专利名称：：认知无线网络中基于已接入从用户QoS保护的自适应功率控制方法
技术领域：
：本发明涉及无线数字通信
技术领域：
，具体涉及一种认知无线网络中基于己接入从用户QoS保护的自适应功率控制方法。技术背景认知无线电(cognitiveradio,CR)作为一种新型的智能无线传输技术，它通过感知周围的无线传输特征，自适应地调整传输参数，有效解决了频谱资源匮乏的问题。在认知无线网络中，由于主、从用户网络共存，为了防止由于从用户的传输对主用户的通信造成干扰，网络中引入的检测节点。检测节点负责感知由于从用户发送而对主用户带来的干扰。为了使主用户的通信质量不受干扰，各个检测节点的干扰温度必须小于一个给定的门限。由于每个从用户都有自己特定的QoS要求，在实际网络中，不一定可以始终满足所有从用户的要求，此时某些从用户由于不能达到给定的QoS门限而退出网络。我们以网络中接入的从用户的数目作为系统性能的衡量，所以本发明的目标在于最大化整个网络中接入的从用户数目。同时考虑到在分布式网络中，每个从用户需要自适应的进行功率控制，新的从用户接入可能对已接入用户的QoS造成大的影响，也就说原先已接入的从用户由于新的用户接入，其SINR低于其QoS的最低要求而退出。为了防止对已接入用户QoS带来的影响，我们将已接入从用户QoS保护也作为本发明要解决问题。在分布式认知无线网络中，每个从用户如何自适应的进行功率控制，达到既满足接入用户数目最大，同时又对已接入从用户进行QoS保护。由于分布式网络的特性，从用户并不知道其它用户的存在，所以当从用户的功率导致一个或几个检测节点的干扰温度超过报警门限时，在以往的技术中，此时会将所有未接入的从用户退出，以达到不干扰主用户通信的目的。然而这样会导致接入从用户的数目数量减少，没有能够充分利用资源
发明内容本发明的目的是为了解决上述算法没有能够充分利用资源，最大化接入从用户数目的问题，提供一种认知无线网络中基于已接入从用户QoS保护的自适应功率控制方法。认知无线网络中基于已接入从用户QoS保护的自适应功率控制方法，包括如下步骤1)初时化所有用户的功率，对于已接入的从用户，功率继续保持以前的值，对于未接入的从用户，初时化功率足够小，使其不会造成已接入从用户的SINR低于其目标门限；2)每次迭代开始，各个检测节点通过感知，如果发现干扰温度超过其干扰温度报警门限r，""，则此检测点的标志位为^=1，否则^=0,各检测节点通过它们之间的公共信道交换其标志位，并计算总的系统标志位I;3)每个从用户根据下面的公式进行功率更新《(Ar+l)=当Z^1时i柳《WJ，)"糊/e4t柳柳柳4其中i,("表示第k次链路/的SINR，我们采用用户接收端的SINR反映用户的QoS，可以从下式中获得《g』其中q.表示从用户y的发送端到用户/的接收端的信道增益，^表示用户/的发送功率，；,表示在用户/接收端的背景噪声功率；^为功率控制参数，必须保证5>1，4，A分别表示第k次迭代接入的从用户和未接入的从用户的集合；4)重复步骤2)步骤3);直到接入时间完成，或者所有用户都接入，退出。2.根据权利要求1所述的一种认知无线网络中基于已接入从用户QoS保护的自适应功率控制方法，其特征在于步骤2)中所述的干扰温度报警门限7T""的计算公式为其中t;表示检测节点wffl处的干扰温度的门限，为了保护主用户的通信不受从用户的干扰，在任何时候，所有检测节点的干扰温度都不能超过其干扰温度门限。3.根据权利要求1中所述的一种认知无线网络中基于已接入从用户QoS保护的自适应功率控制方法，其特征在于步骤2)中所述的计算总的系统标志位X的计算公式为A^《十义2④."④Z似。本发明给出了一种认知无线网络中，在满足己接入从用户QoS保护和检测节点干扰温度限制的前提下，通过各个用户自适应地调节功率，可以使得接入从用户数目的最大化。图1是无线认知网络的系统模型；图2是本发明中各个从用户SINR的变化；图3是强制退出算法各个从用户SINR的变化；图4是本发明中各个从用户功率的变化；图5是强制退出算法各个从用户功率的变化；图6是检测节点干扰温度的变化(两种算法比较)。具体实施方式下面根据附图以及一个例子对本发明做一个详细的描述。认知无线网络中基于已接入从用户QoS保护的自适应功率控制方法，包括如下步骤1)初时化所有用户的功率，对于已接入的从用户，功率继续保持以前的值，对于未接入的从用户，初时化功率足够小，使其不会造成已接入从用户的SINR低于其目标门限；2)每次迭代开始，各个检测节点通过感知，如果发现干扰温度超过其干扰温度报警门限7^"",则此检测点的标志位为X^-1，否则^=0，各检测节点通过它们之间的公共信道交换其标志位，并计算总的系统标志位Z;3)每个从用户根据下面的公式进行功率更新<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中i,0t)表示第k次链路/的SINR，我们采用用户接收端的SINR反映用户的QoS，可以从下式中获得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中q表示从用户/的发送端到用户/的接收端的信道增益，^表示用户/的发送功率，7;表示在用户/接收端的背景噪声功率；5为功率控制参数，必须保证<5>1，4，A分别表示第k次迭代接入的从用户和未接入的从用户的集合；4)重复步骤2)步骤3);直到接入时间完成，或者所有用户都接入，退出。2.根据权利要求1所述的一种认知无线网络中基于己接入从用户QoS保护的自适应功率控制方法，其特征在于步骤2)中所述的干扰温度报警门限7T""的计算公式为-其中乙表示检测节点M^处的干扰温度的门限，为了保护主用户的通信不受从用户的干扰，在任何时候，所有检测节点的干扰温度都不能超过其干扰温度门限。3.根据权利要求1中所述的一种认知无线网络中基于已接入从用户QoS保护的自适应功率控制方法，其特征在于步骤2)中所述的计算总的系统标志位X的计算公式为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>实施例如图1所示，系统中有N个从用户，用[/,表示从用户/，它指的是一对发送节点和接收节点，同时存在M个检测节点，用M。,表示检测节点附.其中检测节点负责检测网络中由于从用户发送而给主用户带来的干扰。为了表述上的方便，我们令N:6，M=l。关于从用户之间的路径增益矩阵G采用随机生成，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40.00200遠00.00430.00780.00890.50470.00380.00730.00580.00530.00130.00890.59480.00650.00900.00330.00120.00390.00270.4747同时每个从用户的发送节点到各个检测节点的路径增益H采用同样的方法随机生成，其中/^表示用户7到检测点M^^的路径增益。//=1x10—9]></math></maths>当X＝1时<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次链路i的SINR，我们采用用户接收端的SINR反映用户的QoS，可以从下式中获得<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表示从用户j的发送端到用户i的接收端的信道增益，Pi表示用户i的发送功率，ηi表示在用户i接收端的背景噪声功率；δ为功率控制参数，必须保证δ＞1，Ak，Bk分别表示第k次迭代接入的从用户和未接入的从用户的集合；4)重复步骤2)～步骤3)；直到接入时间完成，或者所有用户都接入，退出。2.根据权利要求1所述的一种认知无线网络中基于已接入从用户QoS保护的自适应功率控制方法，其特征在于步骤2)中所述的干扰温度报警门限r/，的计算公式为-其中7;表示检测节点Mm处的干扰温度的门限，为了保护主用户的通信不受从用户的干扰，在任何时候，所有检测节点的干扰温度都不能超过其干扰温度门限。3.根据权利要求1中所述的一种认知无线网络中基于已接入从用户QoS保护的自适应功率控制方法，其特征在于步骤2)中所述的计算总的系统标志位X的计算公式为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>全文摘要本发明公开了一种认知无线网络中基于已接入从用户QoS保护的自适应功率控制方法。检测节点根据当前检测到的系统的干扰温度和自身的干扰温度报警门限，交换其标志位并广播总的系统标志位，各个从用户根据所接收到的系统标志位，自适应的进行功率控制。采用本发明可以最大化从用户的接入数目，同时可以有效的对已接入从用户的QoS进行保护，也就是说已接入从用户的SINR在新的用户的接入过程中始终满足其最低QoS要求，另外检测节点采用本发明所设定报警门限，可以保证检测节点的干扰温度始终小于其干扰温度门限，从而做到不对主用户的通信进行干扰。文档编号H04B7/005GK101404525SQ20081012237公开日2009年4月8日申请日期2008年11月11日优先权日2008年11月11日发明者松姜,张建敏,张朝阳,李雪娇,王培雅,罗海燕,谢雪松,陈晓明,慧黄申请人:浙江大学