一种水声软频率复用网络的干扰缓解与资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种水声软频率复用网络的干扰缓解与资源分配方法，包括以下内容：步骤1、在多小区水声网络中，控制节点计算其接收信号i和干扰信号j的时延差，并根据时延差和多个数据节点的位置信息设计其自身数据包长度；步骤2、推导中心节点和边缘节点的SINR公式；步骤3、计算平均覆盖概率，并根据平均覆盖概率和水声网络系统总带宽进行边缘区域以及中心区域的频带分配；步骤4、计算SINR，构建线性有限状态马尔科夫链预测方程，预测带有传播时延的CSI；步骤5、根据预测得到的CSI进行数据节点的自适应资源分配。缓解了现有技术中时变水下多小区网络的小区间干扰，以及优化现有技术中小区内资源分配所使用的长时延反馈CSI不准确问题。

An interference mitigation and resource allocation method for underwater acoustic soft frequency multiplexing networks

【技术实现步骤摘要】
一种水声软频率复用网络的干扰缓解与资源分配方法
本专利技术属于水声网络频率复用
，具体涉及一种水声软频率复用网络的干扰缓解与资源分配方法。
技术介绍
在水声网络中，单跳网络易于实现与控制，可以完成覆盖面积较小、节点数量较少的数据采集任务。随着水声网络的研究和应用发展，越来越大规模的水声网络应用于海洋的探索实践中。例如，在海面布放多个浮标为控制节点(包含水声通信设备)，控制节点之间通过浮标上的无线链路进行通信，每个控制节点与其通信范围内多个数据节点(传感器节点或航行器节点)进行水声通信，形成海上和海下一体化的通信网络，以完成覆盖面积较广、任务较复杂的数据任务。在以多个控制节点为多小区中心的水声网络中，可以采用频率复用的方式实现多小区的复用。在现有的频率复用方案中，FFR(Fractionalfrequencyreuse)虽然可以有效缓解小区间边缘节点的干扰程度，但系统频谱效率不高；而SFR不仅能够提高系统频谱效率，也能较好地缓解小区边缘节点受干扰的影响。然而，如何更好地缓解时变水声网络小区间的干扰问题，还需进一步研究。在水声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水声软频率复用网络的干扰缓解与资源分配方法，其特征在于，包括以下内容：/n步骤1、在含有单个控制节点和多个数据节点的多小区水声网络中，将多个所述数据节点划分为中心节点和边缘节点，所述控制节点根据多个所述数据节点的位置信息来计算其接收信号i和干扰信号j的时延差，并根据所述时延差和多个所述数据节点的位置信息设计其自身数据包长度，所述数据包长度使得所述中心节点的干扰因子β

【技术特征摘要】
1.一种水声软频率复用网络的干扰缓解与资源分配方法，其特征在于，包括以下内容：
步骤1、在含有单个控制节点和多个数据节点的多小区水声网络中，将多个所述数据节点划分为中心节点和边缘节点，所述控制节点根据多个所述数据节点的位置信息来计算其接收信号i和干扰信号j的时延差，并根据所述时延差和多个所述数据节点的位置信息设计其自身数据包长度，所述数据包长度使得所述中心节点的干扰因子βi＝0，所述边缘节点的干扰因子满足0＜βi≤1；
步骤2、根据水声网络数据节点SINR公式、所述中心节点的干扰因子和边缘节点的干扰因子，推导所述中心节点和边缘节点的SINR公式；
步骤3、根据步骤2得到的所述SINR公式以及预设的覆盖概率阈值，计算平均覆盖概率，并根据所述平均覆盖概率和水声网络系统总带宽进行边缘区域以及中心区域的频带分配；
步骤4、根据所述步骤3得到的频带分配的结果，计算SINR作为反馈的CSI，构建线性有限状态马尔科夫链预测方程，采用软均值算法预测带有传播时延的CSI；
步骤5、根据所述步骤4预测得到的CSI进行数据节点的自适应资源分配。


2.如权利要求1所述的一种水声软频率复用网络的干扰缓解与资源分配方法，其特征在于，在所述步骤1中，在含有单个控制节点和多个数据节点的小区中，将小于最佳距离阈值的区域划分为中心区域，反之为边缘区域，中心区域的数据节点为中心节点，边缘区域的数据节点为边缘节点；
所述接收信号i和干扰信号j的时延差τi为：



式(1)中，tj,send、ti,send分别为干扰小区控制节点和目标小区控制节点发送信号的时间，(xi,yi,zi)、(xj,yj,zj)分别为目标小区数据节点i、干扰小区控制节点j的位置坐标，doi为目标小区中心与该小区内数据节点之间的距离，dij为目标小区数据节点与干扰小区控制节点之间的距离，v＝1500m/s表示为声信号在海水中的传播速度。


3.如权利要求1或2所述的一种水声软频率复用网络的干扰缓解与资源分配方法，其特征在于，在所述的步骤2中，所述中心节点和边缘节点的SINR公式为：



式(2)中，Pi表示数据节点i从目标小区控制节点得到的有效功率，Pj表示数据节点i从干扰小区控制节点得到的干扰功率，Ai(l,f)，Aj(l,f)分别为控制节点和干扰节点在节点i处的传输衰减，Δf表示水声信道中各载波的频带宽度，Ij为接收到的来自相邻小区相同频率下的干扰，α为小区边缘节点与中心节点的传输功率比，li、lj分别表示为目标小区控制节点以及干扰小区控制节点与数据节点i之间的距离，k为扩展因子，且柱面传播时k＝1，球面传播时k＝2，hi(li,f)、hj(lj,f)分别是数据节点i从目标小区控制节点和干扰小区控制节点获得的信道增益，分别为目标小区控制节点和干扰小区控制节点在数据节点i处的传输衰减，海洋噪声的功率谱密度N(f)根据Wenz模型计算，海水吸收损失系数a(f)根据Thorp公式计算：


4.如权利要求1或2所述的一种水声软频率复用网络的干扰缓解与资源分配方法，其特征在于，在所述步骤3中，根据所述SINR以及预设的覆盖概率阈值TFR计算不同频率下的平均覆盖概率，覆盖概率为数据节点的瞬时SINR大于TFR的概率：



式(3)中，TFR可根据其对边缘区域频带宽度的影响进行合理设计，或基于数据节点负载通过互补累积...

【专利技术属性】
技术研发人员：张育芝，范蕊，王安义，孙彦景，王斌，刘洋，朱静茹，苏越，杨晓苗，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61