無線網(wǎng)絡(luò)中基于二分查找的帕累托優(yōu)化功率控制方法
【專利摘要】一種無線網(wǎng)絡(luò)中基于二分查找的帕累托優(yōu)化功率控制方法，所述方法包括以下步驟：1)計算無線網(wǎng)絡(luò)的SINR區(qū)域；2)計算包含可行的SINR區(qū)域的超矩形上邊界；3)建立超矩形的上界和可行SINR區(qū)域的上邊界的映射；4)根據(jù)該映射關(guān)系，確定一個包含映射參數(shù)λ(z)的初始區(qū)間[l(0),u(0)]，在該區(qū)間內(nèi)迭代二分查找λ(z)；5)確定λ(z)后就可以根據(jù)映射關(guān)系得出可行SINR區(qū)域的上邊界，同時可得到上邊界上各點對應(yīng)的最佳功率分配。本發(fā)明提供了一種有效提高鏈路服務(wù)質(zhì)量、增大系統(tǒng)總效益的無線網(wǎng)絡(luò)中基于二分查找的帕累托優(yōu)化功率控制方法。
【專利說明】無線網(wǎng)絡(luò)中基于二分查找的帕累托優(yōu)化功率控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，尤其是無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化功率控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在無線通信中，由于無線信道的廣播特性，鄰近的鏈路之間使用同步傳輸會產(chǎn)生 嚴重的同信道干擾，導(dǎo)致信道的服務(wù)質(zhì)量降低。隨著無線設(shè)備密度的增加，要提高用戶對于 服務(wù)的滿意度，就必須抑制這種干擾。對于無線網(wǎng)絡(luò)中的鏈路，合理控制鏈路的傳輸功率可 以有效緩解同信道干擾。而確定系統(tǒng)可行信號與干擾加噪聲比（SINR)區(qū)域的上界又可以 便于優(yōu)化功率控制的實現(xiàn)。因此，研究如何找到可行SINR區(qū)域上界對于通過功率控制來最 大化系統(tǒng)效益是極其有意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 目前對于功率控制的研究并不了解在具有最小SINR要求和功率有限的情況下的 可行SINR區(qū)域的性質(zhì)，存在鏈路服務(wù)質(zhì)量較低、系統(tǒng)總效益較低的不足，本發(fā)明提供了一 種有效提高鏈路服務(wù)質(zhì)量、增大系統(tǒng)總效益的無線網(wǎng)絡(luò)中基于二分查找的帕累托優(yōu)化功率 控制方法。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種無線網(wǎng)絡(luò)中基于二分查找的帕累托優(yōu)化功率控制方法，所述方法包括以下步 驟：
[0006] 1)計算無線網(wǎng)絡(luò)的可行SINR區(qū)域
[0007] 對于一個包含M條不同鏈路的無線網(wǎng)絡(luò)，每條鏈路i都有一個發(fā)送節(jié)點Ti和接收 節(jié)點Ri,鏈路i的SINR是：

【權(quán)利要求】
1. 一種無線網(wǎng)絡(luò)中基于二分查找的帕累托優(yōu)化功率控制方法，其特征在于：所述方法 包括以下步驟： 1) 計算無線網(wǎng)絡(luò)的可行SINR區(qū)域 對于一個包含M條不同鏈路的無線網(wǎng)絡(luò)，每條鏈路i都有一個發(fā)送節(jié)點Ti和接收節(jié)點 Ri,鏈路i的SINR是：
⑴ 可行的傳輸功率P的集合是：
可行的SINR區(qū)域是：
(3) 其中，式中各參數(shù)定義如下： Pi :發(fā)送節(jié)點i的發(fā)送功率； Gii :發(fā)送節(jié)點i到接收節(jié)點i的信道增益； Iii :接收節(jié)點i處的噪聲功率； JVf:無線網(wǎng)絡(luò)中M條不同鏈路組成集合，JVf = {1,2, P :所有發(fā)送節(jié)點的發(fā)送功率組成的向量，P = (Pi, Vi E JVf); Y i (P):鏈路 i 的 SINR ; Y i,min :鏈路i所需求的最小SINR ; 2) 計算包含可行的SINR區(qū)域災(zāi)的超矩形上邊界 對于每一個y G戈.均滿足：
(4) 所以區(qū)域滅包含在超矩形[Ymin, b] = {x I Ymin < X < b},向量 I? = W 其中
式子X彡b表示X中每個元素都小于等于b中 的對應(yīng)的元素；另外，定義Pmax = Vi G JVf)表示所有鏈路的最大發(fā)送功率組成 的向量； 其中，式中各參數(shù)定義如下： Y :所有鏈路的SINR組成的向量； Ymin :所有鏈路的最小SINR組成的向量； 超矩形U min，b]的上邊界是[bp b]關(guān)于所有i的并集，其中h = U ^in, . . .，γ min，bi，Y μ,-，…，Yftniin),令P及示超矩形的上邊界，則：
(5) 3) 建立超矩形的上界夕和和可行SINR區(qū)域況上邊界的映射 由于區(qū)域:R啲上邊界具有帕累托最優(yōu)性，所以對于任意向量z e f，從YmiI^ijz的連線 必然通過區(qū)域災(zāi)的上邊界，假設(shè)交點為H (Z)，則π (Z) = λ (Z) (Z-Y min) + Y min，問題（6)如 下：
因此，如果確定λ (z)就確定區(qū)域滅的上邊界； 4) 確定一個包含λ (ζ)的初始區(qū)間[1ω，u(cl)] 因 ζ位于可行區(qū)間$的外面，所以λ (ζ) < 1 ;對于任意可行功率分配ρ €：Ρ，均有 Yi(P)彡成立，所以λ(ζ)彡〇;l(°)=〇，u(°) = l，另夕卜，設(shè)置正數(shù)ε控制 算法迭代次數(shù)k，初始時設(shè)置k = 1 ; 5) 問題（6)是一個關(guān)于p擬凹優(yōu)化問題，該問題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化子問題解決，假設(shè)第k次 迭代的區(qū)間是[l(k)，u (k)]，問題（6)等價于問題（7): find p 約束條件：Yi(P)彡 Aw(ZiIiimin)+ Y ^in (7) ViEM Q < Pt < Pjnax 6) 取λ (k) = (10-1%0^)/2,檢驗問題（7)的可行性，過程如下： 少驟6. 1 :檢驗Y是否母個兀素都大于ymin _ ^YiiTnini Vi e JVf)中相對應(yīng)的元素； 如果不是，則該Y不可行；否則轉(zhuǎn)步驟6. 2 ; 步驟6.2:檢驗矩陣B(Y)的最大特征值是否小于1，其中，γ = A(k)(z-Ymin) + Ymin， B(Y)中的每個元素為：
(8) 如果B(Y)的最大特征值不小于1，則γ不可行，否則轉(zhuǎn)步驟6. 3; 步驟6. 3 :根據(jù)式子p = (I-B ( Υ ) Γιι ( Y )計算功率分配，對于每一個Pi檢驗是否滿足 條件 O彡 PiS Piniax,其中，Y = Xw(Ziniin) +Yniin, u(y)的每一個元素為：
(9) 如果功率滿足條件，則Y是可行的，否則Y不可行； 7) 如果問題（7)是可行的，則l(k) = λ (k)，并且功率為 p(k) = (Ι-Β( λ (k) (z-y min) +y min)) 1 Xu( λ (k) (z- y min) + y min) (10) 如果問題⑵不可行，則u(k) = λ (k); 8) 令迭代次數(shù)k = k+1，然后判斷u^l0^彡e是否成立；如果不成立，則返回6)， 否則λ (z) = λ w ;找到λ (z)的值后，就根據(jù)超矩形的上界f和和可行SINR區(qū)域見上邊 界的映射關(guān)系求出可行區(qū)域滅上邊界，同時可得到上邊界上各點對應(yīng)的最佳功率分配。
【文檔編號】H04W52/24GK104394585SQ201410652955
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】錢麗萍, 武航, 陳康妮 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)