专利名称：功率分配装置及功率分配方法
技术领域：
本发明是关于一种功率分配装置及功率分配方法。更详细地说，本发明是关于一种最佳化一中继传输系统的功率分配的功率分配装置及功率分配方法。
背景技术：
近年来，随着无线通讯系统的蓬勃发展以及各式移动终端产品的普及，使得对无线通讯系统传输速率的需求不断提高，伴随而来的问题是传输功率的大幅提升。因此，为了避免过高的传输功率，无线通讯设备的布建设计纷纷采用中继传输系统，即是在来源站与终点站之间加入中继台来辅助传输，进而使得中继传输系统的功率控制议题日益受到重视。现有的中继传输系统的功率设计仅能个别控制来源站、中继台以及终点站的传送功率，即是根据来源站、中继台以及终点站各自的功率限制设定其传送功率。因此，无法于一总和传输功率限制下同时考虑来源站、中继台以及终点站之间的最佳功率分配，更无法设计来源站、中继台以及终点站的传送器来达到最佳的传输效能。综上所述，如何提供一个针对来源站、中继台以及终点站的功率分配的设计方法， 使得中继传输系统能在一传输功率限制下达到最佳的传输效能以及提供最佳的功率分配， 实为该领域的技术者亟需解决的课题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种用于一中继传输系统的功率分配装置，使得中继传输系统能在一传输功率限制下达到最佳的传输效能以及提供最佳的功率分配。该中继传输系统包含一移动台、一中继台以及一基站，该移动台是通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置可与该移动台、该中继台以及该基站通信，该功率分配装置包含一储存单元以及一处理器，该处理器与该储存单元电性连接。该储存单元用以储存一功率门槛值以及该中继传输系统的一传输信息，该处理器用以根据该传输信息计算一总数据均方差，以及根据使该总数据均方差为最小的一最佳化条件、该功率门槛值、该总数据均方差以及一算法，计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数以及一最佳中继前送参数，以使该移动台根据该第一最佳传送参数决定一最佳移动台传送功率，该中继台根据该最佳中继前送参数决定一最佳中继台传送功率，该基站根据该第二最佳传送参数决定一最佳基站传送功率。。本发明的另一目的在于提供一种用于前述功率分配装置的功率分配方法，使得中继传输系统能在一传输功率限制下达到最佳的传输效能以及提供最佳的功率分配。该功率分配装置适可用于一中继传输系统，该中继传输系统包含一移动台、一中继台以及一基站， 该移动台是通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置是可与该移动台、该中继台以及该基站通信，该功率分配装置包含一储存单元以及一处理器，该处理器与该储存单元电性连接，该储存单元储存有一功率门槛值以及该中继传输系统的一传输信息。该功率分配方法包含下列步骤(a)令该处理器根据该传输信息计算一总数据均方差；以及(b)令该处理器根据使该总数据均方差为最小的一最佳化条件、该功率门槛值、该总数据均方差以及一算法，计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数以及一最佳中继前送参数，以使该移动台根据该第一最佳传送参数决定一最佳移动台传送功率，该中继台根据该最佳中继前送参数决定一最佳中继台传送功率，该基站根据该第二最佳传送参数决定一最佳基站传送功率。本发明的又一目的在于提供一种计算机程序产品，内储一种用于一功率分配装置的功率分配方法的程序，该功率分配装置适可用于一中继传输系统，该中继传输系统包含一移动台、一中继台以及一基站，该移动台是通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置可与该移动台、该中继台以及该基站通信，该功率分配装置包含一储存单元以及一处理器， 该处理器与该储存单元电性连接，该储存单元储存有一功率门槛值以及该中继传输系统的一传输信息。该程序被加载该功率分配装置后执行一程序指令A，令该处理器根据该传输信息计算一总数据均方差；以及一程序指令B，令该处理器根据使该总数据均方差为最小的一最佳化条件、该功率门槛值、该总数据均方差以及一算法，计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数以及一最佳中继前送参数，以使该移动台根据该第一最佳传送参数决定一最佳移动台传送功率，该中继台根据该最佳中继前送参数决定一最佳中继台传送功率，该基站根据该第二最佳传送参数决定一最佳基站传送功率。本发明根据一中继传输系统的一传输信息计算该中继传输系统的一总数据均方差，并根据该总数据均方差、该中继传输系统的一功率门槛值以及使总数据均方差为最小的一最佳化条件，以一算法计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数、一最佳中继前送参数、一第一最佳接收参数、一第二最佳接收参数以及一自身数据消除参数，以使该中继传输系统中的移动台、中继台以及基站可根据上述参数进行信号传输，使该中继传输系统达到最佳的传输效能。藉此，本发明是可克服现有技术无法于一总和传输功率限制下同时考虑来源站、中继台以及终点站之间的最佳功率分配，以及无法设计来源站、中继台以及终点站的传送器来达到最佳的传输效能的缺点。
在参阅附图及随后描述的实施方式后，该技术领域具有通常知识者便可了解本发明的其它目的，以及本发明的技术手段及实施态样，其中图1是本发明第一实施例的示意图；图2是本发明第一实施例的中继传输系统的示意图；图3是本发明第一实施例的信号处理架构图；以及图4是本发明第二实施例的流程图。
具体实施例方式以下将通过实施例来解释本发明的内容，本发明的实施例并非用以限制本发明须在如实施例所述的任何特定的环境、应用或特殊方式方能实施。因此，关于实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以限制本发明。须说明的是，以下实施例及附图中，与本发明
6非直接相关的元件已省略而未绘示，且附图中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。本发明的第一实施例为一功率分配装置1，其示意图描绘于图1。功率分配装置1 包含一储存单元11以及一处理器13，其中处理器13与储存单元11电性连接。储存单元 11可为内存、软盘、硬盘、光盘、随身碟、磁带、可由网络存取的数据库或所属技术领域中具有通常知识者可轻易思及具有相同功能的储存媒体。处理器13可为目前或未来的各种处理器、中央处理器或所属技术领域中具有通常知识者所能轻易思及具有计算能力的装置。本发明的功率分配装置1适可用于一中继传输系统2，其示意图描绘于图2。中继传输系统2包含一移动台21、一中继台23以及一基站25，其中移动台21通过中继台23与基站25通信，且移动台21、中继台23以及基站25之间通过一无线传输方式进行通信。具体而言，本发明的功率分配装置1用以控制中继传输系统2中的移动台21、中继台23以及基站25的功率分配，功率分配装置1通过一有线方式以及一无线方式其中之一， 分别与移动台21、中继台23以及基站25进行通信，以将功率分配的结果传送至移动台21、 中继台23以及基站25，以使移动台21、中继台23以及基站25可根据功率分配装置1的功率分配结果决定其功率设定值。于本实施例中，功率分配装置1是一外接装置，于其它实施例中，功率分配装置1亦可为一内建于移动台21、中继台23以及基站25内的装置，并不以此限制本发明的范围。以下将详述本发明的功率分配装置1如何进行功率分配。请同时参阅图1以及图 2，首先，储存单元11中储存有中继传输系统2的一传输信息110以及一功率门槛值112。
其中，传输信息110包含移动台21的一第一初始传送参数///)、移动台21 —第一初始接收
参数Zf基站25的一第二初始传送参数/f)基站25的一第二初始接收参数/2(22)中继台 、 、 、
23的一初始中继前送参数!V移动台21与中继台23之间(以下简称第一信道)的信道参数比以及中继台23与基站25之间(以下简称第二信道)的信道参数Ii2、中继台23的噪声参数ηκ、移动台21的噪声参数IIim以及基站25的噪声参数nD,2。其中，信道参数Ii1是一与第一信道的传输环境相关的信道特性系数；信道参数Ii2是一与第二信道的传输环境相关的信道特性系数；噪声参数ηκ是中继台23所接收的白色高斯噪声；噪声参数IIim是移动台 21所接收的白色高斯噪声；噪声参数nD,2是基站25所接收的白色高斯噪声。功率门槛值 112包含一移动台功率门槛值Pm以及一基站总和功率门槛值Pbk，其中移动台功率门槛值Pm 是指移动台发射功率的上限值，基站总和功率门槛值Pbk是指中继台发射功率的上限值与基站发射功率的上限值之总和。接着，处理器13将根据传输信息110计算一总数据均方差。为便于理解总数据均方差的计算过程，请同时参阅图3，其是描绘中继传输系统2的信号处理架构图。以下将详述如何计算总数据均方差及其于中继传输系统2中所代表的物理意义。首先，移动台21将一移动台传送信号210经第一信道传送至中继台23，基站25 将一基站传送信号250经第二信道传送至中继台23，其中移动台传送信号210可表示为
/ii^i，其是代表一第一信号X1由移动台21发送，因此为第一信号X1乘上移动台21的第一初始传送参数///).基站传送信号250可表示为/2(21) 其是代表一第二信号&由移动台21
7发送，因此为第二信号&乘上基站25的第二初始传送参数/2(2υ。接着，中继台23接收一中
继台接收信号&，则中继台接收信号&可表示为方程式(1)
rES = HFiX+n,；(1)其中，χ为第一信号X1与第二信号&所形成的传送信号矩阵，表示为χ = [X1 X2] T 为第一初始传送参数与第二初始传送参数/2(21〕所形成的对角矩阵，表示为方程式 (2) ；H为信道参数Ill与信道参数Ii2所形成的信道参数矩阵，表示为H= Lh1 h2]0方程式 (1)是代表中继台23接收来自移动台21及基站25所传送的信号，同时考虑信道效应以及中继台23所接收的噪声。于图3中，方程式(1)即表示信号χ经方块301后乘上F1，再经方块302乘上H，之后加上ηκ得到ι·κ。须特别说明的是，为求计算上的简化与便利性，本发明的各方程式皆使用矩阵形式加以计算，在符合中继传输系统的传输特性的前提下，各参数值亦可分别单独计算，亦即可不使用矩阵形式计算，并不以此限制本发明的范围。接着，中继台23进一步将中继台接收信号ι·κ分别传送回移动台21及基站25，即中继台23分别传送一中继信号230至移动台21以及基站25，其中中继信号230可表示为 FErES,其是代表中继台接收信号&由中继台23发送，因此为中继台接收信号&乘上中继台23的初始中继前送参数!V接着，移动台21以及基站25分别接收一移动台接收信号rMS 以及一基站接收信号rBS，其可表示为方程式(3)rB = [rMS rBS]T = F2HTFErES+nD (3)
_ f(2) 0 _F2 = JnQ(4)
_ ^ 22 _其中，Ht为信道参数矩阵H的转置矩阵；F2为第一初始接收参数/^12)与第二初始接收参数/2(22)所形成的对角矩阵，表示为方程式；nD为噪声参数I^1以及噪声参数％,2所形成的噪声参数矩阵。方程式C3)是代表移动台21及基站25分别接收来自中继台23所传送的中继台接收信号rKS，同时考虑信道效应及移动台21及基站25所接收的噪声。于图 3中，方程式(3)即表示中继台接收信号rKS经方块303后乘上!^，经方块304乘上Ht，加上 nD后再经方块305乘上F2以得到&及rBS。由于移动台接收信号rMS以及基站接收信号i~BS包含第一信号X1与第二信号&的混合信号，因此移动台21必须自移动台接收信号i~MS中扣除与第一信号X1相关的项次以得到关于第二信号&的一第三信号yi ；基站25必须自基站接收信号rBS中扣除与第二信号& 相关的项次以得到关于一第一信号X1的第四信号y2。第三信号Y1及第四信号y2可表示为方程式(5)y = Ly1 y2]T= F2HTFErES+nD-Bx= (F2HtFeHF1-B) x+F2HTFEnE+nD (5)其中，y为移动台21的第三信号yi与基站25的第四信号y2所形成的接收信号矩阵，表示为y= Ly1 y2]T ；B为自身数据消除矩阵。方程式(5)是代表移动台21必须自移动台接收信号^中扣除由移动台21发送的第一信号X1经第一信道被中继台23接收，再由中继台23发送经第一信道被移动台21接受的信号成分，如此才能自移动台接收信号rMS中撷取关于基站25所发送的第二信号&的信号成分。同理，基站25必须自基站接收信号rBS 中扣除由基站25发送的第二信号&经第二信道被中继台23接收，再由中继台23发送经第二信道被基站25接受的信号成分，以自基站接收信号rBS中撷取关于移动台21所发送的第一信号X1的信号成分。于图3中，方程式(5)即表示移动台21及基站25的接收信号矩阵1 减去方块306的自身数据消除矩阵B后得到接收信号矩阵y。
由前述说明可知，移动台接收信号ι·Β必须扣除与第一信号X1相关的项次，基站接收信号rBS必须扣除与第二信号&相关的项次，于计算上即由移动台接收信号rMS以及基站接收信号rBS中扣除传送信号矩阵χ乘上自身数据消除矩阵B。其中，自身数据消除矩阵B 是由一移动台自身数据消除参数bn及一基站自身数据消除参数^2所形成的对角矩阵，其可表示为方程式(6)
权利要求
1.一种适可用于一中继传输系统的功率分配装置，该中继传输系统包含一移动台、一中继台以及一基站，该移动台通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置可与该移动台、 该中继台以及该基站通信，该功率分配装置包含一储存单元，用以储存一功率门槛值以及该中继传输系统的一传输信息；以及一处理器，与该储存单元电性连接，并用以根据该传输信息计算一总数据均方差；根据该功率门槛值、该总数据均方差以及一算法，计算该移动台的一第一传送参数、该基站的一第二传送参数以及该中继台的一中继前送参数，以使该移动台根据该第一传送参数决定一移动台传送功率，该中继台根据该中继前送参数决定一中继台传送功率，该基站根据该第二传送参数决定一基站传送功率。
2.根据权利要求1所述的功率分配装置，其特征在于，该传输信息包含该移动台的一第一初始传送参数及一第一初始接收参数、该基站的一第二初始传送参数及一第二初始接收参数、该中继台的一初始中继前送参数、一信道参数以及一噪声参数，该处理器根据该第一初始传送参数、该第一初始接收参数、该初始第二传送参数、该初始第二接收参数、该初始中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数计算该总数据均方差。
3.根据权利要求1所述的功率分配装置，其特征在于，该功率门槛值包含一移动台功率门槛值以及一基站总和功率门槛值，该处理器根据该移动台功率门槛值、该总数据均方差以及该算法计算该第一传送参数，且根据该基站总和功率门槛值、该总数据均方差以及该算法计算该第二传送参数以及该中继前送参数。
4.根据权利要求1所述的功率分配装置，其特征在于，该处理器还用以根据使该总数据均方差为最小的一最佳化条件、该功率门槛值、该总数据均方差以及该算法计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数以及一最佳中继前送参数，以使该移动台根据该第一最佳传送参数决定一最佳移动台传送功率，该中继台根据该最佳中继前送参数决定一最佳中继台传送功率，该基站根据该第二最佳传送参数决定一最佳基站传送功率。
5.根据权利要求4所述的功率分配装置，其特征在于，该中继台用以分别发送一中继信号至该移动台以及该基站，该处理器还用以根据该总数据均方差以及该最佳化条件，计算该移动台的一第一最佳接收参数以及该基站的一第二最佳接收参数，以使该移动台根据该第一最佳接收参数接收该中继信号，该基站根据该第二最佳接收参数，接收该中继信号。
6.根据权利要求5所述的功率分配装置，其特征在于，该移动台还用以传送一第一信号至该中继台，该基站还用以传送一第二信号至该中继台，该中继信号是包含该第一信号以及该第二信号的混合信号，该处理器还用以根据该第一最佳传送参数、该第一最佳接收参数、该最佳中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数，计算一移动台自身数据消除参数，该处理器还用以根据该第二最佳传送参数、该第二最佳接收参数、该最佳中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数，计算一基站自身数据消除参数，以使该移动台可根据该移动台自身数据消除参数自该中继信号中消除该第一信号，以获得该第二信号，该基站可根据该基站自身数据消除参数自该中继信号中消除该第二信号，以获得该第一信号。
7.根据权利要求1所述的功率分配装置，其特征在于，该算法是一搜寻算法或一最佳化算法其中之一。
8.一种用于一功率分配装置的功率分配方法，该功率分配装置适可用于一中继传输系统，该中继传输系统包含一移动台、一中继台以及一基站，该移动台通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置可与该移动台、该中继台以及该基站通信，该功率分配装置包含一储存单元以及一处理器，该处理器与该储存单元电性连接，该储存单元储存有一功率门槛值以及该中继传输系统的一传输信息，该功率分配方法包含下列步骤(a)令该处理器根据该传输信息，计算一总数据均方差；以及(b)令该处理器根据该功率门槛值、该总数据均方差以及一算法，计算该移动台的一第一传送参数、该基站的一第二传送参数以及该中继台的一中继前送参数，以使该移动台根据该第一传送参数决定一移动台传送功率，该中继台根据该中继前送参数决定一中继台传送功率，该基站根据该第二传送参数决定一基站传送功率。
9.根据权利要求8所述的功率分配方法，其特征在于，该传输信息包含该移动台的一第一初始传送参数及一第一初始接收参数、该基站的一第二初始传送参数及一第二初始接收参数、该中继台的一初始中继前送参数、一信道参数以及一噪声参数，该步骤(a)是一根据该第一初始传送参数、该第一初始接收参数、该初始第二传送参数、该初始第二接收参数、该初始中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数计算该总数据均方差的步骤。
10.根据权利要求8所述的功率分配方法，其特征在于，该功率门槛值包含一移动台功率门槛值以及一基站总和功率门槛值，该步骤(b)包含下列步骤(bl)根据该移动台功率门槛值、该总数据均方差以及该算法，计算该第一传送参数；以及(b2)根据该基站总和功率门槛值、该总数据均方差以及该算法，计算该第二传送参数以及该中继前送参数。
11.根据权利要求8所述的功率分配方法，其特征在于，还包含下列步骤(c)令该处理器根据使该总数据均方差为最小的一最佳化条件、该功率门槛值、该总数据均方差以及该算法计算一第一最佳传送参数、一第二最佳传送参数以及一最佳中继前送参数，以使该移动台根据该第一最佳传送参数决定一最佳移动台传送功率，该中继台根据该最佳中继前送参数决定一最佳中继台传送功率，该基站根据该第二最佳传送参数决定一最佳基站传送功率。
12.根据权利要求11所述的功率分配方法，其特征在于，该中继台用以分别发送一中继信号至该移动台以及该基站，该功率分配方法还包含下列步骤(d)令该处理器根据该总数据均方差以及该最佳化条件，计算该移动台的一第一最佳接收参数以及该基站的一第二最佳接收参数，以使该移动台根据该第一最佳接收参数，接收该中继信号，该基站根据该第二最佳接收参数，接收该中继信号。
13.根据权利要求12所述的功率分配方法，其特征在于，该移动台还用以传送一第一信号至该中继台，该基站还用以传送一第二信号至该中继台，该中继信号包含该第一信号以及该第二信号的混合信号，该功率分配方法还包含下列步骤(e)令该处理器根据该第一最佳传送参数、该第一最佳接收参数、该最佳中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数，计算一移动台自身数据消除参数；以及(f)令该处理器根据该第二最佳传送参数、该第二最佳接收参数、该最佳中继前送参数、该信道参数以及该噪声参数，计算一基站自身数据消除参数，以使该移动台可根据该移动台自身数据消除参数自该中继信号中消除该第一信号，以获得该第二信号，该基站可根据该基站自身数据消除参数自该中继信号中消除该第二信号，以获得该第一信号。
14.根据权利要求8所述的功率分配方法，其特征在于，该算法是一搜寻算法或一最佳化算法其中之一。
全文摘要
本发明是一种功率分配装置及功率分配方法。该功率分配装置可用于一包含一移动台、一中继台以及一基站的中继传输系统，该移动台通过该中继台与该基站通信，该功率分配装置可与该移动台、该中继台以及该基站通信，该功率分配装置可根据一功率门槛值、一传输信息、一最佳化条件以及一算法，计算该移动台与该基站的最佳传送参数以及该中继台的中继前送参数，以使该移动台、该中继台以及该基站可分别根据这些传送参数与该中继前送参数，决定该移动台、该中继台与该基站的传送功率。
文档编号H04W52/24GK102378344SQ20101025185
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月5日 优先权日2010年8月5日
发明者卢世荣, 吴俊荣, 林大卫, 简均哲 申请人:财团法人资讯工业策进会