[发明专利]用于近场通信或D2D通信的二级用户动态功率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种功率控制方法。

背景技术

近场通信或者D2D(Device-to-Device)终端直通技术，是指在系统的控制下，通过复用系统的资源，实现近距离节点之间的通信过程，这种通信方式可以广泛地用在社交网络等场景。近场通信提供的数据共享可以帮助完成很多移动服务的任务，在热点地区通信领域，通过多节点之间的协作传输和数据分发可以将视频和音频等信息快速地进行传递，同时支持用户的定制业务等；在国家安全领域，应对地震、海啸等突发情况，基站等多数通信设备遭到破坏，近场通信可以通过普通用户的手持终端代替主通信系统，以自组织的形式完成必要的预警信息、避难信息等的通知。

与其他通信方式相比，近场通信的网络规模较小，只在一定区域内完成数据的交互，同时通信建立的随机性较大，系统并不为其分配和维持专有信道。这种通信只在需要的情况下临时建立，并且通信时间普遍较短。

综上所述，主系统需要对近场通信的随机性进行必要的控制，首先，由于二级用户在接入主系统后，使用系统的资源，不可避免地会对主系统已经存在的一级用户产生干扰。当同时接入的二级用户数较多时，用户的手持终端是通过自协商的方式选择传输信道，这时，干扰情况是难以实时预期的。其次，结合D2D通信的特点，通信双方的距离受限，决定了设备的发射功率可以随之降低，这就为减少用户之间的干扰提供了条件。因此，设计一种简单、快速控制方法，是近场通信应用的关键技术，统一对二级用户的允许接入过程和功率进行控制。

考虑近场通信自身的特点，通信区域的用户保持着一定程度的移动性，网络的拓扑结构时刻在发生着改变。当业务的持续时间较短时，为了降低通信对系统的开销，通信终端不会在通信的过程中将所有配置信息上报主系统。具体情况表现在：当系统没有为这些节点分配固定的频点时，这些节点本身具备的频谱感知能力可以对周围的通信环境进行监测，寻找有利于通信双方的频点，自主地完成之后的通信过程。由于通信节点仍保持着一定程度的移动性，其信道环境在节点之间的相互作用下会发生改变。

近场通信的自由程度较大，主系统在通信过程中对其的控制能力较弱。因此，为了使得这种通信在给系统带来性能提升的同时，尽量避免不可预知的干扰，主系统需要对其通信的参数进行一次性的配置。这种配置是在系统对近场通信节点的行为预测的基础上实现的，由于近场通信支持的业务时间较短，节点的移动性较差，这种短期预测具有一定的可信性。如何准确和快速地对这种结构的通信网络进行预测和控制是控制方法设计的核心问题。

综上所述，近场通信或者D2D通信的特性所决定的控制方法有如下特征：

1)、方法简单：近场通信业务的发起的突然的，方法的复杂性应足够低，保证及时对其做出响应；

2)、收敛速度：要求方法在有限的运算时间内找到可行解；

3)、由于数据量会根据用户数目随之增加，应尽量根据容易获得的信息进行预测；

4)、分布控制，对接入控制和功率控制分布进行，可以保证方法的可行性和降低运算的复杂度；

5)、适应性强：当网络的拓扑结构发生较大变化，如有新的节点加入或者节点消失时，能够及时做出反应，随时重新分配。

现有的方案及优缺点：现有方法都是将接入控制和功率控制统一到一个数学模型，根据模型同时求解，所求的最优解可以在用户数最大化和吞吐量最大化之间进行选择。但是，这种方法的复杂度极高，随着候选用户数目的增加，解向量维数成倍增加，而且容易造成无解的情况，很难适应网络的快速变化。以上方法属于集中式控制，即：由一个实体获得网络的所有信息，在确定的情况下得到所需的参数，主要是发生功率等。这种方法的优点是利用系统运算性能上的优势，可以得到准确的结果，并且控制方便。缺点是，信息的交互量大，为了计算，要求每个参与节点需要上报完整的状态信息，而参数的分发同样需要占用系统的有限资源。与之相对应的另一种方法是由参与节点完成的分布式控制方法。

分布式控制方法没有独立的控制中心，每个节点都具有运算能力，其获得的信息是有限的，包括接收周围节点广播的信息等。每个节点对自己的行为进行约束，这种方法的主要优势是能够很好地适应环境的变化，实时计算。但是，由于方法的基础是不完全信息，其结果只能是次优的，并且不确定。最坏的情况下，可能会对某些用户造成无法容忍的干扰。频繁的运算同时会带来终端的过度消耗，减少终端的工作时间。