一种增强的分布式信道探测和序贯接入的方法_3

文档序号:9871209阅读:来源:国知局
〇9引 ?( ?)1表示矩阵的逆
[0094] ?片,L= [GiL G化…G(Li)JT;
[0095] # Pl-= [01 02 …0(li)]t;
[0097] ?化=[n 1 ri2 …化 i]T;
[009引 ?町表示新通信链路L的探测功率;
[0099] ? 表示通过删除第L行和第L列获得的F的主子矩阵,其中F表
[0100] 示干扰信道信道增益的LXL矩阵,其中 。[0 if/ = A 阳刪嫁=U化則
[0102] 2.增强的分布式解决方案 阳103] W下将证明公式(1)可W改写为如下形式:

[0105] W及
巧) 阳107] 其中
[0108] ? n = (I-diag( 0 L-O Vl )Fl ) Miag( 0 L-O 乂1~)化; 阳 109] ? JT = (I-diag( 0 L O Vl )Fl ) i(liag( 0 L O Vl )片'lA; 阳110] ? JT ' = (I-diag( 0 L_ O Vl-)Fl_) i(liag( 0 L O Vl )衝,lPl+Dl )
[0111] 证明如下:当现有由L-I条激活链路组成的网络满足ALP条件时,并考虑到 是一个正矩阵的事实,下式必然成立: 阳…]P (diag(0L O Vl)Fl) < 1。
[0113] 运里,P ( ?)表示非负矩阵的化rron-Frobenius特征值。运就说明了矩阵 (I-diag(0L 〇Vl)Fl)是非奇异的。设 AL = diag(0L 〇Vl)Fl,再由 WoodbuiT 恒等式可 得, 阳114]
[011引将(4)代入(I)式,我们得到:
[0117] 即公式似,然后根据= 31' -n就得到了公式(3)。
[0118] 接下来将采用分布式方法来计算最大可达到信干噪比SINR的结果。
[0119]首先:
[0123]等式(5)方括号中的第[1]项表示来自激活链路的内部干扰;第[2]项表示来自 探测链路的内部干扰;。同时,等式(5)描述了一种迭代算法,激活的通信链路将根据该迭 代算法来更新发射功率,作为对探测信号的响应。 阳124] 等式妨可W重写为: 阳1巧] 阳126] 其中,
阳 127] ? SINRp, L-(t) = [SINRi (t) SINRz (t)…SINRl i(t)] T并且
阳129]
表示在e L和SINRp,^ (t)之间的按分量方向的除法。
[0130] 等式(6)说明了在探测间隔用于计算每个激活的链路的发射功率的分布式方法, 即:
阳132] 其中,所有变量都能够经由本地链路测量获得。 阳133] 另一方面,可W得到:
阳135] 其中, 阳 136] PcL (t+1) = [Pc,i(t+1) Pc,2(t+1)…PcL i(t+l)]T 阳 137] = diag(0 L O Vl )Fl Pc,L (t)+diag(0 L O Vl )? 阳 13引=diag(0 L。Vl ) [Fl Pp,L (t)+riL ] (9)
[0139] 描述了激活链路最小化系统总发射功率的迭代算法。等式(9)可W重写为:
[0140] (IO)
阳141] 其中, 阳 14引? SINRcL (t) = [SINRi (t) SINRz (t)…SINRl i(t)] T并且
[0144]
表示在e L和SINR。,^t)之间的按分量方向的除法。
[0145] 公式(10)描述了一种在功率优化过程中计算每条激活链路发射功率的分布式算 法:
[0147] 其中所有变量都可W经由本地链路测量获得。显然,公式(7)和(11)表示了一种 统一的迭代算法,运正是根据本发明的增强的DSICO-SEA方法的一个重要优点。
[0148] 进一步的,为了减少误差,我们也可W直接计算31而不是31 = 31' -n。
[0149] 根据下式:
[0153] 方括号中的第[1]项表示来自激活链路的内部干扰;第[2]项表示来自探测链路 的内部干扰;等式(13)可W重写为
阳15引其中, 阳 156] ? SINRp, ,L (t) = [SINRi (t) SINRz (t)…SINRl i(t)] T并且
[0158]
表示在e L和SINRp, (t)之间的按分量方向的除法。
[0159] 公式(14)描述了另一种在探测过程中计算每条激活链路发射功率的分布式算 法:
阳161 ] 其中所有变量都可W经由本地链路测量获得。 阳162] 3.用于增强的信道探测和序贯接入的分布式算法
[0163] 基于上述分析,我们可W利用本地的测量值来计算在ALP约束下的全局最优的最 大可实现SINR。运种用于信道探测的基本的分布式过程可W设计如下:
[0164] 步骤1 :设置t = 0 W及任意正的Pi(O),1 = 1,2,…,kl,并且每条激活的通信 链路1的发射机在t时刻分别W各自的发射功率Pi (t),1 = 1,2,…,kl,向对应的接收 机发送信号。 阳1化]步骤2 :重复实施步骤2. 1-2. 3 :
[0166] 步骤2. 1 :每条激活的通信链路1的接收机分别独立地确定本地信干噪比
的数值,并将该数值反馈给相应的发射机。
[0167] 在上述SINR的公式中,Gik表示从通信链路k的发射机到通信链路1的接收机的 信道的增益,k,l = l,2,…,L。
[0168] 类似地,例如,在实际中,各个接收机将根据其接收到的信号来确定该SINR的 数值。运些信号包括但不限于各个通信链路的发射机发送的信号。并且,需要指出 的是,在实际中,可W应用其他适合的方法来估计出公式SINR的数值,而不严格按照 该公式来计算数值。运就意味着,在此步骤中,仅需要通过任意适合的方法来估计出
送个公式对应的本地信干噪比的数值即可。
[0169] 步骤2. 2 :每条激活的通信链路1的发射机根据下式来更新所述发射机的在下一 个时刻t+1的发射功率Pi (t+1),并在时刻t+1 W经更新的发射功率Pi (t+1)向对应的接收 机发送信号。
阳W] 其中,0巧各条激活的通信链路1的相应的目标信噪比。
[0172] 步骤2. 3 :将t设置为t = t+1。
[0173] 步骤3 :每条激活的通信链路I按照t = t+1方式迭代地重复实施步骤2. I至步 骤2. 3直至信干噪比SINRl (t)的数值稳定。
[0174] 步骤4 :外部节点测量运一时刻的归一化的对外干扰总功率值:
阳 176]其中,化(t) = [Pi(t) pi2(t)…Pl i(t)]T。 阳177] 步骤5 :如果巧,,!,说明系统此时已无法保证对外部节点的干扰的限制要求, 需要移除一条激活的通信链路并设置L = L-I后退回至步骤1 ;如果?Fq.CMmgi二!,说明系统已 达到临界点,此时系统将拒绝任何新通信链路的接入;否则,则进入下一步骤。 阳178] 步骤6 :新通信链路L的发射机W恒定的发射功率化(t)=町(向其对应的接收 机)持续发送探测信号。
[01巧]步骤7 :新通信链路L的接收机测量本地信干噪比
阳181] 步骤8 :重复实施步骤8. 1-8. 3 :
[0182] 步骤8. 1 :每条激活的通信链路1的接收机分别独立地确定本地信干噪比
的数值,并将该数值反馈给相应的发射机。
[0183] 步骤8. 2 :每条激活的通信链路1的发射机根据下式来更新所述发射机的在下一 个时刻t+1的发射功率Pi (t+1),并在时刻t+1 W经更新的发射功率Pi (t+1)向对应的接收 机发送信号。
阳185] 步骤8. 3 :将t设置为t = t+1。
[0186] 步骤9 :每条激活的通信链路1按照t = t+1方式迭代地重复实施步骤8. 1至步 骤8. 3直至信干噪比SINRi (t)的数值稳定。 阳187] 步骤10 :同时,外部节点测量运一时刻的归一化的对外干扰的总功率值:
[0189] 步骤11 :新通信链路L的接收机测量该链路的本地信干噪比,
阳191] 并根据下式来计算其最大可实现的SINR,并将其反馈至新通信链路L的发射机。
阳193] 步骤12 :新通信链路L的发射机将最大可实现的信干噪比庚与新通信链路L的目 标信噪比进行比较,W确定新通信链路L是否接入信道。如果满足下式:
[0194] 度>化 巧巧
[0195] 则新通信链路L的发射机自主确定新通信链路L接入信道,新通信链路L成为激 活的通信链路。反之,新通信链路L的发射机确定新通信链路L自主地停止发送信号,不接 入信道并退出传输。 阳196] W上给出了根据本发明的一个实施例,进行信道探测和序贯接入的具体步骤。在 该方案中,外部节点需要将两次测量得到的归一化的对外干扰的总功率值分别发送至新通 信链路的发射机。
[0197] 作为优选地,也可W由外部节点直接将第二数值肥I发送至新通信链路的发射 机,其中第二数值
。运一方案的优点是可W将外部节点和内部网络 之间的信令交互从两次减少到一次。
[0198] 作为优选的,在上述步骤之后,还可W实施W下功率优化步骤:
[0199] 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0 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。 阳200] 具体的,当新通信链路L成为激活的通信链路后,可W设置L = L+1并执行前述步 骤1至步骤3的过程,通过迭代的方式得到优化的功率分配;即获得在满足ALP条件下,系 统总发射功率最小化的最优化功率分配方案。 阳201] 作为另一种可选的方案,根据本发明的一个实施例,进行信道探测和序贯接入的 具体步骤如下: 阳202] 步骤
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