如权利要求3所述的方法，其中所述信道状态信息代表信道性能特性和信道质量特性中的一个或更多个。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述信道性能特性包括射频特性，所述射频特性包括接收信号强度指示、信噪比、信干噪比、衰落特性和多普勒特性中的一项或更多项。

7.如权利要求5所述的方法，其中所述信道质量特性包括误比特率、分组错误率、误符号率和误帧率中的一项或更多项。

8.如权利要求2所述的方法，其中一开始至少部分地基于与所述子载波中每一个相关联的有效噪声功率来排序所述子载波。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述阈值信道性能度量是信噪比。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述信道性能度量阈值是信噪比的阈值。

11.一种无线通信设备，包括：

收发机，其与远端收发机之间建立多载波通信信道；

与所述收发机耦合的子载波管理代理SMA，该SMA识别无线信道内的多个子载波中不满足阈值信道性能度量的至少一个子集，去激活所述多个子载波中识别出的子集，并且选择性地在所述多个子载波的剩余子集上分配功率预算，以在给定的功率预算内提供基本最优的信道吞吐率，其中所述多个子载波的剩余子集是活动子载波其中所述SMA确定多个调制和编码类型的组合RATE中每一个的吞吐率，对于一组给定的信道特性识别最大速率，以及根据以下算法生成第i子载波的功率系数，从而在所述活动子载波之间分配总发射功率预算P_total，所述算法是对于

其中

和分别是第i和j个子载波中的有效噪声功率。

12.如权利要求11所述的无线通信设备，其中所述SMA通过使用子载波的信道特性来排序子载波，并且在排序后的子载波当中识别刚好不满足信道性能度量的子载波作为阈值，其中在所述阈值之上或之下的子载波被识别为坏子载波，藉此来识别表现不好的子载波。

13.如权利要求12所述的无线通信设备，其中所述SMA根据子载波的有效噪声功率σ来排序子载波，然后将刚好不满足信噪比SNR阈值γ的子载波识别为所述阈值。

14.如权利要求13所述的无线通信设备，其中与子载波相关联的有效噪声功率和信噪比中的一项或更多项是根据接收到的或感知到的信道状态信息来确定的。

15.如权利要求14所述的无线通信设备，所述信道状态信息包括一个或更多个由远端设备确定的信道处理参数，所述信道处理参数包括比特加载、编码类型、调制类型和功率分配。

16.如权利要求15所述的无线通信设备，其中所述信道状态信息代表信道性能特性和信道质量特性中的一个或更多个。

17.如权利要求16所述的无线通信设备，其中所述信道性能特性包括射频RF特性，所述射频特性包括接收信号强度指示RSSI、信噪比SNR、信干噪比SINR、衰落特性和多普勒特性中的一项或更多项。

18.如权利要求16所述的无线通信设备，其中所述信道质量特性包括误比特率BER、分组错误率PER、误符号率SER和误帧率FER中的一项或更多项。

19.如权利要求11所述的无线通信设备，其中在所述多个活动子载波的信道发射之前将所述功率系数应用于所述收发机的加权模块。

20.一种无线通信系统，包括：

无线通信设备，包括：

一个或更多个偶极天线；

与所述一个或更多个天线的至少一个子集耦合的收发机，该收发机与远端收发机之间建立多载波通信信道；以及

与所述收发机耦合的子载波管理代理SMA，该SMA识别无线信道内的多个子载波中不满足阈值信道性能度量的至少一个子集，去激活所述多个子载波的识别出的子集，并且选择性地在所述多个子载波的剩余子集上分配功率预算，以在给定的功率预算内提供基本最优的信道吞吐率，其中所述多个子载波的剩余子集是活动子载波

其中所述SMA确定多个调制和编码类型的组合RATE中每一个的吞吐率，对于一组给定的信道特性识别最大速率，以及根据以下算法生成第i子载波的功率系数，从而在所述活动子载波之间分配总发射功率预算P_total，所述算法是对于

其中

和

分别是第i和j个子载波中的有效噪声功率。

21.如权利要求20所述的无线通信系统，其中所述SMA通过使用子载波的信道特性来排序子载波并且在排序后的子载波当中识别刚好不满足信道性能度量的子载波作为阈值，来识别表现不好的子载波，其中在所述阈值之上或之下的子载波被识别为表现不好的子载波。

22.如权利要求21所述的无线通信系统，其中所述SMA根据子载波的有效噪声功率σ来排序子载波，然后将刚好不满足信噪比SNR阈值γ的子载波识别为所述阈值。

23.如权利要求22所述的无线通信系统，其中与子载波相关联的有效噪声功率和信噪比中的一项或更多项是根据接收到的或感知到的信道状态信息来确定的。

24.如权利要求23所述的无线通信系统，所述信道状态信息包括一个或更多个由远端设备确定的信道处理参数，包括比特加载、编码类型、调制类型和功率分配。

25.如权利要求23所述的无线通信系统，其中所述信道状态信息代表信道性能特性和信道质量特性中的一个或更多个。

26.如权利要求23所述的无线通信系统，其中所述信道性能特性包括射频RF特性，所述射频特性包括接收信号强度指示RSSI、信噪比SNR、信干噪比SINR、衰落特性和多普勒特性中的一项或更多项。

27.如权利要求20所述的无线通信系统，其中在所述多个活动子载波的信道发射之前将所述功率系数应用于所述收发机的加权模块。

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