专利名称：Ad Hoc网络中基于偏转次梯度方法的功率和速率控制方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，涉及无线自组织网络，即Ad Hoc网络。尤其涉及一种无线自组织网络的功率和速率控制方法。
背景技术：
无线网络以有没有固定设施为标准划分成无线局域网(WLAN)和无线自组织网络(Ad hoc网络)。其中Ad Hoc网络的传送方式是对等式，并且动态地移动，所以其拓扑结构比较复杂和不稳定。与依靠中心节点、利用电缆或光纤为传输介质与其他终端节点直接交互信息的WLAN网络本质区别。正由于这些特性一般还称无线自组织网络为“移动多跳网”。Ad Hoc网络的产生可以追溯到20世纪70年代的美国，美国将其应用于军事领域进行数据的传送和接收，随着Ad Hoc网络的发展过程中参考了 PRNET、SURAN和GloMo等项目的核心思想，得到了当今先进的组网技术。Ad Hoc网络的对应用环境的要求不高，即可随时随地组建网络，进行通讯。其方便快捷的网络服务吸引了其应用范围的扩宽。民用工业利用Ad Hoc技术将网络直接部署于没有硬件基础设施支撑下的环境如:建筑工地等。用户群可以通过它完成信息通讯进而进行协同工作。它的应用大致可以分为以下这几个方面:①临时会议的召开，②智能控制家庭网，③紧急通讯使用，④传感器功能，⑤军事战场上应用，⑥商业界应用。现代移动无线自组织网络是支持各种服务的综合性平台，每一种服务要求的传输速率和发送功率分配不尽相同。加之无线传输环境的多变性和复杂性因素，设计、优化和求解Ad Hoc网络模型已是当今研究的热点和难点所在。一个网络的好坏通常需要考虑网络的传输性能、低耗能和公平性三重指标，一个好的网络要求对功率、速率和权值进行综合完善。效用函数是描述整个网络性能的有效工具。对效用函数进行合理转化解释，结合实际环境，采用罚函数法对模型优化求解，根据求解结果优化整个网络。求解过程中可以将全局最优化转变为分布式最优化，在节点上执行最优化。方便在网络中的直接部署和应用。
发明内容
以下给出简化的概述，为本文所描述的一些方面提供基本的理解。此概述不是所要求保护的主题的详尽综述，也不试图标识所要求保护的主题的关键/必需元素或描述所要求保护的主题的范围。其唯一的目的是以简化形式给出某些概念，作为稍后给出的更具体描述的序言。本发明的目的在于为Ad Hoc网络优化传输速率或发送功率，以满足网络系统公平性的要求。本发明在以发送功率或数据速率为指标的前提下，添加了保证公平性的权值。并且使用罚函数与次梯度方法对模型进行分层式地求解，根据求解结果对网络优化。本发明中的算法充分考虑到无线自组织网的结构和工作模式，形成了基于该算法的Ad Hoc网络中功率或速率控制方法。基于该算法的Ad Hoc网络中功率或速率控制方法能够周期地协调各个发送节点的功率、速率、优先权值，以比较快的收敛速率达到全网效用的最大值。本发明提供了一种Ad Hoc网络中功率控制方法，其特征在于包括以下步骤:步骤1:获取Ad Hoc网络各个链路上节点信道带宽、噪声功率、发送功率上界；步骤2:根据信道带宽、噪声功率、发送功率上界确定网络节点的传输功率、传输速度和权值；步骤3:网络节点按照所述确定的传输功率、传输速度和权值进行功率和速率控制。所述的功率控制方法在根据信道带宽、噪声功率、发送功率上界确定网络节点的传输功率、传输速度和权值时使用偏转次梯度方法进行计算获得。所述基于偏转次梯度方法的功率控制方法中无线自组织网络的效用函数的优化模型为:
权利要求
1.一种Ad Hoc网络中功率控制方法，特征在于包括以下步骤 步骤1:获取Ad Hoc网络各个链路的信道带宽、噪声功率、发送功率上界； 步骤2:根据信道带宽、噪声功率、发送功率上界确定网络节点的传输功率、传输速度和权值； 步骤3:网络节点按照所述确定的传输功率、传输速度和权值进行功率和速率控制。
2.按照权利要求1所述的无线AdHoc网络中基于偏转次梯度方法的功率控制方法，特征在于 所述的功率控制方法在根据信道带宽、噪声功率、发送功率上界确定网络节点的传输功率、传输速度和权值时使用偏转次梯度方法进行计算获得。
3.按照权利要求2所述的无线AdHoc网络中基于偏转次梯度方法的功率控制方法，特征在于 无线自组织网络的效用函数的优化模型为:
4.按照权利要求2或3所述的无线
5.按照权利要求2或3或4所述的无线AdHoc网络中基于偏转次梯度方法的功率控制方法，特征在于 分布式问题代替原本复杂的整个网络集中优化控制问题，其形式为:
6.按照权利要求5所述的无线AdHoc网络中基于偏转次梯度方法的功率控制方法，特征在于对特殊的效用函数，直接分离他们之间的影响，函数(12)的变量分离简化，得到分别以Xs, Ps, Ws为单自变量的函数,即为: U (xs, Ps, Ws) = f (Xs) +g (Ps) +h (Ws) 因而优化问题可分解为 代表速率优化问题的:
7.按照权利要求5所述的无线AdHoc网络中基于偏转次梯度方法的功率控制方法，特征在于 效用函数为一般形式，但对每个变量的偏导数都存在，用解析的方法对效用函数进行整体优化求解； 令
8.按照权利要求5所述的无线AdHoc网络中基于偏转次梯度方法的功率控制方法，特征在于 当f与/―1的所形成的夹角并不是锐角时，采用偏转的次梯度方法，按照以下步骤进行 用偏转后的工^替换原来的次梯度方向/，其表达式可写为:
全文摘要
本发明涉及无线自组织网络，即Ad Hoc网络。尤其涉及一种无线自组织网络的功率和速率控制方法。包括以下步骤1、获取Ad Hoc网络各个链路的信道带宽、噪声功率、发送功率上界；2、根据信道带宽、噪声功率、发送功率上界确定网络节点的传输功率、传输速度和权值；3、网络节点按照所述确定的传输功率、传输速度和权值进行功率和速率控制。
文档编号H04W28/22GK103096378SQ20121059361
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月2日 优先权日2013年2月2日
发明者唐美芹 申请人:鲁东大学