一种改进的分布式信道探测和序贯接入的方法技术

本发明专利技术提供了一种改进的进行分布式信道探测和序贯接入的方法。根据本发明专利技术的方案，使得外部网络只需进行有限次的确定其所承受归一化的总干扰功率数值的操作，并在迭代过程之外通过专属的信道进行广播。在信道探测过程中，每条通信链路都仅测量本地通信链路的传输质量，而在各条通信链路之间无需交互信息。同时，新的通信链路根据其本地链路测量信息，自主地推断出其最大可实现的信干噪比，并藉此决定其是否接入与所有激活的链路同时在同一信道上传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信技术，尤其涉及一种进行分布式信道探测和序贯接入的方法。
技术介绍
无线网络能够被理解为带有功率控制的相互作用的有效点对点通信链路(一对发射机和接收机)的集合。这种建模的方式可以适用于大多数具有干扰耦合的实际的无线系统中，例如多层的蜂窝系统、密集的蜂窝系统、感知无线网络、ad hoc网络和MIMO传输、以及多种无线接入技术的共存系统，例如WiFi和蜂窝系统共存的无线通信系统。多条通信链路中的每一条对应于在同一个信道中的单跳传输，其不仅相互干扰，也会对外部传输产生不利的影响。为了提高空间复用的程度，网络总是希望在同一信道中激活尽可能多的通信链路，并且为所有的激活的通信链路分配一组适合的功率，从而使得各条通信链路的信干噪比(Signal-to-Interference-and-Noise Ratio，SINR)不小于它们期望的阈值，并且同时将对其他外部传输的影响维持在可接受的范围内。在实际中，期望以自治和分布式的方式实现这样的网络。这种分布式的媒介接入控制能够使得网络的部署更加便利，这允许网络在容纳越来越多的用户的同时，不会引起网络结构和网络管理体制的变化，以及避免了随用户的容量而指数增加的控制开销。对一个自组织的网络而言，对于欲加入到网络中的新通信链路将由其自身决定是否接入该网络。这就引出了如下问题：如何分布式探测(probe)信道并且如何获取足够的本地信息用以独立地预测在被现有的网络接受后在满足激活通信链路保护(Active Link Protection，ALP)条件下的最大可实现的SINR。ALP的概念特指这样一种非入侵的通信要求，具体指在新通信链路的传输被授权和激活在其期望的SINR水平上时，网络总能够寻求到某个功率配置，其保证同一信道中的所有的激活的通信链路的SINR总是不小于其目标SINR，并且由新通信链路和已有的通信链路引起的对外部网络的总干扰仍是可忍受的。ALP的概念反映了对于有效的空间复用所需的系统条件。为此，本专利技术的专利技术人在其申请号为201310261214.X的专利技术专利申中提出了一种分布式信道探测和序贯接入(DIStributed Channel prObing and SEquential Access，DISCO-SEA)的方法和系统，通过迭代的方式进行发射功率的自适应调整，从而以自治的方式解决了上述问题。然而，在该DISCO-SEA的方法中，要求外部网络在在每次迭代的过程中都进行一次归一化干扰总功率的测量，并且在每次迭代的过程中都要将该归一化干扰总功率的数值通过专用的信道进行广播。考虑到在实际应用的共存系统部署中，内部网络和外部网络的通信并非是易于实现的，而在迭代次数较大的情况下，该测量与广播操作所引入的系统开销和信令开销可能会增大到显著影响整体性能的程度，因此仍有对该方法进行进一步改进的要求。所以本专利技术的目标就是找到一种改进的DISCO-SEA方法，可以减少外部网络进行归一化干扰总功率的测量的次数，同时也要减少外部网络和内部网络的信令交互次数，从而进一步的提升性能。
技术实现思路
为解决现有技术中的上述问题，本专利技术提出了改进的DISCO-SEA方法。通过将原来的一次迭代收敛拆分为两次迭代收敛，达到了将外部网络的干扰总功率的测量操作移出迭代过程的目的，从而解决了原方法所存在的上述问题。具体的，根据本专利技术的第一方面，提出了一种进行分布式信道探测的方法，其中，在所述信道中存在L-1条激活的通信链路，L≥2，每条激活的通信链路l，l＝1，2，…，L-1，分别具有与其相关联的一对发射机和接收机，每个发射机按照各自的发射功率同时在所述信道上发送信号，并且，新通信链路L试图接入所述信道，以与所述L-1条激活的通信链路同时在所述信道上传输信号，所述新通信链路L具有与其相关联的第一发射机和第一接收机，在所述信道中还存在外部通信链路，所述外部通信链路具有与其相关联的第二发射机和第二接收机，所述方法包括：(S1)每条激活的通信链路l的发射机在t时刻分别以各自的发射功率pl(t)，l＝1，2，…，L-1，向对应的接收机发送信号；(S2)在t时刻，所述每条激活的通信链路l的接收机分别确定所述激活的通信链路l的信干噪比的数值，其中Glk，l，k＝1，2，…，L，表示从通信链路k的发射机到通信链路l的接收机的信道的增益；nl，l＝1，2，…，L，表示所述通信链路l的背景噪声的总功率，所述通信链路l的所述背景噪声除了所述通信链路l的接收机热噪声之外还包括了除来自L条通信链路以外的其他干扰，并且将该信干噪比SINRl(t)的数值反馈至所述发射机；(S3)在t时刻，所述每条激活的通信链路l的发射机基于所述信干噪比SINRl(t)的数值和所述每条激活的通信链路l的目标信噪比βl来更新所述发射机的在下一个时刻t+1的发射功率pl(t+1)，并在时刻t+1以经更新的发射功率pl(t+1)向所述对应的接收机发送所述信号；(S4)所述每条激活的通信链路l按照t＝t+1方式迭代地重复实施所述步骤(S2)至所述步骤(S3)直至所述信干噪比SINRl(t)的数值稳定；(S5)所述每条激活的通信链路l的发射机分别各自存储所述信干噪比SINRl(t)的数值稳定时刻的发射功率：pc，l＝pl(t)，     l＝1，2，...L-1；(S6)所述外部通信链路的所述第二接收机确定归一化的对外干扰的总功率的数值，并将所述归一化的对外干扰的总功率的数值广播至所述每条激活的通信链路l和新通信链路L的发射机；(S7)当所述归一化的对外干扰的功率时，所述新通信链路L的第一发射机以恒定发射功率pL(t)＝PL连续地发送探测信号；(S8)所述每条激活的通信链路l的接收机分别确定所述激活的通信链路l的归一化的噪声功率的数值，并将该的数值反馈至所述发射机；(S9)所述外部通信链路的所述第二接收机确定归一化的对外干扰的总功率的数值，并将所述归一化的对外干扰的总功率的数值广播至所述每条激活的通信链路l的发射机；(S10)在t时刻，所述每条激活的通信链路l的接收机分别确定所述激活的通信链路l的信干噪比的数值，并且将该信干噪比SINRl(t)的数值反馈至所述发射机；(S11)在t时刻，所述每条激活的通信链路l的发射机基于所述信干噪比SINRl(t)的数值、所述每条激活的通信链路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种进行分布式信道探测的方法，其中，在所述信道中存在L‑1条激活的通信链路，L≥2，每条激活的通信链路l，l＝1，2，…，L‑1，分别具有与其相关联的一对发射机和接收机，每个发射机按照各自的发射功率同时在所述信道上发送信号，并且，新通信链路L试图接入所述信道，以与所述L‑1条激活的通信链路同时在所述信道上传输信号，所述新通信链路L具有与其相关联的第一发射机和第一接收机，在所述信道中还存在外部通信链路，所述外部通信链路具有与其相关联的第二发射机和第二接收机，所述方法包括：(S1)每条激活的通信链路l的发射机在t时刻分别以各自的发射功率pl(t)，l＝1，2，…，L‑1，向对应的接收机发送信号；(S2)在t时刻，所述每条激活的通信链路l的接收机分别确定所述激活的通信链路l的信干噪比的数值，其中Glk，l，k＝1，2，…，L，表示从通信链路k的发射机到通信链路l的接收机的信道的增益；nl，l＝1，2，…，L，表示所述通信链路1的背景噪声的总功率，所述通信链路1的所述背景噪声除了所述通信链路1的接收机热噪声之外还包括了除来自L条通信链路以外的其他干扰，并且将该信干噪比SINRl(t)的数值反馈至所述发射机；(S3)在t时刻，所述每条激活的通信链路l的发射机基于所述信干噪比SINRl(t)的数值和所述每条激活的通信链路l的目标信噪比βl来更新所述发射机的在下一个时刻t+1的发射功率pl(t+1)，并在时刻t+1以经更新的发射功率pl(t+1)向所述对应的接收机发送所述信号；(S4)所述每条激活的通信链路l按照t＝t+1方式迭代地重复实施所述步骤(S2)至所述步骤(S3)直至所述信干噪比SINRl(t)的数值稳定；(S5)所述每条激活的通信链路l的发射机分别各自存储所述信干噪比SINRl(t)的数值稳定时刻的发射功率：pc，l＝pl(t)，     l＝1，2，...L‑1；(S6)所述外部通信链路的所述第二接收机确定归一化的对外干扰的总功率的数值，并将所述归一化的对外干扰的功率的数值广播至所述每条激活的通信链路l和新通信链路L的发射机；(S7)当所述归一化的对外干扰的功率时，所述新通信链路L的第一发射机以恒定发射功率pL(t)＝PL连续地发送探测信号；(S8)所述每条激活的通信链路l的接收机分别确定所述激活的通信链路l的归一化的噪声功率的数值，并将该的数值反馈至所述发射机；(S9)所述外部通信链路的所述第二接收机确定归一化的对外干扰的总功率的数值，并将所述归一化的对外干扰的总功率的数值广播至所述每条激活的通信链路l的发射机；(S10)在t时刻，所述每条激活的通信链路l的接收机分别确定所述激活的通信链路l的信干噪比的数值，并且将该信干噪比SINRl(t)的数值反馈至所述发射机；(S11)在t时刻，所述每条激活的通信链路l的发射机基于所述信干噪比SINRl(t)的数值、所述每条激活的通信链路l的目标信噪比βl、所述归一化的噪声功率所述以及所述的数值来更新所述发射机的在下一个时刻t+1的发射功率pl(t+1)，并在时刻t+1以经更新的发射功率pl(t+1)向所述对应的接收机发送所述信号；(S12)所述每条激活的通信链路l按照t＝t+1方式迭代地重复实施所述步骤(S10)至所述步骤(S11)直至所述信干噪比SINRl(t)的数值稳定；(S13)所述外部通信链路的所述第二接收机确定归一化的对外干扰的总功率的数值，并将所述归一化的对外干扰的总功率的数值广播至所述每条激活的通信链路l的发射机；(S14)所述每条激活的通信链路l的发射机基于所述pc，l、所述所述以及所述的数值来更新所述发射机的在下一个时刻t+1的发射功率pl(t+1)，并在时刻t+1以经更新的发射功率pl(t+1)向所述对应的接收机发送所述信号；(S15)所述外部通信链路的所述第二接收机确定归一化的对外干扰的总功率的数值，并将所述归一化的对外干扰的总功率的数值反馈至所述新通信链路L的所述第一发射机；(S16)所述新通信链路L的所述第一接收机确定所述新通信链路L在当前时刻的信干噪比的数值和信噪比的数值，并基于所述信干噪比SINRL(t+1)的数值、所述信噪比SNRL的数值和所述归一化的对外干扰的总功率的数值来确定所述新通信链路L的最大可实现的信干噪比并将其反馈至所述新通信链路L的所述第一发射机；以及(S17)所述新通信链路L的所述第一发射机将所述最大可实现的信干噪比与所述新通信链路L的目标信噪比βL进行比较，以确定所述新通信链路L是否接入所述信道。...

【技术特征摘要】
1.一种进行分布式信道探测的方法，其中，在所述信道中存在
L-1条激活的通信链路，L≥2，每条激活的通信链路l，l＝1，2，…，L-1，
分别具有与其相关联的一对发射机和接收机，每个发射机按照各自的
发射功率同时在所述信道上发送信号，并且，新通信链路L试图接入
所述信道，以与所述L-1条激活的通信链路同时在所述信道上传输信
号，所述新通信链路L具有与其相关联的第一发射机和第一接收机，
在所述信道中还存在外部通信链路，所述外部通信链路具有与其相关
联的第二发射机和第二接收机，所述方法包括：
(S1)每条激活的通信链路l的发射机在t时刻分别以各自的发射
功率pl(t)，l＝1，2，…，L-1，向对应的接收机发送信号；
(S2)在t时刻，所述每条激活的通信链路l的接收机分别确定所
述激活的通信链路l的信干噪比的数值，其中Glk，
l，k＝1，2，…，L，表示从通信链路k的发射机到通信链路l的接收机的
信道的增益；nl，l＝1，2，…，L，表示所述通信链路1的背景噪声的总功
率，所述通信链路1的所述背景噪声除了所述通信链路1的接收机热
噪声之外还包括了除来自L条通信链路以外的其他干扰，并且将该信
干噪比SINRl(t)的数值反馈至所述发射机；
(S3)在t时刻，所述每条激活的通信链路l的发射机基于所述信
干噪比SINRl(t)的数值和所述每条激活的通信链路l的目标信噪比βl来
更新所述发射机的在下一个时刻t+1的发射功率pl(t+1)，并在时刻t+1
以经更新的发射功率pl(t+1)向所述对应的接收机发送所述信号；
(S4)所述每条激活的通信链路l按照t＝t+1方式迭代地重复实
施所述步骤(S2)至所述步骤(S3)直至所述信干噪比SINRl(t)的数值
稳定；
(S5)所述每条激活的通信链路l的发射机分别各自存储所述信
干噪比SINRl(t)的数值稳定时刻的发射功率：
pc，l＝pl(t)，     l＝1，2，...L-1；
(S6)所述外部通信链路的所述第二接收机确定归一化的对外干
扰的总功率的数值，并将所述归一化的对外干扰的功率
的数值广播至所述每条激活的通信链路l和新通信链路L的
发射机；
(S7)当所述归一化的对外干扰的功率时，所述新通
信链路L的第一发射机以恒定发射功率pL(t)＝PL连续地发送探测信号；
(S8)所述每条激活的通信链路l的接收机分别确定所述激活的
通信链路l的归一化的噪声功率的数值，并将该的数值反馈至所
述发射机；
(S9)所述外部通信链路的所述第二接收机确定归一化的对外干
扰的总功率的数值，并将所述归一化的对外干扰的总功率
的数值广播至所述每条激活的通信链路l的发射机；
(S10)在t时刻，所述每条激活的通信链路l的接收机分别确定
所述激活的通信链路l的信干噪比的数值，并且将
该信干噪比SINRl(t)的数值反馈至所述发射机；
(S11)在t时刻，所述每条激活的通信链路l的发射机基于所述
信干噪比SINRl(t)的数值、所述每条激活的通信链路l的目标信噪比βl、
所述归一化的噪声功率所述以及所述的数值来
更新所述发射机的在下一个时刻t+1的发射功率pl(t+1)，并在时刻t+1
以经更新的发射功率pl(t+1)向所述对应的接收机发送所述信号；
(S12)所述每条激活的通信链路l按照t＝t+1方式迭代地重复
实施所述步骤(S10)至所述步骤(S11)直至所述信干噪比SINRl(t)的
数值稳定；
(S13)所述外部通信链路的所述第二接收机确定归一化的对外
干扰的总功率的数值，并将所述归一化的对外干扰的总功率
的数值广播至所述每条激活的通信链路l的发射机；
(S14)所述每条激活的通信链路l的发射机基于所述pc，l、所述
所述以及所述的数值来更新所述发射机的
在下一个时刻t+1的发射功率pl(t+1)，并在时刻t+1以经更新的发射功
率pl(t+1)向所述对应的接收机发送所述信号；
(S15)所述外部通信链路的所述第二接收机确定归一化的对外
干扰的总功率的数值，并将所述归一化的对外干扰的总功率
的数值反馈至所述新通信链路L的所述第一发射机；
(S16)所述新通信链路L的所述第一接收机确定所述新通信链

\t路L在当前时刻的信干噪比的数值和信噪比
的数值，并基于所述信干噪比SINRL(t+1)的数值、所述
信噪比SNRL的数值和所述归一化的对外干扰的总功率的数值
来确定所述新通信链路L的最大可实现的信干噪比并将其反馈至
所述新通信链路L的所述第一发射机；以及
(S17)所述新通信链路L的所述第一发射机将所述最大可实现
的信干噪比与所述新通信链路L的目标信噪比βL进行比较，以确定
所述新通信链路L是否接入所述信道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(S3)
中，所述每条激活的通信链路l的发射机根据下式来更新所述发射机
在t+1时刻的发射功率pl(t+1)：
p l ( t + 1 ) = β l SINR l ( t ) p l ( t ) , l = 1,2 , . . . L - 1 . ]]>3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(S6)
中，所述外部通信链路的所述第二接收机，根据下式来确定所述归一
化的对外干扰的总功率的数值：
p ‾ c , normal = 1 p w L - T p L - ( t ) ]]>其中，表示所述外部通信链路的预定的所能够承受的来自L条
链路的最大总干扰功率值，wL-＝[w1 w2 … wL-1]T，wl，l＝1，2，…，L-1，
表示从所述激活的通信链路l的发射机至所述外部通信链路的第二接
收机的信道增益，pL-(t)＝[p1(t) p2(t) … pL-1(t)]T，pl(t)，l＝1，2，…，L-1，
表示所述激活的通信链路l在t时刻的发射机的发射功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(S9)
中，所述外部通信链路的所述第二接收机，根据下式来确定所述归一
化的对外干扰的总功率的数值：
p ‾ c ′ , normal = 1 p ( w L - T p L - ( t ) + w L P L ) ]]>其中，wL表示从所述新通信链路L的第一发射机至所述外部通信
链路的第二接收机的信道增益，PL表示所述新通信链路L的第一发射
机的恒定发射功率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(S11)
中，所述每条激活的通信链路l的发射机根据下式来更新所述发射机
在t+1时刻的发射功率pl(t+1)：
p l ( t + 1 ) = β l SINR l ( t ) p l ( t ) + β l n l G ll ...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海友，
申请(专利权)人：上海贝尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31