多址接入系统上下行链路功率的分配方法和装置与流程

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种多址接入系统上下行链路功率的分配方法和装置。

背景技术：
随着移动通信技术的发展，空、时、频资源已被充分挖掘与利用，移动蜂窝网络的网络吞吐量已日趋饱和，如何充分挖掘功率资源的潜力满足飞速增长的移动业务需求，已成为当前全球通信从业人员与机构的关注热点。目前全球移动蜂窝网络普遍所采用的多址接入系统大致可以分为三类：时分多址接入系统、频分多址接入系统和码分多址接入系统。这三类多址接入系统中的上下行链路功率控制方法都忽视了退化信道与叠加码用对传输性能的影响。信息论的最新研究指出利用无线广播中的退化信道与叠加码把多路信息流同时同频发送，同时经过合理的功率控制，能够最大化系统的吞吐量。所以，在现有的主流多址接入系统中，上下行链路功率控制方法都没能够充分利用好功率资源。因此，严重制约了无线网络的传输性能，造成宝贵的频谱资源被极大的浪费。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供多址接入系统上下行链路功率的分配方法和装置，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明通过对用户信息流所处信道进行合理排序与对信息流所需功率进行合理分配，实现多个用户的信息流被叠加传输并且在传输中能够充分利用退化信道，解决现有多址接入系统中上下行链路功率控制方法因不能够利用退化信道与叠加码特性造成的资源浪费问题，突破现有多址接入系统中传输性能的瓶颈。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：多址接入系统上下行链路功率的分配方法，包括以下步骤：步骤1：根据上下行链路中信息流的信息，对多址接入系统上下行链路的信息流进行排序；步骤2：根据信息流的信息与信息流的排序，把发射功率划分成与信息流个数相等的功率段；步骤3：根据划分的功率段为信息流分配匹配的功率段；步骤4：根据已分配功率段调整上下行链路的发送功率；其中，功率段的宽度值为发送功率值；信息流包括：一个用户所需传输的一路或多路信息流，或多个用户所需传输的多路信息流；匹配功率段包括：为一路信息流匹配传输所需的一个及多个功率段，或为多路信息流匹配所需的多个功率段。进一步地，上下行链路信息流的信息包括：信息流的服务质量需求、信息流的信道状态信息和信息流接收端的噪声干扰信息。进一步地，步骤1中对多址接入系统上下行链路的信息流进行排序的具体方法为：按照信息流的信道衰减程度对信息流依次排序，下行信道衰减少的信息流排序序号小，上行信道衰减少的信息流排序序号大；当信息流的信道衰减相同时，噪声功率小的信息流排序序号小；当信息流的信道衰减和接收噪声功率相同时，服务质量要求高信息流的排序序号大。进一步地，步骤2中把发射功率划分成与信息流个数相等的功率段的具体方法为：根据排序序号最小的信息流所需求的服务质量，计算第一个功率段的宽度；根据序号排第二的信息流所需求的服务质量和第一个功率段的宽度，计算第二个功率段的宽度；根据序号排第三的信息流所需求的服务质量和前二个功率段的宽度，计算第三个功率段的宽度；依次计算所有功率段；且所有功率段的宽度满足以下条件：任意一信息流所需的功率段宽度由序号小的信息流所对应的功率段宽度和其自身需求的服务质量所决定，并且序号小的信息流所对应的功率段宽度小于等于序号大的信息流所对应的功率段宽度，任意一信息流所需的功率段宽度大于等于其它所有划分宽度更窄的功率段的宽度值之和。进一步地，步骤3中根据划分的功率段为信息流分配匹配的功率段的具体方法为：按照所述信息流的排序顺序，为信息流分配与其序号匹配的功率段。多址接入系统上下行链路功率的分配装置，包括：信息流排序处理模块：根据上下行链路中信息流的信息，对多址接入系统上下行链路的信息流进行排序；发射功率划分模块：根据信息流的信息与信息流的排序，把发射功率划分成与信息流个数相等的功率段；发射功率分配模块：根据划分的功率段为信息流分配匹配的功率段；发射功率调整模块：根据已分配功率段调整上下行链路的发送功率。进一步地，上下行链路信息流的信息包括：信息流的服务质量需求、信息流的信道状态信息和信息流接收端的噪声干扰信息。进一步地，对多址接入系统上下行链路的信息流进行排序的具体方法为：按照信息流的信道衰减程度对信息流依次排序，下行信道衰减少的信息流排序序号小，上行信道衰减少的信息流排序序号大；当信息流的信道衰减相同时，噪声功率小的信息流排序序号小；当信息流的信道衰减和接收噪声功率相同时，服务质量要求高信息流的排序序号大。进一步地，把发射功率划分成与信息流个数相等的功率段的具体方法为：根据排序序号最小的信息流所需求的服务质量，计算第一个功率段的宽度；根据序号排第二的信息流所需求的服务质量和第一个功率段的宽度，计算第二个功率段的宽度；根据序号排第三的信息流所需求的服务质量和前二个功率段的宽度，计算第三个功率段的宽度；依次计算所有功率段；且所有功率段的宽度满足以下条件：任意一信息流所需的功率段宽度由序号小的信息流所对应的功率段宽度和其自身需求的服务质量所决定，并且序号小的信息流所对应的功率段宽度小于等于序号大的信息流所对应的功率段宽度，任意一信息流所需的功率段宽度大于等于其它所有划分宽度更窄的功率段的宽度值之和。进一步地，根据划分的功率段为信息流分配匹配的功率段的具体方法为：按照所述信息流的排序顺序，为信息流分配与其序号匹配的功率段。与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：本发明方法通过利用信道信息对信息流进行合理排序并对信息流所需功率进行合理分配，使多个用户的信息流能够被同时同频的服务，实现对退化信道与叠加码的利用，提高了频谱资源的利用效率，突破了现有多址接入系统中传输性能的瓶颈。本发明装置通过信息流排序处理模块利用信道信息对信息流进行合理排序，通过发射功率划分模块和发射功率分配模块对信息流所需功率进行划分及合理分配，通过发射功率调整模块调整上下行链路的发送功率，使多个用户的信息流能够被同时同频的服务，实现对退化信道与叠加码的利用，提高了频谱资源的利用效率，突破了现有多址接入系统中传输性能的瓶颈。附图说明图1是本发明的多址接入系统上下行链路功率分配方法的流程图；图2为本发明对多址接入系统上下行链路功率分配的示意图；图3为本发明的多址接入系统上下行链路功率分配装置的结构图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述：本发明实施例提供一种多址接入系统上下行链路功率分配的方法，通过利用信道信息对信息流进行合理排序并对信息流所需功率进行合理分配，使多个用户的信息流能够被同时同频的服务，实现对退化信道与叠加码的利用，提高了频谱资源的利用效率，突破了现有多址接入系统中传输性能的瓶颈。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。参见图1，为本发明实施例提出的多址接入系统上下行链路功率分配方法的流程图，可以包括：S101，根据上下行链路中信息流的信息，对多址接入系统上下行链路的信息流进行排序处理；该信息流排序处理包括：按照信息流的信道衰减程度对信息流依次排序；下行信道衰减少的信息流排序序号小，上行信道衰减少的信息流排序序号大；当信息流的信道衰减相同时，噪声功率小的信息流排序序号小；当信息流的信道衰减和接收噪声功率相同时，服务质量要求高信息流的排序序号大。下面以一个简单系统为例，对信息流排序的方法进行详细说明。假设系统的下行链路中有四个信息流，分别表示为X1、X2、X3和X4；与这四个信息流所对应的信道衰减分别为H1、H2、H3和H4，并且H1＝H3＝H4>H2；这四个信息流所接收的噪声功率分别为N1、N2、N3和N4,并且N1<N2<N3＝N4；这四个信息流的服务质量要求分别为C1、C2、C3和C4,并且C1<C2<C3<C4；用表示X1序号小于X2。如图2所示，为本发明实施例对多址接入系统上下行链路功率分配的示意图，本发明实施例根据四个信息流的信息进行排序处理，具体为：根据信道衰减关系，可以得到四个信息流的排序为再跟据接收端的噪声功率，可以得到四个信息流的排序为进一步跟据信息流的服务质量要求，可以得到四个信息流的排序为类似地，对于多于四路信息流的情况，按照排序的规则可以对多路信息流进行排序。S102，根据信息流的信息与信息流的排序,把发射功率划分成多个有规律的功率段；该划分方法包括：根据排序序号最小的信息流所需求的服务质量，决定第一个功率段的宽度；任意一信息流所需的功率段宽度由序号小的信息流所对应的功率段宽度和其自身需求的服务质量所决定；序号小的信息流所对应的功率段宽度总是小于等于序号大的信息流所对应的功率段宽度；任意一信息流所需的功率段宽度大于等于其它所有划分宽度更窄的功率段的宽度值之和。下面以一个简单系统为例，对功率划分的方法进行详细说明。假设系统的下行链路中有四个信息流，分别表示为X1、X2、X3和X4；与这四个信息流所对应的信道衰减分别为H1、H2、H3和H4；这四个信息流接收端所的噪声功率分别为N1、N2、N3和N4；服务质量要求这四个信息流的香农速率分别为C1、C2、C3和C4；用表示X1序号小于X2；四个信息流的排序为系统的信道带宽为B。根据排序序号最小的信息流X1所需求的服务质量C1，利用香农公式，其中N、S、B和C分别表示噪声功率、接收信号功率、信道带宽和香农速率，决定第一个功率段的宽度为依次可以确定信息流X3、X4和X2的功率段分别为：和可以验证功率段S1、S2、S3和S4满足以下要求：任意一信息流所需的功率段宽度由序号小的信息流所对应的功率段宽度和其自身需求的服务质量所决定；序号小的信息流所对应的功率段宽度总是小于等于序号大的信息流所对应的功率段宽度；任意一信息流所需的功率段宽度大于等于其它所有划分宽度更窄的功率段的宽度值之和。类似地，对于多于四个功率段的划分情况，也有划分多个功率段的划分方法。S103，为信息流分配匹配的功率段；下面以S102中的简单系统为例，对功率段的分配方法进行详细说明。以S102中的四个信息流和已划分的四个功率段为例，本发明实施例根据信息流的排序和划分的功率段和为信息流X1、X2、X3和X4分别分配配功率段S1、S2、S3和S4。类似的，对于多于四路信息流的情况，也有分配多个功率段的方法。S104，根据所述已分配功率段调整上下行链路的发送功率；在本发明实施例中，发送端根据S103中分配好的功率段为多用户的多路信息流调整发送功率。上述多址接入系统上下行链路功率分配的方法，在功率域利用系统信息划分多个功率段，通过为多个用户接入的多路信号分配匹配的功率段实现了正交功分多址接入，利用无线信道的广播特性使多个用户能够同时隙同频段接入系统，提高了频谱资源的利用效率，突破了现有多址接入技术所能提供的网络容量。如图3所示，本发明实施例多址接入系统上下行链路功率分配的装置的结构图，包括：信息流排序处理模块31，根据上下行链路中信息流的信息，对多址接入系统上下行链路的信息流进行排序处理；发射功率划分模块32，根据信息流的信息与信息流的排序,把发射功率划分成多个有规律的功率段；发射功率分配模块33，为信息流分配匹配的功率段；发射功率调整模块34，根据所述已分配功率段调整上下行链路的发送功率。在本发明实施例中，信息流排序处理模块31根据上下行链路中信息流的信息对多址接入系统上下行链路的多路信息流进行排序处理，然后发射功率划分模块32根据信息流的信息与排序后信息流的顺序,把发射功率划分成多个有规律的功率段，发射功率分配模块33根据信息流的排序为信息流分配匹配的功率段，发射功率调整模块34根据发射功率分配模块33的分配结果调整上下行链路中信息流的发送功率。其中信息流排序处理模块的排序处理具体为：按照信息流的信道衰减程度对信息流依次排序；下行信道衰减少的信息流排序序号小，上行信道衰减少的信息流排序序号大；当信息流的信道衰减相同时，噪声功率小的信息流排序序号大；当信息流的信道衰减和接收噪声功率相同时，服务质量要求高信息流的排序序号大。其中发射功率划分模块所述功率段的划分具体为：根据排序序号最小的信息流所需求的服务质量，决定第一个功率段的宽度；任意一信息流所需的功率段宽度由序号小的信息流所对应的功率段宽度和其自身需求的服务质量所决定；序号小的信息流所对应的功率段宽度总是小于等于序号大的信息流所对应的功率段宽度；任意一信息流所需的功率段宽度大于等于其它所有划分宽度更窄的功率段的宽度值之和。上述模块可以分布于一个装置，也可以分布于多个装置。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。上述多址接入系统上下行链路功率分配的装置可以作为一个单独的装置独立设置，也可以集成在基站和移动终端设备中。上述多址接入系统上下行链路功率分配的装置，信息流排序处理模块31根据上下行链路中信息流的信息对多址接入系统上下行链路的多路信息流进行排序处理，发射功率划分模块32根据信息流的信息与排序,把发射功率划分成多个有规律的功率段，发射功率分配模块33为信息流分配匹配的功率段，发射功率调整模块34按照分配结果调整上下行链路中信息流的发送功率，实现对退化信道与叠加码的利用，提高了频谱资源的利用效率，突破了现有多址接入系统中传输性能的瓶颈。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM,U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或者流程并不一定是实施本发明所必须的。本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装之中，也可以进行相应变化位于不同于实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。