无线网络中基于二分查找的帕累托优化功率控制方法技术

一种无线网络中基于二分查找的帕累托优化功率控制方法，所述方法包括以下步骤：1)计算无线网络的SINR区域；2)计算包含可行的SINR区域的超矩形上边界；3)建立超矩形的上界和可行SINR区域的上边界的映射；4)根据该映射关系，确定一个包含映射参数λ(z)的初始区间[l(0),u(0)]，在该区间内迭代二分查找λ(z)；5)确定λ(z)后就可以根据映射关系得出可行SINR区域的上边界，同时可得到上边界上各点对应的最佳功率分配。本发明专利技术提供了一种有效提高链路服务质量、增大系统总效益的无线网络中基于二分查找的帕累托优化功率控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信领域，尤其是无线网络的优化功率控制方法。
技术介绍
在无线通信中，由于无线信道的广播特性，邻近的链路之间使用同步传输会产生 严重的同信道干扰，导致信道的服务质量降低。随着无线设备密度的增加，要提高用户对于 服务的满意度，就必须抑制这种干扰。对于无线网络中的链路，合理控制链路的传输功率可 以有效缓解同信道干扰。而确定系统可行信号与干扰加噪声比（SINR)区域的上界又可以 便于优化功率控制的实现。因此，研究如何找到可行SINR区域上界对于通过功率控制来最 大化系统效益是极其有意义。
技术实现思路
目前对于功率控制的研究并不了解在具有最小SINR要求和功率有限的情况下的 可行SINR区域的性质，存在链路服务质量较低、系统总效益较低的不足，本专利技术提供了一 种有效提高链路服务质量、增大系统总效益的无线网络中基于二分查找的帕累托优化功率 控制方法。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是： -种，所述方法包括以下步 骤： 1)计算无线网络的可行SINR区域 对于一个包含M条不同链路的无线网络，每条链路i都有一个发送节点Ti和接收 节点Ri,链路i的SINR是：

【技术保护点】
一种无线网络中基于二分查找的帕累托优化功率控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1)计算无线网络的可行SINR区域对于一个包含M条不同链路的无线网络，每条链路i都有一个发送节点Ti和接收节点Ri，链路i的SINR是：γi(p)=GiipiΣj≠iGjipj+ni---(1)]]>可行的传输功率p的集合是：可行的SINR区域是：其中，式中各参数定义如下：pi：发送节点i的发送功率；Gii：发送节点i到接收节点i的信道增益；ni：接收节点i处的噪声功率；无线网络中M条不同链路组成集合，p：所有发送节点的发送功率组成的向量，γi(p)：链路i的SINR；γi，min：链路i所需求的最小SINR；2)计算包含可行的SINR区域的超矩形上边界对于每一个均满足：所以区域包含在超矩形[γmin，b]＝{x|γmin≤x≤b}，向量其中bi=GiiPi,maxni,]]>式子x≤b表示x中每个元素都小于等于b中的对应的元素；另外，定义表示所有链路的最大发送功率组成的向量；其中，式中各参数定义如下：γ：所有链路的SINR组成的向量；γmin：所有链路的最小SINR组成的向量；超矩形[γmin，b]的上边界是[bi，b]关于所有i的并集，其中bi＝(γ1，min，...，γi‑1，min，bi，γi+1，min，...，γM，min)，令表示超矩形的上边界，则：3)建立超矩形的上界和和可行SINR区域上边界的映射由于区域的上边界具有帕累托最优性，所以对于任意向量从γmin到z的连线必然通过区域的上边界，假设交点为π(z)，则π(z)＝λ(z)(z‑γmin)+γmin，问题(6)如下：因此，如果确定λ(z)就确定区域的上边界；4)确定一个包含λ(z)的初始区间[l(0)，u(0)]因z位于可行区间的外面，所以λ(z)≤1；对于任意可行功率分配均有γi(p)≥γi，min，成立，所以λ(z)≥0；l(0)＝0，u(0)＝1，另外，设置正数ε控制算法迭代次数k，初始时设置k＝1；5)问题(6)是一个关于p拟凹优化问题，该问题转化为凸优化子问题解决，假设第k次迭代的区间是[l(k)，u(k)]，问题(6)等价于问题(7)：find p约束条件：γi(p)≥λ(k)(zi‑γi，min)+γi，min       (7)0≤pi≤Pimax]]>6)取λ(k)＝(l(k‑1)+u(k‑1))/2，检验问题(7)的可行性，过程如下：步骤6.1：检验γ是否每个元素都大于中相对应的元素；如果不是，则该γ不可行；否则转步骤6.2；步骤6.2：检验矩阵B(γ)的最大特征值是否小于1，其中，γ＝λ(k)(z‑γmin)+γmin，B(γ)中的每个元素为：Bij(γi)=0,i=jγiGjiGii,i≠j---(8)]]>如果B(γ)的最大特征值不小于1，则γ不可行，否则转步骤6.3；步骤6.3：根据式子p＝(I‑B(γ))‑1u(γ)计算功率分配，对于每一个pi检验是否满足条件0≤pi≤Pi，max，其中，γ＝λ(k)(z‑γmin)+γmin，u(γ)的每一个元素为：ui(γi)=γiniGii---(9)]]>如果功率满足条件，则γ是可行的，否则γ不可行；7)如果问题(7)是可行的，则l(k)＝λ(k)，并且功率为p(k)＝(I‑B(λ(k)(z‑γmin)+γmin))‑1×u(λ(k)(z‑γmin)+γmin)      (10)如果问题(7)不可行，则u(k)＝λ(k)；8)令迭代次数k＝k+1，然后判断u(k‑1)‑l(k‑1)≤∈是否成立；如果不成立，则返回6)，否则λ(z)＝λ(k‑1)；找到λ(z)的值后，就根据超矩形的上界和和可行SINR区域上边界的映射关系求出可行区域上边界，同时可得到上边界上各点对应的最佳功率分配。...

【技术特征摘要】
1. 一种无线网络中基于二分查找的帕累托优化功率控制方法，其特征在于：所述方法 包括以下步骤： 1) 计算无线网络的可行SINR区域 对于一个包含M条不同链路的无线网络，每条链路i都有一个发送节点Ti和接收节点 Ri,链路i的SINR是：⑴ 可行的传输功率P的集合是：可行的SINR区域是：(3) 其中，式中各参数定义如下： Pi :发送节点i的发送功率； Gii :发送节点i到接收节点i的信道增益； Iii :接收节点i处的噪声功率； JVf:无线网络中M条不同链路组成集合，JVf = {1,2, P :所有发送节点的发送功率组成的向量，P = (Pi, Vi E JVf); Y i (P):链路 i 的 SINR ; Y i,min :链路i所需求的最小SINR ; 2) 计算包含可行的SINR区域灾的超矩形上边界 对于每一个y G戈.均满足：(4) 所以区域灭包含在超矩形[Ymin, b] = {x I Ymin < X < b},向量 I? = W 其中式子X彡b表示X中每个元素都小于等于b中 的对应的元素；另外，定义Pmax = Vi G JVf)表示所有链路的最大发送功率组成 的向量； 其中，式中各参数定义如下： Y :所有链路的SINR组成的向量； Ymin :所有链路的最小SINR组成的向量； 超矩形U min，b]的上边界是[bp b]关于所有i的并集，其中h = U ^in, . . .，γ min，bi，Y μ,-，…，Yftniin),令P及示超矩形的上边界，则：(5) 3) 建立超矩形的上界夕和和可行SINR区域況上边界的映射 由于区域:R啲上边界具有帕累托最优性，所以对于任意向量z e f，从YmiI^ijz的连线 必然通过区域灾的上边界，假设交点为H (Z)，则π (Z) = λ (Z) (Z-Y min) + Y min，问题（6)如 下：因此，如果确定λ (z)就确定区域灭的上边界； 4) 确定一个包含λ (ζ)的初始区间[1ω，u(cl)] 因 ζ位于可行区间$的外面，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱丽萍，武航，陈康妮，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33