專(zhuān)利名稱(chēng)：認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的具有隱含功率控制的譜共享的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)一般涉及認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的譜共享，并且更具體地，涉及提供用于認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)通信的、具有隱含功率控制的中央管理的高效譜利用。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代無(wú)線通信中，大多數(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在特定的許可或未許可的無(wú)線頻率上工作。諸如蜂窩通信、尋呼通信、業(yè)余無(wú)線電通信等的不同種類(lèi)的無(wú)線通信具有不同的頻譜，其被指定為用于采用這些種類(lèi)的通信的電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)頻率。不同的州或國(guó)家政府可在它們的行政轄區(qū)內(nèi)在某種程度上修改這些頻率，但是，通常給定的無(wú)線系統(tǒng)(例如，IEEE 802.11局域網(wǎng))采用的頻率將在世界范圍內(nèi)相同。隨著某些模式的無(wú)線通·信已變得越來(lái)越普及，它們相關(guān)聯(lián)的頻譜已變得越來(lái)越擁擠。例如，蜂窩電話通信通常采用的頻譜比業(yè)余無(wú)線電采用的頻譜更擁擠，這是由于這兩種形式的無(wú)線通信的相對(duì)普及度導(dǎo)致的。作為各種模式的無(wú)線通信的這樣的各異的利用的結(jié)果，同一頻譜可能擁塞，而其它頻譜相對(duì)空閑。頻譜利用的這種不平衡已導(dǎo)致整體無(wú)線電頻譜的低效使用。認(rèn)知無(wú)線電首先被提出作為用于為無(wú)線通信提供更智能和自適應(yīng)的范例的機(jī)制。這種機(jī)制期望對(duì)相對(duì)無(wú)處不在的具有復(fù)雜軟件邏輯以便完成自適應(yīng)和動(dòng)態(tài)無(wú)線通信的智能電話類(lèi)型的移動(dòng)通信設(shè)備施加杠桿作用。認(rèn)知無(wú)線電的最初建議預(yù)期:計(jì)算機(jī)對(duì)計(jì)算機(jī)通信充分地改善，以檢測(cè)作為使用上下文(context)的函數(shù)的用戶(hù)通信需要，并遞交對(duì)于那些需要而具體配置的無(wú)線電資源或無(wú)線服務(wù)。然而，傳統(tǒng)的系統(tǒng)均未實(shí)現(xiàn)完全可重新配置的無(wú)線系統(tǒng)，其響應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)和用戶(hù)要求而適配其通信變量。盡管對(duì)于認(rèn)知無(wú)線電的很多概念性建議仍未獲得任何實(shí)現(xiàn)，但已經(jīng)發(fā)起了那些尋址頻譜利用。這很大程度上是因?yàn)闊o(wú)線電頻率的低效使用已變?yōu)槿绱司o迫且多方面的問(wèn)題。例如，用于諸如蜂窩網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)的固定譜分配防止未許可的用戶(hù)使用很少使用的頻率(例如，被分配給諸如廣播電視的特定服務(wù))。即使在那些頻率上的附加傳送不會(huì)與所分配的服務(wù)干擾的情況下也是如此。因此，認(rèn)知無(wú)線電的最先的應(yīng)用中的一個(gè)涉及:針對(duì)一組通信設(shè)備或無(wú)線服務(wù)許可或預(yù)分配的無(wú)線電頻譜被不同組的無(wú)線通信設(shè)備或不同服務(wù)使用。這些應(yīng)用的一個(gè)基本約束涉及避免許可或預(yù)分配的頻譜上的潛在的沖突。由此，已開(kāi)發(fā)了認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)來(lái)感測(cè)給定譜上的合法用戶(hù)存在，并避免以可能引起沖突的方式來(lái)利用該譜。當(dāng)未檢測(cè)到用戶(hù)存在時(shí)，認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)嘗試在更大程度上、或無(wú)約束地利用該譜。這可通過(guò)對(duì)外部和內(nèi)部無(wú)線電環(huán)境中的若干因素(包括無(wú)線電頻譜、用戶(hù)行為和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài))進(jìn)行主動(dòng)監(jiān)視來(lái)實(shí)現(xiàn)。認(rèn)知無(wú)線電無(wú)線通信中的感興趣的一個(gè)問(wèn)題是:未被許可的或不合規(guī)格的無(wú)線設(shè)備(也被稱(chēng)為次級(jí)用戶(hù)設(shè)備)對(duì)于未被利用或利用不足的頻率的有效共享。一些譜共享建議假定單向鏈路來(lái)減小頻率共享算法的復(fù)雜度。其它建議忽略與譜共享相結(jié)合的功率控制。然而，傳統(tǒng)的系統(tǒng)均未提供考慮到適當(dāng)?shù)募s束的健壯的譜共享算法，來(lái)滿(mǎn)足真實(shí)世界的無(wú)線通信問(wèn)題。傳統(tǒng)的認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的上述缺陷僅意欲提供對(duì)當(dāng)前技術(shù)的某些問(wèn)題的總覽，且不意欲是窮舉性的。與技術(shù)的狀態(tài)相關(guān)的其他問(wèn)題、以及在這里描述的某些各種非限制性實(shí)施例的對(duì)應(yīng)優(yōu)點(diǎn)可在查看下面的詳細(xì)描述時(shí)變得更顯而易見(jiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
下面呈現(xiàn)簡(jiǎn)要概括來(lái)提供各個(gè)實(shí)施例的某些方面的基本理解。該概括不是各個(gè)實(shí)施例的廣泛回顧。其既不意欲指明各個(gè)實(shí)施例的關(guān)鍵點(diǎn)或關(guān)鍵要素，也不意欲描述這些實(shí)施例的范圍。其僅有的目的在于:以作為之后呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的前序的簡(jiǎn)單形式提供各個(gè)實(shí)施例的某些概念。本主題公開(kāi)的各個(gè)方面提供跨層譜共享模型，其并入了用于認(rèn)知無(wú)線電無(wú)線通信的隱含的功率控制。根據(jù)特定方面，對(duì)二進(jìn)制整數(shù)線性編程問(wèn)題進(jìn)行公式，以在自組織網(wǎng)絡(luò)中的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)之間建立主動(dòng)無(wú)線鏈路。所述公式在公開(kāi)的干擾約束內(nèi)重用多個(gè)激活的鏈路之中的無(wú)線信道，并對(duì)于各個(gè)鏈路上的傳送分配功率等級(jí)。另外，所述公式可對(duì)于自組織網(wǎng)絡(luò)假定雙向無(wú)線鏈路，其并入了次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的傳送確認(rèn)。此外，可在公式中預(yù)定義并隱含嵌入功率等級(jí)分配，以減小復(fù)雜度。本公開(kāi)的至少一個(gè)方面提供了用于認(rèn)知無(wú)線電無(wú)線通信的系統(tǒng)，其至少包括排序組件、參照組件、以及調(diào)度組件。排序組件可被配置為:對(duì)在認(rèn)知無(wú)線電布置中作為自組織網(wǎng)絡(luò)操作的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)集合所形成的各個(gè)雙向無(wú)線鏈路進(jìn)行分類(lèi)。參照組件可被配置為:將節(jié)點(diǎn)傳送功率與雙向無(wú)線鏈路的類(lèi)別相關(guān)。此外，調(diào)度組件可被配置為:根據(jù)雙向無(wú)線鏈路的類(lèi)別，將節(jié)點(diǎn)傳送功率分配給參與該雙向無(wú)線鏈路的節(jié)點(diǎn)。其他方面公開(kāi)了認(rèn)知無(wú)線電無(wú)線通信的方法。該方法可包括:識(shí)別針對(duì)自組織聯(lián)網(wǎng)配置的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)之間的潛在的雙向鏈路集合。此外，該方法可包括:激活服從約束集合的最大數(shù)目的潛在雙向鏈路集合，約束集合至少包括干擾約束。該方法還可包括:將從激活的雙向鏈路的特性預(yù)先確定的傳送功率分配給所述激活的雙向鏈路。在其他方面中，本公開(kāi)提供了用于無(wú)線通信的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括:用于至少服從干擾約束、在次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)對(duì)之間將可用無(wú)線信道分配給自組織無(wú)線通信時(shí)最大化信道重用的部件。此外，該系統(tǒng)可包括:用于將從各對(duì)節(jié)點(diǎn)的位置特性預(yù)先確定的傳送功率分配給一對(duì)節(jié)點(diǎn)的部件。下面的描述和附圖詳細(xì)闡述各個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)的特定說(shuō)明性的方面。然而，這些方面及其等價(jià)物是說(shuō)明各種方式中的一些，其中，在所述各種方式可采用各個(gè)實(shí)施例的原理，并且，由此，實(shí)施例不應(yīng)被限制于這里描述的任何特定方面。在結(jié)合附圖考慮時(shí)，各個(gè)實(shí)施例的其它優(yōu)點(diǎn)和區(qū)別特征將從下面的詳細(xì)描述中變得顯而易見(jiàn)。


圖1圖示了樣例系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)提供認(rèn)知無(wú)線電應(yīng)用中的具有隱含功率控制的高效譜共享。圖2繪出了根據(jù)某些方面的、用于認(rèn)知無(wú)線電中的隱含功率控制的示例的離散等級(jí)鏈路分類(lèi)機(jī)制的示圖。圖3繪出了根據(jù)其它方面的、提供用于次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的自組織網(wǎng)絡(luò)的譜共享、信道分配和功率控制的示例認(rèn)知無(wú)線電基站的框圖。圖4繪出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)方面的、示例的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的均勻分布以及最優(yōu)化譜分配的示圖。圖5繪出了根據(jù)其它方面的、樣例的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的均勻分布以及最優(yōu)化譜分配的示圖。圖6示出了對(duì)于圖5的均勻分布的集群內(nèi)和集群間無(wú)線鏈路的示例集合的示圖。圖7繪出了根據(jù)其他公開(kāi)的方面的提供認(rèn)知無(wú)線電中的高效譜利用的樣例方法的流程圖。圖8和9示出了用于認(rèn)知無(wú)線電的譜利用中的信道分配和隱含功率控制的樣例方法的流程圖。圖10繪出了可操作用于執(zhí)行公開(kāi)的系統(tǒng)或方法的至少一些方面的示例計(jì)算機(jī)的框圖。圖11示出了根據(jù)附加方面的示例電子通信環(huán)境的框圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，通過(guò)參照附圖來(lái)描述各個(gè)實(shí)施例，其中，相同的附圖標(biāo)記貫穿附圖被用來(lái)表示相同的元件。在下面的描述中，為了說(shuō)明的目的，闡述了大量特定細(xì)節(jié)，用來(lái)提供對(duì)各個(gè)實(shí)施例的完整理解。然而，顯然，可在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)各個(gè)實(shí)施例。在其它實(shí)例中，以框圖形式示出了公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以便幫助描述各個(gè)實(shí)施例。如在此申請(qǐng)中使用的術(shù)語(yǔ)“組件”、“模塊”、“系統(tǒng)”等可指示計(jì)算機(jī)相關(guān)的實(shí)體，其為硬件、軟硬件的組合、軟件或執(zhí)行中的軟件。例如，組件可以是但不限于在處理器上運(yùn)行的進(jìn)程、處理器、對(duì)象、可執(zhí)行程序、執(zhí)行線程、程序和/或計(jì)算機(jī)。通過(guò)說(shuō)明的方式，在控制器上運(yùn)行的應(yīng)用和控制器均可為組件。一個(gè)或多個(gè)組件可駐留在處理器和/或執(zhí)行線程內(nèi)，并且，組件可本地位于一個(gè)計(jì)算機(jī)上和/或在兩個(gè)或更多計(jì)算機(jī)之間分布。此外，可將各個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)為方法、裝置或使用標(biāo)準(zhǔn)編程和/或工程技術(shù)的制品，以產(chǎn)生軟件、固件、硬件或其任意組合，以控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)公開(kāi)的主題。這里使用的術(shù)語(yǔ)“制品”意欲涵蓋可從任意計(jì)算機(jī)可讀設(shè)備、載體或介質(zhì)訪問(wèn)的計(jì)算機(jī)程序。例如，計(jì)算
機(jī)可讀介質(zhì)可包括但不限于磁存儲(chǔ)設(shè)備(例如，硬盤(pán)、軟盤(pán)、磁帶......)、光盤(pán)(例如，緊致
盤(pán)(⑶)、數(shù)字萬(wàn)用盤(pán)(DVD)......)、智能卡以及閃存設(shè)備(例如，卡、棒、鑰匙驅(qū)動(dòng)器(key
drive)......)。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可對(duì)此配置作出很多修改，而不會(huì)背離
各個(gè)實(shí)施例的范圍或精神。此外，這里使用詞語(yǔ)“示例”表示例子、實(shí)例、或演示。這里描述為“示例”的任何方面或設(shè)計(jì)不一定被理解為比其它方面或設(shè)計(jì)更優(yōu)選或有優(yōu)勢(shì)。相反，使用詞語(yǔ)“示例”意欲以具體的方式呈現(xiàn)本概念。如在此申請(qǐng)中所使用的，術(shù)語(yǔ)“或”意欲表示包括性的“或”而不是排他性的“或”。也就是說(shuō)，除非相反指出或從上下文明確得出，否則，“X采用A或B”意欲表示自然包括的排列的任一個(gè)。也就是說(shuō)，如果X采用A、X采用B、或X采用A和B兩者，則前面的任一實(shí)例下均滿(mǎn)足“X采用A或B”。另外，此申請(qǐng)和所附權(quán)利要求中使用的詞語(yǔ)“一”和“一個(gè)”一般應(yīng)被理解為意味著“一個(gè)或多個(gè)”，除非相反指出或從上下文明確得出其為單數(shù)形式。如在這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“推斷”或“推理”一般表示:從經(jīng)由事件和/或數(shù)據(jù)捕獲的一組觀察推測(cè)或推理系統(tǒng)、環(huán)境和/或用戶(hù)的狀態(tài)的過(guò)程。例如，可采用推理來(lái)識(shí)別具體地上下文或動(dòng)作，或者，推理可生成狀態(tài)的概率分布。推理可為概率性的一也就是說(shuō)，基于數(shù)據(jù)和事件的考慮的興趣的狀態(tài)的概率分布的計(jì)算。推理還可指針對(duì)構(gòu)成來(lái)自一組事件和/或數(shù)據(jù)的高級(jí)事件而采用的技術(shù)。這樣的推理導(dǎo)致來(lái)自觀察的事件和/或存儲(chǔ)的事件數(shù)據(jù)的集合的新的事件或動(dòng)作的構(gòu)成，而無(wú)論所述事件是否在時(shí)間上緊密相鄰，也無(wú)論事件和數(shù)據(jù)來(lái)自一個(gè)還是幾個(gè)事件和數(shù)據(jù)源。在認(rèn)知無(wú)線電(CR)中，典型的存在兩種類(lèi)型的用戶(hù)設(shè)備，主用戶(hù)設(shè)備(其包括主用戶(hù)終端)和次級(jí)用戶(hù)設(shè)備(也被稱(chēng)為次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)，其包括次級(jí)用戶(hù)終端，或SUT)。主用戶(hù)設(shè)備一般為某個(gè)類(lèi)型的無(wú)線接口設(shè)備(例如，無(wú)線傳送器、無(wú)線接收器、無(wú)線收發(fā)器)，其被許可特定的頻譜，或采用分配給特定的頻譜的服務(wù)。另一方面，次級(jí)用戶(hù)設(shè)備一般不被許可特定頻率，或采用與該頻譜所分配的服務(wù)不同的服務(wù)。作為一個(gè)示例，蜂窩式電話是為廣播電視分配的頻譜上的SUT，這是由于，蜂窩式電話利用與為該頻譜分配的服務(wù)不同的服務(wù)(例如，與廣播電視的接收相對(duì)的蜂窩式無(wú)線通信)。作為另一個(gè)示例，如果蜂窩式電話未被許可利用針對(duì)802.11無(wú)線通信分配的頻譜，則蜂窩式電話可為針對(duì)802.11無(wú)線通信分配的頻譜上的次級(jí)用戶(hù)，等等。認(rèn)知無(wú)線電采用信道感測(cè)機(jī)制來(lái)避免在主用戶(hù)采用的頻率上引起對(duì)主用戶(hù)設(shè)備的干擾。通過(guò)感測(cè)信道，可作出在給定時(shí)間點(diǎn)上在該信道上是否發(fā)生傳送的評(píng)估?？刹捎帽辉u(píng)估為空閑的、無(wú)傳送的信道，來(lái)進(jìn)行次級(jí)用戶(hù)設(shè)備的業(yè)務(wù)傳送。次級(jí)用戶(hù)設(shè)備避開(kāi)被評(píng)估為繁忙的信道。這樣，次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)將信道識(shí)別為未使用，并擇機(jī)訪問(wèn)它們。次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)一般在它們自身之間組織自組織網(wǎng)絡(luò)。可在被識(shí)別為未使用或可用的信道上完成這些次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)之間的傳送。與每個(gè)節(jié)點(diǎn)上可用的信道集合相同的多信道多無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)不同，在CR網(wǎng)絡(luò)中，可用信道的集合可根據(jù)節(jié)點(diǎn)而不同。在嘗試解決CR網(wǎng)絡(luò)的信道分配問(wèn)題時(shí)，發(fā)生幾個(gè)典型問(wèn)題。例如，一個(gè)問(wèn)題涉及確定次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)將在自組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi)與哪個(gè)(哪些)相鄰節(jié)點(diǎn)通信。另一個(gè)示例問(wèn)題涉及確定各組節(jié)點(diǎn)應(yīng)針對(duì)這些通信利用什么信道。另一個(gè)示例問(wèn)題是確定用于這些通信的傳送功率等級(jí)。主題公開(kāi)提供了跨層最優(yōu)化框架，用來(lái)聯(lián)合設(shè)計(jì)參與自組織網(wǎng)絡(luò)的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的譜共享以及功率控制。最優(yōu)化框架可包括對(duì)信道重用的各種約束，例如包括干擾約束。此夕卜，最優(yōu)化框架利用節(jié)點(diǎn)之間的雙向鏈路，以允許自組織網(wǎng)絡(luò)中的傳送確認(rèn)(例如，鏈路等級(jí)確認(rèn))。其中，雙向鏈路的示例可包括802.11型的協(xié)議干擾模型。除了前述之外，譜共享最優(yōu)化可并入隱含的功率控制。作為一個(gè)示例，隱含的功率控制可基于雙向鏈路的分類(lèi)，其中，鏈路類(lèi)型為該鏈路采用的傳送功率的決定因素。結(jié)果，可在最優(yōu)化框架中隱含嵌入功率控制，從而與將功率控制考慮為在每個(gè)節(jié)點(diǎn)可變的決定的技術(shù)相比，簡(jiǎn)化了信道分配。這里公開(kāi)了信道分配最優(yōu)化的各種示例應(yīng)用?；诙M(jìn)制整數(shù)線性編程(BILP)算法，提供了示例的最優(yōu)化公式(formulation)。還構(gòu)造各種約束，以建模與認(rèn)知無(wú)線電無(wú)線通信有關(guān)的真實(shí)世界考慮。隨后，在多個(gè)示例自組織網(wǎng)絡(luò)情形中，將這些約束應(yīng)用于BILP算法。在一個(gè)示例情形中，將最優(yōu)化框架應(yīng)用于次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的均勻分布。與無(wú)功率控制的信道分配相比，隨著此示例情形得到的譜效率顯著提升。在另一個(gè)示例情形中，將最優(yōu)化框架應(yīng)用于次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的不均勻分布。在該后一示例情形中，還識(shí)別次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的集群，并且，利用前述功率控制，建立集群內(nèi)鏈路和集群間鏈路。應(yīng)理解，節(jié)點(diǎn)集群也可被應(yīng)用于其它示例節(jié)點(diǎn)分布，包括均勻分布，即使在這里公開(kāi)的各個(gè)示例中未具體涉及。現(xiàn)在，參照附圖，圖1圖示了根據(jù)主題公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)方面的示例認(rèn)知無(wú)線電無(wú)線通信系統(tǒng)100 (系統(tǒng)100)的框圖，該系統(tǒng)100并入了用于譜共享的隱含功率控制。系統(tǒng)100可包括CR基站102、以及次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的自組織網(wǎng)絡(luò)104，所述次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)包括次
級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)J04A、次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)2104B、次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)3104C.......(被統(tǒng)稱(chēng)為次級(jí)用戶(hù)
節(jié)點(diǎn)104A至104C)。另外，系統(tǒng)100可包括一個(gè)或多個(gè)主用戶(hù)設(shè)備106，其在為主用戶(hù)設(shè)備106或主用戶(hù)設(shè)備106消費(fèi)的無(wú)線服務(wù)分配的頻譜上參與無(wú)線通信。主用戶(hù)設(shè)備106在通過(guò)與主用戶(hù)設(shè)備106相關(guān)聯(lián)的適當(dāng)協(xié)議所確定的分配頻譜上發(fā)送或接收無(wú)線信號(hào)。另一方面，次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C感測(cè)所分配的頻譜，并擇機(jī)接入它。換句話說(shuō)，當(dāng)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)將一組無(wú)線信道識(shí)別為空(例如，在該組信道上沒(méi)有傳送)時(shí)，次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)可嘗試?yán)眠@些信道中的一個(gè)或多個(gè)用于無(wú)線通信。此無(wú)線通信可包括自組織網(wǎng)絡(luò)104內(nèi)、或CR基站102和次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)之間、或其適當(dāng)組合的傳送。在主題公開(kāi)的至少一個(gè)方面，次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C在自組織網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的各個(gè)子集之間，采用雙向無(wú)線鏈路。這允許各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的與確認(rèn)相關(guān)的傳送，以改善自組織網(wǎng)絡(luò)104的通信質(zhì)量。例如，在一個(gè)示例中，作為自組織網(wǎng)絡(luò)104的一部分，次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)可采用鏈路等級(jí)確認(rèn)。在至少一個(gè)特定方面，自組織網(wǎng)絡(luò)104采用基于IEEE802.11模型的媒體訪問(wèn)控制，并且，并入在IEEE 802.11無(wú)線通信中利用的一個(gè)或多個(gè)雙向假定(例如，請(qǐng)求發(fā)送(RTS)——清除發(fā)送(CTS)交換)。一旦針對(duì)可用性感測(cè)到無(wú)線信道，一個(gè)或多個(gè)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C便可將信道可用性在上行鏈路消息110中傳送到CR基站102。在主題公開(kāi)的一個(gè)方面，各個(gè)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)在自組織網(wǎng)絡(luò)104內(nèi)共享可用信道信息，并且，次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C的子集傳送上行鏈路消息110。在此情況下，次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的子集可在該消息內(nèi)識(shí)別哪個(gè)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A、104B、104C報(bào)告了信道信息。在另一個(gè)方面中，各個(gè)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C分別將各自的無(wú)線信道可用性信息傳送到CR基站102。除了無(wú)線信道信息之外，次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C可在上行鏈路消息110內(nèi)包括各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息。在一個(gè)實(shí)例中，位置信息可包括各個(gè)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)的地理位置(例如，從全球定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)、緯度/經(jīng)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)三角測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)等或其適當(dāng)組合導(dǎo)出)。在另一個(gè)實(shí)例中，位置信息可包括除了節(jié)點(diǎn)間距離信息之外的位置信息(例如，包括次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C的子集之間的距離)，其可從位置信息、節(jié)點(diǎn)的子集之間的信號(hào)功率損失等計(jì)算出。與CR基站102相關(guān)聯(lián)的鏈路管理組件108接收次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C傳送的位置和信道信息。鏈路管理組件108可包括排序組件112，其被配置為將在自組織網(wǎng)絡(luò)104中操作的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C形成的各個(gè)雙向無(wú)線鏈路分類(lèi)。根據(jù)主題公開(kāi)的一個(gè)方面，排序組件112將自組織網(wǎng)絡(luò)104的各個(gè)雙向無(wú)線鏈路作為參與各個(gè)無(wú)線鏈路的節(jié)點(diǎn)之間的各個(gè)距離的函數(shù)來(lái)分類(lèi)。在此方面，排序組件112可建立無(wú)線鏈路的多個(gè)類(lèi)別，其中，由離散的距離的集合來(lái)定義每個(gè)類(lèi)別?？蓮倪m當(dāng)?shù)膫魉头秶?例如，互斥的傳送范圍的子集)、各對(duì)節(jié)點(diǎn)的適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)間距離等(例如，參見(jiàn)后面的圖2)，導(dǎo)出離散的距離的集合?！┙ⅲ判蚪M件112便將雙向無(wú)線鏈路的類(lèi)別提供到參照組件114。參照組件114可被配置為將節(jié)點(diǎn)傳送功率與雙向無(wú)線鏈路的類(lèi)別相關(guān)。例如，此相關(guān)可基于鏈路類(lèi)別的數(shù)目、或用于次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C的適當(dāng)傳送功率范圍。鏈路類(lèi)別的數(shù)目以及傳送功率范圍可被用來(lái)建立互斥的傳送范圍類(lèi)別，其可被隱含地與傳送功率集合相關(guān)(例如，參見(jiàn)下面的圖2)。調(diào)度組件116可被配置為:根據(jù)參照組件116建立的傳送功率和雙向無(wú)線鏈路的類(lèi)別的相關(guān)聯(lián)，將節(jié)點(diǎn)傳送功率分配給參與雙向無(wú)線鏈路的節(jié)點(diǎn)。由此，調(diào)度組件114采用次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C報(bào)告的位置信息來(lái)確定與雙向無(wú)線鏈路相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)之間的距離。將此距離與涵蓋該距離的傳送范圍類(lèi)別相比較，并從參照組件114得到與該傳送范圍類(lèi)別相關(guān)的傳送功率。隨后，調(diào)度組件116將接收的傳送功率分配給參與雙向無(wú)線鏈路的節(jié)點(diǎn)?？蓪?duì)于自組織網(wǎng)絡(luò)104的節(jié)點(diǎn)之間的其它雙向無(wú)線鏈路重復(fù)前述過(guò)程。值得注意，通過(guò)與鏈路分類(lèi)隱含相關(guān)、而不是通過(guò)將傳送功率建立為判定變量，傳送功率與雙向無(wú)線鏈路的類(lèi)別的相關(guān)(例如，基于傳送范圍)減小了功率控制分配的復(fù)雜性。一旦對(duì)于次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C的各子集確定了各個(gè)傳送功率，CR基站102便在分配消息118中將這些傳送功率傳送到自組織網(wǎng)絡(luò)104的一個(gè)或多個(gè)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)。如下面更詳細(xì)描述的，在分配消息118中可包括額外的分配。例如，這些額外的分配可包括要對(duì)于節(jié)點(diǎn)之間的自組織通信激活的特定的雙向鏈路、該通信采用的無(wú)線信道分配等(例如，參見(jiàn)下面的圖3)。除了上面提供的定性描述之外，提供了自組織網(wǎng)絡(luò)104的數(shù)學(xué)描述。在針對(duì)自組織網(wǎng)絡(luò)104中的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C的各種分布而最優(yōu)化譜利用時(shí)，采用該數(shù)學(xué)描述。與幾個(gè)約束相結(jié)合，在圖4和5中給出了這些最優(yōu)化的示例，并將其與基于無(wú)功率控制(例如，每個(gè)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)采用最大傳送功率)的譜共享的估計(jì)增益相比較。另外，表I提供了自組織網(wǎng)絡(luò)104的數(shù)學(xué)描述所采用的術(shù)語(yǔ)的定義、以及對(duì)于信道分配和約束采用的最優(yōu)化公式(例如，參見(jiàn)下面的圖3)。該數(shù)學(xué)描述假定自組織網(wǎng)絡(luò)104中的η個(gè)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)，其包括通過(guò)具有基數(shù)(cardinality) I C | =M的集合C表示的M個(gè)正交信道。各個(gè)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)可檢測(cè)可用無(wú)線信道，并且，在主題公開(kāi)的至少一個(gè)方面，假定在每個(gè)節(jié)點(diǎn)觀察到的可用無(wú)線信道集合隨著節(jié)點(diǎn)而變化。在此情況下，Ci表示節(jié)點(diǎn)i觀察到的可用信道集合，Hli表示這些可用信道的
數(shù)目。因此，Ci G C且基數(shù)|r,.1e ,SM,每個(gè)次級(jí)用戶(hù)i (其中I≤i≤η)具有由Yi表示的可編程數(shù)目的無(wú)線電接口。通常，無(wú)線電接口可被調(diào)諧到廣泛的信道范圍。然而，在特定時(shí)刻，每個(gè)無(wú)線電接口可在單個(gè)信道上操作?？赏ㄟ^(guò)無(wú)向圖G=(N，E)來(lái)表示CR網(wǎng)絡(luò)，其中，N是該圖的頂點(diǎn)所表示的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)集合(例如，次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)104A至104C)，E是兩個(gè)頂點(diǎn)之間的邊的集合(例如，參見(jiàn)圖4的400B或圖5的500B)。邊的集合表示該圖的節(jié)點(diǎn)之間的潛在的雙向無(wú)線鏈路，其在處于各個(gè)節(jié)點(diǎn)的最大傳送范圍內(nèi)的每對(duì)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)之間建立。雙向鏈路可允許傳送確認(rèn)來(lái)驗(yàn)證傳送數(shù)據(jù)的接收。這使得自組織網(wǎng)絡(luò)104能夠采用基于雙向鏈路的聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，如IEEE802.11協(xié)議。由此，如果節(jié)點(diǎn)i可將數(shù)據(jù)傳送到節(jié)點(diǎn)j并且反之亦然，則在節(jié)點(diǎn)i和j之間建立潛在的鏈路，由G./表示。此外，C6和δ ε分別表示鏈路e的可用信道的集合和數(shù)目。結(jié)果，Ce = Ci H Cj，其具有基數(shù)|Ce| = δε。除了以上之外，假定每個(gè)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)配備有全向天線，并且，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳送器具有功率控制能力。通過(guò)調(diào)節(jié)傳送功率等級(jí)，傳送節(jié)點(diǎn)可在不同距離上與接收節(jié)點(diǎn)通信。因此，對(duì)于每對(duì)傳送節(jié)點(diǎn)i和接收節(jié)點(diǎn)j來(lái)說(shuō)，存在傳送范圍b和干擾范圍Rijtl為了減小自組織網(wǎng)絡(luò)104的無(wú)線鏈路之間的干擾，建立保護(hù)范圍Λ，其中Rij=(HA)rijtj干擾范圍Rij內(nèi)的節(jié)點(diǎn)i和j可被分配到不同的無(wú)線信道，如在下文中詳細(xì)討論的。為確保雙向性，對(duì)于每個(gè)雙向鏈路e:1 OJ'，節(jié)點(diǎn)i和j在同一傳送功率上傳送。
由于從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的無(wú)線電波采用的物理路徑一般可以反轉(zhuǎn)(reverse),于是得出:如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)i和j在同一傳送功率上傳送，則在此功率上節(jié)點(diǎn)j從節(jié)點(diǎn)i接收的信號(hào)在節(jié)點(diǎn)j在同一功率上傳送時(shí)也可由節(jié)點(diǎn)i接收。因此，對(duì)于每個(gè)鏈路^^ , Tij=Tji,并且由
此可對(duì)于雙向鏈路建立功率控制，其中，參與該鏈路的節(jié)點(diǎn)使用相同的傳送功率。
權(quán)利要求
1.一種用于認(rèn)知無(wú)線電無(wú)線通信的系統(tǒng)，包括: 排序組件，配置為對(duì)在認(rèn)知無(wú)線電布置中作為自組織網(wǎng)絡(luò)操作的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)集合所形成的各個(gè)雙向無(wú)線鏈路進(jìn)行分類(lèi)； 參照組件，配置為將節(jié)點(diǎn)傳送功率與各個(gè)雙向無(wú)線鏈路的雙向無(wú)線鏈路的類(lèi)別相關(guān)；以及 調(diào)度組件，配置為根據(jù)所述雙向無(wú)線鏈路的類(lèi)別，將節(jié)點(diǎn)傳送功率分配給參與該雙向無(wú)線鏈路的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)集合中的參與節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述排序組件還被配置為:將各個(gè)雙向無(wú)線鏈路作為參與各個(gè)雙向無(wú)線鏈路的各個(gè)參與節(jié)點(diǎn)之間的各個(gè)距離的函數(shù)來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，所述排序組件還被配置為:建立用于對(duì)各個(gè)雙向無(wú)線鏈路進(jìn)行分類(lèi)的類(lèi)別集合，其中，由關(guān)聯(lián)的參與節(jié)點(diǎn)之間的各個(gè)距離范圍來(lái)定義所述類(lèi)別集合的各個(gè)類(lèi)別。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，所述參照組件還被配置為:將各個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送功率分配給各個(gè)參與節(jié)點(diǎn)之間的各個(gè)距離范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述調(diào)度組件還被配置為:根據(jù)各個(gè)雙向無(wú)線鏈路的類(lèi)別，隱含地確定節(jié)點(diǎn)傳送功率分配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)采用作為自組織網(wǎng)絡(luò)的一部分的鏈路等級(jí)確認(rèn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng),還包括: 二進(jìn)制整數(shù)線性編程組件，配置為在參與節(jié)點(diǎn)之間平衡可用譜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，所述二進(jìn)制整數(shù)線性編程組件被用來(lái)激活參與節(jié)點(diǎn)之間的雙向無(wú)線鏈路，或?qū)⒖捎脽o(wú)線信道分配給雙向無(wú)線鏈路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括約束組件，其被配置為建立用于自組織網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)雙向無(wú)線鏈路的一個(gè)或多個(gè)約束，其中，所述約束的至少一子集被配置為增大為自組織網(wǎng)絡(luò)建立的活動(dòng)雙向無(wú)線鏈路的數(shù)目。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)約束包括干擾約束，其限制無(wú)線信道向各個(gè)雙向無(wú)線鏈路中多于一個(gè)雙向無(wú)線鏈路的分配。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)約束包括鏈路-信道約束，其限制分配給雙向無(wú)線鏈路的無(wú)線信道的數(shù)目。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)約束包括節(jié)點(diǎn)接口約束，其基于可用于單個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線電接口的數(shù)目，限制對(duì)于所述單個(gè)節(jié)點(diǎn)活動(dòng)的雙向無(wú)線鏈路的數(shù)目。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)約束包括節(jié)點(diǎn)連接性約束，其需要在單個(gè)節(jié)點(diǎn)處建立一個(gè)或多個(gè)雙向無(wú)線鏈路。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，所述次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)集合的子集形成多個(gè)節(jié)點(diǎn)集群，并且其中，所述一個(gè)或多個(gè)約束包括集群間連接性約束，其在與所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)集群中的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)集群相關(guān)聯(lián)的至少兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間建立至少一個(gè)雙向無(wú)線鏈路。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括分配組件，配置為向各個(gè)雙向無(wú)線鏈路調(diào)度可用無(wú)線信道。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中，所述可用無(wú)線信道由集合的各個(gè)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)地識(shí)別，并且響應(yīng)于被識(shí)別而報(bào)告。
17.一種用于認(rèn)知無(wú)線電無(wú)線通信的方法，包括: 識(shí)別被配置用于自組織聯(lián)網(wǎng)的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)之間的潛在雙向鏈路集合； 激活服從約束集合的最大數(shù)目的潛在雙向鏈路集合，其中，約束集合至少包括干擾約束；以及 將從激活的雙向鏈路的特性隱含確定的傳送功率分配給所述激活的雙向鏈路。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括:接收屬于次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的位置信息或可用信道信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，還包括:分析位置信息，并從位置信息導(dǎo)出激活的雙向鏈路的特性。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，還包括:確定參與激活的雙向鏈路的節(jié)點(diǎn)之間的距離，并從該距離確定鏈路的特性，并基于該距離確定傳送功率。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，還包括:激活潛在的雙向鏈路的子集，其包括最大傳送范圍內(nèi)的、滿(mǎn)足約束集合的節(jié)點(diǎn)對(duì)。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括: 對(duì)于激活的雙向無(wú)線鏈路，最大化無(wú)線信道重用；或者 對(duì)于激活的雙向無(wú)線鏈路，最大化無(wú)線帶寬重用。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中，最大化無(wú)線信道重用還包括:將無(wú)線信道分配給多個(gè)激活的雙向鏈路，所述多個(gè)激活的雙向鏈路具有各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)，所述節(jié)點(diǎn)對(duì)分開(kāi)等于或大于與節(jié)點(diǎn)對(duì)相關(guān)聯(lián)的各個(gè)干擾范圍中的最大干擾范圍的距離。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，還包括: 基于干擾約束，將分開(kāi)的無(wú)線信道分配給激活的鏈路對(duì)，其中，激活的鏈路對(duì)中的第一個(gè)鏈路的節(jié)點(diǎn)、以及激活的鏈路對(duì)中的第二個(gè)鏈路的節(jié)點(diǎn)分開(kāi)比與第一鏈路和第二鏈路相關(guān)聯(lián)的干擾范圍中較大的干擾范圍小的距離。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的方法,還包括:建立離散且互斥的傳送范圍集合，并基于參與激活的雙向鏈路的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離，將傳送范圍集合的傳送范圍分配給激活的雙向鏈路。
26.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括:施加鏈路信道約束，其最大化分配給激活的雙向鏈路的無(wú)線信道的數(shù)目。
27.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括:施加節(jié)點(diǎn)無(wú)線電約束，其將分配給激活的雙向鏈路的無(wú)線信道的數(shù)目限制為參與激活的鏈路的節(jié)點(diǎn)所采用的可編程無(wú)線電接口的最小數(shù)目。
28.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括:施加節(jié)點(diǎn)連接性約束，其建立用于一個(gè)或多個(gè)次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)鏈路的最小數(shù)目。
29.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括:識(shí)別次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)集群，其中，各個(gè)集群的每個(gè)節(jié)點(diǎn)在到該各個(gè)集群的至少一個(gè)其它節(jié)點(diǎn)的最大距離內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，還包括:施加集群間連接性約束，其需要一個(gè)或多個(gè)集群中的一個(gè)集群內(nèi)的節(jié)點(diǎn)和所述一個(gè)集群外的節(jié)點(diǎn)之間的至少一個(gè)激活的鏈路。
31.一種用于無(wú)線通信的系統(tǒng)，包括:用于至少遵照干擾約束、在將可用無(wú)線信道分配給次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的自組織無(wú)線通信時(shí)最大化信道重用的部件；以及 用于將從各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)的位置特性預(yù)先確 定的傳送功率分配給一對(duì)節(jié)點(diǎn)的部件。
全文摘要
這里描述了用于跨層譜共享模型的提供，其并入了用于認(rèn)知無(wú)線電無(wú)線通信的隱含的功率控制。例如，對(duì)二進(jìn)制整數(shù)線性編程問(wèn)題進(jìn)行公式化，以在認(rèn)知無(wú)線電自組織網(wǎng)絡(luò)中的次級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)之間建立主動(dòng)無(wú)線鏈路。所述公式化在公開(kāi)的干擾約束內(nèi)在多個(gè)激活的鏈路之間重用無(wú)線信道，并對(duì)于各個(gè)鏈路上的傳送分配功率等級(jí)。另外，所述公式化對(duì)于自組織網(wǎng)絡(luò)采用雙向無(wú)線鏈路，改善自組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信。此外，可在公式化中預(yù)定義并隱含嵌入功率等級(jí)分配，以減小復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H04W40/08GK103181236SQ201180052270
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者馬淼, 曾憲國(guó) 申請(qǐng)人:動(dòng)力發(fā)明有限責(zé)任公司