111, (；和111^，并附上自身編號標(biāo)簽后反饋至無線11211網(wǎng)關(guān)；
[0018] d.無線M2M網(wǎng)關(guān)計算信道增益參數(shù)：由于無線M2M網(wǎng)關(guān)和無線M2M終端之間以并行 發(fā)射的方式進(jìn)行無線廣播，無線M2M終端的發(fā)射會對基站接收無線M2M網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)造成共信 道干擾，因此將無線M2M終端與基站之間的鏈路可以看作是一個干擾鏈路，無線M2M網(wǎng)關(guān)利 用公式：
算任意第i個無線M2M終端與基站之間干擾鏈路的信道增利用 公式：
計算第i個無線M2M終端與無線M2M網(wǎng)關(guān)之間干擾鏈路的信道增S ri,G，利 用公式
計算無線M2M網(wǎng)關(guān)與基站之間的信道增益rc, B，利用公式
計 算無線M2M網(wǎng)關(guān)自身的發(fā)射天線與接收電線之間的信道增益rs,:;
[0019] e.無線M2M網(wǎng)關(guān)通過線M2M終端反饋的信道狀態(tài)參數(shù)111,(；和111』，利用公式 ：
:計算控制第i個無線M2M終端所需要的發(fā)射功率 參數(shù)
[0020] 無線M2M網(wǎng)關(guān)利用公式：
計算控制無線 M2M網(wǎng)關(guān)自身的發(fā)射功率參數(shù)pf，無線M2M網(wǎng)關(guān)使用功率|)f中繼第i個無線M2M終端的數(shù)據(jù)， 式中P為傳輸周期T內(nèi)第i個M2M終端需要向基站傳輸?shù)谋忍財?shù)據(jù)，w為分配給第i(i = l， 2,. . .，K)個M2M終端的傳輸帶寬；
[0021] f.無線M2M網(wǎng)關(guān)通過判斷：當(dāng)?shù)趇個無線M2M終端的實(shí)際發(fā)射功率pf與第i個無線 M2M終端額定最大發(fā)射功率PM的關(guān)系為多f ，并且無線M2M網(wǎng)關(guān)的實(shí)際發(fā)射功率參數(shù)pf 與無線M2M網(wǎng)關(guān)為中繼第i個無線M2M終端的數(shù)據(jù)額定最大發(fā)射功率PG的關(guān)系為其3 S 時， 則無線M2M網(wǎng)關(guān)設(shè)置第i個無線M2M終端的最優(yōu)發(fā)射功率#f.設(shè)置中繼第i個無線M2M 終端數(shù)據(jù)的最優(yōu)發(fā)射功率游二否則，當(dāng)氧M >鳥或者貧5 >坨時，則無線M2M網(wǎng)關(guān)設(shè)置第 i個無線M2M終端的最優(yōu)發(fā)射功率為二1>，設(shè)置中繼第i個無線M2M終端數(shù)據(jù)的最優(yōu)發(fā)射功 率為拷f Ch
[0022] g.無線M2M網(wǎng)關(guān)依次針對每個無線M2M終端重復(fù)步驟f獲得所有K個無線M2M終端的 最優(yōu)功率控制策略?f、jfi = 1，2，. . .，K，并將最優(yōu)功率控制策略(#f i = 1，2，. . .，K分 別反饋給相對應(yīng)編號的所有無線M2M終端從而完成一次無線M2M網(wǎng)關(guān)和無線M2M終端發(fā)射功 率的協(xié)同控制流程；
[0023] h.根據(jù)需要重復(fù)步驟a開始下一個數(shù)據(jù)傳輸周期。
[0024]所述無線M2M網(wǎng)關(guān)作為無線M2M群組的網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)收集群組中所有無線 M2M終端的數(shù)據(jù)傳輸請求信息并轉(zhuǎn)發(fā)至基站，最終由基站為各無線M2M終端分配傳輸信道， 該分配結(jié)果先由基站反饋給無線M2M網(wǎng)關(guān)，再由無線M2M網(wǎng)關(guān)反饋給各無線M2M終端。
[0025] 所述分層M2M網(wǎng)絡(luò)在LTE/LTE-A蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，每個數(shù)據(jù)傳輸信道為1個頻寬為 180KHz的正交頻分復(fù)用（OFDMA,Orthogonal Frequency Division Multiple Access)子載 波，系統(tǒng)中任意第i個無線M2M終端被系統(tǒng)分配1個信道用于數(shù)據(jù)傳輸;無線M2M網(wǎng)關(guān)可以在K 個信道上同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，具體為無線M2M網(wǎng)關(guān)采用全雙工中繼協(xié)議在第i個無線M2M 終端工作的信道上接收其數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)在同一信道上并行轉(zhuǎn)發(fā)至基站。
[0026] 預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)傳輸周期T，傳輸周期T為無線M2M傳輸業(yè)務(wù)的實(shí)時性需求調(diào)整，如果每個M2M終 端需要在每1秒內(nèi)完成至少l〇Kb數(shù)據(jù)的傳輸，則數(shù)據(jù)傳輸周期T定為1秒，所述在任一數(shù)據(jù)傳 輸周期T內(nèi)第i個無線M2M終端獲得的數(shù)據(jù)吞吐量為：
，無線M2M網(wǎng) 關(guān)與第i個無線M2M終端工作的信道上獲得的數(shù)據(jù)吞吐量為
[0027]所述分層M2M網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在能耗最小的前提下滿足任意第i個無線M2M終端的吞吐量 需求禮以及最大時延限制T，最優(yōu)數(shù)學(xué)建模為：
[0028] misi E, E pf
[0029] 約淑條件：: If, pf S /=
[0030] Rf ^ pf / = 1,2,...,A：;
[0031] 無線M2M網(wǎng)關(guān)得到用于控制無線M2M終端以及無線M2M網(wǎng)關(guān)自身發(fā)射功率的參數(shù) ，和?
[0032]當(dāng)任意第i個無線M2M終端的參數(shù)及M 或者參數(shù)戶f >慫時，表明給定時延約束 T以及額定最大發(fā)射功率約束Pm和Pc，則不存在能耗最小的前提下滿足任意第i個無線M2M終 端的吞吐量需求if以及最大時延限制T的最優(yōu)數(shù)學(xué)建模，即第i個無線M2M終端的數(shù)據(jù)傳輸 需求if在該數(shù)據(jù)傳輸周期無法被系統(tǒng)滿足，因此，無線M2M網(wǎng)關(guān)將第i個無線M2M終端的最優(yōu) 發(fā)射功率設(shè)置為= {)，將為中繼第i個無線M2M終端數(shù)據(jù)的最優(yōu)發(fā)射功率設(shè)置為if = 〇? 達(dá)到延緩第i個無線M2M終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹?br>[0033]有益效果:本發(fā)明的控制方法針對分層的M2M蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，適用于大規(guī)模M2M終 端的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸使用全雙工中繼傳輸，允許M2M群組內(nèi)的終端至網(wǎng)關(guān)鏈路以及網(wǎng)關(guān)至基 站鏈路在同一頻段上并發(fā)傳輸數(shù)據(jù)，有效提高蜂窩網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源利用率;通過調(diào)整發(fā)射 功率可以有效改善終端至網(wǎng)關(guān)鏈路以及網(wǎng)關(guān)至基站鏈路的信號功率與干擾噪聲功率比例 即信干噪比，從而最小化M2M終端的能耗、滿足M2M通信的最小時延要求。
【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明的分層M2M蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成示意圖；
[0035]圖2是本發(fā)明的傳輸信道和發(fā)射功率分配示意圖；
[0036]圖3是本發(fā)明的無線M2M終端的傳輸時延需求被滿足概率的示意圖；
[0037]圖4是本發(fā)明的全部無線M2M終端傳輸能耗示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步 詳細(xì)描述。
[0039] 如圖1所示，本發(fā)明的分層M2M網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān)和終端發(fā)射功率的協(xié)同控制方法，了在 蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)中更好的兼容大規(guī)模M2M通信，引入一種新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備"M2M網(wǎng)關(guān)"，為形成分 層的蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);利用M2M網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成分層M2M網(wǎng)絡(luò)，所述的M2M網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括基站和無 線M2M群組，所述無線M2M群組由無線M2M網(wǎng)關(guān)和K(K 2 1)個無線M2M終端組成，每個無線M2M 終端上設(shè)有一支天線，無線M2M網(wǎng)關(guān)上分別設(shè)有用于信號發(fā)射和用于信號的接收的兩支天 線，其中，無線M2M網(wǎng)關(guān)為無線移動設(shè)備，無線M2M網(wǎng)關(guān)為K個無線M2M終端與基站之間信息連 接的中繼節(jié)點(diǎn)，無線M2M網(wǎng)關(guān)與無線M2M終端之間采用時、頻域全雙工數(shù)據(jù)中繼技術(shù)，允許 M2M網(wǎng)關(guān)和任一 M2M終端在同一頻段并發(fā)傳輸數(shù)據(jù)，
[0040] 無線M2M網(wǎng)關(guān)通過無線信道和基站以及一組地理位置相鄰近的無線M2M終端連接， 它負(fù)責(zé)管理所連接的無線M2M終端，收集、緩存無線M2M終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)再將這些數(shù)據(jù)集中 轉(zhuǎn)發(fā)至基站，基站、M2M網(wǎng)關(guān)以及K個無線M2M終端構(gòu)成系統(tǒng)的全部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，無線M2M網(wǎng)關(guān)作 為K個無線M2M終端與基站之間的中繼節(jié)點(diǎn)，采用時、頻域全雙工數(shù)據(jù)中繼技術(shù)，允許無線 M2M網(wǎng)關(guān)和任一 M2M終端在同一頻段并發(fā)傳輸數(shù)據(jù);無線M2M網(wǎng)關(guān)采用頻分多址(FDMA)技術(shù) 對K個無線M2M終端進(jìn)行媒質(zhì)接入控制，用W(單位Hz)表示系統(tǒng)所占用的頻譜帶寬，用T(單位 s)表示無線M2M群組的數(shù)據(jù)傳輸周期（即網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)頻譜資源分配和發(fā)射功率控制的周期）， 在任意數(shù)據(jù)傳輸周期T中，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分配給第i(i = l，2, . . .，K)個無線M2M終端的傳輸帶寬 為w = W/K(單位Hz)，無線M2M網(wǎng)關(guān)以及K個M2M終端的時、頻域資源分配模式如圖2所示；用 lu,G表示第i個無線M2M終端與M2M網(wǎng)關(guān)之間的信道系數(shù)，用h1>B表示第i個無線M2M終端與基 站之間的信道系數(shù)，用h G,B表示無線M2M網(wǎng)關(guān)與基站之間的信道系數(shù)，用hG,G表示無線M2M網(wǎng) 關(guān)的發(fā)射天線與接收電線之間的信道系數(shù)，用n B表示基站接收機(jī)的加性高斯白噪聲，用nc表 示無線M2M網(wǎng)關(guān)的加性高斯白噪聲，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有信道系數(shù)和接收機(jī)噪聲在T內(nèi)保持 不變;在任一數(shù)據(jù)傳輸周期T內(nèi)，第i個無線M2M終端需要向基站傳輸if比特數(shù)據(jù)，作為中繼 節(jié)點(diǎn)，無線M2M網(wǎng)關(guān)一方面需要接收K個無線M2M終端的數(shù)據(jù)(共計比特），另一 方面需要將這U比特數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至基站；用p,M表示第i個無線M2M終端的發(fā)射功率，用PM表示 第i個無線M2M終端可用的最大發(fā)射功率；用表示無線M2M網(wǎng)關(guān)為中繼第i個M2M終端的數(shù) 據(jù)所使用的發(fā)射功率，用Pg表示無線M2M網(wǎng)關(guān)為中繼第i個M