本發(fā)明涉及網(wǎng)絡通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法。

背景技術(shù)：

隨著無線流量的劇增，云技術(shù)引入到無線接入網(wǎng)(cloudran)成為有效應對大規(guī)模流量，提供高質(zhì)量按需服務的關(guān)鍵手段。而基于毫米波段的無線前傳，具有靈活的傳輸能力、支持超高速率數(shù)據(jù)流傳輸，能夠提供多變的前程拓撲結(jié)構(gòu)以及差異化的時延保證，成為cloudran前傳革新技術(shù)，得到了廣泛關(guān)注。此外，毫米波段由于波長較小，大規(guī)模天線數(shù)目可以緊湊部署，從而能夠結(jié)合大規(guī)模天線技術(shù)(massivemimo)進一步提高傳輸速率，降低傳輸時延。

然而，毫米波的物理特性使得毫米波通信只適用于視距傳輸，也即直線點對點傳輸，這樣由于障礙的隨機動態(tài)出現(xiàn)的特性，使得始終存在波束受到遮擋的可能，將會嚴重影響毫米波傳輸?shù)目煽啃?。由此，如何克服隨機障礙帶來的遮擋問題成為提高毫米波傳輸可靠性的重要技術(shù)之一。目前關(guān)于毫米波在無線網(wǎng)絡前傳/回傳方面的應用多著重于利用毫米波高帶寬優(yōu)勢，來提供網(wǎng)絡擴容，并減小回程開銷。雖然有部分學者針對毫米波易受環(huán)境影響的缺點，提出動態(tài)環(huán)境下的毫米波通信補償機制，額外部署中繼節(jié)點或者采用普通頻段傳輸作為備選。但是，當前的毫米波中繼機制大都只考慮靜態(tài)中繼，沒有針對各前傳信道隨機出現(xiàn)的障礙物提出基于靈活中繼的波束動態(tài)避障機制，也沒有考慮中繼節(jié)點傳輸容量限制、負載均衡等因素。

因此，發(fā)明人在實現(xiàn)本申請的過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：無法克服隨機出現(xiàn)的障礙物引起的信號遮擋的問題，也沒有考慮節(jié)點傳輸容量限制以及負載均衡等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法，能夠提供一種毫米波前傳波束動態(tài)避障機制，使得受遮擋波束實現(xiàn)動態(tài)跳轉(zhuǎn)，能夠有效解決毫米波非視距傳輸?shù)膯栴}，最終提高毫米波傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

基于上述目的本發(fā)明提供的一種基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法，其特征在于，包括：

接收所有rru的導頻信息，基于導頻信息計算得到相應的信道矩陣，并且根據(jù)信道矩陣中的信道信息構(gòu)建網(wǎng)絡拓撲；

基于構(gòu)建的網(wǎng)絡拓撲，利用有向圖構(gòu)建前傳網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，獲得節(jié)點-鏈路關(guān)聯(lián)矩陣；

基于mac層中的原生沖突，構(gòu)建原生沖突約束條件；并且根據(jù)原生沖突約束條件、前傳網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)以及相應的節(jié)點-鏈路關(guān)聯(lián)矩陣，獲得所有鏈路均滿足原生沖突約束條件的初始化傳輸集；

求解得到初始化傳輸集中每條鏈路的傳輸速率，并且根據(jù)計算得到的傳輸速率以及預設算法，判斷所有鏈路是否滿足鏈路傳輸?shù)膓os約束條件；去除不滿足的鏈路，進而求解得到所有鏈路均滿足qos約束條件的最大傳輸集；

檢測到當前rru節(jié)點遇障時，結(jié)合前傳需求以及節(jié)點容量富余情況，從所述最大傳輸集中選取合適的rru節(jié)點以及相應的鏈路完成前傳需求。

可選的，所述rru中均至少設置有兩套射頻設備；其中，一套高頻射頻設備用于前傳傳輸，另一套低頻射頻設備用于rru與用戶之間的通信。

可選的，所述求解得到初始化的傳輸集中每條鏈路的傳輸速率的步驟包括：

求解物理層中的多天線波束賦形問題；

通過加權(quán)最小均方差方法求解得到每個rru作前傳通信時的傳輸預編碼矩陣；

通過上述求解，計算得到每條前傳中繼鏈路的傳輸速率。

可選的，從所述最大傳輸集中選取合適的鏈路完成前傳需求時，考慮的因素包括最小化發(fā)送能耗，所述最小化發(fā)送能耗的計算方法包括：

根據(jù)鏈路結(jié)構(gòu)，獲取每條鏈路接收端信噪比的計算表達式；

根據(jù)最小均方差算法求解得到最佳接收矩陣表達式；

通過將最佳接收矩陣表達式代入信噪比的計算表達式中，得到發(fā)送端能耗計算表達式，進而求解得到rru在qos約束條件下的最小化發(fā)送能耗。

可選的，從所述最大傳輸集中選取合適的rru節(jié)點完成前傳需求時，進行調(diào)度考慮的因素包括最小化調(diào)度時間，所述最小化調(diào)度時間的計算方法包括：

根據(jù)每個調(diào)度集的活躍時間獲取得到最小化調(diào)度時間的計算表達式；

基于節(jié)點流量守恒以及鏈路的有效負載需要大于分配的負載容量的原則，獲取最小化調(diào)度時間對應的約束條件或者約束公式；

引入修正系數(shù)，將最小化調(diào)度時間對應的非凸問題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題；

引入拉格朗日乘子，并且利用拉格朗日對偶法對最小化調(diào)度時間進行求解；

基于計算結(jié)果，得到滿足qos約束條件的多個傳輸集以及每個傳輸集對應的活躍時間，使得通過得到的傳輸集完成前傳需求。

可選的，所述利用拉格朗日對偶法對最小化調(diào)度時間進行求解的步驟包括：

利用拉格朗日乘子法求解拉格朗日乘子，并且判斷拉格朗日乘子是否收斂；

若是，則將收斂的拉格朗日乘子設定為最優(yōu)對偶變量；否則，繼續(xù)迭代求解，直到拉格朗日乘子收斂后將收斂的拉格朗日乘子設定為最優(yōu)對偶變量；

選取傳輸集，并且利用immse算法判斷當前傳輸集是否滿足qos約束條件；若當前傳輸集滿足qos約束條件，則進一步判斷當前傳輸集是否屬于初始化傳輸集或者初始化傳輸集的鏈路權(quán)重之和小于1，則算法結(jié)束，得到多個傳輸集以及每個傳輸集對應的活躍時間；

否則，將當前傳輸集添加到初始化傳輸集中，進行重復循環(huán)計算，直到算法結(jié)束。

可選的，所述選取傳輸集，并且利用immse算法判斷當前傳輸集是否滿足qos約束條件的步驟包括：

a)設

b)選取考慮原生沖突條件下，將與鏈路l^*無沖突的鏈路加入傳輸集tk中，有沖突的鏈路加入中；重復步驟b)直到集合為空，可得到無原生沖突的鏈路集；

c)用immse算法檢測傳輸集tk是否可行；若不可行，將tk中sinr值最低的鏈路從tk中移除；

重復步驟c直到集合tk中所有鏈路均滿足qos約束。

可選的，所述從所述最大傳輸集中選取合適的rru節(jié)點以及相應的鏈路完成前傳需求的步驟包括：

選取容量富余的rru節(jié)點作為中轉(zhuǎn)節(jié)點并且獲取相應的傳輸鏈路；

通過多商品流模型，將當前遇障rru的數(shù)據(jù)流分配到選取的中轉(zhuǎn)rru中完成前傳需求。

可選的，調(diào)度選取的rru為多個。

從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法，通過基于rru構(gòu)建前傳拓撲網(wǎng)絡獲得關(guān)聯(lián)矩陣并且利用rru作為中繼節(jié)點實現(xiàn)波束的動態(tài)避障，提高了毫米波前傳波束的傳輸穩(wěn)定性和可靠性。通過構(gòu)建原生沖突約束條件以及鏈路傳輸?shù)膓os約束條件，使得篩選出的傳輸集能夠同時克服將rru作為跳轉(zhuǎn)節(jié)點產(chǎn)生的原生沖突和二次沖突問題，進而使得調(diào)度更為可靠，更加適應于真實的傳輸場景。此外，本申請還考慮了前傳需求以及充分利用容量富余的rru節(jié)點作為中轉(zhuǎn)節(jié)點，既提高了傳輸?shù)男视謱崿F(xiàn)了網(wǎng)絡負載的均衡，保障了整體網(wǎng)絡傳輸?shù)姆€(wěn)定性和效率。因此，本申請所述基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法能夠有效解決毫米波非視距傳輸?shù)膯栴}，最終提高毫米波傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法的一個實施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法適用的場景示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的一種基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法求解最大傳輸集的算法流程示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。

需要說明的是，本發(fā)明實施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是為了區(qū)分兩個相同名稱非相同的實體或者非相同的參量，可見“第一”“第二”僅為了表述的方便，不應理解為對本發(fā)明實施例的限定，后續(xù)實施例對此不再一一說明。

本申請針對于當前毫米波傳輸存在隨機障礙的問題，經(jīng)過發(fā)明人研究，發(fā)現(xiàn)可以考慮將rru作為中繼節(jié)點進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，進而克服隨機障礙導致的傳輸中斷。也即，在云接入網(wǎng)絡架構(gòu)中，本申請通過設計一種毫米波前傳波束動態(tài)避障機制，使得受遮擋的波束能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)跳轉(zhuǎn)，有效解決毫米波基于隨機障礙引起的非視距傳輸問題。

但是將rru作為跳轉(zhuǎn)節(jié)點來實現(xiàn)波束的動態(tài)避障時會產(chǎn)生兩種沖突：原生沖突與二次沖突；這些沖突使得rru不能在同一時頻資源上接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，并且導致傳輸波束之間的干擾問題。同時，rru作為波束跳轉(zhuǎn)節(jié)點需要在保障其本身業(yè)務的情況下進行的，但是由于容量受限，非視距毫米波前傳波束可能需要通過多個rru節(jié)點進行跳轉(zhuǎn)，需要考慮網(wǎng)絡負載均衡問題。因此，如何充分利用容量富余的rru作為中繼，考慮網(wǎng)絡負載均衡，實現(xiàn)毫米波的非視距高可靠傳輸，并通過混合波束賦形，提高傳輸效率，是本申請?zhí)岢龅姆椒ń鉀Q的關(guān)鍵問題。

基于以上分析，本申請針對兩種沖突，研究了遇障波束跳轉(zhuǎn)節(jié)點的決策問題，考慮多個跳轉(zhuǎn)rru不同負載情況，同時利用多商品流模型，對前傳數(shù)據(jù)流進行靈活分配，實現(xiàn)網(wǎng)絡負載均衡，從而為非視距毫米波波束提供最佳動態(tài)避障路徑，實現(xiàn)高效前傳。其中，rru(radioremoteunit)是指網(wǎng)絡中的射頻拉遠單元，還包括rrh(remoteradiohead，射頻拉遠頭)，是用于移動寬帶網(wǎng)絡基站中的新技術(shù)設備，主要效益在于提升既有訊號傳輸效率，并且在更容易建置的網(wǎng)絡架構(gòu)下，擴大其網(wǎng)絡覆蓋率。為了方便，本申請均通過rru表示射頻拉遠相關(guān)的單元、設備或節(jié)點。

參照圖1所示，為本發(fā)明提供的一種基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法的一個實施例的流程示意圖。本申請旨在研究基于完美信道信息的動態(tài)波束動態(tài)避障決策及高效前傳技術(shù)，首先擬進行遇障波束的避障路徑的最優(yōu)選擇，利用容量富余的rru作為跳轉(zhuǎn)節(jié)點，構(gòu)建動態(tài)無線前傳網(wǎng)絡，在不影響本地用戶正常通信的情況下，提供高可靠的毫米波波束傳輸。繼而基于大規(guī)模天線技術(shù)設計高效的毫米波波束賦形策略，提高前傳效率。

具體的，所述基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法包括：

步驟101，接收所有rru的導頻信息，基于導頻信息計算得到相應的信道矩陣，并且根據(jù)信道矩陣中的信道信息構(gòu)建網(wǎng)絡拓撲。參照圖2所示的使用場景中，云接入網(wǎng)絡架構(gòu)中通常采用一個基帶池(bbupool)與多個rru配套設置；其中，射頻拉遠單元(rru)和基帶處理單元(bbu)之間需要用光纖連接，一個bbu可以支持多個rru。

步驟102，基于構(gòu)建的網(wǎng)絡拓撲，利用有向圖構(gòu)建前傳網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，獲得節(jié)點-鏈路關(guān)聯(lián)矩陣。在已知網(wǎng)絡拓撲的情況下，可以利用有向圖來表示前傳網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，使得節(jié)點之間的發(fā)送接收的傳輸關(guān)系更為明確。例如：有向圖為g＝{n,l}，其中，表示網(wǎng)絡中的所有的rru節(jié)點；表示所有的有向傳輸鏈路。節(jié)點0表示bbu，則網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)可以表示為節(jié)點-鏈路的關(guān)聯(lián)矩陣a∈i^n×l，其中：

步驟103，基于mac層中的原生沖突，構(gòu)建原生沖突約束條件；并且根據(jù)原生沖突約束條件、前傳網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)以及相應的節(jié)點-鏈路關(guān)聯(lián)矩陣，獲得所有鏈路均滿足原生沖突約束條件的初始化傳輸集。其中，由于傳輸通常采用tdd模式，使得rru不能同時接收和傳輸，將會造成系統(tǒng)的mac層存在原生沖突。所以針對于出現(xiàn)的原生沖突可以通過構(gòu)建原生沖突約束條件，使得初始化傳輸集中的鏈路滿足原生沖突約束條件。

例如：原生沖突約束條件表達式為：

其中，i(n)表示節(jié)點n的傳入鏈路集；o(n)表示節(jié)點n的輸出鏈路集合；in(l)＝1代表鏈路l與節(jié)點n的相關(guān)鏈路，否則in(l)＝0。

步驟104，求解得到初始化傳輸集中每條鏈路的傳輸速率，并且根據(jù)計算得到的傳輸速率以及預設算法，判斷所有鏈路是否滿足鏈路傳輸?shù)膓os約束條件；去除不滿足的鏈路，進而求解得到所有鏈路均滿足qos約束條件的最大傳輸集。也即，通過步驟103獲取一個不受原生沖突影響的鏈路子集通過恰當?shù)暮撩撞▊鬏斔惴炞C該子集中的所有鏈路是否滿足各自的qos需求，如果均滿足，則得到最大傳輸集(ts)，否則去掉其中一條鏈路繼續(xù)驗證，直到獲得最大傳輸集。其中，qos表示需要滿足的服務質(zhì)量需求，對應的可以得到qos約束條件，用于驗證鏈路是否受到二次沖突的影響。也即，滿足qos約束條件的鏈路也解決了二次沖突問題。所述預設算法是指根據(jù)qos約束條件的特點，相應的進行是否滿足鏈路傳輸?shù)膓os約束條件的判斷，例如：恰當?shù)暮撩撞▊鬏斔惴?。因此，通過上述求解得到的最大傳輸集能夠同時滿足原生沖突和二次沖突。每條鏈路的傳輸速率可以進一步驗證鏈路是否受二次沖突影響，即是否滿足鏈路傳輸?shù)膓os約束條件。

步驟105，檢測到當前rru節(jié)點遇障時，結(jié)合遇障的rru節(jié)點的前傳需求以及選取的中轉(zhuǎn)節(jié)點的容量富余情況，從所述最大傳輸集中選取合適的rru節(jié)點以及相應的鏈路完成前傳需求。

由上述實施例可知，本發(fā)明提供的基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法，通過基于rru構(gòu)建前傳拓撲網(wǎng)絡獲得關(guān)聯(lián)矩陣并且利用rru作為中繼節(jié)點實現(xiàn)波束的動態(tài)避障，提高了毫米波前傳波束的傳輸穩(wěn)定性和可靠性。通過構(gòu)建原生沖突約束條件以及鏈路傳輸?shù)膓os約束條件，使得篩選出的傳輸集能夠同時克服將rru作為跳轉(zhuǎn)節(jié)點產(chǎn)生的原生沖突和二次沖突問題，進而使得調(diào)度更為可靠，更加適應于真實的傳輸場景。此外，本申請還考慮了前傳需求以及充分利用容量富余的rru節(jié)點作為中轉(zhuǎn)節(jié)點，既提高了傳輸?shù)男视謱崿F(xiàn)了網(wǎng)絡負載的均衡，保障了整體網(wǎng)絡傳輸?shù)姆€(wěn)定性和效率。因此，本申請所述基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法能夠有效解決毫米波非視距傳輸?shù)膯栴}，最終提高毫米波傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

在本申請一些可選的實施例中，所述rru中均至少設置有兩套射頻設備；其中，一套高頻射頻設備用于前傳傳輸，另一套低頻射頻設備用于rru與用戶之間的通信。這樣能夠避免前傳與接入之間產(chǎn)生干擾，提高傳輸準確性和穩(wěn)定性。

在本申請一些可選的實施例中，所述求解得到初始化的傳輸集中每條鏈路的傳輸速率的步驟包括：求解物理層中的多天線波束賦形問題；通過加權(quán)最小均方差方法(wmmse)求解得到每個rru作前傳通信時的傳輸預編碼矩陣；通過上述求解，計算得到每條前傳中繼鏈路的傳輸速率。這樣，不僅能夠求解得到準確的鏈路傳輸速率，而且通過鏈路傳輸速率在后續(xù)中能夠?qū)崿F(xiàn)對qos約束條件的判斷，使得整個方案的實現(xiàn)高效可行。

在本申請一些可選的實施例中，所述從所述最大傳輸集中選取合適的rru節(jié)點以及相應的鏈路完成前傳需求的步驟包括：選取容量富余的rru節(jié)點作為中轉(zhuǎn)節(jié)點并且獲取相應的傳輸鏈路；通過多商品流模型，將當前遇障rru的數(shù)據(jù)流分配到選取的中轉(zhuǎn)rru中完成前傳需求。其中，在進行節(jié)點及鏈路調(diào)度時需要同時考慮遇障rru的前傳需求以及中轉(zhuǎn)rru的容量富余情況，調(diào)度的目標或者參考的因素包括鏈路與鏈路通斷時長。調(diào)度時，根據(jù)傳輸沖突，利用多商品流模型將遇障rru的數(shù)據(jù)流進行分配到容量富余的中轉(zhuǎn)rru中完成前傳需求。由于存在多個傳輸集，因此調(diào)度過程為傳輸集在一個傳輸周期內(nèi)輪流進行傳輸，因此調(diào)度目標為傳輸鏈路集與傳輸集通信時間。也即，通過分配多個傳輸集以及每個傳輸集對應一個傳輸時間，使得調(diào)度依據(jù)多個傳輸集以及對應的傳輸通信時間進行傳輸調(diào)度。這樣，基于考慮到了中轉(zhuǎn)rru的負載狀況，對前傳數(shù)據(jù)進行零活分配，能夠提高網(wǎng)絡負載的均衡以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

在本申請一些可選的實施例中，從所述最大傳輸集中選取合適的鏈路完成前傳需求時，考慮的因素包括最小化發(fā)送能耗，所述最小化發(fā)送能耗的計算方法包括：

根據(jù)鏈路結(jié)構(gòu)，獲取每條鏈路接收端信噪比的計算表達式，例如：鏈路l接收端的信噪比(sinr，signaltointerferenceplusnoiseratio；信號與干擾加噪聲比)表示為：

其中，l表示為目標鏈路；l`表示鏈路l的干擾鏈路；l`表示鏈路l的干擾鏈路集；t(l)表示鏈路l的發(fā)射節(jié)點；r(l)表示鏈路l的接收節(jié)點；hr(l),t(l')表示t(l')到r(l)的信道矩陣；wl表示節(jié)點r(l)的接收波束權(quán)重，gl表示節(jié)點r(l)的發(fā)射波束權(quán)重；表示接收波束權(quán)重向量的轉(zhuǎn)置；gl'表示目標鏈路l的干擾鏈路l`的發(fā)送波束矩陣；m表示矩陣維度為m；

根據(jù)最小均方差算法求解得到最佳接收矩陣表達式；也即，假設發(fā)射功率和發(fā)射波束一定時，則可以根據(jù)最小均方差算法求得最佳接收矩陣可表示為：

wl＝r(g-l,p-l)^-1hr(l),t(l)gl

其中，g-l代表除鏈路l以外其他所有鏈路的傳輸波束矩陣，p-l代表除鏈路l以外其他所有鏈路的傳輸功率；r(g-l,p-l)代表鏈路l的傳輸速率；

通過將最佳接收矩陣表達式代入信噪比的計算表達式中，得到發(fā)送端能耗計算表達式，進而求解得到rru在qos約束條件下的最小化發(fā)送能耗。其中，當接收波束一定時，能夠求解rru在qos約束下的最小化發(fā)送能耗的問題，即求解：

s.t.γl≥γl,pl≤pl^max,l∈l′

其中，γl為鏈路l需要滿足的最小qos閾值，pl^max為鏈路發(fā)送端的功率約束。此時，二次沖突問題解決。這樣，可以得到基于滿足qos約束的功率最小化鏈路組合，減輕網(wǎng)絡負載。

在本申請一些可選的實施例中，從所述最大傳輸集中選取合適的rru節(jié)點完成前傳需求時，進行調(diào)度考慮的因素包括最小化調(diào)度時間，所述最小化調(diào)度時間的計算方法包括：

根據(jù)每個調(diào)度集的活躍時間獲取得到最小化調(diào)度時間的計算表達式；其中，最小化調(diào)度時間的計算表達式為：

其中，λi代表傳輸集ti的活躍時間，u(λ)代表所有傳輸集總的活躍時間，k為傳輸集總數(shù)。

基于節(jié)點流量守恒以及鏈路的有效負載需要大于分配的負載容量的原則，獲取最小化調(diào)度時間對應的約束條件或者約束公式；其中，約束條件至少包括：

其中，集合為遇障rru集合；代表rrud(d為遇障rru索引)中分配到鏈路l傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，s^d代表遇障rrud的待傳輸總數(shù)據(jù)流；ti(l)＝1代表鏈路l在活躍于傳輸集ti，否則為0；cl代表鏈路l的物理層傳輸容量。約束條件(a)(b)表示網(wǎng)絡中每個節(jié)點流量守恒，也可以表示為：ax^d＝s^d,約束條件(c)表示每條活躍鏈路有效的mac層數(shù)據(jù)容量需要大于等于分配給該鏈路的負載容量，同時在滿足(d)的條件下，這個調(diào)度過程才是可實現(xiàn)的。

引入修正系數(shù)，將最小化調(diào)度時間對應的非凸問題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題；其中，修正系數(shù)為一個數(shù)值很小的正數(shù)。

最小化調(diào)度時間轉(zhuǎn)化后的表達式為：

其中，ε為引入的修正系數(shù)。

引入拉格朗日乘子p，并且利用拉格朗日對偶法對最小化調(diào)度時間進行求解；其中，利用拉格朗日乘子作為懲罰系數(shù)對應的計算公式為：

其中為拉格朗日乘子迭代的步長

基于計算結(jié)果，得到滿足qos約束條件的多個傳輸集以及每個傳輸集對應的活躍時間，使得通過得到的傳輸集完成前傳需求。

進一步，參照圖3所示，為本發(fā)明提供的一種基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法求解最大傳輸集的算法流程示意圖。所述利用拉格朗日對偶法對最小化調(diào)度時間進行求解的步驟包括：

初始化傳輸集設為t0'；

利用拉格朗日乘子法求解拉格朗日乘子，并且判斷拉格朗日乘子p是否收斂；

若拉格朗日乘子p收斂，則將收斂的拉格朗日乘子設定為最優(yōu)對偶變量；否則，繼續(xù)迭代求解，直到拉格朗日乘子收斂后將收斂的拉格朗日乘子設定為最優(yōu)對偶變量；也即，令：πl(wèi)＝pl^*；其中，πl(wèi)為最優(yōu)對偶變量。

選取傳輸集，并且利用immse算法判斷當前傳輸集是否滿足qos約束條件；若當前傳輸集滿足qos約束條件，則進一步判斷當前傳輸集是否屬于初始化傳輸集或者初始化傳輸集的鏈路權(quán)重之和小于1，則算法結(jié)束，得到多個傳輸集以及每個傳輸集對應的活躍時間；否則，將當前傳輸集添加到初始化傳輸集中，進行重復循環(huán)計算，直到算法結(jié)束。因此，只有當傳輸集滿足原生沖突、二次沖突以及條件tk∈t'or∑l∈ltk(l)πl(wèi)＜1時，算法才結(jié)束。在完成算法后可獲得k個傳輸集以及每個傳輸集對應的活躍時間λi，rru按照該調(diào)度進行傳輸，至到網(wǎng)絡拓撲發(fā)生變化，則重復所有步驟重新調(diào)度。

需要補充說明的是，上述實施例中所述最大傳輸集指傳輸集中加入任何一條鏈路，傳輸集變?yōu)椴豢尚?。例如：定義集合t＝{ti,i＝1,…，k}，它包含了k個傳輸子集，其中ti是一個列向量，ti(l)＝1表示傳輸集i中的鏈路l為活躍鏈路，否則為不活躍鏈路。定義傳輸集ti在λi個調(diào)度時間內(nèi)是始終活躍的。因此，調(diào)度目標可以從鏈路分配調(diào)整為調(diào)度集合{(ti,λi),i＝1,…,k}，且滿足同時，mac層的傳輸速率表示為cl為該鏈路物理層容量，可通過波束賦形進行求解。

在本申請進一步的實施例中，所述選取傳輸集，并且利用immse算法判斷當前傳輸集是否滿足qos約束條件的步驟包括：

a)設tk表示待求得傳輸集，為可操作鏈路的集合；

b)選取考慮原生沖突條件下，將與鏈路l^*無沖突的鏈路加入傳輸集tk中，有沖突的鏈路加入中；重復步驟b)直到集合為空，可得到無原生沖突的鏈路集；

c)用immse算法檢測傳輸集tk是否可行；若不可行，將tk中sinr值最低的鏈路從tk中移除；

重復步驟c直到集合tk中所有鏈路均滿足qos約束。

這樣，通過上述傳輸集的選取，能夠獲得同時滿足原生沖突和二次沖突的傳輸集，使得后續(xù)調(diào)度過程中的鏈路能夠高效可靠地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

參照圖2所示，為本發(fā)明提供的一種基于大規(guī)模天線的毫米波前傳波束動態(tài)避障方法適用的場景示意圖。如圖所示，由飛鳥、云層等可能出現(xiàn)的隨機障礙會造成鏈路的中斷使得通信不可靠，因此rru可向附近的rru發(fā)起中轉(zhuǎn)請求，若中轉(zhuǎn)rru容量富余，則可為其提供中轉(zhuǎn)服務。考慮到中轉(zhuǎn)rru還需為本地用戶服務，可能無法完全滿足遇障rru的傳輸需求。因此可由多個中轉(zhuǎn)rru為遇障rru提供中轉(zhuǎn)傳輸，盡可能的降低遇障rru的傳輸時延，保障傳輸可靠性。

本申請旨在針對基于大規(guī)模天線的毫米波前傳網(wǎng)絡中，利用毫米波作為無線前傳鏈路，在增加網(wǎng)絡部署成本的情況下，利用容量富余的rru作為跳轉(zhuǎn)節(jié)點，構(gòu)建具有靈活的傳輸能力，支持超高速率數(shù)據(jù)流傳輸，能夠提供多變的前程拓撲結(jié)構(gòu)以及差異化的時延保證的無線前傳網(wǎng)絡。本申請通過構(gòu)建跨層聯(lián)合傳輸模型，同時考慮了物理層與mac層的沖突管理機制，使該方法能適用于真實傳輸場景。同時利用多商品流模型，根據(jù)中轉(zhuǎn)rru容量富余成都為遇障rru前傳數(shù)據(jù)流分配路徑，實現(xiàn)前傳可靠通信與網(wǎng)絡負載均衡?；谝陨戏治?，本申請至少具有以下優(yōu)點：(1)由于毫米波本身的物理特性限制，毫米波前傳受環(huán)境影響較大。也即，動態(tài)隨機出現(xiàn)的障礙物所造成的非視距傳輸，甚至會導致波束遮擋，造成傳輸中斷。為了保障傳輸可靠性，本申請考慮了系統(tǒng)物理層與mac層的傳輸限制，使得調(diào)度更為可靠、高效。(2)根據(jù)中轉(zhuǎn)rru的不同負載狀況，對前傳數(shù)據(jù)進行靈活分配，保障了網(wǎng)絡負載均衡，也為非視距毫米波波束提供了最佳動態(tài)避障路徑，實現(xiàn)了高效前傳。(3)本申請考慮了物理層與mac層的傳輸限制，提出了基于跨層優(yōu)化的波束動態(tài)避障機制，并充分利用容量富余rru作為中繼，基于多商品流模型進行傳輸調(diào)度，達到網(wǎng)絡負載均衡，并通過基于線性預編碼的物理層傳輸策略提高前傳吞吐量，從而為遇障毫米波波束提供最佳跳轉(zhuǎn)路徑。

所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術(shù)特征之間也可以進行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節(jié)中提供。

另外，為簡化說明和討論，并且為了不會使本發(fā)明難以理解，在所提供的附圖中可以示出或可以不示出與集成電路(ic)芯片和其它部件的公知的電源/接地連接。此外，可以以框圖的形式示出裝置，以便避免使本發(fā)明難以理解，并且這也考慮了以下事實，即關(guān)于這些框圖裝置的實施方式的細節(jié)是高度取決于將要實施本發(fā)明的平臺的(即，這些細節(jié)應當完全處于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解范圍內(nèi))。在闡述了具體細節(jié)(例如，電路)以描述本發(fā)明的示例性實施例的情況下，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下或者這些具體細節(jié)有變化的情況下實施本發(fā)明。因此，這些描述應被認為是說明性的而不是限制性的。

盡管已經(jīng)結(jié)合了本發(fā)明的具體實施例對本發(fā)明進行了描述，但是根據(jù)前面的描述，這些實施例的很多替換、修改和變型對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的。例如，其它存儲器架構(gòu)(例如，動態(tài)ram(dram))可以使用所討論的實施例。

本發(fā)明的實施例旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求的寬泛范圍之內(nèi)的所有這樣的替換、修改和變型。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。