功率分配方法和装置与流程
本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种功率分配方法和装置。
背景技术：
通信系统的容量与信号噪声功率比有关,在选择性衰落信道中，由于每个子信道经历的衰落不同，因此，如何进行恰当的子信道功率的分配，以使信道的容量达到或者接近最大值，就成为了一个十分重要的问题。
现有技术中，在长期演进(Long Term Evolution；简称：LTE)系统中上行链路采用的是单载波频分多址(Single-carrier Frequency-Division Multiple Access；简称：SC-FDMA)技术，下行链路采用的是正交频分复用多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access；简称：OFDMA)技术，针对单载波频域均衡(Single-carrier Frequency Domain Equalization；简称：SC-FDE)系统，采用基于拉格朗日的最优化方法进行功率分配，而针对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing；简称：OFDM)系统，则采用迭代注水算法进行功率分配。
然而，将OFDM和SC-FDE系统进行统一，形成混合载波系统之后，如何针对混合载波系统进行功率分配，是一个亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种功率分配方法和装置，能够针对混合载波系统进行功率分配，从而提高了系统的通信性能。
第一方面，本发明实施例提供一种功率分配方法，包括：
根据各子载波的衰落值，确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值；
根据预设参数确定所述SC-FDE系统的第一权重值和所述OFDM系统的 第二权重值；所述第一权重值用于表示所述第一功率分配值在所述混合载波系统中所占的比重，所述第二权重值用于表示所述第二功率分配值在所述混合载波系统中所占的比重，所述混合载波系统为所述SC-FDE系统与所述OFDM系统组成的系统；
根据所述第一功率分配值、所述第二功率分配值以及所述第一权重值和所述第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，并根据所述第三功率分配值对所述混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述根据所述第一功率分配值、所述第二功率分配值以及所述第一权重值和所述第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，包括：
根据所述第一权重值和所述第二权重值，对所述第一功率分配值和所述第二功率分配值进行线性加权，获得所述第三功率分配值。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述根据各子载波的衰落值，确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值，包括：
根据所述各子载波的衰落值以及信道的均衡算法，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程；
通过最优化算法，得到所述信道容量的最大值，并将所述信道容量的最大值作为所述第一功率分配值。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述根据各子载波的衰落值，确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值，包括：
根据公式确定所述SC-FDE系统中第i个子载波的第一功率分配值psc,i；
其中，N表示离散傅里叶变换DFT的长度；hi表示信道上第i个频点的衰落值。
结合第一方面、第一方面的第一种至第一方面的第二种任一种可能的实 现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述根据各子载波的衰落值，确定正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值，包括：
根据所述各子载波的衰落值以及信道的均衡算法，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程；
通过最优化算法，得到所述信道容量的最大值，并将所述信道容量的最大值作为所述第二功率分配值。
结合第一方面、第一方面的第一种至第一方面的第二种任一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述根据各子载波的衰落值，确定正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值，包括：
根据公式确定所述OFDM系统中第i个子载波的第二功率分配值pofdm,i；
其中，γ表示信噪比，Eb表示每比特信号的能量，N0表示噪声功率谱密度。
结合第一方面、第一方面的第一种至第一方面的第五种任一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述根据所述第三功率分配值对所述混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配，包括：
将所述输入信号进行串/并转换及-α+1阶的加权分数傅里叶变换WFRFT变换，获得第一频域信号；
根据所述第三功率分配值，对各子载波上的所述第一频域信号进行功率分配。
结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述根据所述第三功率分配值，对所述第一频域信号进行功率分配之后，还包括：
对所述第一频域信号依次进行N点离散傅里叶逆变换IDFT、并/串转换和添加循环前缀处理，获得处理信号；
将所述处理信号进行数/模转换，获得转换信号，并将所述转换信号发送到接收侧设备。
结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述将所述转换信号发送到接收侧设备之后，还包括：
对所述转换信号依次进行模/数转换、去除所述循环前缀、串/并转换以及N点DFT变换，获得第二频域信号；
根据均衡矩阵对所述第二频域信号进行频域迫零均衡ZF处理，获得均衡信号；
对所述均衡信号进行功率的提取，并对提取功率后的均衡信号进行α-1阶的WFRFT处理，获得所述输入信号。
结合第一方面、第一方面的第一种至第一方面的第八种任一种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，还包括：
向接收侧设备发送指示信息，所述指示信息用于指示是否采用所述第三功率分配值对所述混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。
第二方面，本发明实施例提供一种功率分配装置，包括：
确定模块，用于根据各子载波的衰落值，确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值；
所述确定模块，还用于根据预设参数确定所述SC-FDE系统的第一权重值和所述OFDM系统的第二权重值；所述第一权重值用于表示所述第一功率分配值在所述混合载波系统中所占的比重，所述第二权重值用于表示所述第二功率分配值在所述混合载波系统中所占的比重，所述混合载波系统为所述SC-FDE系统与所述OFDM系统组成的系统；
所述确定模块，还用于根据所述第一功率分配值、所述第二功率分配值以及所述第一权重值和所述第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值；
分配模块，用于根据所述第三功率分配值对所述混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述确定模块，具体用于根据所述第一权重值和所述第二权重值，对所述第一功率分配值和所述第二功率分配值进行线性加权，获得所述第三功率分配值。
结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二 种可能的实现方式中，所述确定模块，具体用于：
根据所述各子载波的衰落值以及信道的均衡算法，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程；
通过最优化算法，得到所述信道容量的最大值，并将所述信道容量的最大值作为所述第一功率分配值。
结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述确定模块，具体用于：
根据公式确定所述SC-FDE系统中第i个子载波的第一功率分配值psc,i；
其中，N表示离散傅里叶变换DFT的长度；hi表示信道上第i个频点的衰落值。
结合第二方面、第二方面的第一种至第二方面的第三种任一种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述确定模块，具体用于：
根据所述各子载波的衰落值以及信道的均衡算法，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程；
通过最优化算法，得到所述信道容量的最大值，并将所述信道容量的最大值作为所述第二功率分配值。
结合第二方面、第二方面的第一种至第二方面的第三种任一种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述确定模块，具体用于根据公式确定所述OFDM系统中第i个子载波的第二功率分配值pofdm,i；
其中，γ表示信噪比，Eb表示每比特信号的能量，N0表示噪声功率谱密度。
结合第二方面、第二方面的第一种至第二方面的第五种任一种可能的实 现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，所述分配模块包括：
转换单元，用于将所述输入信号进行串/并转换及-α+1阶的加权分数傅里叶变换WFRFT变换，获得第一频域信号；
分配单元，用于根据所述第三功率分配值，对各子载波上的所述第一频域信号进行功率分配。
结合第二方面的第六种可能的实现方式，在第二方面的第七种可能的实现方式中，所述装置还包括：
处理模块，用于对所述第一频域信号依次进行N点离散傅里叶逆变换IDFT、并/串转换和添加循环前缀处理，获得处理信号；
转换模块，用于将所述处理信号进行数/模转换，获得转换信号；
发送模块，用于将所述转换信号发送到接收侧设备。
结合第二方面的第七种可能的实现方式，在第二方面的第八种可能的实现方式中，所述转换模块，还用于对所述转换信号依次进行模/数转换、去除所述循环前缀、串/并转换以及N点DFT变换，获得第二频域信号；
所述处理模块，还用于根据均衡矩阵对所述第二频域信号进行频域迫零均衡ZF处理，获得均衡信号；
所述处理模块，还用于对所述均衡信号进行功率的提取，并对提取功率后的均衡信号进行α-1阶的WFRFT处理，获得所述输入信号。
结合第二方面、第二方面的第一种至第二方面的第八种任一种可能的实现方式，在第二方面的第九种可能的实现方式中，所述发送模块，还用于向接收侧设备发送指示信息，所述指示信息用于指示是否采用所述第三功率分配值对所述混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。
本发明实施例提供的功率分配方法和装置，通过根据各子载波的衰落值，分别确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值，并根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值，根据第一功率分配值、第二功率分配值以及第一权重值和第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，并根据第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。由于综合考虑SC-FDE系统和OFDM系统的功率分配方式，以此对混合载波系统进行功率分配，从而提高了系统的通信性 能。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的功率分配方法实施例一的流程示意图；
图2为本发明提供的功率分配方法实施例二的流程示意图；
图3为本发明提供的功率分配方法实施例三的流程示意图；
图4为本发明提供的功率分配方法实施例四的流程示意图；
图5为本发明提供的功率分配方法实施例五的流程示意图；
图6为本发明提供的功率分配方法实施例六的信令图；
图7为本发明功率分配装置实施例一的结构示意图；
图8为本发明功率分配装置实施例二的结构示意图；
图9为本发明功率分配装置实施例三的结构示意图；
图10为本发明功率分配装置实施例四的结构示意图；
图11为本发明功率分配装置实施例五的结构示意图；
图12为本发明发送侧设备实施例一的结构示意图；
图13为本发明接收侧设备实施例一的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
本发明实施例适用于混合载波系统中，其具体适用于混合载波系统中加权分数傅里叶变换(Weighted-type fractional Fourier transform；简称：WFRFT)信号进行功率分配的场景，该混合载波系统是利用WFRFT的方式将OFDMA 系统和SC-FDE系统进行统一。
下面对WFRFT的定义加以简单介绍，WFRFT可以定义为：
S0＝w0(α,V)X0+w1(α,V)X1+w2(α,V)X2+w3(α,V)X3＝WαX0 (1)
在公式(1)中，α为WFRFT变换的阶数，X0为任意复数序列，{X0，X1，X2，X3}分别为X0的0～3次归一化离散傅里叶变换，本领域技术人员可以理解，归一化离散傅里叶变换的定义为：其中，j表示虚数单位，n表示X1序列中各元素序号，N表示离散傅里叶变换DFT的长度，k表示X0序列中各元素序号，公式(1)中的w0、w1、w2和w3分别为加权系数，其可以根据公式(2)计算得出：
其中，mk和nk为预设参数，其值可以根据经验或者实际情况进行设定，对于mk和nk的具体取值，本实施例对此不作限定。
进一步地，在公式(2)中，令MV＝[m0,m1,m2,m3]，NV＝[n0,n1,n2,n3]，V＝[MV,NV]，当V＝0时，公式(1)(2)所定义的参数为单参数WFRFT，当V≠0时称为多参数WFRFT。单参数WFRFT受控于参数α，并且与傅立叶变换一样具有周期为4的循环特性，通常α取[-2,2]或[0,4]区间内的实数，并将此区间称为α的主(全)周期。
X0可以通过对S0(n)进行阶数为[-α,V]的WFRFT计算得出，其计算公式为：
X0＝w0(-α,V)S0+w1(-α,V)S1+w2(-α,V)S2+w3(-α,V)S3＝W-aS0 (3)
下面对利用WFRFT将OFDMA系统和SC-FDE系统进行统一，形成的混合载波系统进行功率分配的方式，以及发送端进行功率分配之后对信号进行WFRFT变换和接收端进行功率提取之后对信号进行WFRFT逆变换的过程，进行详细介绍。
图1为本发明提供的功率分配方法实施例一的流程示意图，本发明实施例提供了一种功率分配方法，该方法可以由任意执行功率分配方法的装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件实现。本实施例中，该装置可以集成在 发送侧设备或接收侧设备中。如图1所示，本实施例的方法可以包括：
步骤101、根据各子载波的衰落值，确定SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和OFDM系统中各子载波的第二功率分配值。
在本实施例中，为了在频域上对信号进行功率分配，可以利用现有的信道估计算法，估计出各子载波上每个中心频点的衰落值，并根据计算出的每个中心频点的衰落值，分别计算出SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和OFDM系统中各子载波的第二功率分配值。
步骤102、根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值；第一权重值用于表示第一功率分配值在混合载波系统中所占的比重，第二权重值用于表示第二功率分配值在混合载波系统中所占的比重，该混合载波系统为SC-FDE系统与OFDM系统组成的系统。
在本实施例中，混合载波系统为根据WFRFT变换，将SC-FDE系统与OFDM系统进行变换之后获得的系统。其中，根据预设参数mk和nk以及公式(2)，计算出加权系数w0、w1、w2和w3，再根据公式(4)和公式(5)，即可确定出SC-FDE系统的第一权重值g1和OFDM系统的第二权重值g2：
g1＝(|w0|2+|w2|2) (4)
g2＝(|w1|2+|w3|2) (5)
其中，第一权重值表示第一功率分配值在混合载波系统中所占的比重，第二权重值表示第二功率分配值在混合载波系统中所占的比重。
步骤103、根据第一功率分配值、第二功率分配值以及第一权重值和第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，并根据第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。
在本实施例中，确定出SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和OFDM系统中各子载波的第二功率分配值，并计算出SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值之后，即可确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，并利用该第三功率分配值对各子载波上的输入信号进行功率分配，其中，输入信号可以为任意的复数序列信号。
本发明实施例提供的功率分配方法，通过根据各子载波的衰落值，分别确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值，并根据预设参数确定 SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值，根据第一功率分配值、第二功率分配值以及第一权重值和第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，并根据第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。由于综合考虑SC-FDE系统和OFDM系统的功率分配方式，以此对混合载波系统进行功率分配，从而提高了系统的通信性能。
下面采用几个具体的实施例，对功率分配方法实施例一的技术方案进行详细说明。
图2为本发明提供的功率分配方法实施例二的流程示意图。本实施例在功率分配方法实施例一的基础上，对发送侧设备确定第三分配功率值的实施例，做详细说明。如图2所示，本实施例的方法可以包括：
步骤201、根据公式确定SC-FDE系统中第i个子载波的第一功率分配值psc,i。
步骤202、根据公式确定OFDM系统中第i个子载波的第二功率分配值pofdm,i。
在本实施例中，根据上述步骤计算出所有子载波的第二功率分配值pofdm,i之后，需要让每个子载波上的功率均大于0。在具体的实现过程中，在OFDM系统中计算出每个子载波上需要分配的功率之后，判断确定出的功率是否存在负值，若存在负值，则将该子载波的功率值置为0，也即该子载波的数据将不再传输，若不存在负值，则将分配的功率进行记录。需要说明的是，在确定出OFDM系统中分配的功率值为0的子载波之后，在SC-FDE系统中，将该子载波的功率值也置为0。举例来说，假设根据步骤202计算出在第2个子载波的第二功率分配值为负值，则将OFDM系统中第2个子载波的第二功率分配值置为0，在SC-FDE系统中计算各子载波的第一功率分配值时，将不对第2个子载波的第一功率分配值进行计算，直接将其置为0，由此可以保证SC-FDE系统与OFDM系统中所使用的子载波相同。
步骤203、根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统 的第二权重值。
步骤203与步骤102类似，此处不再赘述。
步骤204、根据第一权重值和第二权重值，对第一功率分配值和第二功率分配值进行线性加权，获得第三功率分配值。
在本实施例中，在计算出第一权重值和第二权重值之后，将对SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和OFDM系统中各子载波的第二功率分配值进行线性加权，在实际应用中，可以根据公式(6)计算获得混合载波系统中第i个子载波的第三功率分配值pwfrft,i：
pwfrft,i＝g1psc,i+g2pofdm,i (6)
需要进行说明的是，发送侧设备在计算出混合载波系统中各子载波的第三功率分配值之后，需要将该第三功率分配值发送到接收侧设备，以便双方根据相同的第三功率分配值进行信号的处理。
步骤205、将输入信号进行串/并转换及-α+1阶的加权分数傅里叶变换WFRFT变换，获得第一频域信号。
在本实施例中，假设输入信号为长度为N的基带映射信号X＝(x1,x2,...,xN)T，将输入信号进行串/并转换之后，获得M路的转换结果，即将输入信号转换为并列处理的方式，再将获得的M路的转换结果分别进行N点的-α+1阶的WFRFT变换，获得第一频域信号。其中，WFRFT变换的定义如公式(1)所示。
需要进行说明的是，α阶的WFRFT域是指输入信号通过α阶WFRFT所变换到的域，α阶的分数域和时域、频域并不是孤立的，任意信号都存在时域、频域和α阶的WFRFT域三种形式，因此假设原始信号是在α阶的WFRFT域，经过-α+1阶的WFRFT将信号变换到频域D＝(d1,d2,...,dN)T，具体可以表示为：D＝W-α+1X，其中，W为加权矩阵。
步骤206、根据第三功率分配值，对第一频域信号进行功率分配。
在本实施例中，发送侧设备根据确定出的混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，对进行N点的-α+1阶的WFRFT变换后的第一频域信号D进行功率分配。
步骤207、对第一频域信号依次进行N点离散傅里叶逆变换IDFT、并/串转换和添加循环前缀处理，获得处理信号。
在本实施例中，对第一频域信号D进行功率分配之后，通过N点的离散傅里叶逆变换(Inverse Discrete Fourier Transform；简称：IDFT)，将第一频域信号D变换为时域信号S＝(s1,s2,...,sN)T，再对该时域信号S进行并/串转换，获得一路转换信号之后，为了抑制符号间的干扰，需要对获得的一路转换信号添加循环前缀，在具体的实现过程中，可以在一路转换信号中添加长度为Lcp的循环前缀，并且循环前缀的持续时间大于最大信道时延扩展，其中，假设采样间隔是Tc，则循环前缀的持续时间则为Tcp＝LcpTc。
步骤208、将处理信号进行数/模转换，获得转换信号，并将转换信号发送到接收侧设备。
在本实施例中，将增加了循环前缀后的处理信号通过数/模转换，以获得转换信号，并将获得的转换信号经过频率选择性衰落信道进行传输，以发送到接收侧设备。
本发明实施例提供的功率分配方法，发送侧设备通过根据各子载波的衰落值，分别确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值，并根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值，根据第一功率分配值、第二功率分配值以及第一权重值和第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，并根据第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。由于综合考虑SC-FDE系统和OFDM系统的功率分配方式，以此对混合载波系统进行功率分配，从而提高了系统的通信性能。另外，采用对第一功率值和第二功率值进行线性加权的方式计算第三功率值，降低了系统的误码率。
图3为本发明提供的功率分配方法实施例三的流程示意图。本实施例在功率分配方法实施例一的基础上，对发送侧设备确定第三分配功率值的实施例，做详细说明。如图3所示，本实施例的方法可以包括：
步骤301、根据各子载波的衰落值以及信道的均衡算法，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程。
步骤302、通过最优化算法，得到所述信道容量的最大值，并将所述信道容量的最大值作为所述第一功率分配值。
步骤303、根据各子载波的衰落值以及信道的均衡算法，建立以最大化 信道容量为目标的最优化方程。
步骤304、通过最优化算法，得到所述信道容量的最大值，并将所述信道容量的最大值作为所述第二功率分配值。
具体地，本领域技术人员可以理解，针对SC-FDE系统，信道的均衡算法可以包括迫零均衡算法、最小均方误差算法等，针对不同的均衡算法，根据信道的衰落值，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程。建立好最优化方程之后，根据最优化方法，即可求出信道容量的最大值，则该最大值即为SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值。其中，最优化方法可以包括拉格朗日极值算法、贪婪算法等。对于OFDM系统，确定第二功率分配值的方式与确定第一功率分配值的方式类似，此处不再赘述。
步骤305、根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值。
步骤305与步骤102类似，此处不再赘述。
步骤306、根据第一权重值和第二权重值，对第一功率分配值和第二功率分配值进行线性加权，获得第三功率分配值。
在本实施例中，在计算出第一权重值和第二权重值之后，将对SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和OFDM系统中各子载波的第二功率分配值进行线性加权，在实际应用中，可以根据公式(6)计算获得混合载波系统中第i个子载波的第三功率分配值pwfrft,i：
pwfrft,i＝g1psc,i+g2pofdm,i (6)
需要进行说明的是，发送侧设备在计算出混合载波系统中各子载波的第三功率分配值之后，需要将该第三功率分配值发送到接收侧设备，以便双方根据相同的第三功率分配值进行信号的处理。
在获得第三功率分配值之后，将执行如图2所示实施例中的步骤207-步骤210，此处不再赘述。
本发明实施例提供的功率分配方法，发送侧设备通过根据各子载波的衰落值，分别确定SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和OFDM系统中各子载波的第二功率分配值，并根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值，根据第一功率分配值、第二功率分配值以及第一权重值和第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值， 并根据第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。由于综合考虑SC-FDE系统和OFDM系统的功率分配方式，以此对混合载波系统进行功率分配，从而提高了系统的通信性能。另外，采用对第一功率值和第二功率值进行线性加权的方式计算第三功率值，降低了系统的误码率。
可选地，发送侧设备可以向接收侧设备发送指示信息，该指示信息用于指示是否采用第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。
具体地，发送侧设备可以向接收侧设备发送至少一比特的指示信息，该指示信息用于指示在本次信号传输的过程中，是否采用第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。例如：若指示信息为1，则发送侧设备通知接收侧设备采用第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配，值得注意的是，当确认采用第三功率分配值时，需要进一步确定针对OFDM系统和SC-FDE系统中各采用何种已知功率分配方式，假设有N种可能的功率分配方式，则指示信息中至少需要比特来表征分配方式的组合；若指示信息为0，则发送侧设备通知接收侧设备不采用第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。
图4为本发明提供的功率分配方法实施例四的流程示意图。本实施例在功率分配方法实施例一的基础上，对接收侧设备确定第三分配功率值的实施例，做详细说明。如图4所示，本实施例的方法可以包括：
步骤401、根据公式确定SC-FDE系统中第i个子载波的第一功率分配值psc,i。
步骤402、根据公式确定OFDM系统中第i个子载波的第二功率分配值pofdm,i。
步骤403、根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值。
步骤404、根据第一权重值和第二权重值，对第一功率分配值和第二功率分配值进行线性加权，获得第三功率分配值。
步骤401-步骤404与步骤201-步骤204类似，此处不再赘述。
需要进行说明的是，接收侧设备在计算出混合载波系统中各子载波的第三功率分配值之后，需要将该第三功率分配值发送到发送侧设备，以便双方根据相同的第三功率分配值进行信号的处理。
步骤405、对处理信号依次进行模/数转换、去除循环前缀、串/并转换以及N点DFT变换，获得第二频域信号。
在本实施例中，发送侧设备将处理信号发送到接收侧设备之后，接收侧设备首先对该处理信号进行模/数转换，以将模拟信号转换为数字信号，再将该数字信号中的循环前缀去除，并对去除循环前缀的数字信号进行串/并转换，以获得N路转换后的信号，将N路转换后的信号进行N点DFT变换，得到第二频域信号R：R＝HPwfrftD+FN0，其中，H＝diag(hi)，hi表示频率选择性衰落信道中各频点的衰落值，Pwfrft表示混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，且F为DFT矩阵，N0表示高斯白噪声。
步骤406、根据均衡矩阵对第二频域信号进行频域迫零均衡ZF处理，获得均衡信号。
在本实施例中，均衡矩阵Z可以为H的逆矩阵，即Z＝H-1，本领域技术人员可以理解，利用现有技术中的频域迫零均衡(Zero-Forcing；简称：ZF)算法对第二频域信号R进行频域线性均衡处理，以获得均衡信号。
步骤407、对均衡信号进行功率的提取，并对提取功率后的均衡信号进行α-1阶的WFRFT处理，获得所述输入信号。
在本实施例中，由于发送侧设备和接收侧设备采用统一的功率分配策略，因此，当接收侧设备获得均衡信号之后，会采用与发送侧设备相应的功率分配策略，提取发送侧设备分配的功率，在具体的实现过程中，可以根据以下方式进行提取：其中，为Pwfrft的逆矩阵，由此可见，对信号在频域进行功率分配可以在频域上减少噪声对信号传输的影响。
功率提取完成后，接收侧设备根据公式(3)对提取功率后的均衡信号K 进行α-1阶的WFRFT处理，得到信号X'＝(x'1,x'2...,x'N)T，即为发送侧设备发送的输入信号。
本发明实施例提供的功率分配方法，接收侧设备通过根据各子载波的衰落值，分别确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值，并根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值，根据第一功率分配值、第二功率分配值以及第一权重值和第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，并根据第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。由于综合考虑SC-FDE系统和OFDM系统的功率分配方式，以此对混合载波系统进行功率分配，从而提高了系统的通信性能。另外，采用对第一功率值和第二功率值进行线性加权的方式计算第三功率值，降低了系统的误码率。
图5为本发明提供的功率分配方法实施例五的流程示意图。本实施例在功率分配方法实施例一的基础上，对接收侧设备确定第三分配功率值的实施例，做详细说明。如图5所示，本实施例的方法可以包括：
步骤501、根据各子载波的衰落值以及信道的均衡算法，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程。
步骤502、通过最优化算法，得到所述信道容量的最大值，并将所述信道容量的最大值作为所述第一功率分配值。
步骤503、根据各子载波的衰落值以及信道的均衡算法，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程。
步骤504、通过最优化算法，得到所述信道容量的最大值，并将所述信道容量的最大值作为所述第二功率分配值。
具体地，本领域技术人员可以理解，针对SC-FDE系统，信道的均衡算法可以包括迫零均衡算法、最小均方误差算法等，针对不同的均衡算法，根据信道的衰落值，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程。建立好最优化方程之后，根据最优化方法，即可求出信道容量的最大值，则该最大值即为SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值。其中，最优化方法可以包括拉格朗日极值算法、贪婪算法等。对于OFDM系统，确定第二功率分配值的方式与确定第一功率分配值的方式类似，此处不再赘述。
步骤505、根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值。
步骤506、根据第一权重值和第二权重值，对第一功率分配值和第二功率分配值进行线性加权，获得第三功率分配值。
步骤501-步骤506与步骤301-306类似，此处不再赘述。
在获得第三功率分配值之后，将执行如图4所示实施例中的步骤205-步骤407，此处不再赘述。
本发明实施例提供的功率分配方法，接收侧设备通过根据各子载波的衰落值，分别确定SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和OFDM系统中各子载波的第二功率分配值，并根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值，根据第一功率分配值、第二功率分配值以及第一权重值和第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，并根据第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。由于综合考虑SC-FDE系统和OFDM系统的功率分配方式，以此对混合载波系统进行功率分配，从而提高了系统的通信性能。另外，采用对第一功率值和第二功率值进行线性加权的方式计算第三功率值，降低了系统的误码率。
图6为本发明功率分配方法实施例六的信令图。本实施例在上述各实施例的基础上，以发送侧设备确定第三功率分配值为例详细阐述本发明的技术方案。如图6所示，本实施例的方法可以包括：
步骤601、发送侧设备根据第一权重值和第二权重值，对第一功率分配值和第二功率分配值进行线性加权，获得第三功率分配值。
具体地，发送侧设备需要首先确定出第一功率分配值和第二功率分配值以及第一权重值和第二权重值，再对确定出的第一功率分配值和第二功率分配值进行线性加权，从而获得第三功率分配值。
步骤602、发送侧设备将第三功率分配值发送到接收侧设备。
步骤603、发送侧设备对输入信号进行串/并转换，再进行-α+1阶的WFRFT变换，获得第一频域信号。
具体地，发送侧设备对输入信号进行串/并转换，可以获得M路的转换信号，其中，M为正整数，获得M路的转换信号之后，再进行-α+1阶的WFRFT 变换，获得第一频域信号。
步骤604、发送侧设备根据第三功率分配值，对第一频域信号进行功率分配。
步骤605、发送侧设备将第一频域信号发送到接收侧设备。
具体地，发送侧设备在将第一频域信号发送到接收侧设备之前，需要先将第一频域信号进行N点IDFT变换，以获得IDFT变换信号，再对IDFT变换信号进行并/串转换，获得一路转换信号，再对该一路转换信号添加循环前缀，获得处理信号，最后对该处理信号进行数/模转换，获得转换信号，将获得的转换信号发送到接收侧设备。
步骤606、接收侧设备对转换信号进行功率的提取，获得提取功率后的均衡信号。
具体地，接收侧设备在接收到转换信号之后，依次对该转换信号进行模/数转换、去除循环前缀操作、串/并转换以及N点DFT变换，获得第二频域信号，在对获得的第二频域信号进行频域迫零均衡ZF处理，获得均衡信号，最后对该均衡信号进行功率的提取，获得提取功率后的均衡信号。
步骤607、接收侧设备对提取功率后的均衡信号进行α-1阶的WFRFT处理，获得输入信号。
本发明实施例提供的功率分配方法，通过根据各子载波的衰落值，分别确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值，并根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值，根据第一功率分配值、第二功率分配值以及第一权重值和第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，并根据第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。由于综合考虑SC-FDE系统和OFDM系统的功率分配方式，以此对混合载波系统进行功率分配，从而提高了系统的通信性能。
需要进行说明的是，在上述实施例中，步骤401-步骤403也可以由接收侧设备执行，其执行过程与原理与发送侧设备的执行过程与原理类似，此处不再赘述。
图7为本发明功率分配装置实施例一的结构示意图，如图7所示，本 发明实施例提供的功率分配装置包括确定模块11和分配模块12。
其中，确定模块11用于根据各子载波的衰落值，确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值；所述确定模块11还用于根据预设参数确定所述SC-FDE系统的第一权重值和所述OFDM系统的第二权重值；所述第一权重值用于表示所述第一功率分配值在所述混合载波系统中所占的比重，所述第二权重值用于表示所述第二功率分配值在所述混合载波系统中所占的比重，所述混合载波系统为所述SC-FDE系统与所述OFDM系统组成的系统；所述确定模块11还用于根据所述第一功率分配值、所述第二功率分配值以及所述第一权重值和所述第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值；分配模块12用于根据所述第三功率分配值对所述混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。
本发明实施例提供的功率分配装置，通过根据各子载波的衰落值，分别确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值，并根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值，根据第一功率分配值、第二功率分配值以及第一权重值和第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，并根据第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。由于综合考虑SC-FDE系统和OFDM系统的功率分配方式，以此对混合载波系统进行功率分配，从而提高了系统的通信性能。
可选地，所述确定模块11具体用于根据所述第一权重值和所述第二权重值，对所述第一功率分配值和所述第二功率分配值进行线性加权，获得所述第三功率分配值。
可选地，所述确定模块11具体用于根据所述各子载波的衰落值以及信道的均衡算法，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程；
通过最优化算法，得到所述信道容量的最大值，并将所述信道容量的最大值作为所述第一功率分配值。
可选地，所述确定模块11具体用于根据公式确定 所述SC-FDE系统中第i个子载波的第一功率分配值psc,i；
其中，N表示离散傅里叶变换DFT的长度；hi表示信道上第i个频点的衰落值。
可选地，所述确定模块11具体用于：
根据所述各子载波的衰落值以及信道的均衡算法，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程；
通过最优化算法，得到所述信道容量的最大值，并将所述信道容量的最大值作为所述第二功率分配值。
可选地，所述确定模块11具体用于根据公式确定所述OFDM系统中第i个子载波的第二功率分配值pofdm,i；
其中，γ表示信噪比，Eb表示每比特信号的能量，N0表示噪声功率谱密度。
图8为本发明功率分配装置实施例二的结构示意图，如图8所示，本实施例在图7所示实施例的基础上，所述分配模块12包括：
转换单元121用于将所述输入信号进行串/并转换及-α+1阶的加权分数傅里叶变换WFRFT变换，获得第一频域信号；
分配单元122用于根据所述第三功率分配值，对所述第一频域信号进行功率分配。
本实施例的功率分配装置，可以用于执行本发明任意实施例所提供的功率分配方法的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图9为本发明功率分配装置实施例三的结构示意图，如图9所示，本实施例在上述各实施例的基础上，所述装置还包括：处理模块13、转换模块14和发送模块15。
其中，处理模块13用于对所述第一频域信号依次进行N点离散傅里叶逆变换IDFT、并/串转换和添加循环前缀处理，获得处理信号；
转换模块14用于将所述处理信号进行数/模转换，获得转换信号；
发送模块15用于将所述转换信号发送到接收侧设备。
可选地，发送模块15还用于向接收侧设备发送指示信息，所述指示信息用于指示是否采用所述第三功率分配值对所述混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。
本实施例的功率分配装置，可以用于执行本发明任意实施例所提供的功率分配方法的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图10为本发明功率分配装置实施例四的结构示意图，如图10所示，本发明实施例提供的功率分配装置包括确定模块21和分配模块22。
其中，确定模块21用于根据各子载波的衰落值，确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值；所述确定模块21还用于根据预设参数确定所述SC-FDE系统的第一权重值和所述OFDM系统的第二权重值；所述第一权重值用于表示所述第一功率分配值在所述混合载波系统中所占的比重，所述第二权重值用于表示所述第二功率分配值在所述混合载波系统中所占的比重；所述确定模块21还用于根据所述第一功率分配值、所述第二功率分配值以及所述第一权重值和所述第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值；分配模块22用于根据所述第三功率分配值对所述混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。
本发明实施例提供的功率分配装置，通过根据各子载波的衰落值，分别确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率分配值，并根据预设参数确定SC-FDE系统的第一权重值和OFDM系统的第二权重值，根据第一功率分配值、第二功率分配值以及第一权重值和第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，并根据第三功率分配值对混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。由于综合考虑SC-FDE系统和OFDM系统的功率分配方式，以此对混合载波系统进行功率分配，从而提高了系统的通信性能。
可选地，所述确定模块21具体用于根据所述第一权重值和所述第二权重值，对所述第一功率分配值和所述第二功率分配值进行线性加权，获得所述第三功率分配值。
可选地，所述确定模块21具体用于根据公式确定所述SC-FDE系统中第i个子载波的第一功率分配值psc,i；
其中，N表示离散傅里叶变换DFT的长度；hi表示信道上第i个频点的衰落值。
可选地，所述确定模块21具体用于根据公式确定所述OFDM系统中第i个子载波的第二功率分配值pofdm,i；
其中，Eb表示每比特信号的能量，N0表示噪声功率谱密度。
图11为本发明功率分配装置实施例五的结构示意图，如图11所示，本实施例在图10所示实施例的基础上，所述装置还包括：转换模块23、处理模块24和发送模块25。
其中，转换模块23还用于对所述转换信号依次进行模/数转换、去除所述循环前缀、串/并转换以及N点DFT变换，获得第二频域信号；
处理模块24还用于根据均衡矩阵对所述第二频域信号进行频域迫零均衡ZF处理，获得均衡信号；
处理模块24还用于对所述均衡信号进行功率的提取，并对提取功率后的均衡信号进行α-1阶的WFRFT处理，获得所述输入信号。
本实施例的功率分配装置，可以用于执行本发明任意实施例所提供的功率分配方法的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图12为本发明发送侧设备实施例一的结构示意图。如图12所示，本实施例提供的发送侧设备110包括处理器1101和存储器1102。发送侧设备还可以包括发送器1103。发送器1103和处理器1101相连。其中，存储器1102存储执行指令，当发送侧设备运行时，处理器1101与存储器1102之间通信，处理器1101调用存储器1102中的执行指令，用于执行以下操作：
根据各子载波的衰落值，确定单载波频域均衡SC-FDE系统中各子载波的第一功率分配值和正交频分复用OFDM系统中各子载波的第二功率 分配值；
根据预设参数确定所述SC-FDE系统的第一权重值和所述OFDM系统的第二权重值；所述第一权重值用于表示所述第一功率分配值在所述混合载波系统中所占的比重，所述第二权重值用于表示所述第二功率分配值在所述混合载波系统中所占的比重，所述混合载波系统为所述SC-FDE系统与所述OFDM系统组成的系统；
根据所述第一功率分配值、所述第二功率分配值以及所述第一权重值和所述第二权重值确定混合载波系统中各子载波的第三功率分配值，并根据所述第三功率分配值对所述混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。
本实施例提供的发送侧设备，可以用于执行本发明任意实施例所提供的功率分配方法的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
可选地，所述处理器1101还用于根据所述第一权重值和所述第二权重值，对所述第一功率分配值和所述第二功率分配值进行线性加权，获得所述第三功率分配值。
可选地，所述处理器1101还用于根据所述各子载波的衰落值以及信道的均衡算法，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程；
通过最优化算法，得到所述信道容量的最大值，并将所述信道容量的最大值作为所述第一功率分配值。
可选地，所述处理器1101还用于根据公式确定所述SC-FDE系统中第i个子载波的第一功率分配值psc,i；
其中，N表示离散傅里叶变换DFT的长度；hi表示信道上第i个频点的衰落值。
可选地，所述处理器1101还用于根据所述各子载波的衰落值以及信道的均衡算法，建立以最大化信道容量为目标的最优化方程；
通过最优化算法，得到所述信道容量的最大值，并将所述信道容量的最大值作为所述第二功率分配值。
可选地，所述处理器1101还用于根据公式确定所述OFDM系统中第i个子载波的第二功率分配值pofdm,i；
其中，γ表示信噪比，Eb表示每比特信号的能量，N0表示噪声功率谱密度。
可选地，所述处理器1101还用于将所述输入信号进行串/并转换及-α+1阶的加权分数傅里叶变换WFRFT变换，获得第一频域信号；
根据所述第三功率分配值，对所述第一频域信号进行功率分配。
可选地，所述处理器1101还用于对所述第一频域信号依次进行N点离散傅里叶逆变换IDFT、并/串转换和添加循环前缀处理，获得处理信号；
将所述处理信号进行数/模转换，获得转换信号；
所述发送器1103还用于将所述转换信号发送到接收侧设备。
可选地，所述发送器1103还用于向接收侧设备发送指示信息，所述指示信息用于指示是否采用所述第三功率分配值对所述混合载波系统中各子载波上的输入信号进行功率分配。
本实施例提供的发送侧设备，可以用于执行本发明任意实施例所提供的功率分配方法的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图13为本发明接收侧设备实施例一的结构示意图。如图13所示，本实施例提供的接收侧设备120包括处理器1201和存储器1202。接收侧设备还可以包括接收器1203。接收器1203和处理器1201相连。其中，接收器1203用于接收发送侧设备发送的转换信号，存储器1202存储执行指令，当接收侧设备运行时，处理器1201与存储器1202之间通信，处理器1201调用存储器1202中的执行指令，用于执行以下操作：
对所述转换信号依次进行模/数转换、去除所述循环前缀、串/并转换以及N点DFT变换，获得第二频域信号；
根据均衡矩阵对所述第二频域信号进行频域迫零均衡ZF处理，获得均衡信号；
对所述均衡信号进行功率的提取，并对提取功率后的均衡信号进行α-1阶的WFRFT处理，获得所述输入信号。
本实施例提供的接收侧设备，可以用于执行本发明任意实施例所提供的功率分配方法的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各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，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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