專利名稱：干擾感知的合作速率分配方法
技術領域：
本發(fā)明屬于通信領域，特別涉及一種速率控制方法，可用于認知無線網絡。
背景技術：
認知網絡是由Motorola及Virginia-Tech公司率先提出的。認知網絡是一種具有認知能力的網絡，能夠在復雜多變的網絡環(huán)境中感知網絡當前的狀況，并根據當前的狀況來計劃、決策并在保證端到端性能的前提下做出自適應的調整。同時，認知網絡能夠從不斷的自適應過程中學習網絡知識，并利用這些知識在未來的決策中。綜上所述，認知網絡能夠感知當前網絡條件并根據系統(tǒng)性能目標進行動態(tài)規(guī)劃和配置，通過自學習和自調節(jié)，采取適當的行動來滿足性能目標。認知網絡自從明確提出概念以來，在很長一段時間科研人員將研究的重心集中在如何進行頻譜偵聽和主用戶檢測、動態(tài)頻譜分配、功率控制等問題上，而對于基于認知網絡環(huán)境的干擾感知的速率控制方法研究還處于初期階段?，F有技術中適用于認知無線網絡環(huán)境的速率選擇方法是由Dimitrio Tsamis等人提出的速率控制算法RCG。在該方法中，無線接入網管理實體廣播全局信息，每個終端依據全局信息根據預先設定好的效用函數選擇傳輸速率。該方法包括網絡全局信息收集和終端速率選擇兩個階段。在網絡全局信息收集階段，無線接入網管理實體使用宙斯模塊作為信息收集載體負責收集當前網絡容量和當前網絡可用帶寬，終端I在收到宙斯模塊下發(fā)的全局信息后，啟動速率傳輸選擇過程。在終端速率選擇階段，終端I根據預先設定的代價函數Ji和網絡當前可用帶寬，在傳輸速率pf滿足Σμ,條件下，開啟傳輸速率迭代，其中N表示系統(tǒng)中的用戶編號，表示t時刻第i個終端的傳輸速率，i e N ;在t時刻，第I個終端開始試探性的增加傳輸速率ΡΓ，并選擇t時刻使代價函數Ji最小的傳輸速率作為第I個終端t+Ι時刻的傳輸速率pf+1)，并向無線接入網上報該終端t+Ι時刻的傳輸速率，其中i e N ;無線接入網收到第I個終端的傳輸速率后，更新全局速率信息中第I個終端的傳輸速率，并將全局速率信息下發(fā)給第2個終端；第2個終端收到全局速率信息后執(zhí)行和第I個終端相同的操作，以此類推；當第i個終端的傳輸速率的變化量的絕對值滿足
5時，終端停止速率選擇，并一直以該時刻的傳輸速率傳輸信息，其中ε >0。以上技術存在以下幾個問題(I)在網絡全局信息收集階段和終端速率選擇階段，由于信息收集載體與系統(tǒng)內終端有大量的信息交互，加重了無線接入網負荷；(2)在RCG速率控制方法中，由于每個終端通過自私理性地選擇傳輸速率而沒有考慮的其他終端選擇速率帶來的影響，導致了網絡中終端的公平性無法得到保證。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的針對上述已有技術的不足，提出干擾感知的合作速率控制方法，以解決當前網絡中終端公平性無法得到保證的問題。為實現上述目的，本發(fā)明干擾感知的合作速率控制方法，包括如下步驟I. 一種干擾感知的合作速率分配方法，包括如下步驟(I)用無線接入網一側的網絡重構管理模塊RNRM和終端一側的終端重構管理模塊TRM構成底層速率控制環(huán)，并控制網絡重構管理模塊RNRM與終端重構管理模塊TRM之間的信息交互維持在分秒級；(2)網絡重構管理模塊RNRM搜集N個終端，通過這些終端重構控制模塊TRM上報的非合作速率請求信息Φ 和初始虛擬干擾信|0W，N為系統(tǒng)內所有的終端，i e N;(3)初始化網絡重構管理模塊RNRM建立終端速率分配列表，并將N個終端的非合作速率請求信息Φ 作為初始終端虛擬傳輸速率Aw存入終端速率分配列表中；網絡重構管理模塊RNRM定義N個終端的速率分配終止門限，并對這些門限進行初始化，統(tǒng)一表示為ξ，I > O ；網絡重構控制模塊RRC定義N個終端的干擾預測步長，并對這些步長進行初始化，統(tǒng)一表示為U (°) = 1，i e N ;(4)網絡重構管理模塊RNRM在終端速率分配列表中選擇終端作為終端集合K，并對集合內終端進行虛擬速率分配，如果終端速率分配列表為空，則速率分配執(zhí)行完畢，否則執(zhí)行步驟(5)；(5)網絡重構管理模塊RNRM根據在t時刻終端集合K內的所有終端的虛擬傳輸速率和虛擬干擾信息，計算t時刻終端集合K內所有終端效用值·
權利要求
1.一種干擾感知的合作速率分配方法，包括如下步驟 (1)用無線接入網一側的網絡重構管理模塊RNRM和終端一側的終端重構管理模塊TRM構成底層速率控制環(huán)，并控制網絡重構管理模塊RNRM與終端重構管理模塊TRM之間的信息交互維持在分秒級； (2)網絡重構管理模塊RNRM搜集N個終端，通過這些終端重構控制模塊TRM上報的非合作速率請求信息Φ i和初始虛擬干擾信息€(())，N為系統(tǒng)內所有的終端，i e N ； (3)初始化 網絡重構管理模塊RNRM建立終端速率分配列表，并將N個終端的非合作速率請求信息Φ 作為初始終端虛擬傳輸速率Aw存入終端速率分配列表中； 網絡重構管理模塊RNRM定義N個終端的速率分配終止門限，并對這些門限進行初始化，統(tǒng)一表不為ξ，I > O； 網絡重構控制模塊RRC定義N個終端的干擾預測步長，并對這些步長進行初始化，統(tǒng)一表示為 U (°) = 1，i e N ; (4)網絡重構管理模塊RNRM在終端速率分配列表中選擇終端作為終端集合K，并對集合內終端進行虛擬速率分配，如果終端速率分配列表為空，則速率分配執(zhí)行完畢，否則執(zhí)行步驟(5)； (5)網絡重構管理模塊RNRM根據在t時刻終端集合K內的所有終端的虛擬傳輸速率Pk 虛擬干擾信息# ,汁算t時刻終端集合K內所有終端效用值〃1) p(t) P = Ofj log(11 ρ·,1') + / ,(丨—-ψ-)， 式中，第一項表示第j個終端對于傳輸速率PT的感受質量，第二項表示第j個終端對于感受到干擾的懲罰，叫為第j個終端的t時刻的感受質量的權重因子，^為第j個終端的t時刻的干擾懲罰項的權重因子，網絡重構管理模塊RNRM根據在第j個終端上運行的業(yè)務對于速率的感受質量和干擾懲罰的側重，選擇權重因子a」、^j, j表示終端集合K內的第j個終端，j e K ； (6)網絡重構管理模塊RNRM根據系統(tǒng)中N個終端在t時刻的效用值，計算t時刻的全局效用值u (t) 式中，表示第i個終端的效用值，N表示系統(tǒng)內的終端數； (J)無線接入網中的網絡測量收集模塊RMC根據在t時刻的全局效用值u(t)和終端集合K內所有終端的虛擬干擾信息0以及干擾預測步長u (t)，預測t+Ι時刻終端集合K內所有終端的虛擬干擾信息 Ofhl) = max { ω Cs, min {(I - u(t) )(9;(,) +v(x)u{x), Ci}}， ω+1 式中，Cs表示系統(tǒng)容量，ω為收斂因子,取值為ω = 2, j表示終端集合K內的第j個終端，j e K ； (8)網絡重構管理模塊RNRM根據在t+Ι時刻終端集合K內所有終端的虛擬干擾信息01+1>和非合作速率請求信息Φ j,計算t+i時刻終端集合K內所有終端的虛擬傳輸速率Pf+1)
2.如權利要求I中所述的方法，其步驟(I)中所述的N個終端上報的非合作速率請求信息Φ ，是每個終端根據運行的業(yè)務對于速率的偏好選擇的傳輸速率，i e N。
3.如權利要求I中所述的方法，其步驟(I)中所述的N個終端上報的虛擬干擾信1S是每個終端感知到的速率干擾信息，i e N。
4.如權利要求I中所述方法,其步驟(4)中所述的網絡重構管理模塊RNRM在終端速率分配列表中選擇的終端集合K，包括終端速率分配列表中的所有終端。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種干擾感知的合作速率分配方法，主要解決現有技術對于認知網絡速率控制用戶公平性較差的問題。其實現步驟是(1)網絡重構管理模塊搜集N個終端的非合作速率請求信息和干擾信息；(2)初始化速率分配所需信息；(3)網絡重構管理模塊在終端速率分配列表中選擇終端集合，若速率分配列表為空則停止，否則對終端集合內的所有終端進行速率分配；(4)網絡重構管理模塊計算終端集合內的終端t時刻的效用值，計算終端t時刻全局效用值，并預測終端t+1時刻的干擾值，得到終端t+1時刻的傳輸速率；(5)網絡重構管理模塊計算t時刻和t+1時刻終端速率的差值絕對值，當它小于速率分配終止門限時，在速率分配列表中刪除該終端，返回步驟(3)。本發(fā)明能夠有效提高終端傳輸速率的公平性，可用于認知無線網絡。
文檔編號H04W28/22GK102932851SQ20121047644
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權日2012年11月21日
發(fā)明者楊春剛, 盛敏, 董延杰, 李建東, 李紅艷, 劉勤, 張琰 申請人:西安電子科技大學