一种超密集网络的自组织优化方法及装置与流程
本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种超密集网络的自组织优化方法及装置。
背景技术：
当前，全球对于第五代移动通信技术(简称5g)的研发正在逐渐升温，其中，具有频率资源全局重用能力的网络密集化被认为是5g技术不可替代的解决方案之一。随着网络密集化程度趋向于极致，超密集网络(udn)不再是由规则的六边形蜂窝组成，取而代之的是扭曲的和相互重叠的区域，尤其是在不均匀流量分布和网络拓扑的随机变化情况下。对于这样一个具有频率资源全局重用能力的udn而言，事先规范干扰模式和规划网络的容量和覆盖是不切实际的，而需要一种可在线实现的自组织和自优化的方法来完成信道的接入控制和干扰控制。这种方法的设计目的在于利用认知的方法，根据业务需求的变化在空时两个维度匹配未充分利用的无线资源。为了应付用户设备数量和每个用户设备要求的速率的爆炸性增长，udn需要对共享同一信道的几十或几百个用户设备实现全网范围的协调。但是，由于信道状态信息和网络调度决策信息的反馈和交互受到信令传输和回传网络的实际限制，这种大规模的协调很难采用集中方式实现。实际应用方案倾向于采取分布式的自治方式实现全网的自组织和自优化，网络中的各个链路能够根据本地测量值和少量的信令交互达成一致的接入和资源配置决策。
技术实现要素：
本发明所述的超密集网络的自组织优化方法及装置实现了一个自治的过程，使得探测链路可以根据获得的最大可实现sinr决定是否接入超密集网络。
一个实施例包括一超密集网络中探测链路的自组织方法，其包括：
探测链路通过固定功率发射探测信号；
当超密集网络中活动链路的本地测量的信干噪比sinr收敛为一个常数时，所述探测链路根据本地测量的当前sinr、信噪比snr以及当前的功率归一化最大值获得所述探测链路的最大可实现sinr，以使所述探测链路决定是否接入超密集网络。
另一个实施例一超密集网络中活动链路的自组织方法，当探测链路通过固定功率发射探测信号时，其包括：
每个活动链路根据各自的目标信干噪比sinr、本地测量的当前sinr、本地测量的归一化噪声功率值、当前发射功率值以及当前的功率归一化最大值，分别更新下一时刻的发射功率；
每个活动链路根据所述更新下一个时刻的发射功率对其发射功率随时间进行迭代更新，直到所述活动链路的本地测量的sinr值收敛为一个常数。
另一个实施例一超密集网络的自组织优化方法，其包括：
探测链路通过固定功率发射探测信号；
每个活动链路根据各自的目标信干噪比sinr、本地测量的当前sinr、本地测量的归一化噪声功率值、当前发射功率值以及当前的功率归一化最大值，分别更新下一时刻的发射功率；
每个活动链路根据所述更新下一个时刻的发射功率对其发射功率随时间进行迭代更新，直到所述活动链路的本地测量的sinr值收敛为一个常数，则所述探测链路根据本地测量的当前sinr、信噪比snr以及当前的功率归一化最大值获得所述探测链路的最大可实现sinr；当所述最大可实现sinr大于等于所述探测链路的目标sinr时，所述探测链路作为活动链路接入超密集网络；并且，
所述探测链路和活动链路根据各自的目标sinr、本地测量的当前sinr、当前发射功率值以及当前的功率归一化最大值更新各自的发射功率，直到每一个所述探测链路和活动链路的工作sinr均大于各自的目标sinr。
另一个实施例包括一超密集网络中探测链路的自组织装置，其包括：
探测链路的发射机，用于通过固定功率发射探测信号；
探测链路的接收机，用于当超密集网络中活动链路的本地测量的信干噪比sinr收敛为一个常数时，根据本地测量的当前sinr、信噪比snr以及当前的功率归一化最大值获得所述探测链路的最大可实现sinr，以使所述探测链路决定是否接入超密集网络。
另一个实施例一超密集网络中活动链路的自组织装置，其包括：
用于自组织的功率更新器，用于当探测链路通过固定功率发射探测信号时，每个活动链路根据各自的目标信干噪比sinr、本地测量的当前sinr、本地测量的归一化噪声功率值、当前发射功率值以及当前的功率归一化最大值，分别更新下一时刻的发射功率；以及每个活动链路根据所述更新下一个时刻的发射功率对其发射功率随时间进行迭代更新，直到所述活动链路的本地测量的sinr值收敛为一个常数。
另一个实施例一超密集网络的自组织优化装置，其包括：
探测链路的发射机，用于通过固定功率发射探测信号；
用于自组织的功率更新器，用于当所述探测链路的发射机发射探测信号时，每个活动链路根据各自的目标信干噪比sinr、本地测量的当前sinr、本地测量的归一化噪声功率值、当前发射功率值以及当前的功率归一化最大值，分别更新下一时刻的发射功率；以及每个活动链路根据所述更新下一个时刻的发射功率对其发射功率随时间进行迭代更新，直到所述活动链路的本地测量的sinr值收敛为一个常数，则触发探测链路的接收机；
所述探测链路的接收机，用于根据本地测量的当前sinr、信噪比snr以及当前的功率归一化最大值获得所述探测链路的最大可实现sinr；
所述探测链路的接入控制器，用于当所述探测链路的接收机获得的所述最大可实现sinr大于等于所述探测链路的目标sinr时，所述探测链路作为活动链路接入超密集网络；
用于自优化的功率更新器，用于当所述探测链路的接入控制器控制所述探测链路作为活动链路接入超密集网络时，所述探测链路和活动链路根据各自的目标sinr、本地测量的当前sinr、当前发射功率值以及当前的功率归一化最大值更新各自的发射功率，直到每一个所述探测链路和活动链路的工作sinr均大于各自的目标sinr。
本发明实施例通过欲接入超密集网络的探测链路和超密集网络中的活动链路采用自治的过程，使得探测链路可以根据获得的最大可实现sinr决定是否接入超密集网络，在保证较高单位面积频谱效率的基础上减少了功耗，使得网络资源得以高效的利用。
附图说明
通过后面给出的详细描述和附图将会更加全面地理解本发明，其中相同的单元由相同的附图标记表示，附图仅仅是作为说明给出的，因此不意图对本发明构成限制，并且其中：
图1-1示出了在共用无线信道上叠加有l-1条活动链路、一条探测链路以及m条外部链路的系统图。
图1-2示出了根据一个示例性实施例的超密集网络的自组织优化方法中一个时间帧的结构示意图。
图1-3示出了根据一个示例性实施例的超密集网络的自组织优化方法中链路1、链路2、链路3和链路4按照顺序逐一探测接入网络的时间帧的结构示意图。
图2示出了根据一个示例性实施例的超密集网络中探测链路的自组织方法的流程图。
图3示出了根据一个示例性实施例的超密集网络中探测链路的自组织方法中步骤s220的流程图。
图4示出了根据一个示例性实施例的超密集网络中活动链路的自组织方法的流程图。
图5示出了根据一个示例性实施例的超密集网络的自组织优化方法的流程图。
图6示出了根据另一个示例性实施例的超密集网络的自组织优化方法的流程图。
图7示出了根据又一个示例性实施例的超密集网络的自组织优化方法的流程图。
图8示出了根据一个示例性实施例的超密集网络中探测链路的自组织装置的结构框图。
图9示出了根据一个示例性实施例的超密集网络的自组织优化装置的结构框图。
图10示出了根据一个示例性实施例的超密集网络的自组织优化装置的功能模块图。
图11-1示出了根据一个示例性实施例的超密集网络的自组织优化装置在接入控制的自组织周期的工作示意图。
图11-2示出了根据一个示例性实施例的超密集网络的自组织优化装置在功率控制的自优化周期的工作示意图。
图12示出了一个示例性实施例的超密集网络的自组织优化方法及装置在进行了1870次实验后，迭代次数的cdf曲线，其中横坐标表示迭代次数，纵坐标表示经验概率。
图13示出了一个示例性实施例的超密集网络的自组织优化方法及装置在进行了1870次实验后，最大可实现sinr误差的cdf曲线，其中横坐标表示误差绝对值(单位：db)，纵坐标表示经验概率。
图14示出了一个由5条内部链路和2条外部链路组成的udn中5条内部链路按照顺序逐一接入共用无线信道时每条链路工作sinr的演变过程。其中，左起第1、3和5个圆圈表示接入控制的自组织周期，左起第2、4和6个圆圈表示功率控制的自优化周期，横坐标表示时间，纵坐标表示工作sinr(db)，5条内部链路分别为链路1、链路2、链路3、链路4和链路5，标号a表示链路1，标号b表示链路2，标号c表示链路3，标号d表示链路4，标号e表示链路5。
图15示出了一个由5条内部链路和2条外部链路组成的udn中5条内部链路按照顺序逐一接入共用无线信道时每条链路发射功率的演变过程，5条内部链路分别为链路1、链路2、链路3、链路4和链路5，标号f表示链路1，标号g表示链路2，标号h表示链路3，标号i表示链路4，标号j表示链路5。
图16示出了一个由5条内部链路和2条外部链路组成的udn中5条内部链路按照顺序逐一接入共用无线信道时2条外部链路的归一化对外干扰功率的演变过程，2条外部链路分别为外部链路1和外部链路2，标号k表示外部链路1，标号m表示外部链路2。
应当提到的是，这些附图意图说明在某些示例性实施例中所利用的方法、结构和/或材料的一般特性，并且对后面提供的书面描述做出补充。但是这些附图并非按比例绘制并且可能没有精确地反映出任何给定实施例的精确的结构或性能特性，并且不应当被解释成定义或限制由示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。在各幅图中使用类似的或完全相同的附图标记是为了表明类似的或完全相同的单元或特征的存在。
具体实施方式
虽然示例性实施例可以有多种修改和替换形式，但是在附图中以举例的方式示出了其中的一些实施例，并且将在这里对其进行详细描述。但是应当理解的是，并不意图将示例性实施例限制到所公开的具体形式，相反，示例性实施例意图涵盖落在权利要求书的范围内的所有修改、等效方案和替换方案。相同的附图标记在各幅图的描述中始终指代相同的单元。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
这里所使用的术语“无线设备”或“设备”可以被视为与以下各项同义并且在后文中有时可以被称作以下各项：客户端、用户设备、移动站、移动用户、移动端、订户、用户、远程站、接入终端、接收机、移动单元等等，并且可以描述无线通信网络中的无线资源的远程用户。
后面所讨论的方法(其中一些通过流程图示出)可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或者其任意组合来实施。当用软件、固件、中间件或微代码来实施时，用以实施必要任务的程序代码或代码段可以被存储在机器或计算机可读介质(比如存储介质)中。(一个或多个)处理器可以实施必要的任务。
这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本发明的示例性实施例的目的。但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。
这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。
除非另行定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)都具有与示例性实施例所属领域内的技术人员通常所理解的相同的含义。还应当理解的是，除非在这里被明确定义，否则例如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释成具有与其在相关领域的上下文中的含义相一致的含义，而不应按照理想化的或者过于正式的意义来解释。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例的系统图如图1-1所示，该系统在共用无线信道上叠加有l-1条活动链路(标记为：链路1,2，…l-1)、一条探测链路(标记为l)以及m条外部链路，其中，l-1条活动链路和一条探测链路实现业务流量的传输。每条活动链路、探测链路和外部链路均有对应的一个发射机和一个接收机。
本发明实施例所述的超密集网络的自组织优化方法包括两个周期，一个周期是超密集网络的接入控制自组织周期，另一个是超密集网络的功率控制自优化周期。在超密集网络的接入控制自组织周期内，探测链路以固定功率发射探测信号，并当活动链路的本地测量sinr收敛为一个常数时，探测链路获得最大可实现sinr。同时，活动链路为了实现其本地测量sinr收敛为一个常数，则迭代更新其发射功率。超密集网络的接入控制自组织周期结束，若探测链路获得的最大可实现sinr大于等于其目标sinr，则所述探测链路决定其是否作为被允许接入的活动链路进行接入。原探测链路作为活动链路接入网络后，在超密集网络的功率控制自优化周期内，系统在共用无线信道上叠加有l条活动链路以及m条外部链路，其中，l条活动链路实现业务流量的传输，每条活动链路和外部链路均有对应的一个发射机和一个接收机。在超密集网络的功率控制自优化周期内，l条活动链路迭代更新其发射功率，直到l条活动链路的工作sinr均大于各自的目标sinr时停止发射功率的更新，使得自动达到一个恰当的功率配置来满足活动链路保护(activelinkprotection，alp)的非侵入性的先决条件。该alp条件为：
alp条件:
其中，pl表示链路l的发射功率，βl表示链路l的目标sinr，
本发明实施例的超密集网络的时间帧结构可以如图1-2所示，一帧由用于不同目的的三个连续周期组成，即超密集网络的接入控制自组织周期、超密集网络的功率控制自优化周期和平凡周期，其中，在平凡周期内，所有被允许接入超密集网络的链路在无功率更新的情况下发送数据信号。如图1-3所示，如图1-1所示的系统期望叠加尽可能多的链路序贯地叠加在共用无线信道上。
图2是根据本申请的一个实施例的超密集网络中探测链路的自组织方法的流程图。
结合图2中所示，本实施例所述的超密集网络中探测链路的自组织方法，包括如下步骤：
s210、探测链路通过固定功率发射探测信号；
s220、当超密集网络中活动链路的本地测量的信干噪比(singletointerferenceplusnoiseratio，sinr)收敛为一个常数时，所述探测链路根据本地测量的当前sinr和信噪比(signalnoiseratio，snr)以及当前的功率归一化最大值获得所述探测链路的最大可实现sinr，以使所述探测链路决定是否接入所述超密集网络。
下面对各步骤做进一步详细介绍。
步骤s210中，超密集网络中一个共用无线信道至少有一个已接入网络的活动链路和至少一个外部链路实现满足alp条件的共存，探测链路为欲接入该超密集网络的新的活动链路。
结合图3所示，s220中探测链路执行的操作为步骤s2207，其中，确定超密集网络中活动链路l的本地测量sinr收敛为一个常数的过程为步骤s2201-s2206：
s2201、每个活动链路l(l＝1,2…l-1)的接收机将本地测量的归一化噪声功率值
s2202、每个活动链路l(l＝1,2…l-1)的接收机将本地测量的当前sinr值sinrl(t)反馈给其对应的发射机，其中
s2203、在专用信道进行广播每个外部链路m(m＝1,2,…,m)的归一化对外干扰功率
s2204、在专用信道进行广播每个活动链路l的归一化发射功率
s2205、每个活动链路l的发射机更新下一时刻的发射功率为
具体地，当前的功率归一化最大值
s2206、若步骤s2202中sinrl(t)收敛为一个常数，则执行步骤s2207，否则以t＝t+1的方式迭代重复步骤s2202～s2205。
s2207、探测链路根据本地测量的当前sinr和snr以及当前的功率归一化最大值获得最大可实现sinr，以使所述探测链路决定是否接入超密集网络。具体获得最大可实现sinr包括：
结合图4所示，本实施例所述的超密集网络中活动链路的自组织方法，包括如下步骤：
s410、每个活动链路根据各自的目标sinr、本地测量的当前sinr、本地测量的归一化噪声功率值、当前发射功率值以及当前的功率归一化最大值，分别更新下一时刻的发射功率。
具体地，每个活动链路l的发射机更新下一时刻的发射功率为
具体地，当前的功率归一化最大值
s420、若每个活动链路l(l＝1,2…l-1)的sinrl(t)收敛为一个常数，则执行步骤s430，否则以t＝t+1的方式迭代重复步骤s410。
s430、探测链路根据本地测量的当前sinr和snr以及当前的功率归一化最大值获得所述探测链路的最大可实现sinr，以使所述探测链路决定是否接入超密集网络。
结合图5所示，本实施例所述的超密集网络的自组织优化方法，包括如下步骤：
s510、探测链路通过固定功率pl发射探测信号。
进一步，在专用信道进行广播所述探测链路的归一化发射功率
s520、每个活动链路l(l＝1,2…l-1)根据各自的目标sinr、本地测量的当前sinr、本地测量的归一化噪声功率值、当前发射功率值以及当前的功率归一化最大值，分别更新下一时刻的发射功率
s530、若每个活动链路l(l＝1,2…l-1)sinrl(t)收敛为一个常数，则执行步骤s540，否则以t＝t+1的方式迭代重复步骤s520。
s540、探测链路根据本地测量的当前sinr和信噪比snr以及当前的功率归一化最大值获得最大可实现sinr：
s550、当所述最大可实现sinr大于等于所述探测链路的目标sinr时，所述探测链路作为活动链路接入超密集网络。
s560、所述探测链路和活动链路根据各自的目标sinr、本地测量的当前sinr、当前发射功率值以及当前的功率归一化最大值更新各自的发射功率，直到每一个所述探测链路和活动链路的工作sinr均大于各自的目标sinr。
结合图6所示，作为可选的，步骤s560可以通过以下方法实现：
s610、每个包括所述探测链路的活动链路k(k＝1,2,…,l-1,l)根据各自的目标sinr、本地测量的当前sinr以及当前发射功率值更新(t+1)时刻的发射功率：
s620、每个活动链路k根据所述更新(t+1)时刻的发射功率pk(t+1)以及(t+1)时刻的功率归一化最大值
s630、若每个活动链路k的sinrk(t)收敛为一个常数，则结束，否则，以t＝t+2的方式迭代执行步骤s610～s620。
结合图7所示，本实施例所述的超密集网络的自组织优化方法的执行过程包括：
s701、设置t＝0和每个活动链路l(l＝1,2,…,l-1)的发射机的初始发射功率不为零。
s702、探测链路通过固定功率pl发射探测信号，并在专用信道广播所述探测链路的归一化发射功率
s703、每个活动链路l(l＝1,2,…,l-1)的接收机将
s704、每个活动链路l的接收机将sinrl(t)反馈给其对应的发射机。
s705、在专用信道进行广播每个外部链路m(m＝1,2,…,m)的
s706、在专用信道进行广播每个活动链路l的
s707、每个活动链路l的发射机更新下一时刻的发射功率为
s708、若步骤s704中每个活动链路l的sinrl(t)均收敛为一个常数，则执行步骤s709，否则以t＝t+1的方式迭代重复步骤s704～s707。
s709、探测链路l根据sinrl(t)和snrl以及
s710、当所述最大可实现sinr大于等于所述探测链路l的目标sinr时，所述探测链路l作为活动链路接入超密集网络。
s711、每个包括所述探测链路的活动链路k(k＝1,2,…,l-1，l)的接收机将sinrk(t)反馈给其对应的发射机。
s712、每个活动链路k(k＝1,2,…,l-1，l)更新(t+1)时刻的发射功率为
s713、在专用信道进行广播(t+1)时刻每个外部链路m(m＝1,2,…,m)的
s714、在专用信道进行广播每个活动链路k在(t+1)时刻的
s715、每个活动链路k根据所述pk(t+1)以及
s716、若步骤s711中每个活动链路k的sinrk(t)均收敛为一个常数，则结束，否则，以t＝t+2的方式迭代执行步骤s711～s715。
本发明实施例如图1所示的系统中，除了共用无线电信道还包括反馈信道和专用信道，其中，反馈信道为从第a(包括l、m、l或k)个链路的接收机到第a个链路的发射机的反馈信道，其专门针对第a个链路，并用于返回本地测量的当前sinr和snr值、本地测量的归一化噪声功率值以及探测链路的最大可实现sinr值。其中，专用信道用于广播每个外部链路的归一化对外干扰功率、每个活动链路的归一化发射功率、探测链路的归一化发射功率以及当前的功率归一化最大值。
本发明实施例还提供了一种超密集网络中探测链路的自组织装置，如图8所示，其包括：
探测链路的发射机210，用于通过固定功率发射探测信号；
探测链路的接收机220，用于当超密集网络中活动链路的本地测量sinr收敛为一个常数时，所述探测链路根据本地测量的当前sinr和snr以及当前的功率归一化最大值获得所述探测链路的最大可实现sinr，以使所述探测链路决定是否接入超密集网络。
具体地，用于确定最大可实现sinr为：
本发明实施例还提供了一种超密集网络中活动链路的自组织装置，其包括：
用于自组织的功率更新器，用于当探测链路通过固定功率发射探测信号时，每个活动链路根据各自的目标信干噪比sinr、本地测量的当前sinr、本地测量的归一化噪声功率值、当前发射功率值以及当前的功率归一化最大值，分别更新下一时刻的发射功率；以及每个活动链路根据所述更新下一个时刻的发射功率对其发射功率随时间进行迭代更新，直到所述活动链路的本地测量的sinr值收敛为一个常数。具体用于更新发射功率
本发明实施例还提供了一种超密集网络的自组织优化装置，如图9所示，其包括：
探测链路的发射机210，用于通过固定功率发射探测信号；
用于自组织的功率更新器910，用于当所述探测链路的发射机210发射探测信号时，每个活动链路根据各自的目标信干噪比sinr、本地测量的当前sinr、本地测量的归一化噪声功率值、当前发射功率值以及当前的功率归一化最大值，分别更新下一时刻的发射功率；以及每个活动链路根据所述更新下一个时刻的发射功率对其发射功率随时间进行迭代更新，直到所述活动链路的本地测量的sinr值收敛为一个常数，则触发探测链路的接收机220；
探测链路的接收机220，用于根据本地测量的当前sinr、信噪比snr以及当前的功率归一化最大值获得所述探测链路的最大可实现sinr；
探测链路的接入控制器920，用于当所述探测链路的接收机220获得的所述最大可实现sinr大于等于所述探测链路的目标sinr时，所述探测链路作为活动链路接入超密集网络；
用于自优化的功率更新器930，用于当所述探测链路的接入控制器920控制所述探测链路作为活动链路接入超密集网络时，所述探测链路和活动链路根据各自的目标sinr、本地测量的当前sinr、当前发射功率值以及当前的功率归一化最大值更新各自的发射功率，直到每一个所述探测链路和活动链路的工作sinr均大于各自的目标sinr。
进一步，探测链路的接入控制器920设置在探测链路的发射机210中。本发明实施例所述的用于自组织的功率更新器910和用于自优化的功率更新器930，可以是设置在活动链路发射机中的两个不同的功率更新器，也可以是在自组织周期和自优化周期进行不同更新运算的同一功率更新器。即，用于自组织的功率更新器910设置在活动链路的发射机中，用于自优化的功率更新器930设置在探测链路和活动链路的发射机中，也可以在活动链路和探测链路的发射机中均设置有一功率更新器，当在接入控制的自组织周期内，超密集网络中的活动链路的发射机中的功率更新器采用用于自组织的功率更新器910的计算方法进行工作，当在功率控制的自优化周期内，超密集网络中探测链路和活动链路的发射机中的功率更新器采用自优化的功率更新器930的计算方法进行工作。
本发明实施例所述的超密集网络的自组织优化装置还可以包括：
功率归一化最大值广播器，用于确定并广播所述当前的功率归一化最大值，所述当前的功率归一化最大值
具体地，该功率归一化最大值广播器既不在探测链路的发射机和接收机中也不在活动链路的发射机和接收机中，其独立存在于装置中。
基于图1所示的系统图，当用于自组织的功率更新器910和用于自优化的功率更新器930采用同一功率更新器1010时，本发明实施例所述超密集网络的自组织优化装置的所有功能模块的结构示意图的结构示意图可以如图10所示，接入控制的自组织周期的工作示意图可以如图11-1，功率控制的自优化周期的工作示意图可以如图11-2所示。
如图10所示，每个链路的发射机中的功率放大器根据功率更新器1010的输出调整传输功率的量。功率更新器1010可以输出固定功率、零值(在接入控制自组织周期结束时，若探测链路退出时输出的值)、pl(t+1)、pk(t+1)和pk(t+2)中的任一值。探测链路的接入控制器920用于指示探测链路在接入控制的自组织周期开始时输出“探测”指令；在所述探测链路的最大可实现sinr大于等于所述探测链路的目标sinr时，指示探测链路在接入控制的自组织周期结束时输出“接入”指令；在所述探测链路的最大可实现sinr小于所述探测链路的目标sinr时，指示探测链路在接入控制的自组织周期结束时输出“退出”指令。探测链路或活动链路的目标sinr都是通过其发射机中的存储器存储的。探测链路或活动链路的本地测量sinr都是通过其接收机中的sinr估计器获得的。探测链路的本地测量snr都是通过其接收机中的snr估计器获得的。活动链路的本地测量归一化噪声功率值是通过其接收机中归一化噪声功率估计器获得的。探测链路的最大可实现sinr通过其接收机中的最大可实现sinr计算器获得的。每个外部链路测量的归一化对外干扰功率是通过其接收机中的总干扰归一化值的估计器获得的。活动链路的发射机中的电源管理模块是根据当前发射功率计算当前发射功率和最大可允许发射功率的比值，输出归一化发射功率值。
图11-1所示的接入控制自组织周期的工作示意图，在周期开始时，探测链路发射机中的接入控制器920输出“探测”指令给功率更新器1010，该功率更新器1010输出恒定值pl给功率放大器，故探测信号可是用于估计sinr和snr的预定训练序列，或可以携带一些例如链路id的基本信息，功率归一化最大值广播器广播探测链路的归一化发射功率。活动链路发射机中的接入控制器输出“接入”指令给功率更新器，同时，活动链路发射机中的存储器将目标sinr输出给功率更新器，功率更新器发射初始功率量为pl(0)的数据信号。活动链路接收机中的归一化噪声功率估计器估计本地测量归一化噪声功率值，并通过反馈信道反馈给活动链路发射机中的功率更新器。在自组织周期内的迭代过程：活动链路接收机中的sinr估计器估计本地测量sinr，并通过反馈信道反馈给活动链路发射机的功率更新器。外部链路接收机中的总干扰归一化值的估计器估计归一化对外干扰功率，并发送给功率归一化最大值广播器，活动链路发射机中电源管理模块计算归一化发射功率，并发送给功率归一化最大值广播器，功率归一化最大值广播器确定探测链路的归一化发射功率、活动链路的归一化发射功率和归一化对外干扰功率中的最大值，并进行广播。活动链路发射机中功率更新器更新发射功率，若更新后每个活动链路的本地测量sinr均收敛为一个常数，则接入控制的自组织周期结束。接入控制的自组织周期结束时，归一化最大值广播器广播当前的归一化最大值，探测链路接收机中的sinr估计器和snr估计器分别估计本地测量sinr和snr，探测链路接收机中的最大可实现sinr计算器计算最大可实现sinr，并将该最大可实现sinr通过反馈信道反馈给探测链路发射机中的接入控制器，接入控制器通过比较该最大可实现sinr与探测链路发射机中的存储器存储的目标sinr后输出“接入”指令或“退出”指令给功率更新器，以使探测链路进入功率控制自优化周期或使功率更新器输出零值。
图11-2所示的功率控制自优化周期的结构示意图，在周期开始时，包括探测链路的活动链路k的发射机的接入控制器输出“接入”指令给功率更新器，且存储器将存储的目标sinr输出给功率更新器，功率更新器发射初始功率量为pk(0)的数据信号。在自优化周期内的迭代过程：活动链路k接收机中的sinr估计器估计本地测量sinr，并通过反馈信息反馈给活动链路k发射机中的功率更新器，活动链路k发射机中功率更新器更新发射功率为pk(t+1)，并输出给功率放大器。外部链路接收机中的总干扰归一化值的估计器估计归一化对外干扰功率，并发送给功率归一化最大值广播器，活动链路k发射机中电源管理模块计算归一化发射功率，并发送给功率归一化最大值广播器，功率归一化最大值广播器确定活动链路k的归一化发射功率和归一化对外干扰功率中的最大值，并进行广播。活动链路k发射机中功率更新器更新发射功率，若更新后每个活动链路k的本地测量sinr均收敛为一个常数，则功率控制的自优化周期结束。
下面对所提出的自组织和自优化方法的性能进行评估，过程如下：
模拟一个由多个内部链路和两个外部链路组成的udn，内部链路的发射功率分别约束于电源限制的最大发射功率,同时它们也受限于两个外部节点对干扰控制的要求。在基于sinr的功率控制中,快速衰落效应因经过功率测量过程或分集处理方法的平均处理可以被忽略。因此,有用信道和干扰信道的增益gij可以建模为
类似的,从内部链路l的发射机到外部链路m的接收机的信道增益也可建模为：
表1:仿真参数
图12用接入控制自组织周期内所需的迭代次数来衡量所提出方法的实现复杂度。根据1870次独立实现平均出的迭代次数是46.6818。需要迭代的次数少于10的可能性为40％，大于100次的可能性为6％。图13用实际结果和理论值之间的绝对误差值来衡量所提出方法的实现精度。根据1870次试验平均得到的绝对误差值的平均值是1.3058e-5db。误差绝对值以98％的可能性小于0.0001db。仿真结果证实本发明实施例的接入控制自组织周期内中的算法精度高且复杂度低。
下面，通过一个网络扩展的实例来评估所提出的自组织自优化方法。该实例模拟一个由5条内部链路和2条外部链路组成的udn。详细的模拟参数如表2所示。在模拟实验中，5个内部链路按照顺序逐一地接入共用无线信道。为了观察该算法的收敛性能，这里不固定接入控制自组织周期和功率控制自优化周期的长度。此外，该实例忽略了平凡周期的情况。数值模拟实验记录了sinr、发射功率和归一化对外干扰功率随时间的演变过程。
表2:网络扩展实例的仿真参数：
表3：多功率约束下的最大可实现sinr：
表3为在网络接入控制自组织过程中所获得的最大可实现sinr的结果值。其精确地预测了在网络alp条件下探测链路的最大可实现sinr。链路1,2,3,4的最大可实现sinr分别超过了他们目标sinr，那么其被允许接入共用无线信道并可以达到他们的目标sinr。然而，链路5的最大可实现sinr低于其目标sinr。在模拟实验中，链路5放弃了其目标sinr28db，而其被允许以
图14显示每条链路sinr的变化过程，相应的发射功率和归一化对外干扰功率变化分别在图15和图16中显示。图14中,左起第1、3和5个圆圈表示接入控制的自组织周期，左起第2、4和6个圆圈表示功率控制的自优化周期。当链路3为探测链路接入包含活动链路1和2的网络时，其预测
通过本发明实施例所述的超密集网络的自组织优化方法及装置，在接入控制的自组织和功率控制的自优化周期内，活动链路和探测链路的sinr收敛速度快，即使在出现
本发明实施例所述的超密集网络的自组织优化方法及装置通过欲接入超密集网络的探测链路和超密集网络内的活动链路采用自治的过程，使得探测链路可以根据获得的最大可实现sinr决定是否接入超密集网络，在保证较高单位频谱效率的基础上减少了功耗，使得网络资源得以高效的利用。本发明具有如下技术特点和效果：
第一，本发明实施例所述的自组织优化udn提供了一种可以准确预测多功率约束条件下最大可实现sinr的分布式探测信道能力。所述的自优化udn利用新链路可实现的最大sinr来衡量网络的频率空间复用能力，这种方法在某种意义上保证了频率空间复用的帕累托最优。这种对网络临界点的预测能力可用于实现用户速率的自适应分配，超越了传统的只估计临界点的方法。
第二，自组织优化udn实现了在线非侵入性的探测和接入。当活动链路在发送数据信号时，整个信道探测的过程中探测链路以任意恒定功率发送探测信号。探测行为是没有竞争和攻击性的，而是平和友好的。更准确的说，探测信号的功率可以被设定的很小，以使探测链路的干扰不会妨碍活动链路正在进行的传输。此外，自优化udn整个信道探测的过程中不是观测现有活动网络的当前状态，而是网络扩展后即将到来的状态。
第三，自组织优化udn适用于大规模的自主网络，该自主网络可在较低计算成本和控制开销的条件下实现高效的空间复用。自优化udn的计算和控制开销相对于通信链路的总数是线性增加的，而不是指数增长。值得注意的是，无需跨链路信息交互的分布式和并行式的设计方便了网络以自主的方式进行扩大。
第四，自组织优化udn确保了对目前无线系统良好的后向兼容性。功率更新过程与分布式功率控制机制在当前无线系统均是作为一项标准化技术被广泛的。此外，功率更新过程的实际执行仅涉及商用通信系统都普遍采用的sinr、snr以及归一化噪声的本地测量方法。仅通过改变功率更新的规则，就可实现现有商用系统向自组织自优化系统的升级换代。
总之，本发明实施例所述的方案提供了一种在多个功率限制的情况下，预测全局最大可实现sinr的认知能力。其仅执行单一的迭代过程且仅依赖于本地测量，即可在活动链路保护的前提下，新的链路可以独立自主的做出一个接入决定。这样的认知能力避免了在接入链路间进行交互所需的高昂信令开销。
需要注意的是，本发明可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施，例如，本发明的各个装置可采用专用集成电路(asic)或任何其他类似硬件设备来实现。在一个实施例中，本发明的软件程序可以通过处理器执行以实现上文所述步骤或功能。同样地，本发明的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中，例如，ram存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本发明的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
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