專利名稱：認(rèn)知無(wú)線通信中的功率控制方法、認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)以及認(rèn)知無(wú)線通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種認(rèn)知無(wú)線通信中的功率控制方法、認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)以及認(rèn)知無(wú)線通信裝置。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)(DSA dynamic spectrum access)是一種為了有效利用頻譜資源而作出的技術(shù)。因而，采用動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)能夠比現(xiàn)有的無(wú)線通信系統(tǒng)承受更多的用戶(用戶終端)，并且能夠提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)(CRS cognitive radio system)即是一種利用動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)(DSA)的無(wú)線通信系統(tǒng)。認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)中(CRS)，允許未被授權(quán)的次級(jí)用戶(SU) 動(dòng)態(tài)地接入，已授權(quán)給能夠進(jìn)行無(wú)線通信的主用戶(PU)的頻譜中。在認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)中(CRS)，為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)(DSA)，需要進(jìn)行頻譜檢測(cè)。并且，在認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)中，根據(jù)通過(guò)頻譜檢測(cè)所得到的檢測(cè)信息來(lái)解析頻譜的使用情況，從而確定能夠接入的頻譜(白區(qū))，從而使次級(jí)用戶(SU)能夠利用白區(qū)進(jìn)行通信。然而，在認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)中，次級(jí)用戶(SU)如果沒(méi)能檢測(cè)出主用戶(PU)的導(dǎo)頻信號(hào)，與主用戶(PU)所使用的頻譜相同的頻段開(kāi)始進(jìn)行通信時(shí)，對(duì)主用戶(PU)會(huì)產(chǎn)生干涉。此外，在次級(jí)用戶(SU)以比規(guī)定的界限值高的功率進(jìn)行通信時(shí)也會(huì)產(chǎn)生干涉。為了保護(hù)主用戶(PU)的通訊不受干涉影響，有人提出了對(duì)次級(jí)用戶(SU)產(chǎn)生的干涉進(jìn)行限制(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。在非專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，利用波束成形而對(duì)干涉進(jìn)行抑制。為了波束成形，次級(jí)用戶(SU)必需獲得瞬時(shí)性的信道信息，該瞬時(shí)性的信道信息涉及的是從次級(jí)用戶(SU)的無(wú)線接收機(jī)到主用戶(PU)的無(wú)線接收機(jī)的信道的信息。然而， 為了獲取該瞬時(shí)性的信道信息，必需在短期間中跟蹤級(jí)用戶(SU)到主用戶(PU)的衰減信道的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。因而，獲取所需信息所需的處理較復(fù)雜，從而導(dǎo)致無(wú)線通信系統(tǒng)的間接成本 (overhead)較高。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn) 1:〈〈A survey of dynamic spectrum access :Signal processing, networking, regulatory policy)), Q. Zhao 與 B. Μ. Sadler, IEEE Signal Processing Magazine，第 24 卷，第 3 號(hào)，p. 79 89,2007 年 5 月

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題因而，本發(fā)明的目的在于，提供一種認(rèn)知無(wú)線通信中的功率控制方法與認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)，能夠在無(wú)線通信中不會(huì)過(guò)于提高間接成本(overhead)，且高效地進(jìn)行功率控制。
3另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種認(rèn)知無(wú)線通信用的無(wú)線通信裝置。解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案本發(fā)明涉及一種用于控制認(rèn)知無(wú)線通信中所使用的通信功率的功率控制方法。該功率控制方法中執(zhí)行下述兩個(gè)步驟，即，根據(jù)關(guān)于干涉的控制信息推算SNR(SN比)的目標(biāo)值的推算步驟；根據(jù)由所述推算步驟推算出的SNR的目標(biāo)值調(diào)整所述通信功率的調(diào)整步驟。從而，不會(huì)增加間接成本，能夠有效地進(jìn)行功率控制?！芭c干涉相關(guān)的控制信息”的一個(gè)表征量是干涉功率等級(jí)，其表示主用戶(PU)的無(wú)線信息接收機(jī)中的干涉功率的等級(jí)。另一個(gè)是最大或然率ξ，其表示主用戶(PU)的干涉值超過(guò)干涉功率等級(jí)η時(shí)的或然率的最大值。在本發(fā)明的其他方面，進(jìn)行所述認(rèn)知無(wú)線通信的無(wú)線通信系統(tǒng)包括認(rèn)知無(wú)線通信用的基地站、能夠進(jìn)行無(wú)線通信的第1無(wú)線通信裝置、能夠進(jìn)行無(wú)線通信的第2無(wú)線通信裝置。此處，所述第1無(wú)線通信裝置包括無(wú)線信息接收機(jī)，所述第2無(wú)線通信裝置包括無(wú)線信息發(fā)送機(jī)。并且，所述功率控制方法中還執(zhí)行所述基地站將關(guān)于所述干涉的控制信息發(fā)送給所述第1無(wú)線通信裝置的所述無(wú)線信息接收機(jī)的步驟。此時(shí)，在所述推算步驟中，所述第1無(wú)線通信裝置的無(wú)線信息接收機(jī)根據(jù)所述控制信息推算SNR的目標(biāo)值，并且將包含該SNR的目標(biāo)值的指令通知給所述第2無(wú)線通信裝置的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)。在所述調(diào)整步驟中，所述第2無(wú)線通信裝置的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)根據(jù)所述SNR的目標(biāo)值調(diào)整用于對(duì)所述第2無(wú)線通信裝置發(fā)送無(wú)線信號(hào)的信息發(fā)送功率。從而， 所述第1無(wú)線通信裝置與所述第2無(wú)線通信裝置能夠以所述信息發(fā)送功率進(jìn)行所述認(rèn)知無(wú)線通信。另外，在本發(fā)明的其他方面，所述SNR對(duì)應(yīng)于從多個(gè)輸出值中選擇出的一個(gè)。此時(shí)，在所述調(diào)整步驟中還執(zhí)行下述兩個(gè)步驟，即，從所述多個(gè)輸出值中選擇不超過(guò)所述SNR 的目標(biāo)值的輸出值中最大的一個(gè)即最大值的步驟；作為所述通信功率的調(diào)整，將輸出值變更為取所述最大值的輸出值的步驟。從而能夠在遵循關(guān)于干涉的控制信息的范圍內(nèi)以最大的功率進(jìn)行認(rèn)知無(wú)線通信。再者，本發(fā)明的其他方面涉及一種包括多個(gè)無(wú)線通信裝置的認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)。 該認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)包括根據(jù)關(guān)于干涉的控制信息推算SNR的目標(biāo)值的第1無(wú)線通信裝置；根據(jù)所述SNR的目標(biāo)值調(diào)整所述通信功率的第2無(wú)線通信裝置。從而，在所述第1無(wú)線通信裝置與所述第2無(wú)線通信裝置能夠以被調(diào)整后的通信功率進(jìn)行認(rèn)知無(wú)線通信。因而， 能夠獲得與上述相同的技術(shù)效果。還有，本發(fā)明的又一方面涉及一種認(rèn)知無(wú)線通信用的無(wú)線通信裝置。該無(wú)線通信裝置包括使其他的無(wú)線通信裝置根據(jù)SNR的目標(biāo)值調(diào)整所述認(rèn)知無(wú)線通信所使用的通信功率的機(jī)構(gòu)，所述SNR的目標(biāo)值是根據(jù)關(guān)于干涉的控制信息推算的。從而，在所述無(wú)線通信裝置與所述其他的無(wú)線通信裝置間能夠以被調(diào)整后的通信功率進(jìn)行認(rèn)知無(wú)線通信。因而， 此時(shí)也能夠獲得與上述相同的技術(shù)效果。發(fā)明的效果采用本發(fā)明，能夠在無(wú)線通信中不會(huì)過(guò)于提高間接成本，且高效地進(jìn)行功率控制。


圖1為所示為實(shí)施本發(fā)明的功率控制方法的認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為圖1的無(wú)線通信系統(tǒng)中具有次級(jí)用戶(SU)的功能的第2無(wú)線通信裝置的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖3為圖1的認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)中所進(jìn)行的認(rèn)知無(wú)線通信的說(shuō)明圖；圖4為表示圖1所示的認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)中所進(jìn)行的功率控制方法的處理步驟的流程圖；圖5為檢測(cè)正確率的結(jié)果曲線化得到的曲線圖；圖6所示為使次級(jí)用戶(SU)的天線數(shù)量變化時(shí)的累積分布函數(shù)(CDF)的函數(shù)曲線.

圖7所示為將實(shí)施例1與比較例1中的正確率PJIn > η |MD}曲線化的圖；圖8為用于說(shuō)明次級(jí)用戶(SU)間進(jìn)行的通信的BER(誤碼率)的性能的說(shuō)明圖；圖9所示為上述的比較例1的恒定功率控制方法的處理順序的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說(shuō)明。不過(guò)，下面所說(shuō)明的方式僅僅是例子而已，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，可以在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?。圖1所示為實(shí)施本發(fā)明的功率控制方法的認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1所示的認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)100包括一個(gè)第1基地站1、一個(gè)第2基地站5、多個(gè)第1無(wú)線通信裝置10、多個(gè)第2無(wú)線通信裝置20。另外，認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)100所包括的基地站1與5的數(shù)量也可以是多個(gè)。另外，認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)100所包括的無(wú)線通信裝置10與20的數(shù)量只要是兩個(gè)以上即可。第1基地站1用于控制第1無(wú)線通信裝置10與第2無(wú)線通信裝置20，具體而言， 將無(wú)線通信所需要的指示信息以無(wú)線信號(hào)的方式發(fā)送給第1無(wú)線通信裝置10與第2無(wú)線通信裝置20。第1基地站1包括數(shù)據(jù)存檔庫(kù)(DA :data archive)，根據(jù)存儲(chǔ)在該數(shù)據(jù)存檔庫(kù)(DA)中的信息生成指示信息。包含該指示信息的無(wú)線信號(hào)所能夠達(dá)到的區(qū)域相當(dāng)于第1 無(wú)線通信裝置10與第2無(wú)線通信裝置20能夠接收到信息的區(qū)域(coverage，覆蓋范圍)。 該區(qū)域形成第1無(wú)線通信裝置10與第2無(wú)線通信裝置20在認(rèn)知無(wú)線通信中能夠進(jìn)行無(wú)線通信的區(qū)域(或空間)。因此，位于該區(qū)域中的無(wú)線通信裝置即是認(rèn)知無(wú)線通信中的主用戶 (PU)。因而，在本說(shuō)明書(shū)中將此區(qū)域稱為PU區(qū)域。第2基地站5配置在第1基地站的PU區(qū)域內(nèi)，將來(lái)自于第1基地站1的指示信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)(中繼)，并且，根據(jù)需要，代替第1基地站1發(fā)送指示信息。因而，第2基地站5 也用于控制第1無(wú)線通信裝置10與第2無(wú)線通信裝置20。第2基地站5包括數(shù)據(jù)存檔庫(kù) (DA)，根據(jù)存儲(chǔ)在該數(shù)據(jù)存檔庫(kù)(DA)中的信息生成指示信息。另外，第2基地站5發(fā)送認(rèn)知無(wú)線通信所需的指示信息。包含該指示信息的無(wú)線信號(hào)所能夠達(dá)到的區(qū)域相當(dāng)于第1無(wú)線通信裝置10與第2無(wú)線通信裝置20能夠接收到該無(wú)線信號(hào)的區(qū)域(coverage，覆蓋范圍)。該區(qū)域一般比上述PU區(qū)域范圍小。該區(qū)域形成第1無(wú)線通信裝置10與第2無(wú)線通信裝置20在認(rèn)知無(wú)線通信中能夠進(jìn)行無(wú)線通信的區(qū)域(或空間)。換言之，位于該區(qū)域中的無(wú)線通信裝置為能夠利用主用戶(PU)的白區(qū)進(jìn)行認(rèn)知無(wú)線通信的次級(jí)用戶(SU)。因而， 在本說(shuō)明書(shū)中將該區(qū)域稱為SU區(qū)域。
第1無(wú)線通信裝置10與第2無(wú)線通信裝置20都是能夠進(jìn)行無(wú)線通信的裝置。無(wú)線通信裝置10與20可以是便攜式的裝置(例如，手機(jī)、筆記本電腦)，也可以是固定式的裝置。在本說(shuō)明書(shū)中，第1無(wú)線通信裝置10在認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)100中相當(dāng)于僅具有主用戶(Pu)的功能的無(wú)線通信裝置，第2無(wú)線通信裝置20在認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)100中相當(dāng)于僅具有次級(jí)用戶(SU)的功能的無(wú)線通信裝置。圖2所示為圖1的無(wú)線通信系統(tǒng)100中具有次級(jí)用戶(SU)的功能的第2無(wú)線通信裝置20的結(jié)構(gòu)示意框圖。圖2中，第2無(wú)線通信裝置20包括信息接收部21、頻譜檢測(cè)器部27、基帶(基本頻帶)處理器四。信息接收部21包括復(fù)合天線22、多個(gè)帶通濾波器23、多個(gè)RF (高頻)24。在本實(shí)施方式中，復(fù)合天線22由多個(gè)(N個(gè))單級(jí)天線構(gòu)成。然而，單級(jí)天線的數(shù)目因第2無(wú)線通信裝置20的不同而不同。多個(gè)帶通濾波器23與RFM與構(gòu)成復(fù)合天線22 的單級(jí)天線的數(shù)量相同，一組帶通濾波器23與RFM串接在一個(gè)單級(jí)天線上。通過(guò)各單級(jí)天線輸入的無(wú)線信號(hào)被輸入帶通濾波器中。各帶通濾波器23之間所能夠獲取的頻段不同， 或者有部分重疊，從而，在整體上能夠獲取較寬范圍頻段的無(wú)線信號(hào)。頻譜檢測(cè)器根據(jù)輸入帶通濾波器中的信號(hào)切換帶通濾波器與RF之間的導(dǎo)通狀態(tài)與切斷狀態(tài)。從而能夠從多個(gè)單級(jí)天線所接收到的無(wú)線信號(hào)中獲取所需的頻段的無(wú)線信號(hào)。另外，圖2所示的結(jié)構(gòu)也能夠適用于具有主用戶(PU)的功能的第1無(wú)線通信裝置 10。然而，在第1無(wú)線通信裝置10中，單級(jí)天線的數(shù)量可以是多個(gè)也可以是一個(gè)。在本實(shí)施方式中，第1無(wú)線通信裝置10具有一個(gè)單級(jí)天線。接下來(lái)對(duì)無(wú)線通信裝置間所形成的信道進(jìn)行說(shuō)明。圖3為圖1的認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)100中所進(jìn)行的認(rèn)知無(wú)線通信的說(shuō)明圖。具體而言，圖3所示的例子為，在第1無(wú)線通信裝置10為被授權(quán)的狀態(tài)下，兩個(gè)第2無(wú)線通信裝置 20間(20a、20b)進(jìn)行無(wú)線通信。如圖3所示，具有主用戶(PU)的功能的第1無(wú)線通信裝置10與具有次級(jí)用戶(SU) 的功能的第2無(wú)線通信裝置20之間形成兩種信道。一種是檢測(cè)信道30，該信道為從主用戶 (PU)到次級(jí)用戶(SU)單方向的信道。另一種是干涉信道40，該信道為從次級(jí)用戶(SU)到主用戶(PU)單方向的信道。另外，如圖3所示，分別具有第1次級(jí)用戶(SUl)與第2次級(jí)用戶(SU2)的功能的第2無(wú)線通信裝置20a、20b之間形成用戶信道50。用戶信道的數(shù)量取決于一側(cè)的無(wú)線通信裝置20 (例如無(wú)線通信裝置20a)的單級(jí)天線的數(shù)量以及另一側(cè)的無(wú)線通信裝置20(例如無(wú)線通信裝置20b)的單級(jí)天線的數(shù)量。在各用戶信道中能夠進(jìn)行雙向通信。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，圖3所示的三種信道30、40與50之間能夠利用相同的頻段進(jìn)行無(wú)線通信。另外，這三種信道30、40與50為獨(dú)立的分組衰落(block fading)信道。另夕卜，在三種信道30、40與50中，信道的衰落狀態(tài)在一個(gè)數(shù)據(jù)幀的通信期間中是固定的，但在多個(gè)數(shù)據(jù)幀中則是變動(dòng)的。圖4為表示圖1所示的認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)100中所進(jìn)行的功率控制方法的處理步驟的流程圖。圖4所示的處理在第1與第2次級(jí)用戶(SU1、SU2)間進(jìn)行認(rèn)知無(wú)線通信時(shí)執(zhí)行。并且，圖4所示的處理的大部分在第1次級(jí)用戶(SUl)的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)中執(zhí)行。圖4中，首先，第1次級(jí)用戶(SUl)在與第2次級(jí)用戶(SU2)間進(jìn)行認(rèn)知無(wú)線通信開(kāi)始前，執(zhí)行步驟Sl S8的處理。首先，在步驟Sl中，第1次級(jí)用戶(SUl)的無(wú)線信息收發(fā)機(jī)被初始化。接下來(lái)，在步驟S2中，第1次級(jí)用戶(SUl)的無(wú)線信息接收機(jī)執(zhí)行第1頻譜檢測(cè)。由該第1頻譜檢測(cè)確定服務(wù)中能夠利用的信道(例如，感知導(dǎo)頻信道(CPC cognitive pilot channel))與頻譜檢測(cè)用輔助控制信道(ACS auxiliary control channel for sensing)，而將他們作為控制信道。并且，在步驟S3中，第1次級(jí)用戶(SUl)的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)利用在步驟S2中所確定的控制信道接收規(guī)定規(guī)則信息。規(guī)定規(guī)則信息中包含表示主用戶(PU)的干涉限制值的信息。另外，在認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)100中，這樣的規(guī)定規(guī)則信息從基地站1、5所包含的數(shù)據(jù)存檔庫(kù)(DA)中取得。在數(shù)據(jù)存檔庫(kù)(DA)獨(dú)立于基地站1、5配置時(shí)，第1次級(jí)用戶(SUl) 的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)可以直接從數(shù)據(jù)存檔庫(kù)(DA)取得規(guī)定規(guī)則信息。下面對(duì)干涉限制值進(jìn)行說(shuō)明。表示干涉限制值的信息由兩個(gè)參變量(η，ξ )決定。一個(gè)參變量為干涉功率等級(jí) n，其表示主用戶(PU)的無(wú)線信息接收機(jī)中的干涉功率等級(jí)。另一個(gè)參變量為最大或然率 ξ，其表示主用戶(Pu)中的干涉值超過(guò)干涉功率等級(jí)η時(shí)的或然率的最大值。在取得干涉限制值后，在步驟S4中，第1次級(jí)用戶(SUl)由第1次級(jí)用戶(SU2) 的無(wú)線接收機(jī)的輸出SNR(信噪比)中推算使主用戶(PU)的無(wú)線信息接收機(jī)滿足干涉限制值條件的SNR的最大值。接下來(lái)在步驟S5中，第1次級(jí)用戶(SUl)的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)進(jìn)行第2頻譜檢測(cè)。 通過(guò)該第2頻譜檢測(cè)，在不能確定有關(guān)能夠利用頻譜的機(jī)會(huì)(頻譜機(jī)會(huì))的信息時(shí)(步驟 S6中否)，重復(fù)進(jìn)行本處理。另外，在能夠確定頻譜機(jī)會(huì)時(shí)(步驟S6中是)，第1次級(jí)用戶(SUl)的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)將在步驟S4中推算出的SNR的最大值通知給第2次級(jí)用戶(SU2)的無(wú)線信息接收機(jī) (步驟S7)。并且，在步驟S8中，第2次級(jí)用戶(SU2)的無(wú)線信息接收機(jī)推算信道，根據(jù)該推算生成指令，將所生成的指令發(fā)送給第1次級(jí)用戶(SUl)的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)。所發(fā)送的該指令用于使第1次級(jí)用戶(SUl)的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)根據(jù)輸出SNR的目標(biāo)值提高或降低信息發(fā)送功率。具體而言，在步驟S8中，在各衰落分組中，次級(jí)用戶(SU)的無(wú)線信息接收機(jī)計(jì)量信道的衰落狀態(tài)，將有關(guān)所計(jì)量的信道的衰落狀態(tài)的信息通知給無(wú)線信息發(fā)送機(jī)。接收通知的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)為通信功率超過(guò)輸出SNR的目標(biāo)值的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)。之后，在步驟S9中，第1次級(jí)用戶(SUl)的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)與第2次級(jí)用戶(SU2) 的無(wú)線信息接收機(jī)之間進(jìn)行認(rèn)知無(wú)線通信。具體而言，第1次級(jí)用戶(SUl)的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)根據(jù)在步驟S8中接收到的指令調(diào)整信息發(fā)送功率，用調(diào)整后的信息發(fā)送功率將無(wú)線信號(hào)(數(shù)據(jù))發(fā)向第1次級(jí)用戶(SU2)。采用上述實(shí)施方式，在進(jìn)行認(rèn)知無(wú)線通信時(shí)，第1次級(jí)用戶(SUl)根據(jù)輸出SNR的目標(biāo)值調(diào)整(增大或減小)向第2次級(jí)用戶(SU2)發(fā)送無(wú)線信號(hào)時(shí)的信息發(fā)送功率。因而，能夠在認(rèn)知無(wú)線通信中不會(huì)過(guò)于增加間接成本，能夠有效地進(jìn)行功率控制。另外，上述調(diào)整根據(jù)來(lái)自于第2次級(jí)用戶(SU》的指令進(jìn)行。因而，能夠使該調(diào)整針對(duì)第2次級(jí)用戶(SU2)，所以能夠更有效地進(jìn)行功率控制。另外，通過(guò)針對(duì)第2次級(jí)用戶 (SU2)而進(jìn)行調(diào)整，從而能夠以盡可能大的信息發(fā)送功率(在不會(huì)對(duì)主用戶(PU)帶來(lái)干涉的程度內(nèi))進(jìn)行主用戶(PU)間的認(rèn)知無(wú)線通信。另外，上述指令是根據(jù)來(lái)自于主用戶(PU)的規(guī)定規(guī)則信息中所包含的干涉限制值而生成的，因而，能夠可靠地將第1次級(jí)用戶(SUl)與第2次級(jí)用戶(SU》之間的通信對(duì)主用戶(PU)帶來(lái)的干涉抑制在干涉限制值內(nèi)。從而，能夠維持主用戶(PU)的通信的性能。另外，考慮第2次級(jí)用戶(SU》的SNR值而進(jìn)行上述調(diào)整，因而，能夠盡可能地提高第2次級(jí)用戶(SU2)的無(wú)線信息接收機(jī)的輸出SNR值，從而能夠提高認(rèn)知無(wú)線通信的性能(例如，誤碼率(BER))。如上面所詳細(xì)說(shuō)明的，采用上述實(shí)施方式，通過(guò)利用圖4所示的功率控制方法，從而能夠?qū)⒋渭?jí)用戶(SU)對(duì)主用戶(PU)的干涉限制在規(guī)定的限制值范圍內(nèi)，并在此狀態(tài)下， 使次級(jí)用戶(SU)能夠最大限度地利用頻譜。另外，關(guān)于次級(jí)用戶(SU)對(duì)主用戶(PU)的干涉的抑制，采用在本發(fā)明的最佳功率控制方法的話，由于對(duì)衰落信道的長(zhǎng)期間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤即可，因而，與利用波束成形的方法相比，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)短期間的衰落狀態(tài)進(jìn)行跟蹤造成的間接成本升高、系統(tǒng)龐大這樣的問(wèn)題。另外，采用上述實(shí)施方式，功率控制方法根據(jù)干涉信道的長(zhǎng)期間內(nèi)的INR的平均值以及用戶信道的長(zhǎng)期間內(nèi)的SNR的平均值進(jìn)行。通過(guò)對(duì)衰落信道的長(zhǎng)期間內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤，從而能盡可能的少占用頻譜資源，并且，與利用波束成形的方法相比，能夠抑制無(wú)線通信系統(tǒng)的間接成本。再者，采用上述實(shí)施方式的功率控制方法，由于所依據(jù)的是長(zhǎng)期間內(nèi)的信道的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，因而不需要瞬時(shí)性的信道信息。此處，長(zhǎng)期間內(nèi)的信道的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為，次級(jí)用戶的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)與主用戶的無(wú)線信息接收機(jī)之間的信道的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，用于計(jì)算次級(jí)用戶的輸出SNR的最大值。因而，采用本實(shí)施方式，能夠容易地得到有關(guān)長(zhǎng)期間內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的信息。與此相對(duì)，采用現(xiàn)有的功率控制方法的話，有關(guān)從次級(jí)用戶的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)到主用戶的瞬時(shí)性的信道信息的信息的取得是必需的，并且這非常困難。相比可知，與現(xiàn)有的功率控制方法相比，采用本實(shí)施方式的功率控制方法，能夠減少無(wú)線通信系統(tǒng)的間接成本 (overhead)。實(shí)施例接下來(lái)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例(實(shí)施例1與比較例1)進(jìn)行說(shuō)明。具體而言，作為實(shí)施例，構(gòu)建了關(guān)于實(shí)施例1與比較例1的分析模型，對(duì)各分析模型進(jìn)行數(shù)值模擬仿真，比較實(shí)施例1與比較例1的性能。<系統(tǒng)模型>系統(tǒng)模型是分析模型的基礎(chǔ)(前提)，在被實(shí)施例中按照如下所述而構(gòu)建。在圖1所示的認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)中，主用戶(PU)為無(wú)效的狀況時(shí)表示為狀況H。， 此時(shí)的次級(jí)用戶(SU)的第i號(hào)天線所接收到的信號(hào)Xi如下式(1)所示。Xi = Zi(1)上式⑴中右邊的Zi為各次級(jí)用戶的信號(hào)接收天線的AWGN(加性高斯白噪聲，Additive White Gaussion Noise)。其中，分配給信息接收天線的為獨(dú)立且完全相同的隨 l/L^fi (i. i. d. RV independent and identically distributed randam variable), 1 機(jī)變量的數(shù)學(xué)模型為，均值為零(zero mean)離散值為δ z2。并且，主用戶(PU)為有效的狀況時(shí)表示為狀況H1，次級(jí)用戶(SU)的第i號(hào)天線所接收到的信號(hào)Xi如下式⑵所示。Xi 二 y/^h^U + Zi( 2 )在上式O)中，角標(biāo)i表示各天線的編號(hào)，取1 N的整數(shù)值。另外，上式O)中的hi, i為瞬時(shí)性的檢測(cè)信道，該檢測(cè)信道的從主用戶(PU)到次級(jí)用戶(SU)的第i號(hào)天線間的路徑損失表示為(}s。( 為尺寸比較小時(shí)的衰減因子，用具有零均值與單位變量的復(fù)合圓形高斯分布(complex circular Gaussian)的隨機(jī)變量RV模型化。另外，上式O)中的 u為主用戶(PU)的信號(hào)，為具有功率δ z2的信號(hào)。另外，假定各天線的衰落是獨(dú)立的。次級(jí)用戶(SU)的第i號(hào)天線所測(cè)定的瞬時(shí)性的SNR值P u如下式(3-1)所示。從而，檢測(cè)信道的SNR平均值Γ ^如下式(3_2)所示。Plii = Gs Gs Gu2IhViIVoz2(3-1)Γ0 = Gs σ u2/ σ ζ2(3-2)在主用戶(PU)進(jìn)行通信的期間，若次級(jí)用戶(SU)需要進(jìn)行通信，則該次級(jí)用戶 (SU)計(jì)算出對(duì)主用戶(PU)的干涉值。另外，該干涉值包含下式(4)所包含的瞬時(shí)性的 INR(干涉與噪聲的比值Interference-to-noise ratio)。
_ 4 =(4)
w i—\上式(4)中的Pt為功率控制系數(shù)，gia為瞬時(shí)性的干涉信道。該瞬時(shí)性的干涉信道中具有從次級(jí)用戶(SU)的第i號(hào)信息發(fā)送天線到主用戶(PU)的信息接收天線之間的路徑損失(^。該路徑損失(^1為尺寸比較小時(shí)的衰減因子，用具有零均值與單位變量的復(fù)合圓形高斯分布的隨機(jī)變量RV模型化。另外，上式(4)中，δ/為次級(jí)用戶(SU)的功率，δψ2為主用戶(PU)的無(wú)線信息接收機(jī)上的AWGN。另外，關(guān)于干涉信道，在使用次級(jí)用戶(SU)的信息發(fā)送用單級(jí)天線時(shí)，長(zhǎng)期間中的INR的平均值Γ工如下式(5)所示。Γ i = G1 σ s2/ σ ζ2(5)接下來(lái)，設(shè)若第1次級(jí)用戶(SUl)要對(duì)第2次級(jí)用戶(SU2)發(fā)送信息。在進(jìn)行該信息發(fā)送前，第1次級(jí)用戶(SUl)按照如上所述地進(jìn)行第1頻譜檢測(cè)(圖 4中的步驟S2)。并且，在第1次級(jí)用戶(SUl)不能感知到主用戶(PU)的信號(hào)的存在時(shí)，視為能夠利用頻譜的機(jī)會(huì)(步驟S6中是)，次級(jí)用戶(SU)間的數(shù)據(jù)通信開(kāi)始(步驟S9)。在此，各次級(jí)用戶(SU)中，通信中的各個(gè)衰落分組采用最大比合并方式(MRC maximum ratio combining)。此時(shí)，用戶信道中的瞬時(shí)性的輸出SNR能夠由第2次級(jí)用戶(SU2)的無(wú)線信息接收機(jī)測(cè)定，在本數(shù)值模擬仿真中，如下式(6)所示。
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權(quán)利要求
1.一種功率控制方法，用于控制認(rèn)知無(wú)線通信中所使用的通信功率，其特征在于， 包括根據(jù)與干涉相關(guān)的控制信息，推算SNR(SN比)的目標(biāo)值的推算步驟； 根據(jù)由所述推算步驟推算出的SNR的目標(biāo)值調(diào)整所述通信功率的調(diào)整步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，進(jìn)行所述認(rèn)知無(wú)線通信的無(wú)線通信系統(tǒng)包括認(rèn)知無(wú)線通信用的基地站、能夠進(jìn)行無(wú)線通信的第1無(wú)線通信裝置、能夠進(jìn)行無(wú)線通信的第2無(wú)線通信裝置， 所述第1無(wú)線通信裝置包括無(wú)線信息接收機(jī)， 所述第2無(wú)線通信裝置包括無(wú)線信息發(fā)送機(jī)，所述功率控制方法還包括所述基地站將與所述干涉相關(guān)的控制信息發(fā)送給所述第1 無(wú)線通信裝置的所述無(wú)線信息接收機(jī)的步驟，在所述推算步驟中，所述第1無(wú)線通信裝置的無(wú)線信息接收機(jī)根據(jù)所述控制信息推算 SNR的目標(biāo)值，并且將包含該SNR的目標(biāo)值的指令通知給所述第2無(wú)線通信裝置的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)，在所述調(diào)整步驟中，所述第2無(wú)線通信裝置的無(wú)線信息發(fā)送機(jī)根據(jù)所述SNR的目標(biāo)值調(diào)整用于對(duì)所述第2無(wú)線通信裝置發(fā)送無(wú)線信號(hào)的信息發(fā)送功率，從而，使所述第1無(wú)線通信裝置與所述第2無(wú)線通信裝置以所述信息發(fā)送功率進(jìn)行所述認(rèn)知無(wú)線通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率控制方法，其特征在于， 所述SNR對(duì)應(yīng)于從多個(gè)輸出值中選擇出的一個(gè)，所述調(diào)整步驟包括從所述多個(gè)輸出值中選擇最大值的步驟，該最大值從不會(huì)超過(guò)所述SNR的目標(biāo)值的輸出值中選擇；作為所述通信功率的調(diào)整，將輸出值變更為所述最大值的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率控制方法，其特征在于，與所述干涉相關(guān)的控制信息由，所述第1無(wú)線通信裝置的干涉功率等級(jí)以及所述第1 無(wú)線通信裝置的干涉值超過(guò)所述干涉功率等級(jí)Π的概率的最大值這二者表征。
5.一種認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)，包括多個(gè)無(wú)線通信裝置，其特征在于， 還包括根據(jù)關(guān)于干涉的控制信息推算SNR的目標(biāo)值的第1無(wú)線通信裝置； 根據(jù)所述SNR的目標(biāo)值調(diào)整所述通信功率的第2無(wú)線通信裝置， 在所述第1無(wú)線通信裝置與所述第2無(wú)線通信裝置能夠以被調(diào)整后的通信功率進(jìn)行認(rèn)知無(wú)線通信。
6.一種無(wú)線通信裝置，用于進(jìn)行認(rèn)知無(wú)線通信，其特征在于，其他的無(wú)線通信裝置包括根據(jù)SNR的目標(biāo)值調(diào)整所述認(rèn)知無(wú)線通信所使用的通信功率的機(jī)構(gòu)，所述SNR的目標(biāo)值是根據(jù)與干涉相關(guān)的控制信息推算的，在所述無(wú)線通信裝置與所述其他的無(wú)線通信裝置間能夠以被調(diào)整后的通信功率進(jìn)行認(rèn)知無(wú)線通信。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供一種認(rèn)知無(wú)線通信中的功率控制方法，能夠在無(wú)線通信中不會(huì)過(guò)于提高間接成本，且高效地進(jìn)行功率控制。為達(dá)到這樣的目的，在本發(fā)明的功率控制方法中，先根據(jù)關(guān)于干涉的控制信息推算SNR的目標(biāo)值，之后，根據(jù)由所述推算步驟推算出的SNR的目標(biāo)值調(diào)整所述通信功率的功率調(diào)整步驟。從而能夠不會(huì)過(guò)于提高間接成本，且高效地進(jìn)行功率控制。
文檔編號(hào)H04W52/24GK102484860SQ201080032450
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者原田博司, 孫晨, 約翰尼斯·阿萊姆塞左德·迪梅西, 陳博阮 申請(qǐng)人:獨(dú)立行政法人情報(bào)通信研究機(jī)構(gòu)