一种增强的分布式信道探测和序贯接入的方法_2

文档序号:9871209阅读:来源:国知局
将第二数值肥I发送至所述新通信 链路L的所述第一发射机,其中,所述第二数值
[0042] 优选地,所述外部通信链路的所述第二接收机将第二数值肥I发送至所述新通信 链路L的所述第一发射机,其中,所述数值
[0044] 优选地,所述步骤(S14)进一步包括:当所述最大可实现的信干噪比然不小于所 述新通信链路L的目标信噪比P J寸,所述第一发射机自主确定所述新通信链路L接入所 述信道,所述新通信链路L成为激活的通信链路;当所述最大可实现的信干噪比媒小于所 述新通信链路L的目标信噪比PJ寸,所述第一发射机确定所述新通信链路L自主地停止 发送信号,不接入所述信道并退出传输。
[0045] 优选地,当所述新通信链路L成为激活的通信链路时,所述方法还包括如下步骤:
[0046] (S15)所有激活的通信链路的发射机确定各自的发射功率,W使得每条激活的通 信链路的信干噪比分别不小于各自的目标信噪比P 1,并且所有激活的通信链路施加在所 述外部通信链路的所述总干扰的功率不大于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歹。
[0047] 根据本发明的第二方面,提出了一种根据根据本发明第一方面中任一项所述的方 法来将多条新通信链路依次序贯接入信道中的方法,其中,每当一条新通信链路试图接入 所述信道,W与所有已激活的通信链路同时在所述信道上传输信号时,实施根据根据本发 明第一方面中任一项所述的方法,直至所述信道不再能够扩展所述新通信链路。
[0048] 根据本发明的第=方面,提出了一种用于将多条新通信链路依次序贯接入信道中 的分布式信道探测和序贯接入系统,其中,每当一条新通信链路试图接入所述信道,W与所 有已激活的通信链路同时在所述信道上传输信号时,该系统实施根据本发明第一方面中任 一项所述的方法,直至所述信道不再能够扩展所述新通信链路。
[0049] 在此提出的增强的DISCO-SEA方案通过两次迭代过程和2次外部网络的归一化干 扰总功率测量步骤的交替实施,从而独立地并且精确地预测对于新通信链路而言的最大可 实现的SINR。然后,新通信链路通过比较该最大可实现的SINR与目标SINR来决定是否接 入。如果后者没有超过前者,则新通信链路将被识别为非侵入的通信链路,从而能够被所有 激活的通信链路接受。否则,该新通信链路将自主退出。随后,还可W实施分布式功率优化 的间隔,W对所有被接受的激活的通信链路的进行功率优化,从而使得它们的SINR和总的 对外的干扰都符合ALP的要求。通过信道探测和功率优化,每条通信链路都仅测量与该单 个通信链路相关联的本地传输质量信息,而在各条通信链路之间无需交互信息(除了归一 化的对外干扰总功率值)。运种分布式的特性使得更自治地和灵活地实现了信道探测和接 入方案,运允许了在同一信道中W序贯叠加的方式尽可能多地扩展通信链路的个数,从而 实现了更有效的空间复用而无需改变网络的管理方式。
[0050] 进一步地,在此提出的增强的DISCO-SEA提供了一种认知能力,其能够仅依赖于 本地测量来计算一个全局最优的最大可实现的SINR,其中最大可实现的SINR精确地表征 了已激活网络(预)留给新通信链路的通信容量。运种认知能力能够用于较大范围的无线 应用,包括用户配对、小区捜索关联和信道感知。
[0051] 本发明所提出的增强的DISCO-SEA系统致力于在ALP约束下解答一个用于求解最 大可实现SINR的全局最优条件方程。本发明不需要各条通信链路之间的信息交互或中央 协调器。相反,本发明的迭代算法实际上给出了信息收集和交互的隐性过程,其中一些全局 的信息W计算结果和迭代的方式被封装。当迭代收敛时,新通信链路可W求出最大可实现 SINR。本发明具有的主要的优点如下:
[0052] 1.增强的DISCO-SEA系统提供了一种分布式信道探测能力,其能够精确地预测如 果新通信链路被添加至激活的网络时其能够取得的最大可实现SINR。增强的DISCO-SEA系 统依据最大可实现SINR来表征已激活网络(预)留给新通信链路的通信容量。运种表征 方式在某些意义上确保了空间复用的全局最优或帕累托(Pareto)最优。该系统对于系统 临界点的预测能力远优于现有技术。
[0053] 2.增强的DISCO-SEA系统实现了在线非侵入性探测和接入。本发明允许探测通信 链路W任意恒定的功率水平来发射探测信号,而其他的通信链路在信道探测的间隔仍可W 发送数据信号。依据本发明的探测行为是非竞争性的和非攻击性的。具体而言,探测信号 的功率能够被设置成很小,W便由于探测通信链路引起的干扰不会影响激活的通信链路的 数据传输。此外,增强的DISCO-SEA系统提供了一种面向扩展后的网络的有效预测方式,而 不是针对当前激活的网络的状态。
[0054] 3.增强的DISCO-SEA系统确保了与当前无线系统的良好的后向兼容性。增强的 DISCO-SEA系统中使用的功率更新过程类似于分布式功率控制机制(其作为标准化技术已 经被广泛地应用在当前无线系统中)。同时,增强的DISCO-SEA系统的实际实施仅仅设及 SINR、SNR和归一化的噪声的本地测量,运对于通信系统而言都是方便的。因此,通过仅仅 更改功率更新的方式就可W简便将现有的通信系统升级至增强的DISCO-SEA系统。例如, 通过采用增强的DISCO-SEA系统,单层的蜂窝网络能够被立即扩展至双层的乃至多层的蜂 窝系统。 阳化5] 综上所述,本发明提供了一种用于预测全局的最大可实现SINR的认知能力,其仅 仅依赖于本地的测量值。基于运些本地的测量值,新通信链路能够自治地和独立地作出W 确保ALP为前提条件的接入决定。运种认知能力避免了用于收集各条链路信息、须在各条 通信链路之间交互的信令开销,并且促进了网络的空间重复利用能力。通常运些收集的链 路信息用于管理网络内部和对外的干扰,从而改善网络的空间复用效率。
[0056] 本发明的各个方面将通过下文中的具体实施例的说明而更加清晰。
【附图说明】
[0057] 通过阅读参照W下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它 特征、目的和优点将会变得更加明显:
[0058] 图1示出了根据本发明的一个实施方式的分布式信道探测和序贯接入系统的系 统框图;
[0059] 图2示出了根据本发明的一个实施方式的用于分布式信道探测和序贯接入系统 的帖结构;
[0060] 图3示出了根据本发明的一个实施方式的用于分布式信道探测和序贯接入系统 的信道配置示意图;
[0061] 图4示出了根据本发明的一个实施方式的用于分布式信道探测和序贯接入系统 的功能模块示意图;
[0062] 在图中,贯穿不同的示图,相同或类似的附图标记表示相同或相对应的部件或特 征。
【具体实施方式】
[006引本发明提出了一种增强的分布式信道探测和序贯接入值SIC0-SEA)方案,W通过 自动将通信链路在同一信道中序贯叠加的方式扩展网络,获得高的空间复用效率。本发明 的基本思路在于提出了一种分布式算法,其仅仅利用本地的测量值在功率约束的条件下确 定全局最优的最大可实现的SINR。下文将详细地从优化的角度阐述功率约束条件下的基于 全局的最大可实现的SINR的问题,W及如何上数学上推导出该算法。
[0064] 1.问题模型 阳〇化]该问题模型适于序贯接入信道的场景。考虑如下场景:一个公共无线信道(例如, 一块时频资源)由激活的无线网络和外部通信链路共享。该激活的无线网络已经在同一信 道中容纳了 L-I个相互干扰的通信链路,其中每条通信链路取得了高于其目标SINR的实际 的SINR,而施加在外部通信链路上的总的干扰功率值并没有超过预定的上限。同时,新通信 链路L欲接入该网络。尽管新通信链路L希望W期望的SINR水平接入同一信道,但是激活 的网络仅接纳一条非侵入性的链路,即其目标SINR并没有超过最大可实现的临界值,从而 使得包括了新通信链路L的扩展后的网络仍满足ALP运个条件。在物理意义上,运种最大 可实现的SINR反映了对于新通信链路L而言的空间复用的能力,也衡量了激活的无线网络 留给新通信链路L的可利用的剩余信道容量。根据运个规则,更新的激活的网络能够序贯 地允许新的非侵入性的通信链路,并且新的非侵入性的通信链路能叠加在同一信道上,直 至扩展的网络到达临界点。
[0066] 也就是说存在一种功率配置,P =虹化…化]T,是满足如下的ALP条件(ALP Condition)。
W側 其中,
[0069] ? Pi表示通信链路1的发射功率;
[0070] ? 0 1表示通信链路1的目标SINR ;
[0071] ?声表示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;
[0072] ? Gik表示从通信链路k的发射机至通信链路1的接收机的信道增益;
[0073] ? ni表示通信链路I的背景噪声的总功率,其用于说明热噪声与来自L条链路之 外的干扰的总效应;
[0074] ? Wi表示从通信链路1的发射机至外部通信链路的接收机的信道增益。
[00巧]因此给定了 L-I条激活的通信链路的目标SINR,新通信链路L的最大可实现SINR 能够通过解决下述优化问题而导出。
[0076] 问题 l:max0i
[0077] 约束条件 SINRi(P) > 0 1,1 = 1,2,…,
[0078] SINRl(P) = PL
[0080] P > 0 阳0川变量:P,0L
[00間其中,W = [Wi W2…wjT,上标(?)T表示转置。W猪表示问题1的最优解,即链 路L在满足ALP约束条件下所能实现的最大信干噪比。
[0083] 根据发明人在其申请号为201310261214. X的发明专利申中的所公开的内容,钱 可W表示为:
(1) 阳0财其中, 阳086] ? fL,L = [Gu Gl2 …Gl(l 1)];
[0087] ? Wl 二[w I 讯2 …Wl i]T;
[0090] ? diag( ?)表示由向量分量构成的对角矩阵;
[0091] ? O表示Schur乘积的计算; 阳〇9引 ?( ?)T表示矩阵或矢量的转置; 阳
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