專(zhuān)利名稱：：認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于已接入從用戶QoS保護(hù)的自適應(yīng)功率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及無(wú)線數(shù)字通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于己接入從用戶QoS保護(hù)的自適應(yīng)功率控制方法。技術(shù)背景認(rèn)知無(wú)線電(cognitiveradio,CR)作為一種新型的智能無(wú)線傳輸技術(shù)，它通過(guò)感知周?chē)臒o(wú)線傳輸特征，自適應(yīng)地調(diào)整傳輸參數(shù)，有效解決了頻譜資源匱乏的問(wèn)題。在認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，由于主、從用戶網(wǎng)絡(luò)共存，為了防止由于從用戶的傳輸對(duì)主用戶的通信造成干擾，網(wǎng)絡(luò)中引入的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)。檢測(cè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)感知由于從用戶發(fā)送而對(duì)主用戶帶來(lái)的干擾。為了使主用戶的通信質(zhì)量不受干擾，各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的干擾溫度必須小于一個(gè)給定的門(mén)限。由于每個(gè)從用戶都有自己特定的QoS要求，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，不一定可以始終滿足所有從用戶的要求，此時(shí)某些從用戶由于不能達(dá)到給定的QoS門(mén)限而退出網(wǎng)絡(luò)。我們以網(wǎng)絡(luò)中接入的從用戶的數(shù)目作為系統(tǒng)性能的衡量，所以本發(fā)明的目標(biāo)在于最大化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中接入的從用戶數(shù)目。同時(shí)考慮到在分布式網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)從用戶需要自適應(yīng)的進(jìn)行功率控制，新的從用戶接入可能對(duì)已接入用戶的QoS造成大的影響，也就說(shuō)原先已接入的從用戶由于新的用戶接入，其SINR低于其QoS的最低要求而退出。為了防止對(duì)已接入用戶QoS帶來(lái)的影響，我們將已接入從用戶QoS保護(hù)也作為本發(fā)明要解決問(wèn)題。在分布式認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)從用戶如何自適應(yīng)的進(jìn)行功率控制，達(dá)到既滿足接入用戶數(shù)目最大，同時(shí)又對(duì)已接入從用戶進(jìn)行QoS保護(hù)。由于分布式網(wǎng)絡(luò)的特性，從用戶并不知道其它用戶的存在，所以當(dāng)從用戶的功率導(dǎo)致一個(gè)或幾個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的干擾溫度超過(guò)報(bào)警門(mén)限時(shí)，在以往的技術(shù)中，此時(shí)會(huì)將所有未接入的從用戶退出，以達(dá)到不干擾主用戶通信的目的。然而這樣會(huì)導(dǎo)致接入從用戶的數(shù)目數(shù)量減少，沒(méi)有能夠充分利用資源
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決上述算法沒(méi)有能夠充分利用資源，最大化接入從用戶數(shù)目的問(wèn)題，提供一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于已接入從用戶QoS保護(hù)的自適應(yīng)功率控制方法。認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于已接入從用戶QoS保護(hù)的自適應(yīng)功率控制方法，包括如下步驟1)初時(shí)化所有用戶的功率，對(duì)于已接入的從用戶，功率繼續(xù)保持以前的值，對(duì)于未接入的從用戶，初時(shí)化功率足夠小，使其不會(huì)造成已接入從用戶的SINR低于其目標(biāo)門(mén)限；2)每次迭代開(kāi)始，各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)感知，如果發(fā)現(xiàn)干擾溫度超過(guò)其干擾溫度報(bào)警門(mén)限r(nóng)，""，則此檢測(cè)點(diǎn)的標(biāo)志位為^=1，否則^=0,各檢測(cè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)它們之間的公共信道交換其標(biāo)志位，并計(jì)算總的系統(tǒng)標(biāo)志位I;3)每個(gè)從用戶根據(jù)下面的公式進(jìn)行功率更新《(Ar+l)=當(dāng)Z^1時(shí)i柳《WJ，)"糊/e4t柳柳柳4其中i,("表示第k次鏈路/的SINR，我們采用用戶接收端的SINR反映用戶的QoS，可以從下式中獲得《g』其中q.表示從用戶y的發(fā)送端到用戶/的接收端的信道增益，^表示用戶/的發(fā)送功率，；,表示在用戶/接收端的背景噪聲功率；^為功率控制參數(shù)，必須保證5>1，4，A分別表示第k次迭代接入的從用戶和未接入的從用戶的集合；4)重復(fù)步驟2)步驟3);直到接入時(shí)間完成，或者所有用戶都接入，退出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于已接入從用戶QoS保護(hù)的自適應(yīng)功率控制方法，其特征在于步驟2)中所述的干擾溫度報(bào)警門(mén)限7T""的計(jì)算公式為其中t;表示檢測(cè)節(jié)點(diǎn)wffl處的干擾溫度的門(mén)限，為了保護(hù)主用戶的通信不受從用戶的干擾，在任何時(shí)候，所有檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的干擾溫度都不能超過(guò)其干擾溫度門(mén)限。3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于已接入從用戶QoS保護(hù)的自適應(yīng)功率控制方法，其特征在于步驟2)中所述的計(jì)算總的系統(tǒng)標(biāo)志位X的計(jì)算公式為A^《十義2④."④Z似。本發(fā)明給出了一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，在滿足己接入從用戶QoS保護(hù)和檢測(cè)節(jié)點(diǎn)干擾溫度限制的前提下，通過(guò)各個(gè)用戶自適應(yīng)地調(diào)節(jié)功率，可以使得接入從用戶數(shù)目的最大化。圖1是無(wú)線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)模型；圖2是本發(fā)明中各個(gè)從用戶SINR的變化；圖3是強(qiáng)制退出算法各個(gè)從用戶SINR的變化；圖4是本發(fā)明中各個(gè)從用戶功率的變化；圖5是強(qiáng)制退出算法各個(gè)從用戶功率的變化；圖6是檢測(cè)節(jié)點(diǎn)干擾溫度的變化(兩種算法比較)。具體實(shí)施方式下面根據(jù)附圖以及一個(gè)例子對(duì)本發(fā)明做一個(gè)詳細(xì)的描述。認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于已接入從用戶QoS保護(hù)的自適應(yīng)功率控制方法，包括如下步驟1)初時(shí)化所有用戶的功率，對(duì)于已接入的從用戶，功率繼續(xù)保持以前的值，對(duì)于未接入的從用戶，初時(shí)化功率足夠小，使其不會(huì)造成已接入從用戶的SINR低于其目標(biāo)門(mén)限；2)每次迭代開(kāi)始，各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)感知，如果發(fā)現(xiàn)干擾溫度超過(guò)其干擾溫度報(bào)警門(mén)限7^"",則此檢測(cè)點(diǎn)的標(biāo)志位為X^-1，否則^=0，各檢測(cè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)它們之間的公共信道交換其標(biāo)志位，并計(jì)算總的系統(tǒng)標(biāo)志位Z;3)每個(gè)從用戶根據(jù)下面的公式進(jìn)行功率更新<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中i,0t)表示第k次鏈路/的SINR，我們采用用戶接收端的SINR反映用戶的QoS，可以從下式中獲得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中q表示從用戶/的發(fā)送端到用戶/的接收端的信道增益，^表示用戶/的發(fā)送功率，7;表示在用戶/接收端的背景噪聲功率；5為功率控制參數(shù)，必須保證<5>1，4，A分別表示第k次迭代接入的從用戶和未接入的從用戶的集合；4)重復(fù)步驟2)步驟3);直到接入時(shí)間完成，或者所有用戶都接入，退出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于己接入從用戶QoS保護(hù)的自適應(yīng)功率控制方法，其特征在于步驟2)中所述的干擾溫度報(bào)警門(mén)限7T""的計(jì)算公式為-其中乙表示檢測(cè)節(jié)點(diǎn)M^處的干擾溫度的門(mén)限，為了保護(hù)主用戶的通信不受從用戶的干擾，在任何時(shí)候，所有檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的干擾溫度都不能超過(guò)其干擾溫度門(mén)限。3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于已接入從用戶QoS保護(hù)的自適應(yīng)功率控制方法，其特征在于步驟2)中所述的計(jì)算總的系統(tǒng)標(biāo)志位X的計(jì)算公式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>實(shí)施例如圖1所示，系統(tǒng)中有N個(gè)從用戶，用[/,表示從用戶/，它指的是一對(duì)發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)，同時(shí)存在M個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，用M。,表示檢測(cè)節(jié)點(diǎn)附.其中檢測(cè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中由于從用戶發(fā)送而給主用戶帶來(lái)的干擾。為了表述上的方便，我們令N:6，M=l。關(guān)于從用戶之間的路徑增益矩陣G采用隨機(jī)生成，其中q如前所述。G=lxl0-80.91930.00220.00430.00890.00290.00620扁90.96700.00720.00650.00230德00.00260.00430.91620細(xì)40.00200遠(yuǎn)00.00430.00780.00890.50470.00380.00730.00580.00530.00130.00890.59480.00650.00900.00330.00120.00390.00270.4747同時(shí)每個(gè)從用戶的發(fā)送節(jié)點(diǎn)到各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的路徑增益H采用同樣的方法隨機(jī)生成，其中/^表示用戶7到檢測(cè)點(diǎn)M^^的路徑增益。//=1x10—9]></math></maths>當(dāng)X＝1時(shí)<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>P</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mfrac><msub><mi>r</mi><mi>i</mi></msub><mrow><msub><mi>R</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><msub><mi>P</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mi>i</mi><mo>∈</mo><msub><mi>A</mi><mi>k</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><msub><mi>r</mi><mi>i</mi></msub></mfrac><mi>P</mi></mrow><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mi>i</mi><mo>∈</mo><msub><mi>B</mi><mi>k</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>]]></math></maths>其中Ri(k)表示第k次鏈路i的SINR，我們采用用戶接收端的SINR反映用戶的QoS，可以從下式中獲得<mathsid="math0003"num="0003"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>R</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>G</mi><mi>ii</mi></msub><msub><mi>P</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>Σ</mi><mrow><mi>j</mi><mo>≠</mo><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mi>G</mi><mi>ij</mi></msub><msub><mi>P</mi><mi>j</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>η</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>]]></math></maths>其中Gij表示從用戶j的發(fā)送端到用戶i的接收端的信道增益，Pi表示用戶i的發(fā)送功率，ηi表示在用戶i接收端的背景噪聲功率；δ為功率控制參數(shù)，必須保證δ＞1，Ak，Bk分別表示第k次迭代接入的從用戶和未接入的從用戶的集合；4)重復(fù)步驟2)～步驟3)；直到接入時(shí)間完成，或者所有用戶都接入，退出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于已接入從用戶QoS保護(hù)的自適應(yīng)功率控制方法，其特征在于步驟2)中所述的干擾溫度報(bào)警門(mén)限r(nóng)/，的計(jì)算公式為-其中7;表示檢測(cè)節(jié)點(diǎn)Mm處的干擾溫度的門(mén)限，為了保護(hù)主用戶的通信不受從用戶的干擾，在任何時(shí)候，所有檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的干擾溫度都不能超過(guò)其干擾溫度門(mén)限。3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于已接入從用戶QoS保護(hù)的自適應(yīng)功率控制方法，其特征在于步驟2)中所述的計(jì)算總的系統(tǒng)標(biāo)志位X的計(jì)算公式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于已接入從用戶QoS保護(hù)的自適應(yīng)功率控制方法。檢測(cè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前檢測(cè)到的系統(tǒng)的干擾溫度和自身的干擾溫度報(bào)警門(mén)限，交換其標(biāo)志位并廣播總的系統(tǒng)標(biāo)志位，各個(gè)從用戶根據(jù)所接收到的系統(tǒng)標(biāo)志位，自適應(yīng)的進(jìn)行功率控制。采用本發(fā)明可以最大化從用戶的接入數(shù)目，同時(shí)可以有效的對(duì)已接入從用戶的QoS進(jìn)行保護(hù)，也就是說(shuō)已接入從用戶的SINR在新的用戶的接入過(guò)程中始終滿足其最低QoS要求，另外檢測(cè)節(jié)點(diǎn)采用本發(fā)明所設(shè)定報(bào)警門(mén)限，可以保證檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的干擾溫度始終小于其干擾溫度門(mén)限，從而做到不對(duì)主用戶的通信進(jìn)行干擾。文檔編號(hào)H04B7/005GK101404525SQ20081012237公開(kāi)日2009年4月8日申請(qǐng)日期2008年11月11日優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日發(fā)明者松姜,張建敏,張朝陽(yáng),李雪嬌,王培雅,羅海燕,謝雪松,陳曉明,慧黃申請(qǐng)人:浙江大學(xué)