专利名称：干扰感知的合作速率分配方法
技术领域：
本发明属于通信领域，特别涉及一种速率控制方法，可用于认知无线网络。
背景技术：
认知网络是由Motorola及Virginia-Tech公司率先提出的。认知网络是一种具有认知能力的网络，能够在复杂多变的网络环境中感知网络当前的状况，并根据当前的状况来计划、决策并在保证端到端性能的前提下做出自适应的调整。同时，认知网络能够从不断的自适应过程中学习网络知识，并利用这些知识在未来的决策中。综上所述，认知网络能够感知当前网络条件并根据系统性能目标进行动态规划和配置，通过自学习和自调节，采取适当的行动来满足性能目标。认知网络自从明确提出概念以来，在很长一段时间科研人员将研究的重心集中在如何进行频谱侦听和主用户检测、动态频谱分配、功率控制等问题上，而对于基于认知网络环境的干扰感知的速率控制方法研究还处于初期阶段。现有技术中适用于认知无线网络环境的速率选择方法是由Dimitrio Tsamis等人提出的速率控制算法RCG。在该方法中，无线接入网管理实体广播全局信息，每个终端依据全局信息根据预先设定好的效用函数选择传输速率。该方法包括网络全局信息收集和终端速率选择两个阶段。在网络全局信息收集阶段，无线接入网管理实体使用宙斯模块作为信息收集载体负责收集当前网络容量和当前网络可用带宽，终端I在收到宙斯模块下发的全局信息后，启动速率传输选择过程。在终端速率选择阶段，终端I根据预先设定的代价函数Ji和网络当前可用带宽，在传输速率pf满足Σμ,条件下，开启传输速率迭代，其中N表示系统中的用户编号，表示t时刻第i个终端的传输速率，i e N ;在t时刻，第I个终端开始试探性的增加传输速率ΡΓ，并选择t时刻使代价函数Ji最小的传输速率作为第I个终端t+Ι时刻的传输速率pf+1)，并向无线接入网上报该终端t+Ι时刻的传输速率，其中i e N ;无线接入网收到第I个终端的传输速率后，更新全局速率信息中第I个终端的传输速率，并将全局速率信息下发给第2个终端；第2个终端收到全局速率信息后执行和第I个终端相同的操作，以此类推；当第i个终端的传输速率的变化量的绝对值满足
5时，终端停止速率选择，并一直以该时刻的传输速率传输信息，其中ε >0。以上技术存在以下几个问题(I)在网络全局信息收集阶段和终端速率选择阶段，由于信息收集载体与系统内终端有大量的信息交互，加重了无线接入网负荷；(2)在RCG速率控制方法中，由于每个终端通过自私理性地选择传输速率而没有考虑的其他终端选择速率带来的影响，导致了网络中终端的公平性无法得到保证。
发明内容
本发明的目的针对上述已有技术的不足，提出干扰感知的合作速率控制方法，以解决当前网络中终端公平性无法得到保证的问题。为实现上述目的，本发明干扰感知的合作速率控制方法，包括如下步骤I. 一种干扰感知的合作速率分配方法，包括如下步骤(I)用无线接入网一侧的网络重构管理模块RNRM和终端一侧的终端重构管理模块TRM构成底层速率控制环，并控制网络重构管理模块RNRM与终端重构管理模块TRM之间的信息交互维持在分秒级；(2)网络重构管理模块RNRM搜集N个终端，通过这些终端重构控制模块TRM上报的非合作速率请求信息Φ 和初始虚拟干扰信|0W，N为系统内所有的终端，i e N;(3)初始化网络重构管理模块RNRM建立终端速率分配列表，并将N个终端的非合作速率请求信息Φ 作为初始终端虚拟传输速率Aw存入终端速率分配列表中；网络重构管理模块RNRM定义N个终端的速率分配终止门限，并对这些门限进行初始化，统一表示为ξ，I > O ；网络重构控制模块RRC定义N个终端的干扰预测步长，并对这些步长进行初始化，统一表示为U (°) = 1，i e N ;(4)网络重构管理模块RNRM在终端速率分配列表中选择终端作为终端集合K，并对集合内终端进行虚拟速率分配，如果终端速率分配列表为空，则速率分配执行完毕，否则执行步骤(5)；(5)网络重构管理模块RNRM根据在t时刻终端集合K内的所有终端的虚拟传输速率和虚拟干扰信息，计算t时刻终端集合K内所有终端效用值·
权利要求
1.一种干扰感知的合作速率分配方法，包括如下步骤 (1)用无线接入网一侧的网络重构管理模块RNRM和终端一侧的终端重构管理模块TRM构成底层速率控制环，并控制网络重构管理模块RNRM与终端重构管理模块TRM之间的信息交互维持在分秒级； (2)网络重构管理模块RNRM搜集N个终端，通过这些终端重构控制模块TRM上报的非合作速率请求信息Φ i和初始虚拟干扰信息€(())，N为系统内所有的终端，i e N ； (3)初始化 网络重构管理模块RNRM建立终端速率分配列表，并将N个终端的非合作速率请求信息Φ 作为初始终端虚拟传输速率Aw存入终端速率分配列表中； 网络重构管理模块RNRM定义N个终端的速率分配终止门限，并对这些门限进行初始化，统一表不为ξ，I > O； 网络重构控制模块RRC定义N个终端的干扰预测步长，并对这些步长进行初始化，统一表示为 U (°) = 1，i e N ; (4)网络重构管理模块RNRM在终端速率分配列表中选择终端作为终端集合K，并对集合内终端进行虚拟速率分配，如果终端速率分配列表为空，则速率分配执行完毕，否则执行步骤(5)； (5)网络重构管理模块RNRM根据在t时刻终端集合K内的所有终端的虚拟传输速率Pk 虚拟干扰信息# ,汁算t时刻终端集合K内所有终端效用值〃1) p(t) P = Ofj log(11 ρ·,1') + / ,(丨—-ψ-)， 式中，第一项表示第j个终端对于传输速率PT的感受质量，第二项表示第j个终端对于感受到干扰的惩罚，叫为第j个终端的t时刻的感受质量的权重因子，^为第j个终端的t时刻的干扰惩罚项的权重因子，网络重构管理模块RNRM根据在第j个终端上运行的业务对于速率的感受质量和干扰惩罚的侧重，选择权重因子a」、^j, j表示终端集合K内的第j个终端，j e K ； (6)网络重构管理模块RNRM根据系统中N个终端在t时刻的效用值，计算t时刻的全局效用值u (t) 式中，表示第i个终端的效用值，N表示系统内的终端数； (J)无线接入网中的网络测量收集模块RMC根据在t时刻的全局效用值u(t)和终端集合K内所有终端的虚拟干扰信息0以及干扰预测步长u (t)，预测t+Ι时刻终端集合K内所有终端的虚拟干扰信息 Ofhl) = max { ω Cs, min {(I - u(t) )(9;(,) +v(x)u{x), Ci}}， ω+1 式中，Cs表示系统容量，ω为收敛因子,取值为ω = 2, j表示终端集合K内的第j个终端，j e K ； (8)网络重构管理模块RNRM根据在t+Ι时刻终端集合K内所有终端的虚拟干扰信息01+1>和非合作速率请求信息Φ j,计算t+i时刻终端集合K内所有终端的虚拟传输速率Pf+1)
2.如权利要求I中所述的方法，其步骤(I)中所述的N个终端上报的非合作速率请求信息Φ ，是每个终端根据运行的业务对于速率的偏好选择的传输速率，i e N。
3.如权利要求I中所述的方法，其步骤(I)中所述的N个终端上报的虚拟干扰信1S是每个终端感知到的速率干扰信息，i e N。
4.如权利要求I中所述方法,其步骤(4)中所述的网络重构管理模块RNRM在终端速率分配列表中选择的终端集合K，包括终端速率分配列表中的所有终端。
全文摘要
本发明公开的一种干扰感知的合作速率分配方法，主要解决现有技术对于认知网络速率控制用户公平性较差的问题。其实现步骤是(1)网络重构管理模块搜集N个终端的非合作速率请求信息和干扰信息；(2)初始化速率分配所需信息；(3)网络重构管理模块在终端速率分配列表中选择终端集合，若速率分配列表为空则停止，否则对终端集合内的所有终端进行速率分配；(4)网络重构管理模块计算终端集合内的终端t时刻的效用值，计算终端t时刻全局效用值，并预测终端t+1时刻的干扰值，得到终端t+1时刻的传输速率；(5)网络重构管理模块计算t时刻和t+1时刻终端速率的差值绝对值，当它小于速率分配终止门限时，在速率分配列表中删除该终端，返回步骤(3)。本发明能够有效提高终端传输速率的公平性，可用于认知无线网络。
文档编号H04W28/22GK102932851SQ20121047644
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者杨春刚, 盛敏, 董延杰, 李建东, 李红艳, 刘勤, 张琰 申请人:西安电子科技大学