[发明专利]分布式信道探测和序贯接入的方法和系统

说明书

本发明建议了一种分布式信道探测和序贯接入的方法和系统。其中，通过链路自主序贯地叠加在同一信道上，提高网络的空间复用和信道利用效率。所建议的方案仅仅通过单个迭代过程来获得探测链路的可实现SINR的上确界，这不仅降低了实现复杂度，而且提高了探测精度。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，更具体而言涉及一种在没有功率约束的情况下进行分布式信道探测和序贯接入的方法和系统。

背景技术

无线网络可以被看做是一些带有功率控制的、并相互影响的通信链路(发射机-接收机对)的集合。这种建模适合大多数实际的具有干扰耦合的无线系统，如CDMA、多层蜂窝系统、密集的蜂窝系统、感知无线网络、ad hoc网络和MIMO传输以及使用多种无线接入技术(Radio Access Technologies，RATs)的共存无线系统，如WiFi和蜂窝系统相融合的无线系统等。未来的无线网络期望能够容纳多种不同的通信链路，这些链路由于满足不同的应用需求而具有不同的服务质量(QoS)要求。多条通信链路中的每一条对应于在同一个信道上的一个单跳传输，它们之间相互干扰。为了更加有效地利用可用的无线频谱，提高空间复用的效率，网络总是想要在同一信道中激活尽可能多的通信链路，并且为所有活动链路分配适当的发射功率，使得它们的信干噪比(Signal-to-Interference-and-Noise Ratio，SINR)不小于相应的期望阈值。

在实际应用中，系统倾向于以一种自治的分布式方式来实现这种所期望的网络扩展。分布式的媒介接入控制能够使得网络部署更为便利，这允许网络不需要改变结构就能容纳更多的用户，并且避免了随用户容量而指数增加的控制开销。对于自组织网络而言，一个欲加入到活动网络的新的通信链路希望由自己来确定是否能够加入。这对于新加入的链路提出了实际问题：如何分布式地探测(probe)信道并获取足够的本地信息，用来独立地预测当其被现有网络接受后并满足活动链路保护(Active Link Protection，ALP)这一先决条件下的可实现SINR的最大值或上确界。这里，ALP的概念特指一种在没有功率约束条件下的非入侵的通信要求，具体指当新链路的传输在其期望的SINR水平被授权并激活时，网络能够总能寻求到某个功率配置以保证同一信道中的所有活动链路的实际SINR都分别不小于它们的目标SINR。ALP系统条件是利用网络扩展提高空间复用效率必须满足的前提。

信道探测的主要目标是验证当用户添加到系统中时是否存在可行的功率分配，使得所有活动链路的实际SINR都分别不小于它们的目标S1NR。对于该问题的最佳现有方案由M.Xiao等提出(参见参考文献[1])。图1示出了根据现有技术的信道探测过程的流程图。

发明内容

如图1的流程图所示，Xiao的算法使用了两个迭代过程以准确确定新的通信链路是否能够加入。然而，这一方案仍然存在着以下不足：

(1)新的用户只有在活动网络中的已有的活动链路根据特定功率优化算法的迭代运算预先达到稳定之后才能发送探测信号，这表明Xiao的算法只适合于带有功率控制的无线网络；

(2)预先完成的功率控制精度将极大地影响信道探测结果的准确性，并且进一步降低其实际可用性；

(3)在探测阶段需要双重迭代过程，使得实际实现更为复杂。

针对以上问题，本发明提供了一种分布式信道探测和序贯接入(DIStributedChannel prObing and SEquential Access，DISCO-SEA)的方法和系统，该方案提供了一种分布式信道探测方法，适用于一般的没有功率约束的无线网络。

根据本发明的第一个方面，提供了一种在无线网络中进行分布式信道探测的方法，其中在所述信道中，已存在L-1条活动链路，L是正整数且L≥2，每条活动链路包括一对相应的发射机和接收机，探测链路L试图接入所述信道，以与所述L-1条活动链路同时在所述信道上传输信号，所述方法当所述探测链路L试图加入该信道时执行，包括以下步骤：