一種增強(qiáng)的分布式信道探測和序貫接入的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線通信技術(shù)，尤其設(shè)及一種進(jìn)行分布式信道探測和序貫接入的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線網(wǎng)絡(luò)能夠被理解為帶有功率控制的相互作用的有效點(diǎn)對點(diǎn)通信鏈路（一對 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)）的集合。運(yùn)種建模的方式可W適用于大多數(shù)具有干擾禪合的實(shí)際的無線 系統(tǒng)中，例如多層的蜂窩系統(tǒng)、密集的蜂窩系統(tǒng)、感知無線網(wǎng)絡(luò)、ad hoc網(wǎng)絡(luò)和MIMO傳輸、 W及多種無線接入技術(shù)的共存系統(tǒng)，例如WiFi和蜂窩系統(tǒng)共存的無線通信系統(tǒng)。多條通信 鏈路中的每一條對應(yīng)于在同一個(gè)信道中的單跳傳輸，其不僅相互干擾，也會(huì)對外部傳輸產(chǎn) 生不利的影響。為了提高空間復(fù)用的程度，網(wǎng)絡(luò)總是希望在同一信道中激活盡可能多的通 信鏈路，并且為所有的激活的通信鏈路分配一組適合的功率，從而使得各條通信鏈路的信 干噪比（Si即al-t〇-Inte;rference-and-Noise Ratio, SINR)不小于它們期望的闊值，并且 同時(shí)將對其他外部傳輸?shù)挠绊懢S持在可接受的范圍內(nèi)。
[0003] 在實(shí)際中，期望W自治和分布式的方式實(shí)現(xiàn)運(yùn)樣的網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)種分布式的媒介接 入控制能夠使得網(wǎng)絡(luò)的部署更加便利，運(yùn)允許網(wǎng)絡(luò)在容納越來越多的用戶的同時(shí)，不會(huì) 引起網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)管理體制的變化，W及避免了隨用戶的容量而指數(shù)增加的控制開 銷。對一個(gè)自組織的網(wǎng)絡(luò)而言，對于欲加入到網(wǎng)絡(luò)中的新通信鏈路將由其自身決定是否 接入該網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)就引出了如下問題：如何分布式探測（probe)信道并且如何獲取足夠的 本地信息用W獨(dú)立地預(yù)測在被現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)接受后在滿足激活通信鏈路保護(hù)（Active Link Protection, AL巧條件下的最大可實(shí)現(xiàn)的SINR。ALP的概念特指運(yùn)樣一種非入侵的通信 要求，具體指在新通信鏈路的傳輸被授權(quán)和激活在其期望的SINR水平上時(shí)，網(wǎng)絡(luò)總能夠?qū)?求到某個(gè)功率配置，其保證同一信道中的所有的激活的通信鏈路的SINR總是不小于其目 標(biāo)SINR，并且由新通信鏈路和已有的通信鏈路引起的對外部網(wǎng)絡(luò)的總干擾仍是可忍受的。 ALP的概念反映了對于有效的空間復(fù)用所需的系統(tǒng)條件。為此，本發(fā)明的發(fā)明人在其申請?zhí)?為201310261214. X的發(fā)明專利申中提出了一種分布式信道探測和序貫接入值IStributed Qiannel prObing and沈quential Access,DISCO-SEA)的方法和系統(tǒng)，通過迭代的方式進(jìn) 行發(fā)射功率的自適應(yīng)調(diào)整，從而W自治的方式解決了上述問題。
[0004] 然而，在該DISCO-SEA的方法中，要求外部網(wǎng)絡(luò)在在每次迭代的過程中都進(jìn)行一 次歸一化干擾總功率的測量，并且在每次迭代的過程中都要將該歸一化干擾總功率的數(shù)值 通過專用的信道進(jìn)行廣播?？紤]到在實(shí)際應(yīng)用的共存系統(tǒng)部署中，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)可 能歸屬于不同的管理實(shí)體，它們之間的通信并非是易于實(shí)現(xiàn)的，而在迭代次數(shù)較大的情況 下，該測量與廣播操作所引入的系統(tǒng)開銷和信令開銷可能會(huì)增大到顯著影響整體性能的程 度，因此仍有對該方法進(jìn)行進(jìn)一步增強(qiáng)的要求。
[0005] 所W本發(fā)明的目標(biāo)就是找到一種增強(qiáng)的DISCO-SEA方法，可W減少外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 歸一化干擾總功率的測量的次數(shù)，同時(shí)也要減少外部網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的信令交互次數(shù)，從 而進(jìn)一步的提升性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出了增強(qiáng)的DISCO-SEA方法。在整個(gè)過 程中，外部網(wǎng)絡(luò)只需進(jìn)行兩次歸一化干擾總功率的測量，達(dá)到了減少外部網(wǎng)絡(luò)測量操作的 目的，從而解決了原方法所存在的上述問題。
[0007] 具體的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種進(jìn)行分布式信道探測的方法，其中， 在所述信道中存在L-I條激活的通信鏈路，L > 2,每條激活的通信鏈路1，1 = 1，2,…， kl，分別具有與其相關(guān)聯(lián)的一對發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，每個(gè)發(fā)射機(jī)按照各自的發(fā)送功率同時(shí)在 所述信道上發(fā)送信號，并且，新通信鏈路L試圖接入所述信道，W與所述L-I條激活的通信 鏈路同時(shí)在所述信道上傳輸信號，所述新通信鏈路L具有與其相關(guān)聯(lián)的第一發(fā)射機(jī)和第一 接收機(jī)，在所述信道中還存在外部通信鏈路，所述外部通信鏈路具有與其相關(guān)聯(lián)的第二發(fā) 射機(jī)和第二接收機(jī)，所述方法包括：
[000引 （SI)每條激活的通信鏈路1的發(fā)射機(jī)在t時(shí)刻分別W各自的發(fā)射功率Pi (t)，1 = 1，2，…，kl，向?qū)?yīng)的接收機(jī)發(fā)送信號；
[0009] 悅）在t時(shí)刻，所述每條激活的通信鏈路1的接收機(jī)分別確定所述激活的通信鏈 路1的信干噪比
的數(shù)值，其中Gik, 1 = 1，2，…，L表示從激活的 通信鏈路k的發(fā)射機(jī)到激活的通信鏈路1的接收機(jī)的信道的增益；ni，l = 1，2,…，L，表示 所述激活的通信鏈路1的背景噪聲的功率，所述激活的通信鏈路1的所述背景噪聲除了所 述激活的通信鏈路1的接收機(jī)熱噪聲之外還包括了除來自L條通信鏈路W外的其他干擾， 并且將該信干噪比SINRi (t)的數(shù)值反饋至所述發(fā)射機(jī)；
[0010] 做）在t時(shí)刻，所述每條激活的通信鏈路1的發(fā)射機(jī)基于所述信干噪比SINRi (t) 的數(shù)值和所述每條激活的通信鏈路1的目標(biāo)信噪比P 1來更新所述發(fā)射機(jī)的在下一個(gè)時(shí)刻 t+1的發(fā)射功率Pi(t+1)，并在時(shí)刻t+1 W經(jīng)更新的發(fā)射功率pi(t+l)向所述對應(yīng)的接收機(jī) 發(fā)送所述信號；
[0011] (S4)所述每條激活的通信鏈路1按照t = t+1方式迭代地重復(fù)實(shí)施所述步驟（S2) 至所述步驟（S3)直至所述信干噪比SINRi (t)的數(shù)值穩(wěn)定；
[0012] (S5)所述外部通信鏈路的所述第二接收機(jī)確定歸一化的對外干擾的功率。胃W 的數(shù)值；
[001引（S6)當(dāng)所述歸一化的對外干擾的功率巧，胃ai 時(shí)，所述新通信鏈路L的第一發(fā)射 機(jī)W恒定發(fā)射功率化(t) = P,連續(xù)地發(fā)送探測信號；
[0014] (S7)所述新通信鏈路L的所述第一接收機(jī)確定所述新通信鏈路L的當(dāng)前時(shí)刻的信 干噪比
[0015] (S8)所述每條激活的通信鏈路1的接收機(jī)分別確定所述激活的通信鏈路1的信干 噪比 的數(shù)值，并且將該信干噪比SINRi (t)的數(shù)值反饋至所述發(fā)射 機(jī)；
[0016] 做）在t時(shí)刻，所述每條激活的通信鏈路1的發(fā)射機(jī)基于所述信干噪比SINRi (t) 的數(shù)值和所述每條激活的通信鏈路1的目標(biāo)信噪比P 1來更新所述發(fā)射機(jī)的在下一個(gè)時(shí)刻 t+1的發(fā)射功率Pi(t+1)，并在時(shí)刻t+1 W經(jīng)更新的發(fā)射功率pi(t+l)向所述對應(yīng)的接收機(jī) 發(fā)送所述信號；
[0017] (SlO)所述每條激活的通信鏈路1按照t = t+1方式迭代地重復(fù)實(shí)施所述步驟 (S8)至所述步驟（S9)直至所述信干噪比SINRi (t)的數(shù)值穩(wěn)定；
[0018] (Sll)所述外部通信鏈路的所述第二接收機(jī)確定歸一化的對外干擾的功率夢。。 的數(shù)值；
[0019] (S12)所述新通信鏈路L的所述第一接收機(jī)確定所述新通信鏈路L的當(dāng)前時(shí)刻的 第一數(shù)值，其中，所述第一數(shù)值與所述新通信鏈路L的當(dāng)前時(shí)刻的信號、干擾和/或噪聲相 關(guān)；
[0020] (S13)所述新通信鏈路L的所述第一接收機(jī)基于所述第一數(shù)值、所述信噪比SIN町， 。的數(shù)值和所述歸一化的對外干擾的功車巧，巧，。的數(shù)值來確定所述新通信鏈路L 的最大可實(shí)現(xiàn)的信干噪比《，并將其反饋至所述新通信鏈路L的所述第一發(fā)射機(jī)；W及
[0021] (S14)所述新通信鏈路L的所述第一發(fā)射機(jī)將所述最大可實(shí)現(xiàn)的信干噪比爲(wèi)與所 述新通信鏈路L的目標(biāo)信噪比P L進(jìn)行比較，W確定所述新通信鏈路L是否接入所述信道。
[0022] 優(yōu)選地，在所述步驟（S3)中，所述每條激活的通信鏈路1的發(fā)射機(jī)根據(jù)下式來更 新所述發(fā)射機(jī)在t+1時(shí)刻的發(fā)射功率Pi (t+1):
[0024] 優(yōu)選地，在所述步驟（S5)中，所述外部通信鏈路的所述第二接收機(jī)，根據(jù)下式來 確定所述歸一化的對外干擾的總功率^,的數(shù)值：
[00%] 其中，巧表示所述外部通信鏈路的預(yù)定的所能夠承受的來自L條鏈路的最大總干 擾功率值，= [Wi W2…Wu]T，Wi，l = 1，2，…，kl，表示從所述激活的通信鏈路1的發(fā) 射機(jī)至所述外部通信鏈路的第二接收機(jī)的信道增益，化（t) = [Pi(t)化(t)…PLi(t)]T， Pi (t)，1 = 1，2,…，kl，表示所述激活的通信鏈路1在t時(shí)刻的發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率。
[0027] 優(yōu)選地，在所述步驟做）中，所述每條激活的通信鏈路1的發(fā)射機(jī)可根據(jù)第一迭 代規(guī)則更新發(fā)射功率，即根據(jù)下式來更新所述發(fā)射機(jī)在t+1時(shí)刻的發(fā)射功率Pi (t+1):
[0029] 優(yōu)選地，所述步驟（S7)中還包括所述每條激活的通信鏈路I的接收機(jī)分別確定所 述激活的通信鏈路1的本地噪聲的歸一化數(shù)值
'。并且將該數(shù)值反饋至所述發(fā)射機(jī)；
[0030] 在所述步驟（S9)中，所述每條激活的通信鏈路1的發(fā)射機(jī)可根據(jù)第二迭代規(guī)則更 新發(fā)射功率，即根據(jù)下式來更新所述發(fā)射機(jī)在t+1時(shí)刻的發(fā)射功率Pi (t+1):
[0032] 優(yōu)選地，在所述步驟（Sll)中，所述外部通信鏈路的所述第二接收機(jī)，根據(jù)下式來 確定所述歸一化的對外干擾的總功率巧胃。1的數(shù)值：
[0034] 其中，W,表示從所述新通信鏈路L的第一發(fā)射機(jī)至所述外部通信鏈路的第二接收 機(jī)的信道增益，町表示所述新通信鏈路L的第一發(fā)射機(jī)的恒定發(fā)射功率。
[00對優(yōu)選地，在所述步驟（S12)中，當(dāng)所述步驟做）根據(jù)所述第一迭代規(guī) 則更新發(fā)射功率時(shí)，所述第一數(shù)值為所述新通信鏈路L的當(dāng)前時(shí)刻的信干噪比
> W及在所述步驟（S14)中所述第一接收機(jī)根據(jù)下式來確定所述 通信新鏈路L的最大可實(shí)現(xiàn)的信干噪比錢：
[0037] 優(yōu)選地，在所述步驟（S12)中，當(dāng)所述步驟（S9)根據(jù)所述第二迭代規(guī)則更新發(fā)射 功率時(shí)，所述第一數(shù)值為所述新通信鏈路L的當(dāng)前時(shí)刻的信干比
'化及 在所述步驟（S14)中所述第一接收機(jī)根據(jù)下式來確定所述通信新鏈路L的最大可實(shí)現(xiàn)的信 干噪比爲(wèi)：
[0039] 優(yōu)選地，所述外部通信鏈路的所述第二接收機(jī)將所述、是胃i 的數(shù)值 分別發(fā)送至所述新通信鏈路L的所述第一發(fā)射機(jī)。
[0040] 優(yōu)選地，所述外部通信鏈路的所述第二接收機(jī)