用于近場(chǎng)通信或d2d通信的二級(jí)用戶動(dòng)態(tài)功率控制方法
【專利摘要】用于近場(chǎng)通信或D2D通信的二級(jí)用戶動(dòng)態(tài)功率控制方法，涉及通信領(lǐng)域。它是為了解決對(duì)近場(chǎng)通信中節(jié)點(diǎn)接入隨機(jī)性和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化控制困難的問題。其方法為：初始允許接入階段，主系統(tǒng)根據(jù)節(jié)點(diǎn)的位置信息，建立每個(gè)節(jié)點(diǎn)與可用頻點(diǎn)之間的映射關(guān)系；在上述映射關(guān)系的基礎(chǔ)上，確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)使用任意頻點(diǎn)的可能性和由此產(chǎn)生的干擾情況；對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的干擾情況進(jìn)行分析，剔除“最糟糕”用戶，運(yùn)行其它用戶正式接入；功率控制階段，主系統(tǒng)建立概率統(tǒng)計(jì)意義下的功率控制數(shù)學(xué)模型，并尋求最優(yōu)解；根據(jù)該最優(yōu)解實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率進(jìn)行控制，完成二級(jí)用戶接入的功率控制。本發(fā)明適用于用于近場(chǎng)通信或D2D通信的二級(jí)用戶動(dòng)態(tài)功率控制。
【專利說明】用于近場(chǎng)通信或D2D通信的二級(jí)用戶動(dòng)態(tài)功率控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體涉及一種功率控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近場(chǎng)通信或者D2D(Device-to-Device)終端直通技術(shù),是指在系統(tǒng)的控制下,通過復(fù)用系統(tǒng)的資源，實(shí)現(xiàn)近距離節(jié)點(diǎn)之間的通信過程，這種通信方式可以廣泛地用在社交網(wǎng)絡(luò)等場(chǎng)景。近場(chǎng)通信提供的數(shù)據(jù)共享可以幫助完成很多移動(dòng)服務(wù)的任務(wù)，在熱點(diǎn)地區(qū)通信領(lǐng)域，通過多節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作傳輸和數(shù)據(jù)分發(fā)可以將視頻和音頻等信息快速地進(jìn)行傳遞，同時(shí)支持用戶的定制業(yè)務(wù)等；在國(guó)家安全領(lǐng)域，應(yīng)對(duì)地震、海嘯等突發(fā)情況，基站等多數(shù)通信設(shè)備遭到破壞，近場(chǎng)通信可以通過普通用戶的手持終端代替主通信系統(tǒng)，以自組織的形式完成必要的預(yù)警信息、避難信息等的通知。
[0003]與其他通信方式相比，近場(chǎng)通信的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，只在一定區(qū)域內(nèi)完成數(shù)據(jù)的交互，同時(shí)通信建立的隨機(jī)性較大，系統(tǒng)并不為其分配和維持專有信道。這種通信只在需要的情況下臨時(shí)建立，并且通信時(shí)間普遍較短。
[0004]綜上所述，主系統(tǒng)需要對(duì)近場(chǎng)通信的隨機(jī)性進(jìn)行必要的控制，首先，由于二級(jí)用戶在接入主系統(tǒng)后，使用系統(tǒng)的資源，不可避免地會(huì)對(duì)主系統(tǒng)已經(jīng)存在的一級(jí)用戶產(chǎn)生干擾。當(dāng)同時(shí)接入的二級(jí)用戶數(shù)較多時(shí)，用戶的手持終端是通過自協(xié)商的方式選擇傳輸信道，這時(shí)，干擾情況是難以實(shí)時(shí)預(yù)期的。其次，結(jié)合D2D通信的特點(diǎn)，通信雙方的距離受限，決定了設(shè)備的發(fā)射功率可以隨之降低，這就為減少用戶之間的干擾提供了條件。因此，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單、快速控制方法，是近場(chǎng)通信應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，統(tǒng)一對(duì)二級(jí)用戶的允許接入過程和功率進(jìn)行控制。
[0005]考慮近場(chǎng)通信自身的特點(diǎn)，通信區(qū)域的用戶保持著一定程度的移動(dòng)性，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)刻在發(fā)生著改變。當(dāng)業(yè)務(wù)的持續(xù)時(shí)間較短時(shí)，為了降低通信對(duì)系統(tǒng)的開銷，通信終端不會(huì)在通信的過程中將所有配置信息上報(bào)主系統(tǒng)。具體情況表現(xiàn)在:當(dāng)系統(tǒng)沒有為這些節(jié)點(diǎn)分配固定的頻點(diǎn)時(shí)，這些節(jié)點(diǎn)本身具備的頻譜感知能力可以對(duì)周圍的通信環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，尋找有利于通信雙方的頻點(diǎn)，自主地完成之后的通信過程。由于通信節(jié)點(diǎn)仍保持著一定程度的移動(dòng)性，其信道環(huán)境在節(jié)點(diǎn)之間的相互作用下會(huì)發(fā)生改變。
[0006]近場(chǎng)通信的自由程度較大，主系統(tǒng)在通信過程中對(duì)其的控制能力較弱。因此，為了使得這種通信在給系統(tǒng)帶來性能提升的同時(shí)，盡量避免不可預(yù)知的干擾，主系統(tǒng)需要對(duì)其通信的參數(shù)進(jìn)行一次性的配置。這種配置是在系統(tǒng)對(duì)近場(chǎng)通信節(jié)點(diǎn)的行為預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，由于近場(chǎng)通信支持的業(yè)務(wù)時(shí)間較短，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性較差，這種短期預(yù)測(cè)具有一定的可信性。如何準(zhǔn)確和快速地對(duì)這種結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制是控制方法設(shè)計(jì)的核心問題。
[0007]綜上所述，近場(chǎng)通信或者D2D通信的特性所決定的控制方法有如下特征:
[0008]I)、方法簡(jiǎn)單:近場(chǎng)通信業(yè)務(wù)的發(fā)起的突然的，方法的復(fù)雜性應(yīng)足夠低，保證及時(shí)對(duì)其做出響應(yīng)；
[0009]2)、收斂速度:要求方法在有限的運(yùn)算時(shí)間內(nèi)找到可行解；
[0010]3)、由于數(shù)據(jù)量會(huì)根據(jù)用戶數(shù)目隨之增加，應(yīng)盡量根據(jù)容易獲得的信息進(jìn)行預(yù)測(cè)；
[0011]4)、分布控制，對(duì)接入控制和功率控制分布進(jìn)行，可以保證方法的可行性和降低運(yùn)算的復(fù)雜度；
[0012]5)、適應(yīng)性強(qiáng):當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化，如有新的節(jié)點(diǎn)加入或者節(jié)點(diǎn)消失時(shí)，能夠及時(shí)做出反應(yīng)，隨時(shí)重新分配。
[0013]現(xiàn)有的方案及優(yōu)缺點(diǎn):現(xiàn)有方法都是將接入控制和功率控制統(tǒng)一到一個(gè)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)模型同時(shí)求解，所求的最優(yōu)解可以在用戶數(shù)最大化和吞吐量最大化之間進(jìn)行選擇。但是，這種方法的復(fù)雜度極高，隨著候選用戶數(shù)目的增加，解向量維數(shù)成倍增加，而且容易造成無(wú)解的情況，很難適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的快速變化。以上方法屬于集中式控制，即:由一個(gè)實(shí)體獲得網(wǎng)絡(luò)的所有信息，在確定的情況下得到所需的參數(shù)，主要是發(fā)生功率等。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是利用系統(tǒng)運(yùn)算性能上的優(yōu)勢(shì)，可以得到準(zhǔn)確的結(jié)果，并且控制方便。缺點(diǎn)是，信息的交互量大，為了計(jì)算，要求每個(gè)參與節(jié)點(diǎn)需要上報(bào)完整的狀態(tài)信息，而參數(shù)的分發(fā)同樣需要占用系統(tǒng)的有限資源。與之相對(duì)應(yīng)的另一種方法是由參與節(jié)點(diǎn)完成的分布式控制方法。
[0014]分布式控制方法沒有獨(dú)立的控制中心，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有運(yùn)算能力，其獲得的信息是有限的，包括接收周圍節(jié)點(diǎn)廣播的信息等。每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)自己的行為進(jìn)行約束，這種方法的主要優(yōu)勢(shì)是能夠很好地適應(yīng)環(huán)境的變化，實(shí)時(shí)計(jì)算。但是，由于方法的基礎(chǔ)是不完全信息，其結(jié)果只能是次優(yōu)的，并且不確定。最壞的情況下，可能會(huì)對(duì)某些用戶造成無(wú)法容忍的干擾。頻繁的運(yùn)算同時(shí)會(huì)帶來終端的過度消耗，減少終端的工作時(shí)間。
[0015]DAPC方法同時(shí)考慮了接入控制和功率控制兩個(gè)方面，相比于之前提到的在統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型下求解，這種方法通過刪除策略機(jī)制可以很好地平衡這兩個(gè)方面:第一、在提高系統(tǒng)性能的同時(shí)，盡量保留大多數(shù)用戶的接入需求；第二、在滿足最小性能指標(biāo)的前提下，允許更多的用戶同時(shí)接入。這種方法的主要問題是假設(shè)參數(shù)恒定，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置固定，甚至是信道條件也基本不變，這在實(shí)際系統(tǒng)中是難以滿足的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明是為了解決對(duì)近場(chǎng)通信中節(jié)點(diǎn)接入隨機(jī)性和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化控制困難的問題，提出了一種用于近場(chǎng)通信或D2D通信的二級(jí)用戶動(dòng)態(tài)功率控制方法。
[0017]用于近場(chǎng)通信或D2D通信的二級(jí)用戶動(dòng)態(tài)功率控制方法，其特征是:在存在動(dòng)態(tài)拓?fù)渥兓膮^(qū)域性網(wǎng)絡(luò)中，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0018]步驟一、初始化:主系統(tǒng)獲得每個(gè)節(jié)點(diǎn)的二維坐標(biāo)信息和每個(gè)節(jié)點(diǎn)上報(bào)的信道狀態(tài)信息；所述節(jié)點(diǎn)包括全部一級(jí)節(jié)點(diǎn)和二級(jí)節(jié)點(diǎn)；
[0019]步驟二、在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率恒定,且均為系統(tǒng)運(yùn)行的最大發(fā)生功率的情況下，根據(jù)初始化中每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)使用任意頻點(diǎn)的映射關(guān)系和節(jié)點(diǎn)上報(bào)的在每個(gè)頻點(diǎn)上的信道增益情況，計(jì)算二級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)一級(jí)節(jié)點(diǎn)造成的平均干擾和一級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)二級(jí)節(jié)點(diǎn)造成的干擾情況，所述干擾情況的衡量指標(biāo)是節(jié)點(diǎn)設(shè)備接收信號(hào)的信干噪聲比，干擾來自同頻信號(hào)的接收功率，噪聲為接收設(shè)備在空中接口等效的熱噪聲功率；
[0020]主系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)的干擾情況，對(duì)變量功率求導(dǎo)，并判斷導(dǎo)數(shù)是否大于或等于預(yù)設(shè)的一號(hào)閾值，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟二一 ；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟二二 ；所述變量功率是主系統(tǒng)需要求解計(jì)算的未知變量，即:一級(jí)節(jié)點(diǎn)或二級(jí)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前發(fā)射功率值；
[0021]步驟二一、剔除該導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)的二級(jí)節(jié)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行記錄，主系統(tǒng)在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)不在考慮允許這些二級(jí)節(jié)點(diǎn)接入系統(tǒng)，并執(zhí)行步驟三；
[0022]步驟二二、將該導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)的二級(jí)節(jié)點(diǎn)納入可允許接入用戶集合，并執(zhí)行步驟三；
[0023]步驟三、主系統(tǒng)對(duì)已經(jīng)允許接入的二級(jí)用戶建立優(yōu)化模型，所述優(yōu)化模型的約束條件是使每個(gè)節(jié)點(diǎn)都滿足最小信干噪比要求和最大發(fā)射功率要求；
[0024]步驟四、將目標(biāo)函數(shù)和約束條件轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)凸優(yōu)化形式，即多項(xiàng)式求和形式，并采用內(nèi)點(diǎn)法求解；所述目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)的吞吐量；本發(fā)明采用香農(nóng)定理的形式表示系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)速率的求和，表示系統(tǒng)整體的性能，目的是使其值最大化；約束條件分為兩個(gè)部分，首先考慮用戶的接收體驗(yàn)，既接收的信干噪比，其次是功率受限，不超過約定的最大發(fā)射功率；
[0025]步驟五、采用迭代的方式，尋求最優(yōu)解，并判斷最近兩次迭代結(jié)果的差值的絕對(duì)值是否大于或等于預(yù)設(shè)置的二號(hào)閾值，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟五一；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟五二 ；
[0026]步驟五一、返回執(zhí)行步驟五；
[0027]步驟五二、則已找到最優(yōu)解，并執(zhí)行步驟六；
[0028]步驟六、根據(jù)步驟五二獲得的最優(yōu)解，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率進(jìn)行控制，完成二級(jí)用戶接入的功率控制。
[0029]每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)具有頻譜感知能力，能夠根據(jù)周圍的環(huán)境和通信目標(biāo)協(xié)作完成通信過程。
[0030]步驟一中對(duì)每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化過程具體為:
[0031]每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)不預(yù)先分配確定的頻點(diǎn)，每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)均監(jiān)聽信道狀態(tài)，如果信道出現(xiàn)可用頻段，則執(zhí)行步驟一一；如果沒有出現(xiàn)可用頻段，則執(zhí)行步驟一二 ；
[0032]步驟一一、每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)獲得可用頻點(diǎn)的集合，并將該可用頻點(diǎn)的集合通知與之通信的節(jié)點(diǎn)，與之通信的節(jié)點(diǎn)判斷雙方的可用頻點(diǎn)集合的交集是否為空，如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟二 ；如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟一二 ；
[0033]步驟一二、通信雙方?jīng)]有找到適合通信的空白頻段，則隨機(jī)選擇較優(yōu)的信道，并在通信的過程中間斷檢測(cè)信道狀態(tài)，并執(zhí)行步驟二。
[0034]將目標(biāo)函數(shù)和約束條件轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)凸優(yōu)化形式，即多項(xiàng)式求和形式，并采用內(nèi)點(diǎn)法求解的具體方法為:
[0035]首先需要找到可行域內(nèi)的一個(gè)初始解，并引入松弛因子，將目標(biāo)函數(shù)變?yōu)樽钚』沙谝蜃拥那蠛偷姆绞讲⑶蠼狻?br> [0036]本發(fā)明是一種適用于臨時(shí)存在的近場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的控制方法，改進(jìn)了集中式和分布式控制方法的不足，使其能夠解決這種網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性。本發(fā)明在集中式控制方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合刪除策略，采用分步控制的方式，首先對(duì)候選的二級(jí)用戶集合進(jìn)行篩選，其次對(duì)允許接入的用戶分配功率。該方法與傳統(tǒng)的功率控制方法相比，采用概率統(tǒng)計(jì)模型，以基于先驗(yàn)知識(shí)的預(yù)測(cè)描述網(wǎng)絡(luò)行為的不確定性，代替固定參數(shù)的方法。同時(shí)降低了網(wǎng)絡(luò)生存周期內(nèi)的控制開銷。本發(fā)明對(duì)近場(chǎng)通信中節(jié)點(diǎn)接入隨機(jī)性和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的控制難度得以大幅度降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1是本發(fā)明中近場(chǎng)通信的應(yīng)用場(chǎng)景示意圖；
[0038]圖2是本發(fā)明中近場(chǎng)通信干擾情況的示意圖；
[0039]圖3是本發(fā)明在實(shí)例仿真中控制后性能示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0040]【具體實(shí)施方式】一、用于近場(chǎng)通信或D2D通信的二級(jí)用戶動(dòng)態(tài)功率控制方法，在近場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)中，它由以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0041]步驟一、初始化:主系統(tǒng)獲得每個(gè)節(jié)點(diǎn)(包括一級(jí)和二級(jí)節(jié)點(diǎn))的二維坐標(biāo)信息和每個(gè)節(jié)點(diǎn)上報(bào)的信道狀態(tài)信息；
[0042]由于一級(jí)用戶所使用的頻點(diǎn)是確定的，每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)可以同一級(jí)節(jié)點(diǎn)及其頻點(diǎn)之間建立確定性的映射關(guān)系主要受到節(jié)點(diǎn)之間的距離影響；
[0043]初始化之后，對(duì)于每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)，主系統(tǒng)都可以計(jì)算其對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系集合A，集合中的元素就是〃
[0044]步驟二、假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率恒定，都為系統(tǒng)運(yùn)行的最大發(fā)生功率，根據(jù)初始化中每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)使用任意頻點(diǎn)的可能性(映射關(guān)系)和節(jié)點(diǎn)上報(bào)的在每個(gè)頻點(diǎn)上的信道增益情況，計(jì)算二級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)一級(jí)節(jié)點(diǎn)造成的平均干擾和一級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)二級(jí)節(jié)點(diǎn)造成的干擾情況；
[0045]主系統(tǒng)根據(jù)二級(jí)節(jié)點(diǎn)的干擾模型，對(duì)變量功率求導(dǎo)，獲得其干擾程度的數(shù)學(xué)描述，設(shè)定閾值，當(dāng)導(dǎo)數(shù)大于等于閾值時(shí)，則執(zhí)行步驟二一 ；當(dāng)導(dǎo)數(shù)小于閾值時(shí)，則執(zhí)行步驟-*-* ;
[0046]步驟二一、剔除其對(duì)應(yīng)的二級(jí)節(jié)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行記錄，主系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)不在考慮允許其接入系統(tǒng)，并執(zhí)行步驟三；
[0047]步驟二二、將其對(duì)應(yīng)的二級(jí)節(jié)點(diǎn)納入可允許接入用戶集合，并執(zhí)行步驟三；
[0048]步驟三、主系統(tǒng)對(duì)已經(jīng)允許接入的二級(jí)用戶建立優(yōu)化模型，目標(biāo)是使一級(jí)和二級(jí)用戶的接收性能整體最佳，約束條件是必須使每個(gè)節(jié)點(diǎn)都滿足最小信干噪比要求和最大發(fā)射功率要求；
[0049]步驟四、為了采用內(nèi)點(diǎn)法求解上述問題，需要將目標(biāo)函數(shù)和約束條件轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)凸優(yōu)化形式，即多項(xiàng)式求和形式；
[0050]根絕內(nèi)點(diǎn)法的運(yùn)算流程，首先需要找到可行域內(nèi)的一個(gè)初始解，為了加速得到一個(gè)可行的初始解，引入松弛因子，簡(jiǎn)化目標(biāo)函數(shù)。
[0051]步驟五、采用迭代的方式，逐漸尋求最優(yōu)解，計(jì)算最近兩次迭代結(jié)果的差值。如果其絕對(duì)值大于等于某個(gè)閾值，則執(zhí)行步驟五一；如果其絕對(duì)值小于某個(gè)閾值，則執(zhí)行步驟五二；
[0052]步驟五一、兩次解相差較大，說搜索過程仍在繼續(xù)，繼續(xù)執(zhí)行步驟五；
[0053]步驟五二、解在一個(gè)較小的范圍內(nèi)變動(dòng)，已經(jīng)基本找到最優(yōu)解，并執(zhí)行步驟六；
[0054]步驟六、根據(jù)步驟五的結(jié)果，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率進(jìn)行控制，至此，完成二級(jí)用戶接入的功率控制過程。
[0055]本發(fā)明的控制方法包括:初始化階段，接入控制階段和功率控制階段。在初始化階段，主系統(tǒng)完成先驗(yàn)信息獲取工作，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到所需的映射關(guān)系集合，最后預(yù)測(cè)包括一級(jí)用戶和二級(jí)用戶的系統(tǒng)干擾模型。接入控制階段完成對(duì)候選二級(jí)用戶集合的篩選工作，原則是剔除掉在預(yù)測(cè)模型中對(duì)以及用戶產(chǎn)生明顯干擾或者不可接受干擾的部分二級(jí)用戶，采用的方法是求取導(dǎo)數(shù)，與閾值比較的方法。在功率控制階段，引入松弛因子，簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型的求解難度，采用內(nèi)點(diǎn)法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)凸優(yōu)化問題進(jìn)行迭代求解，最后將參數(shù)分配結(jié)果發(fā)送給用戶。
[0056]具體實(shí)例:一級(jí)用戶集合C，元素?cái)?shù)是5，可用頻點(diǎn)集合F，元素與集合C中元素一一對(duì)應(yīng)；候選二級(jí)用戶集合D，元素?cái)?shù)是10。
[0057]I)、初始化階段
[0058]計(jì)算集合D中元素與集合F中元素的對(duì)應(yīng)關(guān)系，公式如下:
-(—T

【權(quán)利要求】
1.用于近場(chǎng)通信或D2D通信的二級(jí)用戶動(dòng)態(tài)功率控制方法，其特征是:在存在動(dòng)態(tài)拓?fù)渥兓膮^(qū)域性網(wǎng)絡(luò)中，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一、初始化:主系統(tǒng)獲得每個(gè)節(jié)點(diǎn)的二維坐標(biāo)信息和每個(gè)節(jié)點(diǎn)上報(bào)的信道狀態(tài)信息；所述節(jié)點(diǎn)包括全部一級(jí)節(jié)點(diǎn)和二級(jí)節(jié)點(diǎn)； 步驟二、在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率恒定，且均為系統(tǒng)運(yùn)行的最大發(fā)生功率的情況下，根據(jù)初始化中每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)使用任意頻點(diǎn)的映射關(guān)系和節(jié)點(diǎn)上報(bào)的在每個(gè)頻點(diǎn)上的信道增益情況，計(jì)算二級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)一級(jí)節(jié)點(diǎn)造成的平均干擾和一級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)二級(jí)節(jié)點(diǎn)造成的干擾情況，所述干擾情況的衡量指標(biāo)是節(jié)點(diǎn)設(shè)備接收信號(hào)的信干噪聲比； 主系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)的干擾情況，對(duì)變量功率求導(dǎo)，并判斷導(dǎo)數(shù)是否大于或等于預(yù)設(shè)的一號(hào)閾值，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟二一 ；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟二二 ；所述變量功率是主系統(tǒng)需要求解計(jì)算的未知變量，即:一級(jí)節(jié)點(diǎn)或二級(jí)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前發(fā)射功率值； 步驟二一、剔除該導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)的二級(jí)節(jié)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行記錄，主系統(tǒng)在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)不在考慮允許這些二級(jí)節(jié)點(diǎn)接入系統(tǒng)，并執(zhí)行步驟三； 步驟二二、將該導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)的二級(jí)節(jié)點(diǎn)納入可允許接入用戶集合，并執(zhí)行步驟三； 步驟三、主系統(tǒng)對(duì)已經(jīng)允許接入的二級(jí)用戶建立優(yōu)化模型，所述優(yōu)化模型的約束條件是使每個(gè)節(jié)點(diǎn)都滿足最小信干噪比要求和最大發(fā)射功率要求； 步驟四、將目標(biāo)函數(shù)和約束條件轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)凸優(yōu)化形式，即多項(xiàng)式求和形式，并采用內(nèi)點(diǎn)法求解；所述目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)的吞吐量； 步驟五、采用迭代的方式，尋求最優(yōu)解，并判斷最近兩次迭代結(jié)果的差值的絕對(duì)值是否大于或等于預(yù)設(shè)置的二號(hào)閾值，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟五一；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟五二； 步驟五一、返回執(zhí)行步驟五； 步驟五二、則已找到最優(yōu)解，并執(zhí)行步驟六； 步驟六、根據(jù)步驟五二獲得的最優(yōu)解，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率進(jìn)行控制，完成二級(jí)用戶接入的功率控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近場(chǎng)通信或D2D通信的二級(jí)用戶動(dòng)態(tài)功率控制方法，其特征在于每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)具有頻譜感知能力，能夠根據(jù)周圍的環(huán)境和通信目標(biāo)協(xié)作完成通信過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近場(chǎng)通信或D2D通信的二級(jí)用戶動(dòng)態(tài)功率控制方法，其特征在于步驟一中對(duì)每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化過程具體為: 每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)不預(yù)先分配確定的頻點(diǎn)，每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)均監(jiān)聽信道狀態(tài)，如果信道出現(xiàn)可用頻段，則執(zhí)行步驟一一；如果沒有出現(xiàn)可用頻段，則執(zhí)行步驟一二 ； 步驟一一、每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)獲得可用頻點(diǎn)的集合，并將該可用頻點(diǎn)的集合通知與之通信的節(jié)點(diǎn)，與之通信的節(jié)點(diǎn)判斷雙方的可用頻點(diǎn)集合的交集是否為空，如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟二 ；如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟一二 ； 步驟一二、通信雙方?jīng)]有找到適合通信的空白頻段，則隨機(jī)選擇較優(yōu)的信道，并在通信的過程中間斷檢測(cè)信道狀態(tài)，并執(zhí)行步驟二。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近場(chǎng)通信或D2D通信的二級(jí)用戶動(dòng)態(tài)功率控制方法，其特征在于將目標(biāo)函數(shù)和約束條件轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)凸優(yōu)化形式，即多項(xiàng)式求和形式，并采用內(nèi)點(diǎn)法求解的具體方法為: 首先需要找到可行域內(nèi)的一個(gè)初始解，并引入松弛因子，將目標(biāo)函數(shù)變?yōu)樽钚』沙谝蜃拥那蠛偷姆绞讲⑶蠼狻?br> 【文檔編號(hào)】H04W52/04GK104135759SQ201410409836
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】李卓明, 王鵬, 沙學(xué)軍, 毛圣歌, 劉宇琦, 吳瑋, 吳宣利 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)